硫酸鹽還原菌和藍(lán)藻對(duì)太湖底泥形成湖泛的模擬研究.pdf

1、湖泛是一種淺水生態(tài)系統(tǒng)水環(huán)境嚴(yán)重惡化的現(xiàn)象，其主要特征為水體嚴(yán)重缺氧，散發(fā)惡臭并伴隨著黑色物質(zhì)上浮，水生動(dòng)植物大面積死亡。湖泛通常發(fā)生在溫度較高的夏季。從上世紀(jì)末到現(xiàn)在，湖泛已經(jīng)在國內(nèi)外多個(gè)湖泊發(fā)生，已經(jīng)變成嚴(yán)重影響淺水生態(tài)系統(tǒng)的重要問題。太湖嚴(yán)重受到人類活動(dòng)的影響，是最為典型的富營養(yǎng)化嚴(yán)重的淺水湖泊，同時(shí)也是我國藻華和湖泛發(fā)生最為頻繁的湖泊。如何抑制湖泛在太湖日益頻繁發(fā)生的趨勢(shì)，研究湖泛發(fā)生的根本原因以及關(guān)鍵控制因素，形成更加完善的預(yù)

2、防、預(yù)警、抑制和解決湖泛的知識(shí)體系，是目前迫切需要解決的問題。
　　本論文結(jié)合太湖的實(shí)際情況，采集太湖易發(fā)生湖泛地區(qū)的沉積物和水樣，通過室內(nèi)模擬研究藻源性湖泛發(fā)生過程中多種影響因子誘發(fā)湖泛的可能性，探索湖泛的起因，以及預(yù)警和抑制湖泛的措施。主要研究結(jié)果如下:
　　1.從太湖易發(fā)生湖泛地區(qū)（月亮灣）沉積物中篩選出一株硫酸鹽還原菌（Sulfate-reducingbacteria，SRB）菌株，初步判定為Desulfovibri

3、o（脫硫弧菌屬），命名為SRB118。以SRB118作為試驗(yàn)菌株，探索湖泛產(chǎn)生的機(jī)理。
　　2.SRB是湖泛形成的主要生物因素。在湖泛發(fā)生過程中，表層總SRB菌密度急速增高，與Fe2+濃度、H2S濃度和黑度有較強(qiáng)的正相關(guān)性。Fe2+濃度在湖泛發(fā)生過程中一直高于H2S，硫還原反應(yīng)成為FeS生成的限速步驟。湖泛發(fā)生過程中，H2S與黑度變化有較好的相關(guān)性，且H2S峰值出現(xiàn)早于黑度峰值出現(xiàn)，H2S濃度的突然上升可以作為湖泛發(fā)生的預(yù)警信號(hào)。

4、
　　3.大量腐敗的藍(lán)藻是湖泛發(fā)生的物質(zhì)基礎(chǔ)。藍(lán)藻的腐敗引起水中溶解氧(DO)、和氧化還原電位(Eh)和pH在第十天分別降低至1mg/L、-7.5mV和6.83，體系底層溫度第六天達(dá)到最高溫30.01℃。在SRB作用下，大量藍(lán)藻堆積腐敗短時(shí)間內(nèi)(2-6天)最易于誘發(fā)湖泛。腐敗過程中微生物代謝使沉積物表層溫度高于水體表層溫度，體系上下層溫度差產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力與腐敗產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)的上浮力共同促進(jìn)了底層黑色物質(zhì)的上浮。
　　4.藍(lán)藻

5、中含有多種有機(jī)物，主要的有機(jī)物質(zhì)誘發(fā)湖泛的可能性排序?yàn)?，蛋白質(zhì)＞淀粉＞纖維素。1kg表層沉積物中蛋白質(zhì)誘發(fā)湖泛的最低添加量為5g，湖泛在第2天爆發(fā)，并且水體中Fe2+、H2S和黑度隨著蛋白質(zhì)添加量增加而升高。而淀粉和纖維素的最易于誘發(fā)1kg表層沉積物發(fā)生湖泛的添加量分別為25g和15g，湖泛第8天爆發(fā)，且黑度較低。
　　5.太湖沉積物中的重金屬污染嚴(yán)重，按含量排序?yàn)镠g＜Pb＜Cu＜Fe。不添加金屬離子的樣品中第4天爆發(fā)湖泛。在沉

6、積物中Hg2+添加量較低(0-0.1mmol/kg)，Hg2+促進(jìn)H2S生成，對(duì)黑度和Fe2+表現(xiàn)為抑制作用，誘發(fā)湖泛提前2天爆發(fā)。pb2+、Cu2+和Fe3+在低添加量(0.2-0.5mmol/kg)促進(jìn)H2S生成，較高添加量(＞0.5mmol/kg)則抑制H2S生成;Pb2+、Cu2+和Fe3+對(duì)黑度和Fe2+表現(xiàn)為抑制作用，且抑制作用隨著添加量的增加而增強(qiáng)。pb2+、Cu2+和Fe3+在添加量低于0.5mmol/kg時(shí)易誘發(fā)湖泛。

7、氧化鐵主要沉淀于沉積物表面，即使添加量較高（10-200mmol/kg）對(duì)SRB無抑制作用，且促進(jìn)H2S生成，對(duì)Fe2+和黑度有一定的抑制作用，少量的添加可以將湖泛發(fā)生提前1天，添加量較高則將湖泛爆發(fā)推遲。
　　6.湖泛可隨著SRB和藍(lán)藻的增加而提前發(fā)生，并且強(qiáng)化黑度值。因此抑制湖泛的發(fā)生則可以采取抑制SRB繁殖或者藍(lán)藻堆積的措施。疏浚是目前治理富營養(yǎng)化湖泊的主要措施之一，疏浚1個(gè)月左右疏浚區(qū)域在高溫季節(jié)若藍(lán)藻大量堆積仍然易于引發(fā)