阳宗海不同季节条件砷形态价态变化及其对藻光合作用的影响

发布时间：2020-03-22 03:26

【摘要】：砷是一种具有金属和半金属属性的有毒元素,是世界公认的五毒元素之一。随着工业化的发展,人为活动干预的加强导致湖泊、河流、土壤和地下水受到严重的砷污染,并给当地生态环境、人体健康带来巨大的威胁和财产损失。微藻作为食物链的初级生产者,对砷很敏感,通过对藻的监测能够很好反应砷的情况:水体受砷污染前后变化决定了水体中对砷耐受能力强弱的藻是否会成为优势藻的一个变化情况。此外,砷的变化还受到环境因子的重要影响:如在Eh处于较高值的氧化状态下,有利于三价砷氧化为五价砷,并被铁氧化物吸附沉淀,一定程度上减小对水体生物的毒性。因砷危害巨大,加之环境因子影响砷的形态、价态及在砷胁迫下对藻的影响十分敏感。因此本文将从砷的角度对阳宗海砷价态、形态及对微藻光合作用的影响方面进行研究,探讨了表层水体、沉积物界面水及沉积物中砷在环境因子影响下的变化规律;藻在砷的胁迫下形成优势藻及砷对藻光合作用的影响。并为今后水体砷的治理、监测等提供一定的理论依据。本文主要研究结果如下:1.探索了表层水体中高砷区的分布及污染源。研究结果表明:高砷区主要分阳宗海南部和北部地区,污染主要来自谈葛营、汤池镇、三十亩的磷肥厂、火电厂、温泉及粉煤灰堆积场等。2.探讨了表层水和沉积物界面水中砷在环境因子影响下的变化。结果表明:(1)表层水体中主要以As(Ⅴ)为主、沉积物界面水主要为As(Ⅲ);在表层水体中Eh呈正值处于氧化状态,As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)。(2)在沉积物界面水中,Eh处于较低的还原状态下,As(Ⅴ)被还原为As(Ⅲ);年平均pH值8(pH=7.5-8.9)呈弱碱性,有利于As(Ⅲ)转化成为As(Ⅴ);在T25℃的条件下,随着温度的升高As(Ⅴ)被还原为As(Ⅲ);在Eh处于较高的氧化状态下,As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)的同时As(Ⅲ)还被铁氧化物吸附沉淀,反之,处于Eh0mv的还原状态下,As(Ⅴ)还原为As(Ⅲ),As(Ⅲ)从铁锰氧化物结合态中解析出来;在pH呈弱碱性条件下,As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ),在氧充足情况下,铁钝化形成附有活性点位的铁氧化物使As(Ⅲ)被吸附沉淀。(3)在沉积物中的砷形态在环境因子(T、Eh、pH)的综合影响下呈微弱的相关性。3.研究发现因不同砷浓度和季节性环境因子的变化对不同藻的影响不同,自然状态多种混合藻其生物有效性、叶绿素a浓度和光合作用(ETR_(max))不同。研究结果表明:温度(14-25℃)且砷浓度较低的条件,促进了蓝藻、绿藻和褐藻中大部分藻的生长、叶绿素a和ETR max的增加;高浓度的砷和氧化还原电位(Eh)对蓝藻、绿藻和褐藻中大部分藻的生长、叶绿素a和ETR max的增加起抑制;pH=8(弱碱性)促进了蓝藻的生长和光合作用,但是抑制绿藻和褐藻生长和光合作用。综上所述,砷在环境因子的影响下,水体中的砷与沉积中的砷均会发生改变。并在砷污染区砷的胁迫下会使藻的种群、叶绿素a、光合电子传递速率发生变化。
【图文】：

宗海的固体废物为 8.1×107kg/yr，废气释放量为 6.41×109kg/yr（其中污染气体释放量为 3.7×107kg/yr，二氧化碳为 1.10×107kg/yr，火电厂产生的污染导致火电厂附近湖泊表层水体颜色为黑色[35,59]。同一时间，根据 WHO 修改的修订案，，饮用水质标准由原来的 50μg/L 调整为 10μg/L、《地表水环境质量标准》III 水限值为0.05mg/L、Ⅳ类水限值为 0.01mg/L[7]。在 21 世纪随着人口的增加、经济的发展、人民生活水平的提高，阳宗海除火电厂、磷肥厂、云南铝厂、硫酸厂等外，还受到新建的别墅区、宾馆、学校、高尔夫球场、农业（水果、大鹏蔬菜）和流域内降水、干沉降等的影响[47,60]，湖水总体处于Ⅳ类水质。现今虽然经过长时间的治理但是在某些采样点得到的数据显示仍然存在着轻微的污染，存在着一定程度上的潜在生物危害。2.2 样品采集与预处理2.2.1 样点布置和采样

