太湖草、藻型湖泊沉积物磷的赋存形态特征、埋藏规律及内源负荷风险比较研究

发布时间：2017-10-10 14:10

  本文关键词：太湖草、藻型湖泊沉积物磷的赋存形态特征、埋藏规律及内源负荷风险比较研究

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【摘要】：太湖是太湖流域重要的淡水资源。近年来,伴随着太湖流域工农业的迅速发展,人口剧增,大量的工农业污水、城市径流和生活垃圾不断的涌入太湖,完全超出了太湖水体的自净能力,导致了太湖的水资源质量不断下降,富营养程度加剧,甚至出现了“湖泛”现象。湖泊水质和生态环境状况与沉水植物和藻类两类主要的初级生产者有着密切的关系,二者相互抑制,此消彼长。太湖面积广阔,各区域生态系统和环境条件有明显的差异,故呈现草、藻型湖区两种不同湖泊状态共存的现象。太湖沉积物内源负荷对湖泊水体水质具有重要影响,两种类型湖区沉积物磷的赋存形态、埋藏规律及内源负荷风险的比较研究有助于更加深入理解不同类型湖区的富营养化过程的差异及原因,为太湖的富营养化治理提供相关的依据以及其他的大型湖泊的生态修复提供相关指导。本研究在太湖东、西部分别选取了草、藻性湖区为研究站点,于2015年3月采集水质和柱状沉积物样品。用综合营养状态指数法对草、藻湖区水体的富营养化状况进行评价,同时对沉积物理化指标(含水率、pH和OM)、磷的赋存形态以及理化性质和磷形态之间的相关性进行了分析,并结合室内内源负荷模拟实验,对内源负荷风险进行了对比研究。主要研究结果及相关结论如下：1、太湖草、藻湖区主要污染物质是CODMn和TN；综合水质标识指数法的结果为为3.020和4.021,所以水质分别为Ⅲ和Ⅳ类水；草、藻湖区水体富营养化评价结果分别为59和75,显示两种类型湖区分别为轻度富营养化和重度富营养化,体现了太湖草、藻湖区水体特征的总体差异性。2、太湖草、藻湖区沉积物不同深度的含水率为70.0～37.9%、63.6～41.2%,均值为50.9%和47.2%,含水率自上而下逐渐减小,且草型湖区沉积物的含水率大于藻型湖区；草、藻型湖区沉积物pH的均值为7+0.2,草、藻型湖区沉积物pH值都接近中性,没有明显的差异；此外,草型湖区沉积物中OM的均值为1.7%,大于藻型湖区的均值1.3%,且分布规律也有一定的差异。3、草型湖区沉积物各赋存形态磷与TP、OP和IP浓度的垂直分布较为均匀,范围分别在287.8～335.0、214.2～277.8和42.4～103.6 mg/kg,变化范围较小。而藻型湖区自下而上呈现逐渐增大趋势,范围分别在300.5～690.1、263.2～574.4和34.3～115.8 mg/kg,变化幅度较大。与此同时,藻型湖区沉积物P浓度要高于草型湖区,体现了草、藻湖区磷埋藏规律的显著差异,草型湖区沉积物P累积量少且稳定,而藻型湖区P的埋藏则体现太湖近几十年富营养化进程加快的典型特征。4、室内用柱状芯样法模拟太湖草、藻湖区内源释放实验。研究结果表明,在好氧条件下,太湖草、藻湖区柱状沉积物中TP的释放速率分别为2.80、3.02 mg/(m2·d),磷酸盐的释放速率分别为1.99、2.37 mg/(m2·d);在厌氧条件下,太湖草、藻湖区柱状沉积物中TP的释放速率分别为6.49、7.30 mg/(m2·d),磷酸盐的释放速率分别为2.60、5.43 mg/(m2·d)。由此可知,太湖藻型湖区的内源释放风险比草型湖区大,磷在短期内都有一定的释放,但随后由于吸附作用趋于稳定。综上所述,本研究结果从内源负荷角度证明草型湖区对沉积物的稳定,减少内源负荷风险及保持水质和水生态健康具有重要意义。
【关键词】：太湖 沉积物 草、藻型湖区 磷 内源负荷
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X524
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-16
• 1 绪论16-28
• 1.1 太湖生态环境概况16-17
• 1.2 沉积物磷循环过程17-19
• 1.2.1 全球磷循环过程17-18
• 1.2.2 湖泊沉积物磷循环18-19
• 1.3 沉积物磷赋存形态意义及相关研究进展19-26
• 1.3.1 沉积物中磷形态以及环境指示意义19-21
• 1.3.2 沉积物磷形态分级及分离方法21-23
• 1.3.3 沉积物磷迁移转化过程的控制及影响因素23-25
• 1.3.4 太湖磷迁移转化的相关研究进展25-26
• 1.4 沉积物磷内源负荷26-27
• 1.4.1 内源负荷及其研究意义26
• 1.4.2 太湖内源负荷研究进展26-27
• 1.5 研究的目的与意义27-28
• 2 研究内容、目标与方法28-36
• 2.1 研究目标与内容28
• 2.2 研究的方法28-36
• 2.2.1 研究的技术路线28-29
• 2.2.2 实验仪器与试剂29
• 2.2.3 采样点设置29-30
• 2.2.4 水样采集和分析方法30-31
• 2.2.5 沉积物采集和分析方法31-33
• 2.2.6 内源负荷室内模拟实验33-35
• 2.2.7 水质评价与数据处理35-36
• 3 沉积物磷赋存形态特征与埋藏规律36-50
• 3.1 水环境特征分析36-37
• 3.2 沉积物理化指标37-39
• 3.2.1 草、藻湖区沉积物含水率的垂向变化37
• 3.2.2 沉积物pH的垂向变化37-38
• 3.2.3 沉积物OM的垂向变化38-39
• 3.3 磷的赋存形态特征39-46
• 3.3.1 沉积物TP、OP、P的垂向变化39-42
• 3.3.2 草型湖区沉积物磷形态垂直分布研究42-44
• 3.3.3 藻型湖泊沉积物磷形态垂直分布研究44-46
• 3.4 沉积物磷迁移转化过程与埋藏规律分析46-48
• 3.6 本章小结48-50
• 4 内源负荷特征50-56
• 4.1 草型湖区50-51
• 4.2 藻型湖区51-52
• 4.3 内源释放速率52-53
• 4.4 本章小结53-56
• 5 结论56-58
• 参考文献58-64
• 致谢64-66
• 作者简介及读研期间主要科研成果66

【参考文献】

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本文编号：1006788