榮成天鵝湖沉積物磷的形態(tài)分布及吸附特征研究.pdf

1、榮成天鵝湖是一海水與淡水交融的天然瀉湖。近些年來(lái),由于人類(lèi)活動(dòng)的強(qiáng)烈干預(yù),湖泊的生態(tài)環(huán)境逐漸惡化。本論文以天鵝湖為研究對(duì)象,在全湖范圍內(nèi)均勻布設(shè)采樣點(diǎn),調(diào)查了表層沉積物的總磷水平、磷的賦存形態(tài)以及理化特征,分析了理化性質(zhì)與磷賦存形態(tài)間的相關(guān)關(guān)系;在不同方位選取代表性樣點(diǎn),研究了沉積物總磷及不同形態(tài)磷的垂直分布特征;系統(tǒng)研究了不同區(qū)域沉積物對(duì)水體中磷的吸附能力、吸附特性及其影響因素,探討了磷吸附特征參數(shù)與理化特征之間的關(guān)系,并初步預(yù)測(cè)了不

2、同區(qū)域沉積物磷的釋放潛力。主要研究結(jié)果如下:
　　天鵝湖沉積物中總磷水平不高,變化在79.15-616.31mg·kg-1之間。不同區(qū)域總磷的含量差異較大,從西北至東南方向呈高-低-高-最低的變化趨勢(shì),外源污染和沉積物粒度組成是影響其分布的主要因子。無(wú)機(jī)磷是沉積物磷的主要賦存形態(tài),占總磷含量的42.24％-82.04%。鈣結(jié)合態(tài)磷是無(wú)機(jī)磷的優(yōu)勢(shì)組分,含量變幅為26.41-310.64mg·kg-1,其中湖中部含量較高,南部次之,北

3、部較低。鐵鋁結(jié)合態(tài)磷的含量明顯低于鈣結(jié)合態(tài)磷,變幅為12.93-152.79mg·kg-1,其中湖北部最高,南部較低。
　　6個(gè)樣點(diǎn)沉積物總磷的垂向變化較為復(fù)雜,在表層0-10cm大部分樣點(diǎn)總磷含量隨沉積深度的增加而降低,8-10cm深度含量最低。鈣結(jié)合態(tài)磷在上部0-15cm隨深度的變化規(guī)律不明顯,15cm以下含量基本穩(wěn)定,且樣點(diǎn)間的差異不大。鐵鋁結(jié)合態(tài)磷在表層0-2cm的含量最高,存在明顯的表層富集現(xiàn)象。鐵、鋁、鋅金屬表現(xiàn)為湖北

4、部和中部的含量高于南部。
　　表層沉積物生物可利用磷的含量變幅為21.95-148.64mg·kg-1,表現(xiàn)為湖西北部顯著大于東南部,其中西北角和最西端含量相對(duì)較高,與不同湖區(qū)水體的污染狀況相一致。藻類(lèi)可利用磷和 NaHCO3可提取磷是主要的生物可利用態(tài)磷,兩者與總磷的比例分別為11.80%~23.36%和3.50%~14.40%。除水溶性磷外,其它形態(tài)生物可利用磷與總磷、鐵鋁結(jié)合態(tài)磷間存在較好的正相關(guān)性。
　　天鵝湖6個(gè)樣

5、點(diǎn)沉積物對(duì)磷的吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程均符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,吸附反應(yīng)主要在前10 h內(nèi)完成,且0~2h內(nèi)反應(yīng)迅速,在24h時(shí)基本達(dá)到了平衡狀態(tài)。沉積物等溫吸附數(shù)據(jù)用Langmuir方程的擬合效果優(yōu)于Freundlich方程,根據(jù)Langmuir模型,沉積物對(duì)磷的理論吸附容量變化在294.12-1111.11mg·kg-1之間,其中湖西北部沉積物的吸附能力較強(qiáng)。在本實(shí)驗(yàn)條件下,沉積物吸附解吸磷平衡濃度(EPC0)的變幅為0.002~0.033mg·

6、L-1,大部分樣點(diǎn)沉積物的EPC0小于上覆水中磷濃度,但西北角和東南部沉積物磷有向上覆水體釋放的趨勢(shì)。
　　沉積物對(duì)磷的吸附量隨著溫度和擾動(dòng)頻率的升高而有所增加。在酸性條件下,沉積物對(duì)磷的吸附量較高;隨著pH值的升高,吸附量逐漸降低。不同環(huán)境因子對(duì)磷吸附的影響為:擾動(dòng)＞pH＞溫度、鹽度。磷吸附特征參數(shù)與沉積物理化性質(zhì)間的相關(guān)性分析表明,活性鋁、有機(jī)質(zhì)和粒度組成是影響磷吸附的主要因素。天鵝湖西北部和東南部區(qū)域沉積物發(fā)生磷釋放的風(fēng)險(xiǎn)較