外源输入对湖泊疏浚新生表层磷再生及迁移转化的影响

发布时间：2020-11-02 03:32

　　 外源输入对底泥疏浚新生表层磷再生及迁移转化的影响尚不清楚,阐明该问题对于底泥疏浚实施后流域尺度上的外源控制及管理具有重要的意义。本研究以太湖梅梁湾沉积物为研究对象,采用野外原位模拟疏浚的方法研究在有无外源颗粒物输入条件下,疏浚前后新生泥水界面磷的迁移转化过程,并探讨疏浚对内源磷释放的控制效果。得出以下结论:(1)颗粒物的持续累积增加了表层沉积物含水率及孔隙度;疏浚降低了表层沉积物LOI、TP及TN含量,但颗粒物的持续累积导致表层沉积物LOI、TP及TN含量存在较大程度的升高,有外源组未疏浚与疏浚柱样TP含量是无外源组的1.5和1.6倍,TN含量则达到1.8和1.6倍,外源输入加重了沉积物污染状况,减弱了疏浚措施所带来的效果。(2)无外源疏浚组与未疏浚组沉积物-水界面氧含量达到了9.0mg·L~(-1)和8.3mg·L~(-1),氧气渗透深度也高达8.8mm和6.8mm,显著高于有外源各组。疏浚与阻绝外源颗粒物输入均可在一定程度上改善沉积物的氧化还原状况。(3)疏浚与阻绝外源颗粒物输入对表层沉积物Mobile-P含量的控制均产生着积极的影响,减弱了其与间隙水中溶解态磷的交换作用以及向上覆水体迁移的可能性;沉积物中Fe-P有向Ca-P转化的趋势;在无外源组发现,疏浚柱样和未疏浚柱样表层沉积物中Org-P分别与Ca-P和Al-P呈显著负相关,分别存在Org-P向Ca-P和Al-P转化的可能性。在阻绝外源条件下,更有利于Mobile-P向较稳定的难释放态磷的转化。(4)悬浮颗粒物的EPC_0显著高于各沉积物组,其浓度范围为0.036~0.160mg·L~(-1),无外源未疏浚组年内变化较小,范围为0.017~0.040mg·L~(-1),始终保持较低水平,疏浚措施与阻绝外源输入在一定程度上均能有效降低沉积物EPC_0,对其向上覆水体的释放风险有较好地减弱作用;随着试验的进行,沉积物补充离子能力由无缓冲型转变成部分缓冲型,该能力的提升在外源组体现的更为显著;疏浚增强了沉积物对磷的滞留能力,提升了沉积物与间隙水之间的动力学响应,有效减弱了沉积物中磷的释放潜力。(5)U、U+S和D+S组间隙水PO_4~(3-)-P浓度随季节差异较大,浓度范围分别为0.16~1.81mg·L~(-1)、0.13~1.44 mg·L~(-1)和0.11~1.27 mg·L~(-1),而D组间隙水PO_4~(3-)-P浓度始终保持着较低的水平0.11~0.46 mg·L~(-1);夏季U+S组和D+S组间隙水DRP浓度在沉积物-水界面以下8mm处达到最大,分别为1.01mg·L~(-1)和0.35mg·L~(-1)。(6)沉积物在一年内发生了两次源-汇功能转变,冬春季间沉积物对上覆水由汇转变成为源;无外源组在夏秋季间沉积物对上覆水由源转变成为汇,而该现象在有外源组则出现于秋冬季间,外源输入延长了沉积物向上覆水体释磷时长约2个月;疏浚措施降低了底泥内源磷释放通量,可有效控制其内源磷释放,阻绝外源颗粒物输入对疏浚控制内源磷负荷起到了较好的促进作用。综上所述,颗粒物的持续累积对疏浚新生界面产生一系列负效应,若不采取措施控制外源颗粒物的输入,疏浚对内源磷负荷的控制效果难以实现长效。因此,在进行疏浚前须对颗粒物的污染状况加以调查研究,以确定是否能够开展疏浚工程。
【学位单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X524
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及选题意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 底泥污染现状
        1.2.2 污染底泥治理研究进展
        1.2.3 底泥疏浚方式
        1.2.4 疏浚效果影响因素
        1.2.5 疏浚效果及其环境效应
        1.2.6 外源输入特征及其环境行为
    1.3 研究内容与技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
第二章 研究区域概况及材料与方法
    2.1 研究区域概况
    2.2 材料与方法
        2.2.1 野外原位模拟疏浚试验
        2.2.2 等温吸附试验
        2.2.3 释放模拟试验
        2.2.4 间隙水采集
        2.2.5 DGT装置使用方法
        2.2.6 分析与计算方法
        2.2.7 数据分析与统计
第三章 外源输入对疏浚新生界面理化性质的影响
    3.1 外源输入对疏浚新生表层物理特征影响
    3.2 外源输入对疏浚新生表层营养盐含量影响
    3.3 外源输入对疏浚新生表层有机质（LOI）含量影响
    3.4 外源输入对疏浚后新生界面DO变化影响
        3.4.1 沉积物-水界面DO剖面变化特征
        3.4.2 沉积物耗氧速率及有机质降解速率
        3.4.3 沉积物-水界面氧气扩散通量
    3.5 本章小结
第四章 外源输入对疏浚新生表层磷再生及转化的影响
    4.1 外源输入对沉积物磷形态变化影响
        4.1.1 磷形态变化
        4.1.2 碱性磷酸酶活性变化
        4.1.3 磷形态相关性分析
    4.2 外源输入对沉积物磷吸附/解吸特性影响
    4.3 本章小结
第五章 外源输入对疏浚控制磷释放效应的影响
4
3--P浓度变化'>    5.1 间隙水PO4
3--P浓度变化
    5.2 间隙水DRP浓度变化
    5.3 DIFS模型
4
3--P释放通量变化'>    5.4 沉积物-水界面PO4
3--P释放通量变化
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 创新点
    6.3 不足与展望
参考文献
图表目录
致谢
作者简历

【参考文献】

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本文编号：2866510

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