第 2 章 研究区域与研究方法距离阳宗海 2008 年砷污染时间爆发，已经过去 7 年了，虽然当时快速处后，水质已经达标，但是仍然存在着一定的潜在威胁，对阳宗海的继续监测利于很好的研究对阳宗海湖泊污染和治理前后的环境变化。因此，2015 年 12 月首次通过对阳宗海均匀的布置了 35 个采样点。并分别对 35 个样点的湖泊表水体和底层水体进行采样，用 100mL 白色塑料瓶对表层和底层水体各采 3 个品，分别加入空白（无任何添加剂）、硫脲-抗坏血酸。因为加入硫脲抗坏血酸对 As(III)无影响但可使 As(V)还原为 As(III)并与硼氢化钾反应，使砷被完全测出来[61]，共计 210 个样品。采样位置如上图 2.2.1 所示。2.2.2 阳宗海水体和沉积物样品采集和处理根据 35 个样点砷实测数据选取具有代表性的点进行进一步的再次布点，原有的 35 个样点中选取了三个样点(A1、A23 和 A34)后，又在其北部（S3）
【学位授予单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：Q945.11;X524

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 吴赛君;周香君;赵剑;吴新国;陈兰洲;;镍和砷对铜绿微囊藻光合效应的影响[J];环境科学与技术;2015年10期

2 李婷;景元书;韩玮;;不同磷条件下高温胁迫对铜绿微囊藻增殖的影响及其恢复[J];环境工程学报;2015年10期

3 林澎;李强;宋昱璇;潘学军;;三氯化铁吸附沉淀三价砷的影响因素研究[J];云南大学学报(自然科学版);2015年05期

4 吴敏兰;李荭荭;贾洋洋;杨林通;王果;;砷胁迫对不同烟草品种光合色素和叶绿素荧光特性的影响[J];生态毒理学报;2015年03期

5 李智圆;杨常亮;李世玉;张宇;刘仍兵;刘楷;申时立;;砷污染治理后阳宗海沉积物砷的分布与稳定性[J];环境科学与技术;2015年02期

6 刘振波;王守君;;牛猝死前伴有多种症状的疾病的鉴别诊断[J];养殖技术顾问;2014年12期

7 杨嵘长;;对羊伴有咳嗽或体温升高疾病的鉴别诊断[J];养殖技术顾问;2014年12期

8 鲍宏娟;;家畜常见农药中毒的机理及症状[J];养殖技术顾问;2014年10期

9 刘世明;朱雪竹;张民;;铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长及光合活性对温度和光照交互作用的响应[J];湖泊科学;2014年05期

10 罗小玲;郭庆荣;谢志宜;杨剑军;柴子为;刘漩;伍世丰;;珠江三角洲地区典型农村土壤重金属污染现状分析[J];生态环境学报;2014年03期

相关博士学位论文 前1条

1 丁腾达;硅藻对三价砷的吸附吸收行为及机制[D];浙江大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘园园;云南星云湖和程海硅藻群落响应环境变化的长期模式及其异同[D];云南师范大学;2016年

2 徐艳;以阳宗海砷污染治理为例对三氯化铁絮凝法除砷工艺的优化[D];云南大学;2016年

3 李勤椿;砷胁迫下两种凤尾厥属植物细胞分裂素的形态、分解和作用[D];昆明理工大学;2016年

4 张扬;阳宗海重金属元素近期变化及砷污染记录研究[D];云南师范大学;2016年

5 万廷剑;基于分形理论的昆明东部岩溶负地形发育特征研究[D];成都理工大学;2015年

6 王钊;砷污染土壤—水稻中砷形态的变化特征及其影响因素研究[D];河北农业大学;2013年

7 薛晓磊;砷形态、HCO_3~-和pH对蜈蚣草除砷的影响及应用研究[D];中国地质大学（北京）;2013年

8 李妍丽;微型绿藻对砷污染水体的生物修复研究[D];华南理工大学;2012年

9 王静;铜绿微囊藻中砷的代谢与生物效应[D];天津大学;2012年

10 李宝洁;不同磷浓度下砷对小球藻Chlorella vulgaris的生物效应[D];中国海洋大学;2012年

本文编号：2594397