太湖西岸宜兴三氿沉积物磷形态分布及释放特征

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磷是湖泊藻类合成自身细胞的首控因子,沉积物磷则是湖泊水体富营养化的内源主控因素。太湖西岸宜兴市受其自身发展影响,城市水体污染严重,亦是太湖水质恶化的重要源头。研究宜兴三氿沉积物中磷的污染现状,对于控制水体富营养化进程,提升入太湖水质具有重要意义。本文以三氿柱状及表层沉积物为研究对象,测定分析其理化指标,并采用化学分级提取方法解析其不同赋存形态磷的分布特征及表层沉积物磷的生物有效性,同时运用室内模拟扰动释放实验,探究表层沉积物磷的释放特性。主要研究成果如下:(1)三氿沉积物整体为偏碱性范畴,团氿TOC含量最高,且氮污染也最为严重。上覆水pH均大于7,为碱性水体,ORP均大于0,表现为氧化性水质。上覆水TP变化范围为0.200~0.792mg/L,属于Ⅳ类水质,TN为2.93~5.58mg/L,属于劣Ⅴ类水质。(2)柱状沉积物TP含量表现为西氿(289.18~696.10mg/kg)<团氿(289.18~1007.79 mg/kg)<东氿(935.51~1246.00mg/kg),西氿、团氿各形态磷含量随深度增加显著递减,东氿递减趋势平缓。三氿形态磷相对含量在沉积物上层均表现为Fe-P>Ca-P>Al-P>Org-P>Ex-P>O-P,西氿和团氿Ca-P随深度增加超过Fe-P成为主要成分,东氿则无明显变化。Al-P、Fe-P分别与TP、Ex-P呈显著正相关,Org-P则与TOC极显著正相关。(3)西氿、团氿、东氿表层沉积物TP含量变化范围分别为659.04~825.22、514.72~1196.94、934.55~1205.69mg/kg,均属于轻中度污染范畴。Fe-P在各形态磷中含量最高,团氿Org-P含量最高。广义生物有效磷含量百分比为48.01%~82.07%,活性态Fe/Al-P为44.74%~79.38%,存在极高磷释放风险。Fe-P是间隙水磷的主要来源,Ca-P则是造成上覆水TP变化的主要磷形态。(4)磷释放模拟实验中,东氿DTP、SRP释放量最高,达平衡时间点也最迟。释放后再吸附过程中,团氿对磷的吸附程度最高,东氿的再吸附能力则最弱。DTP、SRP均与释放动力学、释放后再吸附动力学模型高度拟合,DOP拟合度较低。DTP、SRP在水土比为200时有最大释放潜能,DOP在水土比为25时的释放量最大。
摘要第3-5页
abstract第5-6页
第1章 绪论第10-18页
    1.1 研究背景第10-11页
    1.2 国内外研究现状第11-16页
        1.2.1 沉积物中磷的分级与赋存形态第11-15页
        1.2.2 沉积物中磷释放的研究第15-16页
    1.3 研究内容及研究目的和意义第16-18页
        1.3.1 研究内容第16-17页
        1.3.2 研究目的和意义第17-18页
第2章 研究区域概况及研究方法第18-27页
    2.1 研究区域概况第18-19页
        2.1.1 太湖流域概况第18页
        2.1.2 宜兴城市概况第18-19页
    2.2 采样点布设及样品采集第19-21页
        2.2.1 采样点布设第19-21页
        2.2.2 样品采集第21页
    2.3 实验仪器设备与试剂第21-22页
        2.3.1 实验仪器设备第21-22页
        2.3.2 实验试剂第22页
    2.4 测定指标及研究方法第22-26页
        2.4.1 上覆水水质指标的测定方法第22-23页
        2.4.2 沉积物磷形态分级及测定方法第23-25页
        2.4.3 沉积物理化指标的测定方法第25页
        2.4.4 沉积物磷释放特征的研究方法第25-26页
    2.5 数据分析第26-27页
第3章 沉积物及上覆水理化特征及其变化规律第27-37页
    3.1 柱状沉积物理化特征及其变化规律第27-29页
        3.1.1 pH的变化特征第27-28页
        3.1.2 TOC的变化特征第28页
        3.1.3 TN的变化特征第28-29页
    3.2 表层沉积物理化特征及其变化规律第29-31页
    3.3 上覆水(间隙水)理化特征及其变化规律第31-36页
        3.3.1 温度、pH、DO、ORP、TOC的变化特征第31-32页
        3.3.2 不同形态磷的变化特征第32-35页
        3.3.3 不同形态氮的变化特征第35-36页
    3.4 本章小结第36-37页
第4章 柱状沉积物中磷形态分布特征与相关分析第37-46页
    4.1 柱状沉积物中磷的垂向分布第37-41页
        4.1.1 TP的垂向分布第37-38页
        4.1.2 不同形态磷的垂向分布第38-41页
    4.2 柱状沉积物中不同形态磷相对含量占比分布第41-43页
        4.2.1 西氿相对含量占比第41页
        4.2.2 团氿相对含量占比第41-43页
        4.2.3 东氿相对含量占比第43页
    4.3 柱状沉积物中不同形态磷及pH、TOC的相关性分析第43-45页
        4.3.1 西氿相关性分析第43-44页
        4.3.2 团氿相关性分析第44页
        4.3.3 东氿相关性分析第44-45页
    4.4 本章小结第45-46页
第5章 表层沉积物中磷形态分布及其与水相磷的相关分析第46-53页
    5.1 表层沉积物中磷形态的分布特征第46-49页
        5.1.1 西氿磷形态分布第46-47页
        5.1.2 团氿磷形态分布第47页
        5.1.3 东氿磷形态分布第47-48页
        5.1.4 三氿磷形态分布第48-49页
    5.2 表层沉积物中生物有效磷的分布特征第49-50页
    5.3 表层沉积物中形态磷及其与水相磷的相关性分析第50-52页
        5.3.1 不同形态磷及pH、TOC的相关分析第50-51页
        5.3.2 不同形态磷与间隙水磷的相关分析第51页
        5.3.3 不同形态磷与上覆水磷的相关分析第51-52页
        5.3.4 间隙水磷与上覆水磷的相关分析第52页
    5.4 本章小结第52-53页
第6章 沉积物中磷的释放特征第53-62页
    6.1 沉积物中磷的释放动力学第53-56页
        6.1.1 释放动力学特征第53-55页
        6.1.2 释放动力学特征参数第55-56页
    6.2 沉积物中磷释放后再吸附动力学第56-59页
        6.2.1 释放后再吸附动力学特征第57-59页
        6.2.2 释放后再吸附动力学特征参数第59页
    6.3 沉积物中磷的释放潜能第59-61页
    6.4 本章小结第61-62页
第7章 结论与展望第62-64页
    7.1 结论第62-63页
    7.2 展望第63-64页
致谢第64-65页
参考文献第65-71页
附录硕士研究生学习阶段参与项目及发表论文第71页
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