金盆水库沉积物中磷的迁移转化规律及扬水曝气原位控制

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为探明黑河金盆水库沉积物中磷的分布与迁移转化规律以及扬水曝气系统对磷的控制效果,对金盆水库上覆水、间隙水、沉降颗粒及沉积物的理化性质(含水率、粒径、有机质等)、沉积物的磷含量及赋存形态等进行了为期一年的监测。重点探究了:(1)黑河金盆水库沉积物磷的赋存形态及垂向分布特征;(2)表层沉积物中磷的季节性变化及迁移转化规律;(3)扬水曝气技术对金盆水库沉积物磷的控制效果。主要得到以下结论:(1)金盆水库表层沉积物中有机质的含量为45.12±0.16 mg/g,其中蛋白质的含量最高为4.85±0.05 mg/g,可溶性有机质中均为类腐殖质,沉积物颗粒主要为粉砂质(粒径0.0020.05 mm)。表层沉积物中总磷(TP)含量较高为724780 mg/kg,有机磷(OP)约占TP的1726%,各形态磷随深度变化所占总磷百分比含量大小顺序为:钙磷(Ca-P)>氢氧化钠磷(NaOH-P)>残渣态磷>铁锰螯合态磷(BD-P)>活性磷(SRP)。金盆水库沉积物中有机质与总磷、BD-P和NaOH-P的相关系数分别为0.884、0.831和0.741,有机磷与有机质之间的线性关系式为:有机磷(%)=0.044×有机质(%)+3.686,R2为0.810。(2)夏季水库水体分层,底部溶解氧浓度下降,促使沉积物中的磷向上覆水释放。秋季,扬水曝气系统的运行使底部溶解氧增加、水温升高,从而沉积物吸附水体中的磷,导致表层沉积物中BD活性磷(BD-srP),NaOH活性磷(NaOH-srP)增加;冬季水体完全混合,底部溶解氧浓度升高,水中的磷向沉积物中迁移,使表层沉积物中中等活性有机磷(MLOP)增加。(3)上覆水中溶解性磷浓度为0.030.06 mg/L,间隙水中溶解性磷浓度为0.231.84 mg/L,金盆水库沉积物向水体释放溶解态磷酸盐的通量为1.841×10-6mg/(m2·d),还原性条件下沉积物磷的释放是底部溶解态磷的重要来源。(4)沉降颗粒中的有机质含量约为表层沉积物的2倍,沉降颗粒中的总磷含量为599728 mg/kg,略低于表层沉积物中总磷含量(669775 mg/kg)。沉降颗粒中,NaOH-P为主要成分,约占总磷含量的46.24%。2017年35月,沉降颗粒中的磷由于微生物作用及水环境因素而循环转化,并未积累到表层沉积物中。(5)扬水曝气系统的运行,使上覆水中总磷浓度降低了68.29%,表层沉积物中活性有机碳(AOC)下降约4.3789.021 mg/g。表层沉积物中总磷含量略有升高,其中无机磷含量增加了1927%,总有机磷削减20.2%,说明扬水曝气系统使沉积物吸附水体中的磷,有效控制了磷的释放。
摘要第4-6页
abstract第6-7页
1 绪论第10-22页
    1.1 课题研究背景第10页
    1.2 国内外研究动态第10-19页
        1.2.1 水库水体分层与富营养化第11-13页
        1.2.2 磷在沉积物中的赋存形态及分级提取方法第13-16页
        1.2.3 湖泊水库沉积物中磷的循环机理及影响因素第16-17页
        1.2.4 水库中磷的来源及污染控制方法研究第17-18页
        1.2.5 水库中磷的原位控制技术—扬水曝气技术第18-19页
    1.3 本文选题意义与研究内容第19-22页
        1.3.1 选题意义第19页
        1.3.2 主要研究内容第19-20页
        1.3.3 技术路线第20-22页
2 研究对象及分析方法第22-27页
    2.1 研究对象概况第22-23页
    2.2 样品的布点和采集第23页
    2.3 数据处理与分析方法第23-26页
        2.3.1 水质指标检测方法第23-24页
        2.3.2 沉积物指标检测方法第24-26页
    2.4 数据计算与分析第26-27页
3 金盆水库磷的赋存形态及垂向分布特征第27-38页
    3.1 沉积物基本理化性质第27-31页
        3.1.1 沉积物含水率的垂向分布特征第27-28页
        3.1.2 沉积物有机质的垂向分布特征及主要成分第28-30页
        3.1.3 沉积物粒径的垂向分布特征第30-31页
    3.2 沉积物磷赋存形态及垂向分布特征第31-33页
        3.2.1 沉积物磷的垂向分布特征第31-32页
        3.2.2 沉积物中磷的赋存形态第32-33页
    3.3 沉积物中有机质与磷的相关性分析第33-36页
        3.3.1 沉积物有机磷的垂向分布特征第33-34页
        3.3.2 沉积物中各形态磷与有机质相关性分析第34-36页
    3.4 本章小结第36-38页
4 金盆水库表层沉积物中磷的季节性变化及迁移转化规律第38-52页
    4.1 表层沉积物理化性质的季节性变化第38-40页
        4.1.1 表层有机质及含水率季节性变化第38-39页
        4.1.2 表层沉积物粒径季节性变化第39-40页
    4.2 表层沉积物中磷的季节性变化特征第40-43页
        4.2.1 表层沉积物总磷的季节性变化第40页
        4.2.2 表层沉积物各形态磷的季节性变化第40-43页
        4.2.3 表层沉积物有机磷的季节性变化第43页
    4.3 水环境对沉积物中磷迁移转化的影响第43-51页
        4.3.1 上覆水季节性变化对沉积物中磷的影响第43-46页
        4.3.2 沉积物中溶解态磷的释放过程第46-47页
        4.3.3 颗粒磷的沉积作用第47-51页
    4.4 本章小结第51-52页
5 扬水曝气系统运行对金盆水库磷的影响规律第52-61页
    5.1 扬水曝气系统的布置第52-53页
    5.2 新型扬水曝气系统运行效果第53-59页
        5.2.1 扬水曝气系统对水体中磷的改善效果第53-55页
        5.2.2 扬水曝气系统对沉积物有机质的控制第55-56页
        5.2.3 扬水曝气系统对沉积物磷的影响第56-58页
        5.2.4 扬水曝气系统对有机磷的影响第58-59页
    5.3 本章小结第59-61页
6 结论与建议第61-64页
    6.1 结论第61-62页
    6.2 创新点第62-63页
    6.3 建议第63-64页
致谢第64-65页
参考文献第65-75页
硕士学习期间研究成果第75页
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