岷江及沱江水系磷形态分布特征研究

发布时间：2020-10-20 19:08

　　 河流是磷循环的主要输送通道,磷是流域环境下的重要营养物质和富营养化的限制性因素。针对当前长江流域总磷污染,选择长江流域磷污染最严峻的上游地区岷江和沱江为研究区域。水体、悬浮颗粒物及沉积物中磷形态的分布规律对水生生态环境具有重要意义。本文以岷江和沱江水系为研究对象,在岷江、沱江干流与支流河段分别采集30和28个表层水样,14和15个悬浮物及表层沉积物样品,研究水体、悬浮物及沉积物中磷形态组成、空间分布特征;结合悬浮物中生物可利用磷BAP与钙结合态磷P_(Ca)的比值来判断其潜在的磷释放风险;最后,对磷化工产生的固体废物磷石膏的磷形态组成及潜在释放特征进行研究分析,得到的主要研究结论如下:(1)岷江水体中总磷TP的浓度平均值为0.20 mg/L,沱江水体中总磷TP的浓度平均值为0.30 mg/L,沱江整体磷污染程度较重。可知岷、沱江水体磷形态以溶解态总磷TDP为主,多数以磷酸盐PO_4~(3-)形式存在,但水系中颗粒态磷TPP所占比例仍超过了20%。从空间上看,岷江眉山、乐山河段中TP浓度较高,沱江德阳、资阳河段中TP浓度较高。岷江眉山境内汇入的支流多途经城区(如体泉河、金牛河等),其污染源分布集中,支流水体中TDP浓度占TP浓度的比例超过85%,含磷生活污水入河总量较大,造成眉山TDP和PO_4~(3-)比例上升。但乐山境内存在大型磷矿区,支流马边河水体中TPP占TP浓度的比例超过80%,乐山境内水相磷与有机颗粒结合导致TPP比例升高。同时,沱江德阳河段的支流水体中TPP的比例超过50%,流进下游导致资阳干流河段TPP的平均比例上升。(2)岷江悬浮物中TP的平均质量浓度为1571.80μg/g,沱江悬浮物中TP均质量浓度为1946.39μg/g。悬浮物TP都主要以无机磷IP为主,其中铁结合态磷Fe-P、自生磷灰石磷Ca-P和碎屑磷De-P是IP的主要组分,可提取态有机磷Org-P是OP的主要组分。不论是含量还是比例,沱江悬浮物生物可利用磷BAP都远高于岷江。其中有机磷组分Org-P和无机磷组分Fe-P是BAP的主要组成部分。悬浮颗粒物样品ω(BAP)/ω(P_(Ca))比值均大于0.5,表明岷、沱江水系悬浮颗粒物中磷在弱碱性水体中释放强度较大,具有潜在的环境风险。(3)岷江沉积物中总磷TP质量浓度在522.17~979.22μg/g之间,沱江含量范围为838.20~1687.55μg/g。岷、沱江水系表层沉积物中颗粒组成以砂粒等粗颗粒为主,利于IP中自生磷灰石磷Ca-P和碎屑磷De-P的富集。沉积物中有机磷质量浓度较低,主要以IP的Ca-P和De-P形式为主。岷江沉积物中BAP集中分布在中游眉山、乐山地区;沱江中下游资阳至泸州河段的BAP含量高。岷、沱江水体中高浓度的磷酸盐分布区域与该段悬浮物、沉积物中高质量浓度的Org-P和Fe-P的含量相关。(4)磷石膏磷解吸过程中磷的最大释放速率V_(max)为3.52 mg/(g·h),平衡浓度Q_(max)在本实验条件下拟合值为2.30 mg/(g·h)。磷石膏总磷TP含量为3.70 mg/g,其磷石膏磷的释放主要由EX-P、Org-P和Fe-P进行,而EX-P和Fe-P所占比重较大。酸性或碱性水体环境都有利于磷酸盐的释放,酸雨条件下的冲刷作用下可能产生大量的磷流失,同时水系自身水体为弱碱性,也有利于磷石膏的释磷作用。总体来看,淡水盐度的改变对磷石膏中磷释放的影响较小,但温度因子的变化影响较大。
【学位单位】：中国环境科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X524
【部分图文】：

中国环境科学研究院硕士学位论文运送的磷每年大约有 2.1×107t[22]。生物磷循环以浮游植物为例，健康生长的浮游植物可以吸收水体中的活性无机磷，利用后释放。自然丧生或被捕食的浮游植物，体内的磷素一部分经磷酸酶的作用成为无机磷，另一部分则分解为溶解有机磷或颗粒态磷[23]。截至到 2000 年，人类活动使磷酸盐的释放大幅增加，磷酸盐向生物圈的释放量增至之前的三倍。这主要是由日益严重的农业、城市及工业废弃物的排放导致的。

一些学者提出了不同形式的富营养化评价与预测模型，利用氮磷负荷与藻类产量的关系来预测水体富营养化程度，如 Vollen-weider 等提出的营养盐输入产出关系模型，更加深入的表明了水体氮磷含量与富营养化的关系。与国外相比，国内的相关研究要滞后一些，但目前关于浅水湖泊、河流和水库磷污染的研究也很多。如长江流域监测中心对四年来采集到的三峡水库水体氮、磷赋存形态数据进行了分析，发现长江水体中 80%以上的磷是以颗粒态的形式存在，水体中总磷含量与泥沙悬移质的含量密切相关[51]。张洪等利用对数型幂函数指数法结合浮游生物评价了海河的富营养水平，同时单保庆等对北方典型干旱河流磷分布进行了研究，结果显示水资源匮乏及河流湖库化严重是造成水体富营养化问题突出的原因[52,53]。旷芳芳和江毓武等[54]对珠江口悬浮泥沙及营养盐含量对夏季生物生长的限制作用进行研究，结果表明：珠江口水域磷酸盐、悬浮泥沙含量均对河口湾中的生物生长有限制作用。

B、精密度控制所有样品测定均做 3 次平行实验，测定结果显示水体磷浓度、悬浮颗粒物、沉积物及磷石膏中磷形态浓度的相对标准偏差均小于 5 %。C、准确度控制悬浮颗粒物、沉积物中磷形态测定使用沉积物标准物质（GBW07309 GSD-9）控制，标准样品测定六种磷形态的总量回收率在 90 %~110 %之间。1.4.4 数据处理全文使用了 Excel、SPSS、Origin、ArcGIS 等软件，其中利用 Excel 软件进行原始采样数据的整理与基础的统计学分析，利用 SPSS 16.0 软件对数据进一步提炼，指标间进行必要的相关性分析，最终使用 Origin、ArcGIS 软件完成绘图工作。1.5 技术路线
【参考文献】

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本文编号：2849048