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水陆交错带磷分布及沉积物磷释放控制

薛巍  
【摘要】:太湖富营养化水平虽自2009年起由中度转为轻度,但周边城市的快速城镇化,污染发生不断向湖滨靠近,水体中磷的增加,是贡湖湾水体蓝藻水华时有发生、贡湖草型生态系统破坏、水生态系统结构单一、污染净化能力下降和水质总体处于V类等的重要原因。为此,贡湖湾北岸养鱼区实施退渔还湖,基底重建与生态修复,纳污吐清以削减进入贡湖的污染负荷。但贡湖湾退渔还湖区的原有成片鱼塘及少量房屋拆除后,水陆交错带存在残留塘埂、石头及砖块,导致基底非常不稳定。在风浪的影响下沉积物中的磷极易释放至水体中,增加水体磷含量,恶化水质,有碍为贡湖提供优良水质目标的实现。为此,本研究在调查的基础上,通过模拟实验研究抑制沉积物磷释放的适宜技术及其参数,并初步探究单一与组合技术抑制沉积物磷释放的效果,为贡湖湾退渔还湖区基底重建后的生态修复工程的沉积物污染控制提供数据参考。本研究主要内容及结果如下:a)贡湖湾退渔还湖区水陆交错带上覆水TP平均浓度,在冬季时为0.08mg/L,属Ⅱ类水,富营养化风险低。夏季时为0.4mg/L,属V类水;退渔还湖区有11个点的水质类别为V类,5个点的水质类别为劣V类,富营养化风险高。在退渔还湖区外源基本得到控制的前提下,可初步判断得知夏季退渔还湖区水中TP浓度的增加量有相当一部分来自湖泊沉积物。夏季,对贡湖退渔还湖区水陆交错带沉积物磷含量的调查结果表明:退渔还湖区沉积物总磷(TP)含量均在300mg/kg,属中度污染以上;其中有4个点位(H、I、K、Q)的沉积物的TP含量超过500mg/kg,属重度污染,磷释放风险大。夏季重污染区(P点)磷含量的垂向分布规律:w(TP)为447.15-583.72 mg/kg,无机磷w(IP)为213.54-283.59mg/kg,有机磷w(OP)为218.38-302.34 mg/kg, w(Ca-P)为64.46-136.93 mg/kg, w(Fe-P)为90.99-245.92 mg/kg; 0-12cm w(TP)、w(IP)和w(OP)没有明显的变化趋势,但总体0-5cm层含量高于6-12cm层;w(Ca-P)总体上随深度的增加而升高,w(Fe-P).总体上随深度增加而降低。夏季重污染区(P点)表层沉积物的IP平均含量为249mg/kg, OP和TP大致相同。退渔还湖区沉积物的Fe-P平均含量为102mg/kg, Ca-P平均含量为24.3mg/kg, DO含量较低时释放风险较高,pH值引发的释磷风险较低。b)曝气、沸石、锁磷剂这3种技术单用时,对沉积物磷释放都有一定的抑制效果。空白组沉积物第3,10,20,30,60天的TP释放强度分别为第1天的1.68、3.67、4.60、5.27和5.46倍。在第1-30天内,沉积物P释放强度成倍增加,30天后的释放强度增速减小。空白组沉积物第3,10,20,30,60天的溶解性总磷(DTP)的释放强度分别为第1天的1.73、3.64、4.69、5.28和5.58倍,与TP的释放规律一致,在第1-30天,释放强度快速上升,在第30-60天缓慢上升。抑制沉积物TP释放的效果从大到小排序依次为:锁磷剂曝气沸石;抑制沉积物DTP释放的效果从大到小排序依次为:曝气锁磷剂沸石。影响因素对曝气抑制沉积物磷释放效果影响程度从大到小排序依次为:温度扰动pH值曝气深度曝气强度;影响因素对沸石抑制沉积物磷释放效果的影响程度从大到小排序依次为:温度沸石厚度pH值沸石粒径扰动;影响因素对锁磷剂抑制沉积物磷释放效果影响程度从大到小排序依次为:锁磷剂浓度pH值扰动温度。c)曝气-沸石联用、曝气-锁磷剂联用以及沸石-锁磷剂联用对抑制沉积物磷释放均有很好的效果,且均优于三种技术单独使用时。三种联合技术的沉积物磷释放抑制效果从大到小排序依次为:沸石-锁磷剂曝气-沸石曝气-锁磷剂。沸石可减弱曝气受扰动以及曝气深度的影响,曝气-沸石联用的影响因素的影响程度由强到弱排序依次为:温度pH值沸石厚度曝气强度曝气深度沸石粒径扰动;锁磷剂可减弱温度对曝气的影响,但整体上受扰动影响较大,所以效果不佳,曝气-锁磷剂联用的影响因素由强到弱排序依次为:锁磷剂浓度扰动pH值曝气深度温度曝气强度;锁磷剂可减弱温度对沸石的影响,沸石可减弱扰动对锁磷剂的影响,沸石-锁磷剂联用的影响因素由强到弱排序依次为:锁磷剂浓度pH值沸石厚度沸石粒径温度扰动。贡湖湾退渔还湖区水陆交错带基底不稳定、风浪大、四季温差较大,但pH值变化不大。因此,抑制沉积物磷释放技术推荐采用沸石-锁磷剂联用技术。


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