太湖入湖河道沉积物中磷的生物可利用性研究

摘要

太湖流域是我国举足轻重的经济核心区和城市密集区，随着工农业的高速发展，相应的环境保护和治理措施滞后，主要入湖河道和湖区的水质污染日益严重，特别是水体的富营养化，已经成为太湖水环境的主要问题，直接影响到流域内社会经济的可持续发展。本文采集了太湖北、中部和南部入湖河道表层沉积物，测定沉积物中营养元素和磷的形态，并对比河道和湖区的特征，探讨其营养状态的差异与成因。 论文首先统计了主要营养元素的含量及变化范围，从区域、主要河道、污染源三方面讨论其分布特征。结果表明：无锡和宜兴的沉积物的TP、TN和TOM要比长兴和湖州地区的营养元素的含量要高，主要河道沉积物含量也有类似的规律，与区域环境、工农业结构有关。主要的入湖河道多数有不同程度地受到有机氮污染，直湖港和漕桥河道有机污染较严重，殷村港是研究区域中有机物和有机氮污染程度最小的河道。生活污染源为主的河道TP含量较高，与生活中含磷物质的使用有关。 从磷的形态分析来看，主要的生物可利用磷形态和组分磷的含量与主要营养元素的分布相一致。北部和中部的藻类可利用磷、碳酸氢钠提取磷以及Fe-P含量比南部高，南部湖州地区河道沉积物的藻类可利用磷占总磷的百分含量最小，中部的Fe-P％和北部的沉积物Ca-P％的含量较高，与污染源有很大的关系。除南部区域外，河道入湖以后，Fe-P及生物形态磷大都有不同程度地降低，与其所处的地理条件有关。磷相关性分析表明：北部和南部片区Fe-P与生物可利用磷、TP相关性较好，中部酸可提取有机磷与生物可利用磷的相关性较好。北部Fe-P与Fe、Ca-P与Ca的相关性都较好，说明这两种组分磷与污染源有很大的关系。 与湖区沉积物相比较起来，高营养河道表现为残余态磷的相对含量较高，而低营养河道则表现为Fe-P的相对含量较高。因区域而异，河道沉积物中生物形态磷与TP的相关性大小排序与湖泊略有不同，可能与河道不稳定因素有关，其中中部生物形态磷与TP的含量关系并不密切，与复杂的污染源有关。湖泊沉积物释放的总溶解性磷的可利用率高于河道。 总体来说，水体的富营养化主要与藻类可利用磷、Fe-P有关，同样营养状态的河道与湖泊沉积物，湖泊中藻类爆发的可能性大于河道。高营养湖泊沉积物在碱性条件下易于释放，而河道沉积物则在酸性条件下易于释放，湖泊沉积物的最大释放量一般大于河道。这些研究对于选择合理的富营养化防治措施，控制河湖的富营养化水平，更好地评估和理解河湖的营养状态成因机制有着重要的意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

一、绪论

1.1问题的提出与研究意义

1.2国内外研究进展

1.2.1沉积物中磷形态的分级分离

1.2.2沉积物磷释放的影响因素

1.2.3磷的形态与生物可利用性

1.3论文创新点与特色

二、研究区背景与研究方法

2.1研究区域背景

2.2样品的采集与预处理

2.3实验室分析

2.3.1样品形态磷的测定

2.3.2主要营养元素以及其他元素的测定

2.3.3不同pH条件下磷的释放实验

三、河道沉积物营养元素总量及变化特征

3.1不同区域营养元素的分布

3.2主要河道沉积物中营养元素的分布

3.3不同污染源河道营养元素的分布

3.4河流和湖泊营养元素的对比

3.4.1太湖北部入湖河道和湖区沉积物

3.4.2中部入湖河道与湖区沉积物

3.4.3太湖南部河道、湖岸土壤以及相邻湖区沉积物

3.5河湖沉积物环境状况的评价

3.5.1有机指数和有机氮评价方法和标准

3.5.2河湖沉积物有机污染评价结果

3.6小结

四、河道沉积物磷的形态组成与生物利用性

4.1表层沉积物中生物可利用磷的分布

4.1.1不同区域生物可利用磷的分布

4.1.2主要河道沉积物中生物可利用磷的分布与变化

4.1.3不同污染源河道生物可利用磷的分布

4.1.4河道和湖泊生物可利用磷的对比

4.2表层沉积物中组分磷(EDTA法)的组成

4.2.1太湖北部、中部和南部河道组分磷的分布

4.2.2主要河道各组分磷的变化

4.2.3入湖河流和相邻湖区组分磷的对比

4.3小结

五、营养元素、重金属与河湖富营养化讨论

5.1营养元素区域分布与河湖特征差异的分析

5.2不同形态磷与其他组分的相关性分析

5.2.1生物可利用磷、组分磷和总磷相关性分析

5.2.2 BAP与主要营养元素之间的相关性分析

5.2.3部分形态磷与重金属、磁化率的相关性

5.3河道与湖泊磷的形态与营养状态的对比

5.3.1生物可利用磷的对比

5.3.2组分磷的对比

5.4不同pH条件下磷释放

5.4.1北部入湖河道

5.4.2中部蠡河流域

5.4.3南部临湖河道

5.4.4河道与湖泊中磷的释放行为对比

5.5应对措施

5.6小结

六、结论与建议

6.1结论

6.2进一步研究的建议

参考文献

致谢