渭河河床底泥磷釋放機(jī)理研究

《渭河河床底泥磷釋放機(jī)理研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、第一章前言1.1研究的目的與意義水體富營養(yǎng)化是指由于口然的或人類的活動(dòng)，使水體中營養(yǎng)成分(如氮、磷等)增加，引起植物(尤其是藻類)過量繁殖，導(dǎo)致水質(zhì)惡化的現(xiàn)彖。產(chǎn)生富營養(yǎng)化的過量營養(yǎng)物將導(dǎo)致一系列問題，如分泌毒素藻華的產(chǎn)生、氧的減少、魚的死亡、生物多樣性的喪失、水生植物床和珊瑚礁的失去，此外，營養(yǎng)物的富集使水生生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重退化，以飲用、工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、娛樂等為口的的水的使用也受到損害⑴。富營養(yǎng)化是水體演化過程中的一種自然現(xiàn)象，這種演化是十分緩慢的，但由于人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的加劇，含營養(yǎng)物質(zhì)的工業(yè)廢水和生活污水

2、的排放，大大加速了水體的這一進(jìn)程。它嚴(yán)重影響到水環(huán)境質(zhì)量和功能，破壞了水生生態(tài)平衡，加速水體老化和消亡。這種人為的富營養(yǎng)化過程口五十年代以來更為突出，比如，全世界湖泊都不同程度地面臨著富營養(yǎng)化的威脅。我國水體富營養(yǎng)化也ri趨嚴(yán)重。水體富營養(yǎng)化己成為一個(gè)世界性環(huán)境問題而受到重視。在水生生態(tài)系統(tǒng)中，金屬營養(yǎng)的遷移也受富營養(yǎng)化營養(yǎng)物質(zhì)的支配⑵，磷等營養(yǎng)元素的增加，促進(jìn)了一些有毒重金屬向水體的釋放和在生物體內(nèi)的富集⑶，如P對(duì)底泥屮Cd、Zn、Cu、Pb的釋放有顯著影響.由于富營養(yǎng)化危害大，世界上許多國家投入了大

3、量資金予以治理。2000年10月23□,歐盟在水框架指示中，把富營養(yǎng)化作為影響水質(zhì)的最主要因素之一，它的目標(biāo)是在2015年以前，使所有水體取得一個(gè)“好的狀況,，⑷。眾所周知，在外源營養(yǎng)負(fù)荷得到控制的情況下，二次富營養(yǎng)化的產(chǎn)生主要是底泥中氮和磷向水體釋放達(dá)到某個(gè)營養(yǎng)水平造成的⑸。在一般的靜水水體中，底質(zhì)接納了大量的污染物，一方面，這大大緩解了富營養(yǎng)化進(jìn)程，如果沒有底質(zhì)磷的緩沖，藻華的發(fā)生將更為頻繁，所以，底質(zhì)是污染匯，而不是污染源；另一方面，富營養(yǎng)化水體底質(zhì)又有很高的磷吸附容量，可以暫時(shí)吸附水中的磷，然后

4、將其釋放出來(Jensen&Anderson1992,Ramm和Scheps1997)⑹。研究表明,底質(zhì)中的磷循環(huán)在很大程度上影響著水體富營養(yǎng)化的進(jìn)程Carpenter&Capone(1983),Pomeroyetal(1965)[7]指出，底質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)的釋放使上覆水中營養(yǎng)物質(zhì)的濃度維持在足以滿足大量藻類生長需要的高水平。由此可見，底質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)的釋放成了導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的一個(gè)重要因了。在水生生態(tài)系統(tǒng)中，磷僅以五價(jià)形式存在，例如正磷酸鹽、焦磷酸鹽、長鏈的聚磷酸鹽、有機(jī)磷酸醋、磷酸二醋和有機(jī)磷酸醋，進(jìn)入水生

5、生態(tài)系統(tǒng)屮的磷是可溶的和顆粒態(tài)的混合物，其中可溶的和顆粒態(tài)的又是不同分子結(jié)構(gòu)五價(jià)磷的混合物。然而，磷是一種動(dòng)態(tài)和生物學(xué)非?；钴S的元素，磷進(jìn)入水體后，顆粒(微粒)能釋放磷酸鹽和有機(jī)磷酸鹽進(jìn)入水溶液屮，同時(shí)不同磷化合物能經(jīng)化學(xué)方法或酶作用水解形成正磷酸鹽，這是磷能被細(xì)菌、藻類和植物吸收的唯一形態(tài)。顆粒物有時(shí)沉降于底部底泥中，在這兒，微生物群落逐漸利用分解底泥有機(jī)成份，最終大部分磷以正磷酸鹽形式返回水柱。因此，我們不能認(rèn)為水生生態(tài)系統(tǒng)屮的顆粒態(tài)磷或可溶性磷是惰性的，因?yàn)橐坏l件合適，這些形式的磷能轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇艿?/p>

6、止磷酸鹽。一日?進(jìn)入湖泊、水庫、河口，磷通常被生物吸收、沉于底泥或有效保持于底泥生物區(qū)，這種對(duì)輸入磷的有效固定使生態(tài)系統(tǒng)對(duì)過量磷的污染物很敏感。如果生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)力低，底部水將在全年保持好氧狀態(tài)，絕人部分磷被貯存在底泥屮。然而，在高初級(jí)生產(chǎn)力系統(tǒng)屮，底部水在生長季節(jié)期間常表現(xiàn)厭氧（缺氧狀態(tài)），甚至在淺水體中，在溫暖、無風(fēng)的天氣，全天缺氧。當(dāng)這些條件發(fā)生時(shí),底泥屮的大部分磷通過擴(kuò)散釋放回水柱屮。自20世紀(jì)70年代初以來，我國學(xué)者對(duì)水體沉積污染問題進(jìn)行了較為廣泛的研究，但是，大多數(shù)工作集屮在研究沉積物屮的

7、重金屈的吸附以及表面絡(luò)合方面，對(duì)沉積物中營養(yǎng)鹽的釋放過程、機(jī)制研究較少。直至90年代起，在這一方面的研究才相對(duì)多了起來。韓偉明（1991年）通過實(shí)驗(yàn)室研究和模擬研究，考察了pH、溫度等環(huán)境因素對(duì)底質(zhì)磷的釋放量和釋放速度的影響⑻。其研究表明，在較高或較低pH值時(shí)，底質(zhì)釋磷量倍增。同時(shí)，升高水溫也能增加磷的釋放速度。伊大強(qiáng)（1994年）研究了環(huán)境因子（pH、溫度和沉積物中微生物作用）對(duì)太湖五里湖區(qū)沉積物磷釋放的影響，結(jié)果表明，溫度、pH均能不同程度地對(duì)底質(zhì)磷的釋放產(chǎn)生作用，其中尤以pH值的改變影響較大；另外

8、，結(jié)果述顯示，微生物在底質(zhì)磷釋放過程中有著重要作用⑼。水體底部存在的活性有機(jī)碎屑層，在大量微生物的作用下，釋放岀濃度較高的PO43-,從而驅(qū)使PO/lnJ沉積物中擴(kuò)散，在表層沉積物間隙水屮形成高于水體濃度的POF濃度。見圖1?1一般來說，當(dāng)下層水體以正磷酸鹽的形式存在的磷的濃度比較高，達(dá)到1?2mgL1時(shí)，底質(zhì)就會(huì)吸收水體中的磷素；低于1mg.L"時(shí)，在厭氧情況下底質(zhì)釋放磷，在好氧情況下底質(zhì)吸收磷。水是人類賴以生存的寶貴資源，但是，近年來，