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《长沙理工大学》 2010年
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东洞庭湖底泥中磷的释放特性及其原位控制技术试验研究

杨静  
【摘要】: 随着洞庭湖水源的外源污染得到有效控制,内源污染将成为影响其富营养化的主导因素,研究湖泊沉积物-水界面磷行为是揭示富营养化机理的重要一环,将为东洞庭湖的治理与管理提供指导和理论依据。同时,湖泊底泥污染原位控制技术的发展近年来得到了越来越多的重视,但由于对其相关技术及机理缺少系统性的深入研究,至今未得到广泛的应用。 本文以东洞庭湖底泥为研究对象,依托水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室“东洞庭湖水体污染物在水动力作用下的分布研究(2008SS06)”和“东洞庭湖沉积物污染特性及静态释放规律研究(2008SS05)”项目,通过实验室模拟试验,研究了不同环境因素(温度、pH值和含水率)下底泥磷在底泥-间隙水界面释放的规律、不同影响因子(温度、pH值、溶解氧和水动力)对底泥-上覆水界面磷释放的影响、以及底泥磷释放的原位控制技术(曝气供氧、沸石覆盖和硝酸钙原位处理等)在不同环境下的控制上覆水磷浓度效果。试验结果如下: (1)底泥-间隙水界面磷释放特性试验结果表明:1)酸性和碱性条件下有助于底泥磷向间隙水释放,其释放强度顺序为:碱性(pH9)酸性(pH5)中性(pH7)。系统pH值升高可加速Fe-P和有机磷的释放,pH值降低有利于Ca-P释放;2)温度越高,底泥磷释放越快。温度由5℃升至25℃时,间隙水磷浓度可增加2倍。同时温度升高底泥各形态磷迁移转化速率加快,尤其是底泥有机磷的释放最为显著;3)低含水率可使底泥磷释放速率减缓,但可提高间隙水磷浓度。含水率由70%降低到50%时,间隙水磷浓度增加了1.36倍,但释放速率降低了1.7倍。 (2)底泥-上覆水界面磷释放规律试验结果表明:1)水体的环境pH值为7时底泥-上覆水界面磷释放量最小,降低或升高pH值均使磷的释放量增加。2)水体的环境温度越高对底泥-上覆水界面磷的释放影响就越大。温度由5℃升至25℃时,上覆水磷浓度增加了1.7倍;3)溶解氧对底泥-上覆水界面磷的释放影响最为显著。水体在厌氧环境下磷的释放量是好氧条件下的5.56倍。4)扰动对底泥-上覆水界面磷的释放影响仅是有限的短期效应,当表层底泥以及悬浮物受扰动向水体释放TP达到一定程度后,可能进入一种释放“枯竭”状态。 (3)原位控制及其对底泥磷形态影响试验结果表明:1)厌氧时,控制水中磷浓度效果依次为:硝酸钙原位处理沸石覆盖未处理;好氧时:硝酸钙原位处理沸石覆盖曝气≥未处理;扰动时:硝酸钙原位处理沸石覆盖曝气未处理;2)沸石覆盖和曝气供氧对底泥固磷效果较好,底泥总磷含量分别增加了20.5%和19.6%,而硝酸钙原位处理使土壤磷向生物相转化,使内源磷具有较高的再释放风险;3)沸石覆盖和曝气供氧主要对表层底泥(1~2cm)各形态磷产生影响,而硝酸钙原位处理对底层(≥5cm)底泥磷形态迁移转化都会产生影响。
【学位授予单位】:长沙理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X524

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