一座热带抽水水库的磷释放和磷沉降特征的研究

论文摘要

磷是淡水水体生态系统中浮游植物生长的主要的限制性因子，磷的循环是生态系统中最重要的物质循环之一。磷循环过程不仅影响水质，也会影响富营养化的发展，因此了解水库生态系统中的磷的循环状况，对于管理和治理水库水体的富营养化有着重要意义。本文以热带典型抽水水库为对象，通过室内模拟实验和水体中的原位实验，测定水体磷的沉降与释放，并分析了影响磷释放的主要因素与特点。在模拟实验中，从水库两个水域采集柱状底泥，利用柱状管首先进行春夏季节转换期间磷释放的模拟实验；然后利用自行设计的释放装置进行了受控（温度和厌氧状态）条件下的磷释放模拟实验。在水库中利用自行设计的释放装置进行原位磷释放速率的测定，利用沉积物捕捉器捕获悬浮沉降物测定沉降速率和沉降物迁移速率。水库底泥在大部分时间内处在厌氧环境下，大坝区沉积物总磷释放速率明显高于其他区域，进水口处磷释放速率最大，为4.09 mg·m-2·d-1。根据测定的释放速率估算，水库全年大约释放100kg的磷，对水库水体中磷的浓度有较大的影响。春夏季节转换期间，大坝区和库中最大总磷释放速率达到3.24mg·m-2·d-1和0.62mg·m-2·d-1。在磷的释放过程中，上覆水的pH值下降，氧化还原电位升高。在大坝区域沉积物的磷释放的室内模拟实验中，总磷释放速率为3.28mg·m-2·d-1，可溶性总磷1.43mg·m-2·d-1，溶解性磷为0.65 mg·m-2·d-1。磷的释放速率与原位释放相当。释放装置中水体的氧化还原电位从-20mv缓慢升高到18mv后，然后保持基本稳定。上覆水pH值从8.5逐渐降低到7.0左右。根据沉积物捕捉器捕获的沉积物分析，不同水域的总磷沉积速率是不同的，其中进水口沉降速率最大，出水口沉降速率最小。大坝区、沉降区、治理区和出水口等4个区域的平均沉积速率分别为51.88 mg·m-2·d-1，14.40 mg·m-2·d-1，13.97mg·m-2·d-1和9.30mg·m-2·d-1。从抽水入库口到出水口处总磷沉积速率呈明显的下降趋势，说明生态工程具有明显的促沉降作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 前言
• 1.1 磷在淡水水体中的循环
• 1.2 沉积物中磷释放的过程与研究现状
• 1.2.1 影响磷释放的主要因素
• 1.2.2 磷释放实验方法
• 1.3 底泥沉积物磷的沉降过程与研究现状
• 1.4 本文的研究内容和意义
• 第二章 材料和方法
• 2.1 水库的概况及采样点位置图
• 2.2 底泥中的磷释放
• 2.2.1 模拟冬春季节转换磷释放的实验
• 2.2.2 不同区域磷释放的模拟实验
• 2.2.3 磷释放装置设计参数以及两种装置的比较
• 2.3 水体中磷的沉降
• 2.3.1 捕捉器设计参数及放置
• 2.3.2 悬浮物的沉降速率和迁移速率计算
• 2.4 磷的测定方法
• 2.4.1 底泥沉积物中磷的分级方法
• 2.4.2 捕捉器中沉降物中磷的分析方法
• 2.4.3 水体中磷及其他参数的测定方法
• 第三章 结果与分析
• 3.1 水库中的物理参数
• 3.1.1 水体溶解氧和水体温度状况
• 3.1.2 水库的透明度和 pH
• 3.1.3 水体中磷的动态
• 3.2 沉积物中的磷的含量
• 3.2.1 水库中不同位置沉积物中磷的分级
• 3.2.2 不同区域易释放磷的分布情况
• 3.3 原位磷释放试验
• 3.3.1 原位磷释放的速率和释放量
• 3.3.2 氧化还原电位和 pH 值的变化
• 3.4 大坝区域沉积物的室内磷释放的模拟实验
• 3.4.1 磷的浓度变化和磷释放平均速率
• 3.4.2 pH 和氧化还原电位的变化
• 3.5 冬春季节磷释放模拟试验
• 3.5.1 总磷和总溶解性磷浓度的变化
• 3.5.2 氧化还原电位和 pH 的变化
• 3.6 悬浮颗粒物和磷的沉降
• 3.6.1 颗粒物的捕捉量
• 3.6.2 总磷的沉积速率
• 3.6.3 无机磷的沉积速率
• 3.6.4 有机磷的沉积速率
• 3.6.5 总磷垂直迁移速率
• 第四章 讨论
• 4.1 水体溶解氧与温度的垂直分布及对磷的释放影响
• 4.2 不同区域沉积物中的磷和水体中磷的关系
• 4.3 季节转换时期磷释放速率的动态
• 4.4 野外原位释放实验特征及与室内模拟实验的比较
• 4.5 氧化还原电位以及 pH 值的变化以及对磷释放的控制措施
• 4.6 大镜山水库磷释放的特征
• 4.7 生态工程对沉降的影响
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文情况
• 致谢