桂林市區(qū)湖泊沉積物對水體富營養(yǎng)化的影響研究.pdf

1、桂林市區(qū)湖泊在經(jīng)過一系列環(huán)境保護治理后，基本上杜絕了湖泊外源污染，內源污染成為了湖泊水體富營養(yǎng)化的主要污染源，因此，控制內源氮磷負荷成為湖泊水體控制富營養(yǎng)化的關鍵。本文以桂林市區(qū)湖泊沉積物為研究對象，先后得到了廣西區(qū)青年基金資助項目、廣西研究生教育創(chuàng)新計劃資助項目的資助。 本文完成了桂林市區(qū)湖泊沉積物中氮磷的存在形態(tài)及數(shù)量分析，并揭示了其各種形態(tài)的氮磷之間存在的內在聯(lián)系；通過在不同水質、溫度條件下湖泊沉積物中氮磷的釋放與吸附實

2、驗研究，掌握了沉積物中氮磷的釋放與吸附規(guī)律并應用等溫吸附方程和熱力學進行了深入的探討；實驗證實了碳酸鈣在湖泊治理中的作用，并應用動力學對碳酸鈣固磷過程進行了全面的解析。針對現(xiàn)階段湖泊環(huán)境治理保護中存在的問題，依據(jù)實驗成果和前輩的經(jīng)驗進行深入的分析探討，對湖泊水體的治理和保護提出科學合理的建議。 桂林市區(qū)湖泊沉積物對水體富營養(yǎng)化的影響研究主要取得了以下結論： （1）對桂林市區(qū)湖泊表層沉積物進行了總氮、氨氮、亞硝酸鹽氮、

3、有機質、無機質和含水率的測定分析，實驗結果表明，氨氮是沉積物中氮的主要存在形式，有機質含量比周邊土壤中含量略高，沉積物中的氨氮與無機質之間有良好的線性相關性。 （2）應用SEMT法對湖泊沉積物中的磷進行連續(xù)分級提取，可把磷的存在形態(tài)分為以下五種：鋁鐵結合磷（Fe/Al—P）、鈣結合磷（Ca—P）、無機磷（IP）、有機磷（OP）和總磷（TP）。提取結果表明，沉積物中總磷（TP）的含量在230.46～291.35mg/Kg之間，無

4、機磷（IP）是磷（TP）的主要存在形式。TP與Fe/Al—P、IP之間、Fe/Al—P、IP、TP與有機質含量之間均成正向相關性。 （3）實驗研究了上覆水體為蒸餾水時沉積物中氨氮的靜態(tài)釋放過程，結果表明，實驗泥樣在第7、8天氨氮的釋放量達到最大，氨氮的最大釋放量與沉積物中的氨氮含量之間存在著良好的線性相關性。 （4）在不同濃度的氨氮溶液中研究沉積物中氨氮的靜態(tài)釋放，結果表明，上覆水體中氨氮會抑制沉積物中氨氮的釋放，兩

5、者之間成正向關系。沉積物中氨氮單位釋放量與上覆水體氨氮的濃度之間存在著正向線性相關。改變實驗的溫度條件，通過實驗結果比較發(fā)現(xiàn)，提升溫度，可以抑制沉積物中氨氮的釋放；而降低溫度可以加速沉積物中氨氮的釋放；低溫條件下，沉積物中氨氮的釋放速率大于高溫條件下的釋放速率。 （5）在沉積物靜態(tài)釋磷的實驗中發(fā)現(xiàn)，實驗泥樣分別在7、8天磷的釋放量達到最大，沉積物中磷的最大釋放量與總磷、無機磷之間存在著良好的線性相關性。 （6）在不同

6、濃度的磷酸鹽溶液中，研究了沉積物對上覆水體中的磷的吸附，其吸附過程符合Langmuir和Freundlich等溫吸附方程。上覆水體磷酸鹽的濃度越高，吸附曲線的斜率越大。在實驗開始階段，湖泊沉積物的吸磷速率較快，后期逐步減緩，最后達到平衡，并且濃度越高，吸附速率越大，Langmuir方程中的磷最大吸附量（Qmax）不斷增大，吸附強度因子（KL）不斷減小，最大緩沖容量基本不變。 （7）溫度對湖泊沉積物中磷的吸附影響較大，溫度升高沉

7、積物對上覆水體中的磷酸鹽吸附程度加劇，溫度降低則反之。溫度同時影響Langmuir方程最大吸附容量的數(shù)值。溫度升高，數(shù)值增大，但是在達到一定的數(shù)值后，沉積物對磷的最大吸附容量將不會再發(fā)生改變。通過熱力學分析研究發(fā)現(xiàn)，沉積物對磷的吸附是一個自發(fā)的物理化學過程，上覆水體中磷酸鹽濃度越高，沉積物對磷的吸附越強烈。 （8）碳酸鈣可以對水體中的磷酸鹽進行吸附固定，且碳酸鈣對磷的吸附符合準二級動力學，碳酸鈣對磷的吸附主要發(fā)生在實驗開始的1

8、h內，特別是實驗開始的10min內最為強烈，碳酸鈣對磷的最大吸附量與上覆水體磷酸鹽濃度成正比例關系。 （9）碳酸鈣與湖泊沉積物對水體中磷的吸附固定也符合準二級動力學過程，其過程與碳酸鈣對磷的吸附過程相似，雖然其混合物的吸附速率大于碳酸鈣對磷的吸附速率，但是因為沉積物成分復雜，含磷的顆粒、膠體等干擾影響因素較多，因而其對上覆水體中磷的吸附效果卻遠遠小于碳酸鈣單獨對上覆水體的吸附，只有其能力的33.65％～40.33％。