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1、2010屆本科生畢業(yè)論文設計答辯2無機鹽穩(wěn)定劑復合微臭氧曝氣對湖泊泥-水界面不同形態(tài)磷素遷移轉化的影響研究摘要基于我國磷資源、水資源的匱乏和湖泊水體富營養(yǎng)化程度日益加劇的現(xiàn)狀,針對我國湖泊富營養(yǎng)類型,分析了我國在治理湖泊富營養(yǎng)化進程中,湖泊底泥中磷的賦存形態(tài)和不同形態(tài)磷素在湖泊泥-水界面遷移轉化機制的研究的重要性;回顧和總結了國內(nèi)外富營養(yǎng)化湖泊沉積物中磷的研究概況以及進展;探討了沉積物中磷由固相釋放至液相的微生物消化法和藥劑溶出法等,著重研究了鐵鹽與微臭氧曝氣作用下,泥水界面不同形態(tài)磷素遷移轉化的影響規(guī)律;展望了湖泊富營養(yǎng)化水體治理中促進湖泊底泥磷釋放與回收技術的研究
2、、開發(fā)與應用前景。本文以杭州師范大學錢江學院豐子愷研究中心的景觀湖泊為例,對沉積物中磷形態(tài)的分布特征與影響因素進行了分析;模擬研究了臭氧曝氣與鐵鹽作用后泥水界面不同形態(tài)磷素遷移轉化的影響規(guī)律;證明了鐵鹽與微臭氧復合曝氣后,可溶性磷的比例明顯降低。這為實施由內(nèi)源磷釋放引發(fā)的城市湖泊富營養(yǎng)化的削減策略提供了有效的數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。第一章緒論研究意義與國內(nèi)外研究進展我國現(xiàn)狀我國是一個干旱缺水嚴重的國家。但近年來我國湖泊、水庫和江河富營養(yǎng)化的發(fā)展趨勢非常迅速。以長中下游江流域為例。長江是中國水量最豐富的河流著名的五大淡水湖中的四個,即鄱陽湖、洞庭湖、太湖和巢湖均位居本區(qū),是
3、我國唯一具有全國意義的水源,也是我國供水安全的最后一條防線。而如今的水環(huán)境問題,特別是水體富營養(yǎng)化(見表)已成為制約社會、人民生活生產(chǎn)和國民經(jīng)濟持續(xù)增長的重要因素。水體的富營養(yǎng)化(eutrophication)的具體釋義長江中下游五大湖營養(yǎng)類型評定名稱SDTPTNCODMnChla營養(yǎng)類型鄱陽湖59.156.358.738.148.9中洞庭湖75.957.26850.338.5中—富太湖72.967.374.163.946富洪澤湖64.261.965.262.855.6富巢湖89.569.878.163.449.3重富水體富營養(yǎng)化的危害與原因⒈水體富營養(yǎng)化的危害⑴水域
4、生態(tài)平衡遭到破壞⑵降低水體的透明度⑶影響水體的溶解氧⑷向水體釋放有毒物質⑸使水味和周圍空氣變得腥臭難聞⑹影響供水水質并增加制水成本⒉水體富營養(yǎng)化的原因引起水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象的主要營養(yǎng)成分有有機碳、氮、磷、鉀、鐵等。引起藻類大量繁殖的主要因子是氮和磷,而藻類對磷的需求量約為對氮的需求量的(1/10)~(1/20),所以控制、降低水體底泥和污水中的磷含量尤為重要。目前磷礦已被列為我國2010年后不能滿足國民經(jīng)濟發(fā)展需要的20種礦產(chǎn)之一??梢娚钊敕治龊闯练e物中磷的賦存形態(tài)及含量變化,深刻理解沉積物中磷的遷移轉化過程,尤其是湖泊泥-水界面不同形態(tài)磷素遷移轉化對控制、降低湖泊富
5、營養(yǎng)化具有重大意義第二章外界因素對湖泊泥-水界面不同形態(tài)磷素遷移轉化的影響研究概況國內(nèi)外研究進展1.磷成為富營養(yǎng)化水體限制因子的確立大量實驗結果顯示,磷與藻類現(xiàn)存量或生物量之間存在顯著的相關性。因此,磷是湖泊的限制性營養(yǎng)元素。“水華”和“赤潮”往往是以磷的耗盡而告終。我國絕大多數(shù)湖泊屬于磷控制湖。2.湖泊沉積物-水界面的生物地球化學作用湖泊沉積物-水界面的生物地球化學作用指新近湖泊沉積物(15㎝左右)與水界面及其附近發(fā)生的在生物參與下的物理、化學過程,是控制和調(diào)節(jié)湖泊水體和沉積物之間物質輸送和交換的重要途徑。3.磷在湖泊系統(tǒng)中的遷移轉化水體底泥中磷的地球化學形態(tài)研究⒈
6、底泥的主要物理化學性質⑴底泥顆粒的粒級分布⑵底泥不同粒級中磷的有效性⑶不同底泥粒級中磷的轉移趨勢⒉底泥中磷的主要形態(tài)及影響因素Ⅰ底泥中磷的主要形態(tài)⑴鐵結合態(tài)磷(Fe-P)和鋁結合態(tài)磷(Al-P)⑵鈣磷(Ca-P)⑶閉蓄態(tài)磷⑷有機磷(Porg)⒊影響磷形態(tài)分布的因素⑴沉積物粒度⑵氧化還原電位⑶pH值⑷鐵、錳、鋁、鈣等金屬元素⑸有機質⑹陽離子交換量事實上,沉積物中磷的形態(tài)分布受多種因素的影響,除上述因素外,還受到溫度、生物作用、上覆水的磷濃度、擾動等環(huán)境因素的影響。沉積物中磷形態(tài)的分級分離方法海洋和湖泊沉積物中磷形態(tài)的分級提取方法是源于土壤學中相應的化學方法。自從上個世紀
7、三十年代以后,主要發(fā)展了以下幾種分離方法:(1)C-J法(1957)(2)W法(1976)(3)H-J法(1980)(4)P法(1985)(5)SEDEX法(1992)(6)EDTA法(1996)(7)SMT法(1996)1.磷釋放的主要途徑⑴物理釋放途徑⑵鐵氧化物的解吸作用⑶有機磷的礦化作用⑷生物釋放途徑2.底泥中不同形態(tài)磷釋放的影響機制⑴pH值:大量的試驗研究表明,pH值在中性條件下,磷釋放速率最小,偏酸略微地促進內(nèi)源磷釋放速率,而在堿性條件下內(nèi)源磷的釋放速率隨pH值的升高而猛增。沉積物磷釋放量隨pH升高呈“U”形曲線。⑵溶解氧:據(jù)費隆試驗的定量