基于對微生物活動限制的富營養(yǎng)化水體氮磷的控制研究.pdf

1、底泥是湖泊污染物的主要聚集地，也是導(dǎo)致湖泊二次污染的潛在污染源，底泥中沉積的氮磷等營養(yǎng)鹽，在湖泊條件發(fā)生變化時，會由底泥釋放到上覆水中引起水體氮、磷濃度的急劇升高，從而導(dǎo)致水質(zhì)下降、藻類水華、魚類死亡、生態(tài)系統(tǒng)紊亂等一系列重大問題。因此研究富營養(yǎng)化湖泊底泥氮磷的釋放具有重要的理論意義與應(yīng)用價值。
　　本課題在實驗室模擬條件下探索了建立富營養(yǎng)化湖泊無菌模型的方法，在此基礎(chǔ)上研究了微生物對富營養(yǎng)化湖泊底泥磷的釋放的影響，并研究了底泥對

2、磷的吸附、解吸動力學(xué)過程。最后，結(jié)合本課題組前期研究基礎(chǔ)，利用微宇宙模型實驗探索了“以氮控磷”的富營養(yǎng)化湖泊治理新思路，主要研究結(jié)果如下:
　　(1)探索了多種建立富營養(yǎng)化湖泊無菌模型的方法，結(jié)果表明:40％(v/v)甲醛溶液可以有效地殺滅微生物，濕熱滅菌后的底泥再按25 ml/kg來添加40％甲醛溶液，可以將底泥中的細(xì)菌總數(shù)從105 CFU/g降至102CFU/g;上覆水按10 ml/L添加甲醛溶液，水中細(xì)菌總數(shù)在4天內(nèi)維持在1

3、00 CFU/mL以內(nèi)，4天后水體已無可培養(yǎng)的細(xì)菌，并能在較長時間內(nèi)仍維持上覆水無菌狀態(tài)。而1 mol/L CuSO4、0.1mol/L CdSO4和1.0 mol/L K2CrO7的混合金屬溶液無法抑制水體細(xì)菌的增殖。最終確定無菌模型為底泥先濕熱滅菌后甲醛滅菌，上覆水甲醛滅菌的方法。
　　(2)微生物對湖泊底泥磷釋放的影響實驗結(jié)果表明:水體細(xì)菌總數(shù)在106CFU/mL，微生物的活動會促進底泥磷的釋放，導(dǎo)致上覆水TP濃度升高了62

4、.1％，底泥TP含量減少了19.74％。而底泥上覆水均滅菌后，水體中無可培養(yǎng)的細(xì)菌，上覆水TP濃度降低了12.3％，底泥TP含量增加了18.23％。
　　(3)底泥濕熱滅菌及有機質(zhì)含量對底泥吸附磷的影響實驗結(jié)果表明:121℃，60 min濕熱滅菌后底泥含水率會增加，pH值降低，有機質(zhì)和總磷含量基本不變，濕熱滅菌后的底泥對上覆水磷的吸附量會增加，且有機質(zhì)含量低的貧營養(yǎng)化底泥對上覆水磷的吸附能力高于有機質(zhì)含量高的富營養(yǎng)化底泥。

5、　　(4)底泥磷的等溫吸附-解吸實驗結(jié)果表明:實驗所取的青年湖底泥對磷的吸持率在75％左右，也就是說被底泥吸附持有的磷中25％左右易被釋放出來，說明青年湖底泥對磷的吸附保持能力不強，底泥磷的釋放風(fēng)險較大。底泥對磷的吸附動力學(xué)實驗表明，青年湖底泥對磷的吸附過程大致分為3個階段，在起始的120 min內(nèi)，底泥吸附磷的速率快，吸附量快速增加，81％的磷在這個階段被吸附;2h到8h為中速吸附階段，此時96％的磷已被底泥吸附;8h到24 h為慢速

6、吸附階段，底泥吸附基本已飽和。
　　(5)“以氮控磷”微宇宙模型實驗結(jié)果表明:投加了兩輪氮循環(huán)微生物后，35天內(nèi)，實驗組上覆水TN從11.68 mg/L降至3.05 mg/L，NH4+-N從9.17 mg/L降至1.35 mg/L，TP由0.33 mg/L降至0.06 mg/L，可溶性COD由40.54 mg/L降至15.56mg/L，水體TN脫除率為73.89％，底泥有機質(zhì)含量下降了50.9％，是對照組的3.3倍，TN含量降低了

7、44.4％，是對照組的3倍;底泥表面TP含量升高了62.5％，是對照組的2.2倍。初步證實“以氮控磷”的富營養(yǎng)化湖泊治理新思路，即可以通過先消除富營養(yǎng)化湖泊的氮污染，降低底泥微生物活性，進而使磷向底泥吸附，降低水體磷濃度，最終實現(xiàn)富營養(yǎng)化湖泊的氮磷雙控，該思路不同于目前流行的“單獨控磷”或“單獨控氮”的富營養(yǎng)化湖泊治理思路。
　　綜上所述，通過本課題研究，將加深我們對微生物影響底泥磷釋放過程的認(rèn)識，并在此基礎(chǔ)上初步證實了“以氮控磷