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《安徽大学》 2012年
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巢湖东部水源区磷季节性形态变化及微生物影响模拟研究

陈航  
【摘要】:巢湖富营养化问题已影响到沿岸居民的生产和生活,而磷是导致巢湖水体富营养化的关键性因子。经过多年的控制和治理,点源污染已逐步得到控制,农业非点源污染和内源污染逐渐成为巢湖流域磷主要来源。内源磷在环境条件发生变化时,如温度、溶解氧和扰动等,可以作为“源”向上覆水释放磷,维持水体富营养化状态。 本文以巢湖东部水源地及入湖河流的磷为研究对象,分析了磷的形态特征及时空变化规律,初步探讨其可能的主要来源,并进行沉积物生物可利用磷释放模拟实验,讨论微生物对这一迁移转化过程的影响。工作主要集中在以下几个方面: 1、巢湖东部水源地及入湖河流磷形态时空变化特征和来源探讨 巢湖水体常年呈微碱性,入湖河流磷呈现明显的季节性变化,丰水期高于枯水期;双桥河磷浓度高于柘皋河和小柘皋河;水源区磷浓度受陆源影响呈现相似的季节性变化,湖区磷随时间变化较小,且离主湖区越近磷含量越低。 柘皋河和小柘皋河磷主要来源是农业用水和生活污水,双桥河还受工业废水和固体污染物的影响,水质较差。三条入湖河流均以非点源污染为主,因此水体磷浓度受降雨影响较大,丰水期高于平水期和枯水期。湖区与入湖河流磷浓度存在差异,河流相对较高,入湖河流是湖泊磷污染的重要来源。颗粒磷为水体磷主要形态,多源于地表径流和生活污水等非点源污染,对水源区水体磷影响较大。 2、生物可利用磷迁移转化的模拟研究 在巢湖东部水源地水体磷时空分布和来源探讨的基础上,采集西半湖沉积物,进行室内模拟实验,探索了环境因素(温度、溶解氧、水力扰动及灭菌)对上覆水和沉积物中生物可利用磷形态的影响。 巢湖西半湖水体和沉积物样均呈微碱性,水体总磷超过v类水标准,颗粒磷为主要形态。沉积物生物可利用磷基本表现为藻类可利用磷(AAP)水溶性磷(WSP)碳酸氢钠提取磷(OLP)易解析磷(RDP)。动力学实验结果表明:上覆水磷初始浓度为0.05mg/L时,沉积物表现为“源”;上覆水磷初始浓度为0.5mg/L时,沉积物表现为“汇”。 在不同的环境条件下,灭菌体系中上覆水磷浓度均明显高于未灭菌体系:灭菌体系上覆水总磷浓度随温度升高而上升,未灭菌体系变化趋势与其相反,减小以正磷酸盐为主。好氧状态下水体总磷浓度高于厌氧状态,溶解性总磷浓度小于厌氧状态。扰动使水体总磷浓度显著升高,且随扰动频率的增加而呈增大的趋势,在扰动后水体颗粒磷升高,溶解性正磷酸盐和溶解性有机磷浓度降低,主要原因是水体中细小悬浮颗粒物的吸附和絮凝作用,所以扰动仅引起总磷的释放,而不一定导致溶解性磷酸盐的释放。 不同环境条件下,沉积物中生物可利用磷浓度明显高于灭菌体系,四种生物可利用磷含量大小顺序一致,基本表现为AAPWSPOLPRDP。微生物对沉积物RDP迁移转化影响较小;模拟实验后沉积物WSP均小于原沉积物,呈现一定的释放,温度和微生物作用对WSP影响较小;AAP和OLP变化趋势相似,随温度升高呈波动状态,其原因有待于进一步研究。厌氧状态下生物可利用磷基本高于好氧状态。沉积物扰动导致磷形态分布和生物可利用磷含量发生改变,转速60r/min条件下AAP含量明显低于对照实验,底泥再悬浮减小了铁结合态磷对AAP的贡献,抑制了沉积物AAP的形成,但140r/min扰动下沉积物BAP大幅上升,其原因还有待于进一步研究。 3、微生物作用下生物可利用磷转化的模拟研究 本文研究了不同温度条件下,腐殖质还原菌对水-沉积物界面生物可利用磷形态转化的影响。 腐殖质还原菌促进上覆水生物可利用磷浓度升高,沉积物表现为“源”。当体系中存在自然菌群时,虽然外加腐殖质还原菌能促使上覆水磷浓度升高,但还是低于上覆水初始浓度,沉积物呈现“汇”的特征。在腐殖质还原菌单独作用下,上覆水生物可利用磷含量更高,腐殖质还原菌可能削弱沉积物中原有微生物的聚磷作用。 腐殖质还原菌和自然菌群都能促进沉积物生物可利用磷的形成和累积。温度变化下,除了AAP, WSP、 OLP和RDP含量均是在腐殖质还原菌的单独作用下最大。外加腐殖质还原菌对WSP影响较小;在沉积物自然菌群存在时,外加腐殖质还原菌对沉积物OLP含量影响较小;腐殖质还原菌促进RDP形成,在原沉积物自然菌群存在下,削弱了腐殖质还原菌对沉积物RDP形成的促进作用。60r/min状态下沉积物BAP波动较大。AAP含量随转速升高呈先升高后降低的趋势,与上覆水DIP相反。腐殖质还原菌促进沉积物WSP和RDP形成。
【学位授予单位】:安徽大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X832

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