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《苏州大学》 2011年
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东太湖内源氮、磷释放及两种沉水植物净化作用的研究

徐升宝  
【摘要】:本文以东太湖为研究对象,研究了东太湖沉积物磷的形态分布特征,考察了溶氧(DO)、水温、水流对东太湖沉积物中氮(N)、磷(P)释放的影响,在此基础上探讨了伊乐藻、苦草对东太湖N、P的净化作用,为揭示东太湖内源污染强度,制定综合的富营养化治理方案提供基础数据。结果表明: 试验一:东太湖沉积物中P的形态分布特征研究。东太湖30cm的上层沉积物,按照间隔3cm分段,应用化学连续提取法对每段不同形态的磷进行提取,分析了东太湖沉积物中各形态磷的空间、垂直分布特征。结果表明,东太湖沉积物中的磷主要为碎屑态磷(Ca-P)、有机磷(Or-P)、自生磷(De-P),平均含量分别为188.6、73.1、45.2g/kg;铁结合态磷(Fe-P)次之,平均含量为34.3g/kg;闭蓄态磷(Oc-P)和铝结合态磷(Al-P)含量较低,分别为4.0、1.3 g/kg。各形态磷平均含量之和为353.1g/kg,其中Ca-P、Or-P、De-P、Oc-P四种不易释放磷占88%,弱吸附态磷(Ex-P)、Fe-P、Al-P三种易释放态磷仅占12%。Ca-P含量随沉积物深度的增加而增大,A1-P含量较低且随深度增加无明显变化,其他形态磷含量随深度的增加而减少,表现出“表层富集”现象。 试验二:溶氧、水温和水流对东太湖沉积物N、P释放的影响。在不同DO和水温条件下,上覆水中N、P浓度都随时间呈线性升高。DO为3.0、5.5、8.0mg/L时的N、P平均释放速率分别为443、239、153和33.2、17.8、12.1mg/(m2×Day);水温为15、25、35℃时N、P的平均释放速率分别为81、169、301和8.7、15.8、19.3mg/(m2×Day);不同水流速度下,上覆水中的N、P浓度先呈线性升高,120h后趋于平衡;水流为0.02、0.04、0.08m/s条件下,96h内N、P的平均释放速率分别为45、78、161和1.8、7.5、16.8mg/(m2×Day)。 试验三:伊乐藻对水体N、P的净化作用。实验中将氮磷浓度比设定为10:1。研究发现,在N浓度为0、2.5、5、10mg/L时伊乐藻生长较快,春季增重率分别为157.2、185.7、139.0、76.2%,N、P平均净化速度分别是-35.30、150.48、414.12、720.75和-2.88、19.84、47.11、111.56mg/(kg·Day),随着N浓度的升高各组N、P净化速度显著升高(P0.05);夏季增重率分别为145.3、200.4、178.3、111.5%,N、P平均净化速度分别是9.21、181.35、338.07、526.97和1.54、17.35、34.74、65.18mg/(kg·Day),随着N浓度的升高各组N、P净化速度显著升高(P0.05);秋季增重率分别为97.4、78.6、99.9、71.9%,N、P平均净化速度分别是-24.57、191.02、360.25、831.03和3.29、19.90、51.94、110.25mg/(kg·Day),随着N浓度的升高各组N、P净化速度显著升高(P0.05);冬季增重率分别为25.9、23.5、14.5、7.1%,N、P平均净化速度分别是3.77、26.38、77.10、134.96和-0.06、4.11、7.07、13.69mg/(kg·Day),随着N浓度的升高各组N、P净化速度显著升高(P0.05)。 试验四:苦草对水体N、P的净化作用。实验中将氮磷浓度比设定为10:1。研究发现,在N浓度为0、2.5、5、10mg/L时苦草生长较快,春季增重率分别为110.8、144.1、34.9、39.4%,N、P平均净化速度分别是19.3、136.89、262.11、358.41和0.19、11.92、28.56、51.34mg/(kg·ay),随着N浓度的升高各组N、P净化速度显著升高(P0.05);夏季增重率分别为146.3、、145.3、136.4、60.7%,N、P平均净化速度分别是8.73、86.17、156.04、223.97和0.01、9.77、20.88、47.7mg/(kg·Day),随着N浓度的升高各组N、P净化速度显著升高(P0.05);秋季苦草开始生殖生长,增重率分别为62.8、73.6、71.4、64.6%,N、P平均净化速度分别是1.09、65.00、117.14、223.4和0.88、8.14、17.56、46.44mg/(kg·Day),随着N浓度的升高各组N、P净化速度逐渐升高;冬季苦草开始逐渐死亡,增重率分别为-13.0、-14.9、-20.8、-28.2%,N、P平均净化速度分别是1.39、38.5、62.15、68.81和0.85、6.26、12.54、18.72mg/(kg·Day),随着N浓度的升高各组N、P净化速度逐渐升高。 上述结果表明,东太湖内源磷负荷较小,在静态条件下,以水温为15℃计,130 km2的东太湖内源N、P年释放量分别约为3827t、441.7t,为有效净化东太湖水体中的N、P和防止沉积物N、P释放引起的内源污染,建议从春季到冬季东太湖的伊乐藻生物量在0.4-0.5、0.8-0.9、0.7-0.9、2.1-3.1kg/m2之间,苦草生物量在0.6-0.7、1.8-2.6、1.5-2.0、1.8-2.6kg/m2之间。
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