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颤蚓扰动作用对东洞庭湖沉积污染物释放的影响研究

吴淑娟  
【摘要】: 随着外源污染正逐步得到有效控制,沉积物内源污染将成为东洞庭湖湖区的主要污染源。本研究选取东洞庭湖沉积物中优势底栖生物颤蚓作为研究对象,进行沉积物生物扰动模拟试验,研究颤蚓生物扰动对沉积物中有机质、N、P等典型污染物释放的影响,以及温度、溶解氧和pH等常规环境参数对颤蚓生物扰动过程的影响规律,旨在为正确认识东洞庭湖沉积物内源污染特点,以及在此基础上实施沉积物的生态修复提供基本参量和科学依据。 本课题主要研究结果如下: (1)颤蚓引起的生物扰动明显促进沉积污染物的释放,且颤蚓水平密度越高,释放强度越大。颤蚓水平密度为1ind./cm~2和2ind./cm~2时,与空白组相比,COD释放分别增加了1.59倍和1.82倍,TN分别增加了1.12倍和1.22倍,TP分别增加了2.53倍和2.66倍。 (2)在一定的范围内温度的提高有助于提高颤蚓生物扰动对污染物释放的促进效果。其中温度由5℃升高至15℃时,提高效果不明显,而由15℃升高至25℃时,颤蚓生物扰动作用得到显著提高,5℃、15℃、25℃下,COD释放在的释放平均值分别是13.52、20.44、23.21mg/L,TN释放平均值分别为2.51、3.67、5.62mg/L,TP释放平均值分别为0.19、0.45、0.87mg/L。 (3)对COD而言,颤蚓的存在反而会抵制底泥中COD向上覆水释放;沉积物中投加最适密度颤蚓后,pH为5、7、9和11时,各自的平均增幅分别为-7.36、-2.13、-2.66和-8.41mg/L。对TN、TN来说,相较于中性环境而言,酸性和碱性环境中颤蚓生物扰动对污染物释放的促进效果更为明显。沉积物中投加最适密度颤蚓后,pH为7时,上覆水中TN和TP的浓度平均值分别为5.91mg/L和0.38mg/L,而pH为5时分别为7.50mg/L和0.49mg/L,pH为11时,则分别为9.35mg/L和1.06mg/L。 (4)溶解氧水平的变化也会影响沉积物颤蚓生物扰动效果。无论是好氧状态还是厌氧状态,颤蚓生物扰动均能促进COD、TN和TP的释放。COD在好氧、厌氧条件下的释放均值分别为8.38、20.56mg/L,TN在好氧、厌氧条件下的释放均值分别为4.27、8.50mg/L,TP在好氧、厌氧条件下的释放均值分别为0.35、1.93mg/L。 上述研究结果表明,颤蚓通过在沉积物中的迁移运动和摄食排泄等活动,改变了沉积物及沉积物/水界面处的物化和生化特性,其生物扰动对沉积物中COD、TN和TP的释放具有促进作用,而温度、pH和DO等环境参数通过影响颤蚓在沉积物中的生活习性,继而可以影响到颤蚓生物扰动对沉积污染物释放的效果。充分利用颤蚓生物扰动的上述特点,可以有效降低沉积物污染负荷水平,在此基础上对上覆水辅以适当的污染物原位控制技术,则可实现对整个水体污染负荷的削减。


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