水动力强度对太湖颗粒物分选—沉降性能的影响及磷的分级效应

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太湖是中国的第三大淡水湖,受流域城镇化和工业化影响,太湖水体受到了较为严重的污染,富营养问题尤为突出。太湖平均水深1.9 m,其沉积物易于受风浪扰动而导致磷(P)的释放,形成内源负荷,对水华蓝藻的生长起到重要的支撑作用。在风浪扰动沉积物再悬浮过程中,通常会发生颗粒物粒径的分选和沉降,进而引起P的再分布。除了水动力影响外,太湖藻类生物量较高,也可能对沉积物分选和沉降性能造成潜在影响。在此背景下,弄清水动力及藻类对颗粒物分选-沉降性能的影响以及相应的P分选效应,对深入理解太湖沉积物P的内源负荷过程及寻求水力学调控方法控制内源负荷具有十分重要的科学意义。本研究的主要内容、结果及相关结论如下:(1)首先研究了沉积物颗粒分选的方法及影响因素,主要考虑颗粒物浓度、分离次数、盐溶液、温度等几个主要因素对分离效果的影响。结果表明:颗粒物浓度越低,分离效果越好;分离次数越多,分离效果越好;当加入盐能中和带负电的胶体使得细颗粒沉降速度变得非常快。(2)选取太湖3个代表性沉积物样点,研究水动力强弱对颗粒物沉降和分选性能的影响。结果表明:较小的水动力扰动下的沉降规律和静态沉降的规律相似,突破临条件(G值),更强的水动力扰动导致颗粒物沉降性能减弱。竺山湾和大浦的沉积物粒径较小,和室内模拟沉降结果一致。这三个站点的临界G值也不一样,竺山湾和大浦为11.2 s-1,社渎为19.9 s-1。(3)分别添加两种水华蓝藻,铜绿微囊藻和长孢藻(丝状),研究藻类存在条件下水动力对颗粒物沉降和分选性能的影响,结果表明:藻类在较弱的水动力的会与颗粒物发生絮凝,但对藻类沉降性能影响有限。此外发生絮凝还与藻的种类有关,单细胞铜绿微囊藻对颗粒物沉降的影响要比长孢藻明显。(4)最后对竺山湾、大浦、社渎三个样点分选出来的<2.5μm、2.5-5μm、5-10μm、10-30μm、30-50μm、>50μm等6种粒径的颗粒物进行P的赋存形态分析确定P的颗粒物分级效应。结果表明:<2.5μm和2.5-5μm的细颗粒物上赋存的污染物浓度比其他4组粗粒径颗粒物要更多,<50μm(沙粒)的颗粒物上P的浓度随着粒径的减小。
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