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《中国环境科学研究院》 2016年
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太湖水体钙、镁对流域酸沉降和藻华的响应研究

代丹  
【摘要】:太湖是我国第三大淡水湖泊,位于长江中下游地区。太湖流域经济发达,能源消耗量大,酸性物质排放量高,降水酸度强,酸雨频率高。太湖水体高度富营养化,多年来蓝藻频繁暴发。本研究在对太湖天然水化学变化和流域酸沉降研究的基础上,以钙、镁为主要研究对象,分析了流域酸沉降和藻华暴发的双重作用对湖水Ca2+、Mg2+迁移和归趋的影响。结果表明:较自然过程相比,酸沉降加快了流域碳酸盐岩溶蚀和土壤Ca2+、 Mg2+的风化速率,湖水Ca2+、Mg2+浓度较过去(1950s)相比显著升高。酸沉降输入更多的酸性物质到水体,引起湖水pH和CaCO3、MgCO3饱和指数的下降。同时,太湖蓝藻的生物矿化作用促进了湖水CaCO3、MgCO3的沉淀,使Ca2+、Mg2+从水相中移除。但较MgCO3沉淀相比,湖水中藻华作用下的CaCO3沉淀占优势地位。对沉积物理化性质和沉积物Ca、Mg赋存形态的分析表明:沉积物酸可提取态Ca占总Ca的17-30%,酸可提取态Mg占总Mg的9-14%。太湖沉积物对酸沉降具有较强的缓冲能力,沉积物仍然处于中性或弱碱性环境。较西北湖区相比,东太湖表层沉积物(0-10 cm)电导率和有机质较高。酸沉降较强期间更多酸性物质的输入,引起西北湖区表层沉积物(0-10 cm)酸可提取态Ca、Mg的溶解,而对于东太湖则可能是引起钙-磷结合态的溶解。相反,藻华暴发期间,藻类的生物矿化作用促进了CaCO3和MgCO3在表层沉积物中积累,导致西北湖区表层沉积物酸可提取态Ca、Mg含量高于深层沉积物(10 cm),同时也高于东太湖表层沉积物酸可提取态Ca, Mg含量。统计分析表明:太湖流域酸沉降对沉积物酸可提取态Ca、Mg的溶蚀速率显著高于蓝藻的生物矿化作用对CaCO3和MgCO3的沉积速率。目前,较深层沉积物相比,酸沉降并未引起表层沉积物Ca、Mg总量的显著减少。因而,蓝藻的生物矿化作用产生的CaCO3和MgCO3沉淀与酸沉降引起的表层沉积物酸可提取态Ca、Mg的溶蚀处于动态平衡之中。酸沉降和藻华暴发这两个过程对太湖Ca2+、Mg2+水-沉积物界面循具有重要影响。目前,湖水Ca2+、Mg2+仍具有增长趋势,湖水总硬度(Ca2+、Mg2+)的不断升高将会危及到太湖作为淡水湖泊的经济价值和生态价值。在控制太湖水体富营养化的同时,太湖流域酸沉降必须得到足够的重视和有效的改善。
【学位授予单位】:中国环境科学研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:X524

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