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长寿湖中磷形态的季节变化和沉积物磷释放的模拟研究

作　者: 郭海涛
导　师: 张进忠
学　校: 西南大学
专　业: 环境科学
关键词: 长寿湖沉积物表层水磷形态季节变化
分类号: X524
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

水体富营养化是目前全球最严重的水环境问题之一,其中磷是造成水体富营养化的主要限制因子。一方面,来自工农业生产、畜禽养殖和生活活动排放的磷,即“外源性磷”进入水环境,导致水体受到污染；另一方面,在减少或者截断外源营养物质的输入时,贮藏在湖泊底部的“内源性磷”在环境条件发生变化时,如溶解氧、pH、氧化还原电位、温度、生物和扰动等,沉积物中的磷会向湖水中释放,维系湖泊水体的富营养化。长寿湖是重庆市重要的淡水渔业基地,年均产量达到3×106kg。随着旅游业、养殖业的迅速发展,长寿湖成为集饮用、灌溉、旅游、养殖、发电为一体的多功能水体。但是由于城镇人口增加,乡镇企业的发展,城市污水和工业废水排放量逐年递增,长寿湖沿湖土地利用多以果园、林地、耕地和居民用地为主,农业活动施入的化肥、农药通过径流、淋溶和渗漏等途径,特别是肥水养殖带入的动物粪便、饲料和化肥等,造成大量的营养物质进入长寿湖,使长寿湖水质和生态环境进一步恶化,湖泊富营养化问题时有发生。本文以长寿湖11个有代表性采样点的表层水和沉积物为研究对象,采用野外调查、实验室样品分析和室内模拟实验相结合等研究手段,通过连续监测丰水期、平水期和枯水期的湖水和沉积物中的磷形态和含量,揭示湖水和沉积物中磷形态的季节变化特征,模拟实验研究沉积物释放磷的影响因素,旨在为控制长寿湖营养元素的输入、治理湖泊富营养化和保护湖泊生态环境提供科学依据,对于保护三峡库区水环境也有一定的借鉴意义。监测结果表明,长寿湖水中磷形态的季节变化明显。其中,总磷(TP)和溶解性总磷(DTP)含量均表现为枯水期>丰水期>平水期,枯水期TP高达0.2366mg/L, DTP为0.1254 mg/L;溶解性磷酸盐(DP)则表现为丰水期>平水期>枯水期,丰水期最大值为0.0488 mg/L,且不同水期最大值均出现在龙河口,此处为龙溪河流域的入湖断面,接纳了来自上游水域的含磷污染物,最小值因采样点的位置不同而呈现差异。环境影响因素分析表明,TP和DTP含量随着pH值的增大而上升；DP含量随温度的升高而上升。长寿湖沉积物中TP含量基本表现为丰水期高于枯水期,枯水期寿岛TP含量最高(2960.29 mg/kg),平水期关家河最低(586.05 mg/kg);铁/铝结合态磷(Fe/Al-P)和有机磷(OP)占TP的质量分数均为平水期>丰水期>枯水期,两种磷形态的最大质量分数分别出现在乐温(40.01%)和大坝口(72.44%)；钙磷(Ca-P)占TP的质量分数为枯水期>平水期>丰水期,最大值出现在摆布荡(15.52%),说明长寿湖沉积物中磷形态呈现明显的时空变化特征。Fe/Al-P含量受上覆水pH的影响,而OP含量受溶解氧(DO)的影响不明显。模拟实验研究表明,沉积物中磷释放受到湖水pH、温度、DO和扰动的影响。弱碱条件下,磷释放量随pH值的升高而增大；温度升高有利于沉积物中磷的释放；DO越低,越有利于磷的释放；扰动可促进磷的释放。

全文目录

摘要  8-10
Abstract  10-13
第1章文献综述  13-23
  1.1 湖泊富营养化的研究现状  13-15
    1.1.1 湖泊中磷的来源  14
    1.1.2 湖泊中磷的环境危害  14-15
  1.2 磷形态的季节变化特征研究现状  15
  1.3 沉积物中磷形态的研究进展  15-18
    1.3.1 沉积物中磷形态的分级分离方法  15-17
    1.3.2 沉积物中磷形态的影响因素  17-18
  1.4 沉积物中磷的释放机制和影响因素  18-23
    1.4.1 沉积物中磷的释放机制  18-19
      1.4.1.1 有机质的矿化分解  19
      1.4.1.2 铁氧化物解吸作用  19
      1.4.1.3 沉积物扰动及其它  19
    1.4.2 沉积物中磷释放的影响因素  19-23
      1.4.2.1 DO和Eh  19
      1.4.2.2 pH  19-20
      1.4.2.3 温度  20
      1.4.2.4 水力扰动  20
      1.4.2.5 其它因素  20-23
第2章引言  23-27
  2.1 研究目的和意义  23-24
  2.2 研究内容  24
  2.3 技术路线  24-27
第3章材料与方法  27-31
  3.1 试验材料  27-28
    3.1.1 采样点的选择  27-28
    3.1.2 水样的采集与处理  28
    3.1.3 沉积物样品的采集与处理  28
  3.2 主要仪器和试剂  28-29
  3.3 试验方法  29-30
  3.4 数据处理与分析  30-31
第4章结果与讨论  31-46
  4.1 长寿湖水中磷形态的季节变化  31-34
    4.1.1 总磷  31-32
    4.1.2 溶解性总磷  32
    4.1.3 溶解性磷酸盐  32-33
    4.1.4 环境因素对湖水中磷形态的影响  33-34
  4.2 长寿湖沉积物中磷形态的季节变化  34-42
    4.2.1 总磷  36-37
    4.2.2 沉积物中Fe/Al-P含量的季节变化特征  37-38
    4.2.3 沉积物中Ca-P含量的季节变化特征  38-39
    4.2.4 沉积物中OP含量的季节变化特征  39-40
    4.2.5 沉积物磷形态变化的影响因素  40-42
  4.3 沉积物中磷释放的模拟研究  42-46
    4.3.1 水体pH值对沉积物释磷的影响  42-43
    4.3.2 温度对沉积物释磷的影响  43
    4.3.3 溶解氧含量对沉积物释磷的影响  43-44
    4.3.4 扰动对沉积物释磷的影响  44-46
第5章结论与建议  46-48
  5.1 主要结论  46
  5.2 建议  46-48
参考文献  48-54
致谢  54-56
在学期间发表论文和参加的科研项目  56
  1.发表论文  56
  2.参加课题  56

长寿湖中磷形态的季节变化和沉积物磷释放的模拟研究

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