改性当地土壤技术控制湖泊内源污染的机制和效果研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 代立春 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2012-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 潘纲 |
| 关键词 | 富营养化 改性当地土壤 水质改善 内源负荷 湖泛 eutrophication modified local soil water quality improvement internal nutrient load black spot |
| 其他题名 | The effect and mechanism of internal load control using modified local soil induced ecological restoration technology |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 为了探讨改性当地土壤技术在富营养化治理和蓝藻水华控制方面的作用及机理，本研究在室内考察了太湖岸边当地土壤对磷的固定能力及其对内源磷负荷的削减作用，分析了改性当地土壤技术对营养盐内源释放的控制作用及其对沉积物-水界面微环境的影响；在太湖梅梁湾围隔内的现场研究中考察了改性当地土壤技术对富营养化水体的应急和长期水质改善作用，在梅梁湾喇叭口的围隔内进行了改性当地土壤技术对湖泛的原位应急治理效果研究，旨在探索该技术在絮凝除藻的基础上对富营养化的控制作用及其机理，以及其在湖泛治理中的应急作用，为富营养化湖泊的治理提供理论和技术指导。本研究主要结果如下： （1）在原位沉积物柱培养系统中，改性土壤絮凝除藻后，再通过改性土壤、未改性土壤和沙子对藻絮体的覆盖处理使得总磷（TP）浓度从2.56 mg/L降低到<0.14 mg/L，总氮（TN）浓度从14.66 mg/L降低到<9.63 mg/L，同时逆转TP和TN通量，使得沉积物从释放TN和TP的源转变成为TN和TP的汇，降低了磷酸盐（PO4-P）和氨态氮（NH4-N）的通量，提高了表层沉积物的氧化还原点位（ORP）。沙子、改性土壤和未改性土壤的再悬浮抑制能力的定量筛选结果发现，沙子和改性当地土壤覆盖对再悬浮的抑制能力分别是未改性土壤的5倍和3倍。因此在改性土壤絮凝去除藻类后，再通过土壤/沙子的薄层覆盖可以在改善表层沉积物微环境的同时在物理上抑制沉积物和蓝藻絮体的再悬浮，化学上抑制营养盐从沉积物向水体的释放，这对同时实现富营养化治理和蓝藻水华控制来说具有重要意义。 （2）当地土壤和LaCl3改性当地土壤的磷酸盐吸附实验结果发现，当地土壤和改性土壤均有较强的磷酸盐吸附能力，LaCl3改性土壤具有更强的削减内源磷负荷的能力，在pH 5.5和8.5条件下，当地土壤的最大吸附量分别是1.29 和1.88 mg/g，LaCl3改性土壤的最大吸附量分别是2.22和3.92 mg/g。柱培养实验结果发现，与对照相比，通过当地土壤和LaCl3改性土壤处理后TP和PO4-P通量和浓度均得到降低。改性土壤对水体磷浓度和磷通量的削减作用强于当地土壤，然而通过增加当地土壤的用量可以弥补其能力的差距，说明在实际湖泊修复中，当地土壤可以作为低价而高效的削减内源磷负荷的材料。 （3）从2010年10月开始在太湖梅梁湾围隔内开展了改性土壤术对水体富营养化和和蓝藻水华的改善作用研究。结果发现，改性当地土壤除藻30min后，TN、NO3-N、NH4-N、TP、PO4-P和叶绿素a（Chl-a）的去除率分别为66%、57%、60%、93%、92%和98%；与对照区域相比，围隔内的TN、NH4-N、NO3-N、TP和PO4-P在处理后的11个月内的平均值分别降低了39.83%、52.30%、48.53%、18.75%和60%；对照区域叶绿素含量在夏秋季节急剧攀升，而围隔内叶绿素含量维持在16.05-58.83 μg/L之间，在夏季和秋季没有表现出急剧攀升。这些结果说明该技术在蓝藻水华絮凝去除的基础上，可以达到应急的水质改善作用，再通过改性沙子/土壤对蓝藻絮体的覆盖实可以现对水体富营养化和蓝藻水华的较长期的控制，这对太湖富营养化和蓝藻水华的治理具有重要的意义。 （4）壳聚糖改性土壤，与聚合氯化铝（PAC）相比，对湖泛水体黑物质的絮凝去除效果更佳，在55 mg/L的改性土壤投加量时，水体浊度从对照的>2000 NTU降低到5 NTU，土壤和沙子覆盖能够有效的减少湖泛水体黑物质絮凝去除后的再悬浮；现场研究结果表明，该技术处理30 min后TN和TP的去除率达到97%，嗅味物质二甲基三硫醚（DMTS）和二甲基异茨醇（MIB）的去除率达到75%以上，水体表层DO增加了75%，底层DO增加了183.5%，对湖泛水体的感官和水质起到明显的应急提升效果，可以作为湖泛水体应急处理技术。这为湖泛原位治理提供了新的参考和新的思路。 |
| 公开日期 | 2013-12-18 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/7165]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 代立春. 改性当地土壤技术控制湖泊内源污染的机制和效果研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2012. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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