桂林市區(qū)湖泊沉積物對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化的影響研究.pdf

1、桂林市區(qū)湖泊在經(jīng)過(guò)一系列環(huán)境保護(hù)治理后，基本上杜絕了湖泊外源污染，內(nèi)源污染成為了湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要污染源，因此，控制內(nèi)源氮磷負(fù)荷成為湖泊水體控制富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵。本文以桂林市區(qū)湖泊沉積物為研究對(duì)象，先后得到了廣西區(qū)青年基金資助項(xiàng)目、廣西研究生教育創(chuàng)新計(jì)劃資助項(xiàng)目的資助。 本文完成了桂林市區(qū)湖泊沉積物中氮磷的存在形態(tài)及數(shù)量分析，并揭示了其各種形態(tài)的氮磷之間存在的內(nèi)在聯(lián)系；通過(guò)在不同水質(zhì)、溫度條件下湖泊沉積物中氮磷的釋放與吸附實(shí)

2、驗(yàn)研究，掌握了沉積物中氮磷的釋放與吸附規(guī)律并應(yīng)用等溫吸附方程和熱力學(xué)進(jìn)行了深入的探討；實(shí)驗(yàn)證實(shí)了碳酸鈣在湖泊治理中的作用，并應(yīng)用動(dòng)力學(xué)對(duì)碳酸鈣固磷過(guò)程進(jìn)行了全面的解析。針對(duì)現(xiàn)階段湖泊環(huán)境治理保護(hù)中存在的問(wèn)題，依據(jù)實(shí)驗(yàn)成果和前輩的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行深入的分析探討，對(duì)湖泊水體的治理和保護(hù)提出科學(xué)合理的建議。 桂林市區(qū)湖泊沉積物對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化的影響研究主要取得了以下結(jié)論： （1）對(duì)桂林市區(qū)湖泊表層沉積物進(jìn)行了總氮、氨氮、亞硝酸鹽氮、

3、有機(jī)質(zhì)、無(wú)機(jī)質(zhì)和含水率的測(cè)定分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氨氮是沉積物中氮的主要存在形式，有機(jī)質(zhì)含量比周邊土壤中含量略高，沉積物中的氨氮與無(wú)機(jī)質(zhì)之間有良好的線性相關(guān)性。 （2）應(yīng)用SEMT法對(duì)湖泊沉積物中的磷進(jìn)行連續(xù)分級(jí)提取，可把磷的存在形態(tài)分為以下五種：鋁鐵結(jié)合磷（Fe/Al—P）、鈣結(jié)合磷（Ca—P）、無(wú)機(jī)磷（IP）、有機(jī)磷（OP）和總磷（TP）。提取結(jié)果表明，沉積物中總磷（TP）的含量在230.46～291.35mg/Kg之間，無(wú)

4、機(jī)磷（IP）是磷（TP）的主要存在形式。TP與Fe/Al—P、IP之間、Fe/Al—P、IP、TP與有機(jī)質(zhì)含量之間均成正向相關(guān)性。 （3）實(shí)驗(yàn)研究了上覆水體為蒸餾水時(shí)沉積物中氨氮的靜態(tài)釋放過(guò)程，結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)?zāi)鄻釉诘?、8天氨氮的釋放量達(dá)到最大，氨氮的最大釋放量與沉積物中的氨氮含量之間存在著良好的線性相關(guān)性。 （4）在不同濃度的氨氮溶液中研究沉積物中氨氮的靜態(tài)釋放，結(jié)果表明，上覆水體中氨氮會(huì)抑制沉積物中氨氮的釋放，兩

5、者之間成正向關(guān)系。沉積物中氨氮單位釋放量與上覆水體氨氮的濃度之間存在著正向線性相關(guān)。改變實(shí)驗(yàn)的溫度條件，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，提升溫度，可以抑制沉積物中氨氮的釋放；而降低溫度可以加速沉積物中氨氮的釋放；低溫條件下，沉積物中氨氮的釋放速率大于高溫條件下的釋放速率。 （5）在沉積物靜態(tài)釋磷的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)鄻臃謩e在7、8天磷的釋放量達(dá)到最大，沉積物中磷的最大釋放量與總磷、無(wú)機(jī)磷之間存在著良好的線性相關(guān)性。 （6）在不同

6、濃度的磷酸鹽溶液中，研究了沉積物對(duì)上覆水體中的磷的吸附，其吸附過(guò)程符合Langmuir和Freundlich等溫吸附方程。上覆水體磷酸鹽的濃度越高，吸附曲線的斜率越大。在實(shí)驗(yàn)開始階段，湖泊沉積物的吸磷速率較快，后期逐步減緩，最后達(dá)到平衡，并且濃度越高，吸附速率越大，Langmuir方程中的磷最大吸附量（Qmax）不斷增大，吸附強(qiáng)度因子（KL）不斷減小，最大緩沖容量基本不變。 （7）溫度對(duì)湖泊沉積物中磷的吸附影響較大，溫度升高沉

7、積物對(duì)上覆水體中的磷酸鹽吸附程度加劇，溫度降低則反之。溫度同時(shí)影響Langmuir方程最大吸附容量的數(shù)值。溫度升高，數(shù)值增大，但是在達(dá)到一定的數(shù)值后，沉積物對(duì)磷的最大吸附容量將不會(huì)再發(fā)生改變。通過(guò)熱力學(xué)分析研究發(fā)現(xiàn)，沉積物對(duì)磷的吸附是一個(gè)自發(fā)的物理化學(xué)過(guò)程，上覆水體中磷酸鹽濃度越高，沉積物對(duì)磷的吸附越強(qiáng)烈。 （8）碳酸鈣可以對(duì)水體中的磷酸鹽進(jìn)行吸附固定，且碳酸鈣對(duì)磷的吸附符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)，碳酸鈣對(duì)磷的吸附主要發(fā)生在實(shí)驗(yàn)開始的1

8、h內(nèi)，特別是實(shí)驗(yàn)開始的10min內(nèi)最為強(qiáng)烈，碳酸鈣對(duì)磷的最大吸附量與上覆水體磷酸鹽濃度成正比例關(guān)系。 （9）碳酸鈣與湖泊沉積物對(duì)水體中磷的吸附固定也符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)過(guò)程，其過(guò)程與碳酸鈣對(duì)磷的吸附過(guò)程相似，雖然其混合物的吸附速率大于碳酸鈣對(duì)磷的吸附速率，但是因?yàn)槌练e物成分復(fù)雜，含磷的顆粒、膠體等干擾影響因素較多，因而其對(duì)上覆水體中磷的吸附效果卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于碳酸鈣單獨(dú)對(duì)上覆水體的吸附，只有其能力的33.65％～40.33％。