微山湖主要入湖河流氮污染特征及内源氮释放控制技术

摘要

氮是湖泊营养状况的限制性元素。通常情况下，沉积物是湖泊中氮的汇，但当湖泊环境发生变化时，沉积物中氮可能又会重新释放出来，成为湖泊中氮的重要内源负荷，氮从沉积物中释放取决于它的化学形态及所处的环境因子。南四湖是南水北调东线工程的主要调蓄湖泊，将直接影响南水北调输水水质。然而目前对南四湖入湖河流的污染特征及其内源氮释放的研究较少，因此有必要对南四湖入湖河流沉积物内源氮释放进行研究。
　　 本文以微山湖湖东区入湖河流为主要研究对象，研究入湖河流的污染特征、释放规律及其释放的生态控制和修复技术。论文主要包括以下几部分：
　　 (1)为了解南四湖入湖河流氮含量形态和污染水平，对微山湖湖东区三条入湖河流进行了污染特征研究，结果表明：①新薛河上游沿河土壤与底泥中全氮与有机质含量明显高于下游，其中全氮与有机质含量最高的两点是庄里与小岩店；河水中TN，NO3--N，NH4+-N含量最高的点分别为中洪林，圈里，庄里，三氮与TN含量最低的点均为羊庄镇。新薛河整个河段的氮营养盐的总体分布趋势为下游氮含量高于上游。②大沙河渐西村与西曲柏村沿岸土壤中全氮与有机质以及水体中各形态氮都较高；埠岭水体中各形态氮的含量均为沿程最低。西曲柏村与大沙河口底泥中全氮与有机质含量较低，埠岭含量最高。
　　 ③薛城区土壤与底泥中全氮与有机质含量沿程最低，水体中的TN与NO3--N含量沿程最高；小沙河口码头人类活动频繁，土样与底泥中有机质与全氮含量高于薛城区，水体中各形态氮含量最低。小沙河上游污染较严重，邹坞镇工厂较多，沿岸土壤以及底泥中全氮与有机质含量以及水体中NH4+-N与NO2--N含量均为为沿程最高。控制邹坞镇污染源是减轻小沙河沿河污染程度的必要措施。
　　 (2)在实验室条件下研究了大沙河、小沙河与新薛河入湖口沉积物释放特征，结果表明：①大沙河口与小沙河口沉积物有机质与全氮含量大小规律为(5-10cm)＞(15-25cm)＞(10-15cm)＞(2-5cm)＞(0-2cm)；新薛河各层有机质与全氮含量大小分布规律为(0-2cm)＞(2-5cm)＞(5-10cm)＞(10-15cm)＞(15-25cm)。不同采样点有机质含量大小为小沙河口＞大沙河口＞新薛河口。②含有不同氮营养盐水平的水补充作为上覆水时会影响沉积物中氮的释放。以自来水为补充水，即营养盐含量较低的补充水有利于沉积物中各形态氮的释放，以原水为补充水，即营养盐含量相对较高的补充水则不利于氮的释放。故当上游河流污染减轻时，有可能引起湖泊沉积物中氮的大量释放，甚至部分地区的释放氮引起的污染程度要高于现状。③DO对TN的影响较小，DO较高，控制水中三氮(NO3--N、NH4+-N、NO2--N)的效果较好；与中性环境相比，强酸和强碱环境下都有利于沉积物的释放，尤其是强碱环境中，氮的释放作用最明显；高温环境下，TN、NH4+-N、NO2--N的释放量较大，但不利于NO3--N的保存。
　　 (3)研究了植物修复技术对沉积物内源氮释放的控制效果，结果表明：①三种沉水植物可以明显控制沉积物的释放，降低水体中TN的含量②不同种植密度的沉水植物对NO3--N的去除率大小顺序为高密度＞中密度＞低密度，前24天沉积物释放NO3--N作用强于沉水植物的吸收作用。③不同种植密度的沉水植物对NH4+-N的去除率大小顺序为中密度＞高密度＞低密度。菹草控制水体中NH4+N含量效果最好，黑藻的控制效果最差。④沉水植物对水体中NO2--N含量控制作用较明显，NO2--N含量在植物生长过程中保持在在0.02mg/L以下。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1氮在湖泊富营养化中的作用

1.2湖泊沉积物中氮的释放

1.2.1湖泊沉积物中氮的释放机制

1.2.2影响沉积物中氮释放的因素

1.3内源氮释放的控制技术

1.4课题研究的目的和意义

1.5课题研究内容

第2章样品采集与测试

2.1研究区域概况

2.2现场观测与采样

2.3样品处理与测试

2.3.1水样处理与分析

2.3.2沉积物样品处理与分析

2.3.3沉积物中全氮与有机质的分析测定

2.3.4试验所用的设备药品

第3章微山湖主要入湖河流污染特征分析

3.1样品采集

3.2结果与讨论

3.2.1河流底泥和周围土壤污染现状

3.2.2沿程河水污染现状

3.3本章小结

第4章入湖河口沉积物氮释放规律

4.1沉积物中氮的释放特征

4.1.1采样与试验方法

4.1.2结果与讨论

4.2主要理化因子对沉积物氮释放影响研究

4.2.1样品采集及处理

4.2.2试验方法

4.2.3结果与讨论

4.3本章小结

第5章生态修复技术对内源氮释放的控制

5.1材料与方法

5.1.1试验材料的采集

5.1.2实验过程

5.2结果与讨论

5.3本章小结

第6章结论与建议

6.1结论

6.2建议

参考文献

后记

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况