覆蓋材料對湖泊沉積物磷釋放影響機(jī)制研究.pdf

1、控制湖泊內(nèi)源磷負(fù)荷釋放，是合理有效控制因內(nèi)源磷負(fù)荷釋放而形成水華的主要手段，研究和揭示覆蓋材料對內(nèi)源磷釋放的影響機(jī)制將為湖泊水華治理提供科學(xué)理論依據(jù)。本文通過氧化鋁、氧化鐵、氧化錳、湖沙和蛭石5種材料覆蓋洱海北、中、南沉積物，通過分析上覆水中12個(gè)月的TP、DTP、SRP、DOP和PP釋放量的變化，分析不同材料對不同區(qū)域沉積物磷釋放過程的影響，并以覆蓋后沉積物磷形態(tài)變化，有機(jī)質(zhì)含量和結(jié)構(gòu)變化，F(xiàn)e、Al、Mn金屬形態(tài)的變化，研究不同材料

2、覆蓋對沉積物磷釋放的影響機(jī)制。并以微電極及溫室氣體測定儀研究覆蓋不同材料后沉積物-水界面的DO和RD的微界面特征，及有機(jī)質(zhì)礦化速率，驗(yàn)證其影響機(jī)制。本文主要工作及取得的成果如下：
　　1）覆蓋材料的洱海沉積物TP最大釋放量Qmax總體表現(xiàn)為北部（0.92~1.55mg/kg）>中部（0.25~0.44mg/kg）>南部（0.18~0.32mg/kg）。5種材料對3個(gè)區(qū)域沉積物SRP釋放均有較強(qiáng)的控制效果，且金屬氧化物強(qiáng)于非金屬無機(jī)

3、材料，其中Fe氧化物和Al氧化物對南部沉積物SRP釋放阻控效果最好，削減達(dá)到57.14％和49.15%。湖沙和蛭石對沉積物DOP和PP釋放控制作用較差，而Fe氧化物和Al氧化物對北部沉積物DOP和PP釋放阻控效果較強(qiáng)，削減約40%和50%左右。
　　2）覆蓋不同材料對沉積物w(TP)分布均產(chǎn)生影響。覆蓋材料后沉積物w(TP)向下層富集Al組、Fe組和Mn組沉積物趨勢明顯。覆蓋不同材料后洱海北、中、南部沉積物磷形態(tài)變化不同。覆蓋鐵、

4、鋁兩種氧化物降低了北部、中部和南部沉積物中w（NH4Cl-P）、w（BD-P）、w（NaOH-P），（BD-OP）、w（NaOH-OP）和w（NH4Cl-P），但南部沉積物的w（BD-P）和w（NaOH-P）變化較小，湖沙和蛭石主要影響沉積物w（NH4Cl-OP）、w（BD-OP）、w（NaOH-OP）。沉積物中w（HCl-OP）和w（Residual-OP）變化較小。
　　3）洱海沉積物中Al主要以Residual-Al、HCl

5、-Al和NaOH-Al為主要存在形式，但覆蓋材料后其NH4Cl-Al及BD-Al變化較大，而沉積物中Fe主要以HCl-Fe和BD-Fe為主要存在形式，且變化明顯，而Mn主要以NH4Cl-Mn、BD-Mn和HCl-Mn為主，Residual-Mn幾乎沒有。
　　4）覆蓋材料后w(TFe/TP)在29.06~60.10之間，F(xiàn)e組高達(dá)60.10。w(TAl/TP)在8.99~10.52之間，各組差異較小。w(TMn/TP)在1.11~

6、2.01之間，Mn組最高達(dá)2.01，可見，F(xiàn)e對洱海沉積物磷的作用遠(yuǎn)高于Al和Mn。各組 w(TFe/TP)、w(TMn/TP)、w(TAl/TP)值均高于CK組，且表現(xiàn)為金屬組>礦物組>CK組。覆蓋材料增大了沉積物 w(TFe/TP)、w(TMn/TP)、w(TAl/TP)的比值，增強(qiáng)沉積物對磷的吸附能力，進(jìn)而影響沉積物磷釋放量，其中以Fe氧化物最為顯著。
　　5）覆蓋不同材料能使洱海沉積物中w(TOM)分布產(chǎn)生變化，鐵氧化物促

7、進(jìn)了北部和中部沉積物TOM向表層富集，南部TOM向下層遷移。鋁氧化物促進(jìn)北部和南部沉積物TOM向下遷移，中部沉積物TOM向上遷移。錳氧化物、湖沙和蛭石對洱海沉積物w(TOM)分布及遷移方式影響較小。覆蓋不同材料降低了沉積物中w(DOM)，同時(shí)影響了DOM分子量、芳香性程度、取代基數(shù)量級取代程度、有機(jī)質(zhì)來源特征和腐殖化程度，進(jìn)而影響沉積物DOM與磷的結(jié)合形態(tài)。覆蓋金屬氧化物不僅與沉積物DOM形成的復(fù)合體對磷釋放有較大抑制作用，同時(shí)金屬離子

8、與沉積物DOM發(fā)生反應(yīng)形成大分子DOM對磷的吸附和固定能力增大。
　　6）覆蓋不同材料對洱海不同區(qū)域沉積物pH的影響既有區(qū)別又有相似之處。pH主要通過影響金屬Fe、Al、Mn與磷的結(jié)合狀態(tài)進(jìn)而影響沉積物磷釋放，不同覆蓋材料均降低了沉積物的Eh（氧化還原電位，其值越高，氧化性越高），且變化趨勢一致，且均低于200mV。覆蓋不同材料影響了沉積物中Fe、Al、Mn與磷的結(jié)合狀態(tài)進(jìn)而影響沉積物磷釋放。并通過增大上層沉積物DO穿透深度和氧化