田庄水库内源氮释放与外源氮淋滤行为研究

摘要

沂源县位于山东省淄博市南部，县内河流众多，地表水资源相对丰富，但可供饮用水资源缺乏，属水质性缺水。田庄水库位于沂河上游，是沂源县唯一的一座大型水库，随着工农业生产的迅速发展，田庄水库上游和周边污水排放量的不断增加，加上一些不合理的开发活动，使田庄水库水质污染问题日益严重，尤其是氮含量大大超标，现状不能作为饮用水源。田庄水库水体氮严重超标已经成为制约其成为沂源县城区居民饮用水源的重要因素。本研究为田庄水库水污染控制与治理提供科学决策的理论依据，对逐渐净化田庄水库的水质，使其成为沂源县的主要生活饮用水源有着重要的指导意义与应用价值，也为其它水库污染治理提供借鉴。 本论文于2005年6月至2006年9月期间，在淄博田庄水库进行了气象、水文、地质等方面调查工作，并监测了水库7个断面的水质和底质。在此基础上，本文系统研究了田庄水库内源氮释放规律与外源氮淋滤行为。通过连续的水质监测，研究了田庄水库库区及入库河流的水质分布特征；通过土柱试验，研究了田庄水库内源氮污染的释放规律，模拟了季节转化时底泥释氮的变化；通过批量试验，分析了主要环境因素(溶解氧、温度、pH值和扰动)对内源氮释放的影响；通过动态淋滤试验，研究了田庄水库主要点源污染及农业面源氮污染的淋滤行为。通过上述一系列的试验研究，得出了一些新的认识和结论，本论文的主要研究成果如下： (1)目前，库区内氨氮和总氮浓度很高，均严重超标。随着东风化肥厂停止向水库排污，浓度有所下降，氨氮浓度保持在1.374mg/L左右，污染物超标情况仍十分严重。在对入库四条河流的监测中，总氮含量超标严重，分别超标946.1﹪、601.8﹪、1105.2﹪和673.7﹪，这与流域内化肥、农药等流失情况密切相关，河流中极高的氮含量最终随水流汇入水库势必造成库区水质的污染。 (2) 底泥中硝氮含量的平均值为2.161mg/Kg，氨氮平均含量则高达587.29mg/kg，总氮含量为843.85mg/kg，底泥中氨氮占总氮含量的比例最大，为69.6﹪。 (3)好氧条件能够加速田庄水库底泥中的氨氮硝化生成硝氮，并减缓氨氮的释放，硝氮与氨氮的平均释放速率分别为43.486mg/m<'2>·d和39.966 mg/m<'2>·d；厌氧条件能够加速底泥中氨氮的释放，对氨氮的硝化有很强的抑制作用，硝氮与氨氮的平均释放速率分别为120.201 mg/m<'2>·d和-mg/m<'2>·d。 (4)溶解氧含量是影响田庄水库底泥释氮的主要因素。氨氮在底泥-水界面的释放速率和释放量与温度呈正相关，温度对氨氮发生硝化的影响较小；扰动和pH值对底泥释氮的影响相对于溶解氧和温度较小。 (5)来自粉煤灰和农业面源的硝氮含量很大，降雨强度和类型对其淋出液中的硝氮峰值浓度产生的时间和数值都有所影响。 (6)田庄水库底泥年释放氨氮和硝氮的总量分别高达78.6t和23.3t，仅仅由底泥释放的氮，就能使上覆水体中的氨氮浓度上升0.578mg/L，硝氮浓度则上升0.171mg/L；东风化肥厂粉煤灰每年对水库硝氮的贡献量为17.10t，最大可使水库水体的硝氮浓度增加0.126mg/L；而农业面源氮污染年均排入水库硝氮总量高达604.49t，氨氮23.85t，可使田庄水库水体中的硝氮浓度上升4.446mg/L，氨氮上升0.175mg/L，可见，农业面源是田庄水库水体硝氮的主要来源。 (7)就田庄水库水体氮污染现状，针对外源污染，提出倡导科学种田、科学施肥、加强水库流域的农田管理以及停止东风化肥厂粉煤灰在水库岸边的堆放；针对内源污染，提出采用以生物修复的方式为主底泥疏浚为辅的治理思想。

目录

文摘

英文文摘

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0前言

1绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1内源氮污染

1.2.2外源氮污染的研究现状

1.3论文研究内容与方法

2田庄水库自然地理与环境概况

2.1自然地理

2.1.1地形、地貌

2.1.2土壤、植被

2.1.3气象

2.1.4水文

2.2地质与水文地质概况

2.2.1地质

2.2.2水文地质条件

2.3库区环境背景

2.3.1流域地表水开发利用现状

2.3.2水库淤积情况

2.3.3水库水环境质量现状

2.3.4库区生态环境状况

2.4田庄水库主要污染源

3田庄水库及流域水质监测与评价

3.1样品的采集、保存与分析方法

3.2田庄水库水质变化特征

3.3入库河流水质变化特征

3.4本章小结

4田庄水库内源氮释放规律研究

4.1装置与方法

4.1.1装置

4.1.2方法

4.2田庄水库底泥氮的垂向分布

4.3好氧与厌氧条件下田庄水库底泥氮的释放

4.3.1试验目的与方法

4.3.2结果分析

4.4模拟季节转化时田庄水库的底泥释氮

4.4.1试验目的与方法

4.4.2结果分析

4.5环境因素对田庄水库底泥释氮的影响

4.5.1试验目的与方法

4.5.2结果分析

4.6田庄水库底泥-水界面氮交换对水库水质的影响

4.6.1水库底泥面积的计算

4.6.2田庄水库底泥释氮总量计算

4.7本章小结

5田庄水库外源氮淋滤行为研究

5.1供试样品的理化性质

5.1.1粉煤灰

5.1.2煤矸石

5.1.3土壤

5.2试验装置与方法

5.2.1装置

5.2.2方法

5.3粉煤灰淋滤行为研究

5.3.1试验目的与方法

5.3.2结果分析

5.4煤矸石淋滤行为研究

5.4.1试验目的与方法

5.4.2结果分析

5.5农业面源氮淋滤行为研究

5.5.1试验目的与方法

5.5.2结果分析

5.6田庄水库外源氮淋滤行为总量计算

5.7本章小结

6田庄水库氮污染控制对策

6.1田庄水库外源氮控制

6.2田庄水库内源氮控制

6.3完善水库环境监测制度

7结论与建议

7.1结论

7.2建议

参考文献

致谢