太湖氮磷分布特征及其吸附/解吸特征研究

论文摘要

太湖,作为我国著名的五大淡水湖之一,目前正遭受着富营养化的危害。研究表明,在外源污染得到有效控制的情况下,累积在底泥中的氮、磷营养盐将会在物理、化学、生物等因子作用下对太湖水环境构成威胁。环保疏浚已经被认为是治理太湖内源污染的重要举措。基于此,本文采用“调查研究-模拟实验”的思路,对太湖上覆水和沉积物的理化性质进行分析以及开展氮、磷吸附-解吸模拟实验的研究,在太湖水环境和底泥环境污染现状调查的基础上建立营养盐生态风险评估体系,为环保疏浚工程的实施提供技术支持。经研究得出以下主要结论：太湖水质为V类-劣V类,TN浓度为0.21～16.06mg/L,TP浓度为0.015～2.066mg/L。N、P营养盐主要分布在北部湖湾与西部湖湾。太湖为中-富营养型,富营养型水域主要分布在北部湖湾和西部湖湾沿岸。就各湖区而言,太湖同时拥有中、轻-富、中-富、重-富四种营养型。太湖沉积物主要受到TN、TP、OM的污染,处于中度污染水平。TN、TP、OM的平均含量分别为0.118%、0.051%和4.84%,主要富集在北部湖湾与东部湖湾,且北部湖湾生态环境脆弱,成为环保疏浚的重点区域。沉积物对NH4+-N的吸附、解吸在2h内达到平衡,对P043--p的吸附、解吸在12h内达到平衡。NH4+-N吸附动力学行为符合抛物线扩散模型、修正的Elovich模型；P043--p吸附动力学行为符合Cubic模型；沉积物对NH4+-N、P043--P的解吸动力学过程均可以用一级动力学模型模拟。在低浓度条件下,沉积物对NH4+-N的解吸等温线符合Henry模型,对P043--p的解吸等温线符合Linear模型。N、P吸附-解吸平衡浓度分别为1.33～1.98mg/L,0.021～0.392mg/L。水体中N、P平均浓度低于平衡浓度,推断出沉积物-水界面上营养盐交换的过程中会有营养盐释放的风险。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 湖泊富营养化概况
• 1.2 沉积物的内源作用
• 1.3 生态风险评估技术研究进展
• 1.4 沉积物-水界面营养盐交换研究进展
• 1.4.1 沉积物中氨氮吸附/解吸的研究进展
• 1.4.2 沉积物中磷酸盐的吸附/解吸的研究进展
• 1.5 环保疏浚技术的研究进展
• 1.6 研究内容
• 1.7 研究思路
• 1.8 研究意义及目的
• 2 研究区域概况与样品采集及实验室分析方法
• 2.1 研究区域概况
• 2.1.1 自然地理
• 2.1.2 气象水文
• 2.1.3 社会经济
• 2.1.4 物产资源
• 2.1.5 太湖流域生态系统特征
• 2.1.6 太湖流域环境现状
• 2.2 太湖采样点布设
• 2.3 样品采集、保存及运输
• 2.3.1 样品的采集
• 2.3.2 样品的保存
• 2.3.3 运输
• 2.4 测试项目及分析方法
• 2.4.1 上覆水理化性质的测定方法
• 2.4.2 沉积物理化性质的测定方法
• 2.4.3 沉积物对氨氮吸附、解吸的动力学实验
• 2.4.4 沉积物对氨氮解吸的热力学实验
• 2.4.5 沉积物对磷酸盐吸附、解吸的动力学实验
• 2.4.6 沉积物对磷酸盐解吸的热力学实验
• 2.5 实验中所用的仪器
• 3 太湖水环境现状及富营养化评价
• 3.1 太湖水环境现状
• 3.1.1 太湖水体氮营养盐空间分布特征
• 3.1.2 太湖水体磷营养盐空间分布特征
• 3.1.3 氮、磷近年变化趋势
• 3.1.4 太湖水体叶绿素空间分布特征
• 3.1.5 Chl-a和其它相关参数的相关性
• 3.2 太湖水体营养状态的评价
• 3.2.1 主成分分析与综合成分分析
• 3.2.2 综合营养状态指数分析
• 3.3 小结
• 4 太湖沉积物中氮、磷营养盐和有机质分布及污染现状评价
• 4.1 太湖沉积物的理化性质
• 4.2 太湖沉积物中氮营养盐的空间分布特征
• 4.2.1 氮营养盐的平面分布
• 4.2.2 氮营养盐的垂直分布
• 4.2.3 总氮污染垂直分布规律
• 4.2.4 底泥总氮污染生态风险分析
• 4.3 太湖沉积物中磷营养盐的空间分布特征
• 4.3.1 磷营养盐的平面分布
• 4.3.2 磷营养盐的垂直分布
• 4.4 太湖沉积物中有机质的平面分布特征
• 4.5 太湖沉积物污染现状评价
• 4.5.1 综合污染指数评价
• 4.5.2 有机指数评价
• 4.6 小结
• 5 太湖沉积物中氮磷吸附-解吸特征研究
• 5.1 太湖表层沉积物对氨氮的吸附-解吸特征
• 5.1.1 沉积物吸附氨氮的动力学特征
• 4⁺-N的动力学特征'>5.1.2 沉积物解吸NH₄⁺-N的动力学特征
• 5.1.3 沉积物解吸氨氮的热力学特征
• 5.2 太湖表层沉积物对磷酸盐的吸附-解吸特征
• 5.2.1 沉积物吸附磷酸盐的动力学特征
• 5.2.2 沉积物解吸磷酸盐的动力学特征
• 5.2.3 沉积物解吸磷酸盐的热力学特征
• 5.3 小结
• 6 结论及建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录