十五里河磷形态变化与迁移规律研究

摘要

磷是藻类生长的必需元素，也是湖泊富营养化的限制性因子。巢湖流域水体污染严重，蓝藻频发，其中外源磷污染物的汇入是巢湖富营养化的主要原因，因此，深入开展入湖河道磷污染物监测，特别是生物可利用磷以及沉积物内源磷释放的研究与治理工作，被认为是控制巢湖富营养化的重要措施。
　　本文以巢湖西半湖污染最严重的十五里河为研究对象，研究分析了十五里河水体与沉积物磷污染物时空分布规律，初步探讨了磷污染物的主要来源。同时运用SMT法对冬季枯水期沉积物磷形态进行分级研究，并对比梯度薄膜技术与传统化学方法，探索了水-沉积物界面磷迁移转化规律，以及实验室模拟分析了pH、扰动等因素对十五里河下游沉积物磷释放的影响。主要研究情况如下:
　　1、实验一年内逐月采样分析了十五里河13处点位水质情况发现:十五里河水体磷污染状况严重，污染物从上游到下游呈现不断积累的趋势，全年水质处于劣Ⅴ类水平;水体DIP、TP浓度具有明显季节性变化规律，夏季是全年水体磷浓度最高的时期，随着雨季水量增大，磷浓度波动幅度也变大，温度、pH、溶解氧都成为夏季水体磷污染加剧的外在因素;监测结果表明S2金寨路、S4金河桥和S5梳背桥存在的排污口为磷污染物重要来源。
　　2、实验在3月、8月、12月采样分析了十五里河表层沉积物生物可利用磷(BAP)浓度，四种BAP在TP的比重呈现AAP＞Olsen-P＞WSP＞RDP的规律，常用来表示沉积物BAP浓度的AAP和Olsen-P浓度都较高，十五里河沉积物中BAP具有较大的释放潜力。
　　3、实验采用SMT分级提取方法和粒度仪检测分析了枯水期沉积物污染情况:TN、TP和有机污染物检测结果表明三者具有很高的同源性;上游沉积物中HCl-P浓度较高，S8点位之后，更易解析释放的NaOH-P浓度升高;沉积物粒度在下游逐渐降低，可吸附的磷污染物也更多，十五里河下游沉积物在外界环境扰动下，具有向水体释放磷的巨大潜力。
　　4、实验运用梯度扩散膜(DGT)技术检测了十五里河水体与沉积物BAP浓度，结果显示BAP24h内都维持在一个较高的富营养化水平，总体上呈现不断积累的趋势，并且所测结果与常规化学方法测定结果呈极显著相关，因此认为DGT技术可作为十五里河水-沉积物界面BAP研究的重要工具;结合DGT技术与离心提取方法检测发现，十五里河除S1天鹅湖、S2外金寨路外，S5梳背桥以下沉积物孔隙水中磷污染物有向上覆水迁移的趋势，加之下游河道变宽、水流变缓，初步判断十五里河下游具有爆发蓝藻的巨大潜力，需加强监测与控制。
　　5、实验室模拟研究了pH和扰动等环境因素对下游S8处沉积物磷释放的影响，研究发现酸性和碱性上覆水都可促进十五里河表层沉积物磷释放，中性条件下磷释放量最低，沉积物TP释放量明显高于DIP，随着pH增大，磷释放量和速率也显著增加，pH为9时，表现出持续释放的过程，释放时间则延长到24h左右，但随着释放时间推移，水体中磷浓度趋于稳定;扰动可显著提高沉积物磷释放量与释放速率，DIP在60r/min条件时，1h内达到最大释放量。TP在各个扰动条件下，前4-6h都表现出持续释放的状态，释放量和释放速率均随着振荡强度的增大而显著增加，但最终都稳定在相近浓度范围。

目录

声明

摘要

缩略语索引

第一章 综述

1．1 巢湖富营养化现状概述

1．1．1 巢湖富营养化现状

1．1．2 巢湖磷污染物来源

1．2 入湖河流磷污染研究进展

1．2．1 入湖河流磷污染现状

1．2．2 入湖河流磷季节性变化研究

1．3 沉积物磷形态研究进展

1．3．1 水-沉积物界面磷形态研究

1．3．2 沉积物磷形态分级

1．3．3 沉积物生物可利用磷研究

1．3．4 沉积物磷形态分布影响因素

1．4 梯度扩散膜技术研究进展

1．4．1 DGT技术原理

1．4．2 DGT技术优势与应用

1．4．3 DGT技术发展趋势

1．5 论文研究目的、内容和技术路线

1．5．1 研究目的与意义

1．5．2 研究内容

1．5．3 技术路线

第二章 研究区概况与研究方法

2．1 研究区概况

2．2 仪器和试剂

2．2．1 实验仪器

2．2．2 实验试剂

2．3 样品采集与前处理

2．3．1 采样点布设

2．3．2 水样采集与前处理

2．3．3 沉积物样采集与前处理

2．4 样品分析方法

2．4．1 水样理化性质分析测定

2．4．2 沉积物样理化性质分析测定

2．4．3 DGT分析测定技术

2．5 数据分析与处理

第三章 十五里河水体磷形态时空变化特征

3．1 水体温度、pH、和DO时空分布特征

3．2 水体正磷酸盐时空分布特征

3．2．1 水体正磷酸盐空间分布

3．2．2 水体正磷酸盐季节性分布

3．3 水体总磷时空分布特征

3．3．1 水体总磷空间分布

3．3．2 水体总磷季节性分布

3．4 环境因子对水体磷形态的影响

3．4．1 温度对水体磷形态的影响

3．4．2 pH对水体磷形态的影响

3．4．3 溶解氧对水体磷形态的影响

3．5 十五里河水体磷污染物来源探讨

3．6 本章小结

第四章 十五里河沉积物磷形态分布特征

4．1 沉积物磷形态SMT方法分级

4．1．1 沉积物理化指标检测

4．1．2 沉积物磷形态SMT方法分级

4．2 沉积物生物可利用磷分布特征

4．3 沉积物粒度与磷形态相关性研究

4．3．1 沉积物粒度分布特征

4．3．2 沉积物粒度与磷形态相关性探讨

4．4 本章小结

第五章 水-沉积物界面磷迁移规律与模拟研究

5．1 十五里河水-沉积物界面磷迁移规律

5．1．1 常规提取分析测定

5．1．2 DGT技术测定

5．2 环境因素对水-沉积物界面磷迁移转化的影响

5．2．1 实验条件设置与准备

5．2．2 pH对磷迁移转化的影响

5．2．3 扰动对磷迁移转化的影响

5．3 本章小结

第六章 结论与建议

6．1 结论

6．2 存在的问题及建议

参考文献

致谢

研究生期间发表文章和参与项目