高原亚深水型湖泊底泥内源磷释放特征与原位钝化技术研究

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磷是水体藻类生长的限制性营养元素之一,其在水体中的含量与湖泊的富营养化程度密切相关。水体磷的来源既有外源的输入,又有内源的释放。随着国家环保政策的不断完善和各项外源治理工程的相继实施,外源磷的输入已逐步得到有效控制,但湖泊富营养化趋势仍未根本扭转,底泥内源磷的释放被认为是造成这一现象的重要原因。要想从根本上改善湖泊水质,必须控制底泥内源磷的释放。红枫湖是典型的高原亚深水型湖泊,该类型湖泊除了在少部分浅水湖区可采用底泥环保疏浚和植物修复技术外,在大部分深水湖区必须探索行之有效的底泥磷原位钝化技术。  本文选取红枫湖为研究对象,系统模拟了底泥磷在不同温度、溶解氧、pH值、扰动及微生物活动下的释放,揭示了红枫湖底泥内源磷释放特征,在此基础上结合硝酸钙、新型改性粘土对底泥磷释放的抑制效果与作用机制研究,探索建立了适宜于红枫湖的底泥磷原位钝化技术,取得了如下主要成果和认识。  (1)高温、厌氧、高pH值、强烈扰动促进了红枫湖底泥磷的释放,而微生物对底泥磷释放有明显抑制作用。  (2)根据红枫湖底泥磷释放模拟实验结果,研究确定了不同环境条件下红枫湖底泥磷释放通量,在此基础上估算出红枫湖夏季热分层期间(6~9月)底泥磷释放量为8.85t,占红枫湖水体磷负荷(约28t)的31.6%。这表明红枫湖底泥内源磷释放对水体磷负荷和富营养化有重要贡献,为开展底泥内源污染治理提供了科学依据。  (3)硝酸钙可有效抑制底泥内源磷的释放,是一种高效的底泥内源磷释放原位钝化剂。抑制红枫湖底泥磷释放的硝酸钙(Ca(NO3)2·4H2O)最佳用量为187.5g/m2。  (4)新型改性粘土可有效抑制底泥内源磷的释放,最佳用量为382g/m2,且不会增加水体铝离子的含量,在湖泊底泥内源污染治理方面有广阔应用前景。新型改性粘土在草海的野外钝化示范取得了明显成效,底泥磷释放得到有效控制,湖泊生态系统明显改善。
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