巢湖表层底泥氮磷有机质分布特征及污染评价开题报告

 2021-08-08 21:40:54

1. 研究目的与意义

目前,我国湖泊富营养化趋势日趋严重,集中表现在湖泊富营养化范围不断扩大、频率不断加快、危害不断加重,随时会爆发的蓝藻水华时间,严重威胁着湖泊生态系统健康和饮用水安全。

湖泊沉积物中的碳氮磷可以通过间隙水与上覆水进行物理的、化学的和生物的交换作用,其分布特征已被证实与湖泊内源负荷有直接关系。对于大多数外源污染基本得到控制的水体来说,有效控制内源污染成为当前首要问题,湖泊沉积物是水体氮磷的主要源与汇,它既可接纳水体沉积与外界输入的氮磷,亦能在一定条件下将其分解与转化,并向上覆水体释放,造成二次污染。

巢湖位于安徽省中部,是我国第五大淡水湖泊。水域面积约为770 km2,不仅具有航运、渔业、农灌、防洪等多种功能,更是合肥市及沿湖城市工农业生产和人民生活的重要水源。然而,近些年来,流域人口剧增,工农业发展迅速,在人类活动的影响下,每年接纳周边城市排入的生活污水和工农业废水,造成巢湖富营养化问题尤其严重。所以本文选取巢湖为研究对象,采取野外采样、实验室分析及文献资料收集相结合的方法,研究了巢湖表层沉积物中氮磷有机质的含量和分布差异,并运用综合污染指数法和有机污染指数法综合评价了巢湖沉积物污染现状,为巢湖富营养化的治理及巢湖氮磷营养盐的迁移转化提供科学依据和参考。

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2. 国内外研究现状分析

早在六十年代,湖泊富营养化问题的系统研究就已经在联合国经济合作和开发组织召集的个国家中开展,vollenweider等首次运用定量预测模型计算水体富营养化中的磷污染负荷。在管理策略方面,加拿大将水体富营养化等问题的治理纳入了法制轨道,为了使五大湖流域内的点源憐排放得到有效控制,洗漆剂中的磷含量在加拿大政府的联邦法律中被规定出来;在荷兰,政府通过对家畜数量、动物肥料及农场扩建的时间等实施严格的限制来改善因肥料等物质造成的湖泊污染问题,该项工作取得了显著成效。在湖泊富营养化评价标准方面,板本于1973年调查和统计了日本调和型湖泊主要化学成分后,制订了日本湖沼按水质营养程度进行分类的标准;1979年,富营养状态指标与环境水质参数的关系表达式被相崎守弘等以百分数表和湖泊富营养化程度提出,这都是迄今对富营养化评价的重要参考标准。在营养盐控制方面,二十世纪年代至年代间,荷兰以全国境内231个湖泊为研究对象,对湖泊进行了营养负荷的削减,并试图改善湖泊的富营养化状况,通过采取相关措施减少氮、磷入河量,从而降低水体中tn、tp的含量,叶绿素a下降,sd升高,营养物质浓度降低,研究工作取得了初步的效果。

张敏从长江中下游浅水湖泊表层沉积物的tn、tp以及有机质的空间分布的研究中发现一些城市或城郊湖泊(如墨水湖、龙阳湖、南湖、南太子湖和三角湖等)的富营养化程度十分严重,这与人类活动以及工农业的发展产生的有机废水的输入直接关系。丁静的研究表明,在外源污染得到有效控制的情况下,累积在底泥中的氮、磷营养盐将会在物理、化学、生物等因子作用下对太湖水环境构成威胁。郭源等采用单因子指数法对草海沉积物中toc、tn和tp的污染程度进行了评价。结果表明:草海表层沉积物的toc、tn含量普遍较高,且具有显著的同源相关性;tp含量相对较低,且与tn不同源。e区及近岸区域沉积物中toc、tn和tp的陆源污染相对较重。草海沉积物toc和tn含量足以造成严重的生态毒性效应;而tp对环境产生的危害较小。

对于巢湖的沉积物氮磷有机质的研究,国内专家学者也取得了一定的成果。李国莲的研究表明有机质、总氮、总磷的含量较高,空间分布表现为西巢湖大于东巢湖,含量的最高值主要分布在肥东县的巢湖湾区以及杭埠河口处,且氨氮在冬季达最大值。在张强的研究中,沉积物中的氮磷比值表明该河流处于富营养化状态,有机质主要来源于陆生维管植物。张敏通过对大型浅水富营养化湖泊巢湖湖水研究发现,富营养化较为严重的巢湖西区湖水总磷(tp)显著高于东湖区,这与西湖区有大量的营养物质通过入湖河道输入有密切关系;此外水柱中颗粒态磷亦有同样的空间分布规律,且pp的含量与微囊藻的生物量呈显著正相关关系。

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3. 研究的基本内容与计划

本课题主要研究内容包括:

1 测定巢湖表层沉积物tn、tp和om含量,并探讨其分布差异。

2 运用相关性分析等方法探讨巢湖表层沉积物氮磷有机质来源。

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4. 研究创新点

对巢湖表层沉积物氮磷有机质的研究分析,可以从整体上把握巢湖沉积物沉积物污染现状及其危害,为巢湖富营养化治理提供科学数据支撑。

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