府河磷分布特征及其吸附脱除研究

论文摘要

磷是大多数湖泊富营养化的限制性元素,也是研究富营养化时所考虑的焦点问题。府河是白洋淀最大的入淀河流,也是白洋淀磷元素的主要来源,因此研究府河中磷元素的分布特征,对白洋淀流域的富营养化治理具有重要的理论价值与实践意义。本论文研究了府河水体和沉积物中不同形态磷及微生物的分布特征,并对几种吸附材料及其改性后对磷的吸附性能、影响因素和影响机理作出了探讨。主要工作及结果如下：（1）通过近一年对府河水质的连续监测,发现其属于劣V类水体,其中总磷（TP）浓度为0.83-4.14mg/L,溶解氧（DO）浓度为1.16-7.67mg/L,属于低氧高磷河流。府河的磷含量在枯水季（3-5月）最高,其次是平水季（9-10月）和丰水季（6-8月）。从空间分布看,溶解氧（DO）从上游到下游逐渐升高,而总有机碳（TOC）则逐渐下降。溶解氧（DO）同水体中磷显著负相关,而总有机碳（TOC）同水体中磷相关性不大。（2）利用SMT分级提取方法对府河沉积物中磷进行分级提取,府河沉积物中无机磷的含量略高于有机磷的含量,淀区内沉积物中磷的含量明显小于府河沉积物中的磷,同府河水体中磷的变化一样,枯水季沉积物中的磷的含量最高,其次是平水季和枯水季。沉积物中无机磷和铁铝磷同水体中磷为负相关,说明内源性磷的释放对水体中磷的浓度有一定的影响。（3）利用平板计数法和PCR分析技术对府河水体和沉积物中的微生物进行计数和分析发现：府河水体中的总菌数较大,均超过1×105CFU/mL,为极不清洁水；沉积物中的菌数明显高于水体中的菌数,总体趋势同水体中的总菌数的趋势相似,都是呈现从上游到下游逐渐降低的趋势,数量最高的焦庄点平均数为6.16×107CFU/g;府河沉积物中的磷细菌优势种类主要属于芽孢杆菌属（Bacillus）、农杆菌属（Agrobacterium）、葡萄球菌属（Staphylococcus）、不动杆菌属（Acinetobacter）。（4）研究了天然沸石、硅藻土、粉煤灰、赤泥、铁铝泥五种吸附材料对磷的吸附性能,并利用盐酸改性铁铝泥、铁盐改性粉煤灰和赤泥,对比研究了改性后材料对磷的吸附能力,结果表明：各材料吸附磷能力为：改性赤泥>改性粉煤灰>改性铁铝泥>铁铝泥>赤泥和粉煤灰>沸石>硅藻土,改性材料吸附除磷能力明显提高。（5）研究了pH、温度、其它共存离子、小分子有机酸以及府河沉积物中溶解性有机质（DOM）对改性赤泥、改性粉煤灰和改性铁铝泥吸附磷能力的影响,结果表明：pH=7时磷吸附量最大；最佳吸附温度为25-30℃；水中SO42-和HCO3-可抑制磷的吸附,而Cl-和NO3-没有明显影响。草酸和柠檬酸对改性铁铝泥吸附磷具有抑制作用,柠檬酸对改性赤泥吸附磷具有抑制作用,而草酸对改性赤泥吸附磷具有促进作用。DOM可促进磷的吸附。通过Zeta电位、三维荧光光谱（EEMs）、ICP分析等方法对影响的机理作了进一步研究,结果表明：改性后赤泥、粉煤灰和铁铝泥的Zeta电位较改性前有所增加；草酸和柠檬酸能够促进改性铁铝泥表面铁铝的溶出,柠檬酸存在条件下,改性赤泥表面的铁铝有明显的溶出,而草酸条件下并未有明显的铁铝溶出；改性赤泥和改性铁铝泥对DOM有一定的吸附作用,而且DOM提高了其表面的Zeta电位。

论文目录

• 学位论文数据集
• 摘要
• Abstract
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 白洋淀概况
• 1.2 水体富营养化的基本概念及危害
• 1.3 磷的主要赋存形态
• 1.3.1 水体中磷的存在形式
• 1.3.2 磷在沉积物中的主要形态及分级方法
• 1.4 解磷菌的研究进展
• 1.5 水中磷吸附及其主要影响因素
• 第二章 府河主要理化性质及磷浓度形态分布特征
• 2.1 材料和方法
• 2.1.1 样品的采集
• 2.1.2 分析方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 府河水体DO和TOC的时空分布特征
• 2.2.2 溶解性有机质分析
• 2.2.3 水体中磷元素的时空分析
• 2.2.4 水体中磷元素的相关性分析
• 2.2.5 沉积物中磷元素的时空分布
• 2.2.6 沉积物中不同形态磷的相关性分析
• 2.3 小结
• 第三章 府河微生物的分布及溶磷菌的种类
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 培养基及试剂
• 3.1.2 菌落的计数方法
• 3.1.3 解磷菌的PCR分析
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 水体中的总菌数
• 3.2.2 沉积物中的微生物分析
• 3.2.3 沉积物中溶磷菌的计数分析
• 3.2.4 溶磷菌的PCR分析
• 3.3 小结
• 第四章 不同吸附材料对磷的吸附性能及主要影响因素
• 4.1 实验材料和方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验方法
• 4.1.3 分析方法
• 4.2. 结果与讨论
• 4.2.1 几种吸附材料对磷的吸附效能
• 4.2.2 改性材料对磷的吸附效能
• 4.2.3 环境因素对改性材料吸附磷的影响
• 4.2.4 小分子有机酸对改性材料吸附磷的影响
• 4.2.5 DOM对改性后材料吸附磷的影响
• 4.3 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者及导师简介