淮北南湖沉積物中磷遷移轉化的過程研究.pdf

1、淮北礦區(qū)煤炭開采形成了諸多小型塌陷湖泊，陸生農田生態(tài)系統(tǒng)向水生態(tài)系統(tǒng)轉化，農業(yè)土壤/沉積物中營養(yǎng)元素遷移對水域生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)平衡十分重要。研究以淮北南湖(HBNH)為對象，在水生態(tài)環(huán)境特征分析基礎上，對其沉積物理化性質、磷(P)賦存形態(tài)和吸附解吸特征進行了研究，并設計室內模擬實驗，探討沉積物中P的遷移轉化過程，以期為淮北礦區(qū)水生態(tài)環(huán)境保護、水資源利用提供一定的理論依據(jù)和相關基礎數(shù)據(jù)資料。
　　論文主要內容及結論如下:
　　1.

2、于2012-2013年分4個時期對南湖水化學、污染物特征和富營養(yǎng)化特征進行了表征與分析。結果表明南湖的總溶解性固體(TDS)含量均值在豐水、平水、枯水期分別為552.4mg/L、559mg/L、582mg/L，整體上塌陷湖泊水體具有較高的礦化度。HCO3-和Na+分別在陰陽離子中占有最大比例，水化學類型則為Na+-Mg2+-HCO3--SO42-型;南湖綜合水質標識指數(shù)Iwq均值為2.630，為Ⅱ類水質標準，其主要污染物為CODcr、T

3、P、TN和Hg。南湖受人為活動影響較弱，水體營養(yǎng)狀態(tài)相對較低，為“中營養(yǎng)化”狀態(tài)，塌陷湖泊水體生態(tài)系統(tǒng)受P限制的可能性較大。
　　2.于2013年6月采集南湖表層沉積物樣品，首先對沉積物相關理化指標進行了分析測試，并利用兩種方法對P的賦存形態(tài)進行了連續(xù)提取。沉積物的質地為粉砂質壤土，有機質(OM)含量均值為2.11％、總氮(TN)均值為1143.66mg/kg，OM和TN具有極顯著的相關性。P形態(tài)分析所采用的兩種方法（P法、G-J

4、法）具有很好的吻合度與準確度，無機磷(IP)總量均值分別為407.4 mg/kg、454.4mg/kg。IP中鈣磷(Ca-P)含量最高，占IP的比例分別為69.9％（P法）、65.3％（G法），其中具有較高活性的Ca2-P、Ca8-P含量（占IP的2.6％、5.7％）很低，穩(wěn)定形態(tài)的Ca10-P含量（占IP的57.0％）很高。此外，沉積物的pH值及上覆水DO等條件不利于Ca-P及Fe-P的釋放，有利于保持南湖較好的水質狀態(tài)。
　　

5、3.以不同水化學溶質體系為對照，研究了區(qū)域水化學特征對P吸附特征的影響。研究表明水化學體系中Ca2+能顯著增強磷的吸附潛能，減小內源負荷，NaHCO3弱堿性環(huán)境則不利于磷的吸附，二者的綜合體系中，CaCl2的強化作用要大于NaHCO3的弱化作用。南湖水體pH值呈弱堿性，磷吸附特征參數(shù)EPC0為0.07 mg/L，與富營養(yǎng)化程度較低的湖泊類似，有釋放磷的可能，但是在較低OM值、K值條件下，磷的釋放通量及潛力并不大。
　　4.淹水土壤

6、模擬實驗中，Eh整體上處于降低狀態(tài)，土壤孔隙水中的Eh要遠低于上覆水。由于土壤中OM降解，微生物活動、生物氧化還原過程中產生的CO2溶于孔隙水，DOC和DIC濃度均緩慢上升。沉積物的表層是Fe還原的主要場所，Eh下降和Fe2+大量生成，促進了Fe-P的釋放，但沉積物-水界面存在氧化還原層，大部分釋放的溶解性磷酸鹽(DRP)被膠體物質及無定形氧化物所吸附，上覆水體DRP濃度較低。
　　5.利用混合箱式模型分析了塌陷湖泊-河流水系連通