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五大湖沉积物磷形态及其磷吸附特征研究

庞燕

  湖泊富营养化是我国最重要的环境问题之一,而沉积物-水界面磷行为的研究是揭示湖泊富营养化机理的重要一环,其中关于沉积物的磷形态、理化性质与磷形态之间相关性以及磷形态、理化性质与沉积物吸附磷之间的相关性研究是进一步揭示沉积物-水界面磷行为机理和为我国富营养化浅水湖泊的治理与管理提供指导和理论依据的重要方面。所以本文选取了我国五大湖等7个浅水湖中共25个表层沉积物样品,通过对其中磷形态分布特征的分析和对磷吸附的模拟研究,得出以下结论:研究区域内,总磷含量范围在217.8-3337.2mg/kg之间,城市湖泊总磷含量总体上高于太湖等大中型湖泊,沉积物中的磷主要以无机磷形式存在;从各形态磷含量变化范围来看,Fe/Al-P>OP>Ca-P,从各形态磷的百分比含量变化范围来看,Fe/Al-P>Ca-P>OP。位于航道上的样品,无机磷组成以Fe/Al-P为主;疏浚后的沉积物样品中无机磷组成以Ca-P为主。研究区域内,湖泊表层沉积物中TP含量主要受Fe/Al-P和OP的影响,随着TP含量的增加,无机磷中Fe/Al-P所占比重呈增加的趋势,OP含量与Ca-P、Fe/Al-P含量均呈极显著正相关关系,而Ca-P与Fe/Al-P的相关性不大;湖泊沉积物粒径组成对TP含量影响较大,在各形态磷中对Ca-P影响最大,对Fe/Al-P影响最小;TN、有机质含量对OP、Fe/Al-P的影响较大,CEC则对OP、Fe/Al-P、Ca-P均有影响;在沉积物化学组成中SiO_2主要影响OP、Ca-P的含量,TFe_2O_3主要影响Fe/Al-P、OP的含量,CaO主要影响Ca-P的含量,而其余组分的影响较微。在较高浓度条件下,研究样品对磷的吸附既很好地符合Langmuir等温方程也很好地符合Freundlich等温方程。由Langmuir等温式求得的各吸附特征值与沉积性质的关系较为复杂,比较而言,理化性质和各形态磷对其吸附常数K值的影响较大。湖泊沉积物在对磷的吸附过程中存在解吸现象,吸附研究中初始磷浓度较高是解吸观象被掩盖的原因。在低浓度条件下,湖泊沉积物对磷酸盐的吸附等温线符合Linear模型,在此条件下求得的吸附-解吸平衡浓度与其有机质,CEC,总氮,总磷以及各形态磷含量均有显著的正相关关系,相比而言,与总磷以及各形态磷含量的相关性最高。沉积物对磷的吸附为吸热反应,温度升高,有利于沉积物对磷的吸附,但污染较轻的沉积物对温度变化比污染重的沉积物敏感;沉积物对磷的吸附具有固体浓度效应,污染重的沉积物该效应明显;酸性条件下(pH=6)沉积物对磷的吸附量大于碱性条件下(pH=9)。营养水平高的沉积物有向上覆水体释磷的趋势。……   
[关键词]:浅水湖;沉积物;磷形态;吸附;理化性质
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:中国环境科学研究院2004年