杭州城西湿地底泥磷分布特征及控磷技术研究

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磷被认为是促进水体富营养化的重要因素之一。本文运用化学连续提取法分析西溪及和睦湿地沉积物中总磷和形态磷,研究磷的浓度、存在形态以及时空分布特征。研究发现,西溪湿地表层沉积物中总磷含量在4月和7月较高,而和睦湿地表层沉积物中的总磷含量在9月和11月较高,而两个湿地表层沉积物中的可溶性磷、铁磷及铝磷含量均在9月和11月较低。分析原因可能是因为西溪湿地由于开发过度,污水排放以及人为干扰严重等原因,表层沉积物中形态磷的来源多为人为输入,水体受影响较为严重;和睦湿地为尚保存完好的原生态湿地,只有部分水域受到人为因素干扰,表层沉积物中形态磷含量变化受人类活动影响较小。  磷会在水体重负载周期富集于沉积物中,当水体外部负载减轻时从沉积物向上覆水中释放,因此沉积物中磷素的含量会影响水体的营养情况和发展,具有引起水体富营养化的潜在危害。本文对西溪及和睦湿地表层沉积物进行采样检测,运用磷释放风险指数(ER1)预测两个湿地内表层沉积物磷释放诱发富营养化的风险。数据显示,西溪湿地除了植物园外的所有采样点在4月时都属于富营养化高度风险区,全年ER1平均值为31,可能是因为春季旅游等人为活动增加的影响,使表层沉积物的磷释放风险增加,而植被能使沉积物的固磷能力增强,降低附近区域的富营养化风险;和睦湿地幸福桥、含村河道等大部分采样点全年都处于富营养化高度风险中,全年ER1平均值为43,可能是因为其主要为娱乐功能的景观水系,且近年来的开发使其受人为因素影响,沉积物对磷的缓冲能力以及固磷能力减弱造成的。  为了有效抑制水体中内源磷的释放,本文自行研发仪器设备,尝试用微臭氧曝气技术为化学药剂结合态磷提供一个成岩的基础环境,将微臭氧曝气复氧技术与原位化学修复技术相结合,以控制大量内源磷的释放。对采集的西湖底泥进行买验室模拟试验,研究结果显示,微臭氧曝气加浓度为0.02 mol/L的氢氧化钙复合技术对内源磷释放抑制效果较好,底泥磷释放的抑制率达到了34%。其作用机理为在臭氧形成的氧化环境下,上覆水中磷含量降低,并在湖泊底泥表面形成难分解态的沉积物,进一步抑制底泥磷释放,从而实现抑制富营养湖泊底泥磷释放的效果.  微生物是底泥生态系统中最具代表性最灵敏的生物群体,它们组成类别以及多样性的变化能够有效地反映工程技术对它们的影响。本文运用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳技术(PCR-DGGE)对微臭氧曝气加氢氧化钙复合技术处理后的底泥微生物种群进行研究,检测经过处理后的底泥中微生物种群结构和微生物多样性的变化规律,对修复技术进行安全性评价。通过数据分析发现,各组微生物相似性在65%-85%之间;Berger-Parker优势度指数、Margalef丰富度指数、Shannon多样性指数变化不明显(p>0.05),可以认为该技术对底栖微生物群落的影响甚微,不会改变底泥微生物多样性。
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