湖泊疏浚对沉积物中磷赋存形态的影响研究开题报告

1. 研究目的与意义

我国是一个多湖泊的国家,近年来随着经济发展和人类活动的影响,我国湖泊富营养化问题越来越突出。在淡水生态系统中，磷在控制初级生产力方面起着重要的作用，通常被认为是是导致水体富营养化重要的限制性元素。其次，湖泊沉积物能够忠实地记录了湖泊环境变化的各类信息，研究磷元素在水-土界面的迁移转换及其在沉积物的地球化学形态、含量和垂向分布规律具有重要的环境意义。

目前控制湖泊内源污染负荷的一般技术手段包括底泥疏浚、底质封闭、基底改良和植物适生性修复等。底泥疏浚因能从湖体中将污染底泥永久性去除而被广泛应用于富营养化湖泊内源污染控制，但在疏浚的效果问题上国内外尚存在很大争议。目前我国东部长江中下游地区和云贵高原地区湖群及绝大多数城郊湖泊普遍面临着水体或沉积物污染问题，底泥疏浚作为污染底泥处置手段之一正被中央和地方政府所采纳，据国务院《太湖流域水污染防治十五计划》，太湖底泥疏浚是改善太湖水质的重要工作之一，当前许多疏浚工程正在或即将实施。然而，底泥疏浚是一种大规模的人为干扰行为,该工程的实施对湖泊生态系统的物理环境、 化学参数及生物群落等诸多环境因子产生很大的影响，加之湖泊野外条件复杂多变及污染物分布时空分异大，因此很难去评价底泥疏浚在湖泊内源污染控制中的贡献份额。其次，底泥疏浚一般工程庞大，耗资成本巨大，且其环境后效尚有许多不确定性，因此从经济发展角度与水体生态环境恢复方面而言，这种不确定性影响着决策者的决策过程。目前，太湖、滇池、巢湖等湖泊都在实施着或规划着湖泊疏浚工程，鉴于此，对疏浚工程的前期试验研究、并对疏浚中与疏浚后的瞬时与长期环境效应展开深入研究具有重要的理论与现实意义。

2. 国内外研究现状分析

湖泊底泥疏浚已有数十年历史。在国外,一些发达国家和地区从20世纪70年代就开始致力于环保疏浚技术的开发和设备的研制。荷兰投资1.1亿美元治理Kelemeer湖,疏浚了350hm²的污染底泥，是西欧最大的环保疏浚工程；瑞典投入了大量的人力物力治理Trummen湖，通过底泥疏浚最终使湖水的磷含量减少了90%，平均生物量从75mg/L减少到10mg/L；美国在伊利湖和安大略湖南部、匈牙利在Balaton湖等湖泊也进行了较大规模的湖底疏浚；另外在马萨诸塞州的New Bedfold港, 疏浚有效地消除了沉积物PAHs和重金属释放。为了防止沉积物在湖底的大量淤积, 美国每年疏浚底泥约1500万m³, 德国汉堡港每年疏浚底泥约90万m³。

我国湖泊底泥疏浚早在20世纪50年代已经开始。19531958年杭州西湖进行了第一次疏浚，尽管采用了一般工程疏浚的方式，并非真正意义上的环保疏浚，但为后来环保疏浚技术的广泛应用奠定了基础。近年来我国以控制湖泊富营养化为目的，先后在昆明滇池、安徽巢湖、大理洱海、北京颐和园昆明湖等湖泊进行了疏浚。以上这些疏浚工程均改善了疏浚水域的污染状况， 其中滇池草海污染底泥疏浚一期工程实施后，草海水质得到明显改善。

3. 研究的基本内容与计划

一、研究内容

（1）通过研究太湖沉积物疏浚十年后间隙水的磷形态及沉积物磷的地球化学形态、含量和垂向分布规律，分析太湖底泥疏浚对磷释放的影响。

（2）通过测定巢湖沉积物疏浚十年后间隙水的磷形态及沉积物磷的地球化学形态、含量和垂向分布规律，分析巢湖底泥疏浚对磷释放的影响。

4. 研究创新点

磷是太湖水生生态系统中重要的限制性营养元素，研究磷元素在水土界面的交换，有其重要意义。在相关的评价性研究中，仅有少数研究采用无扰动柱样模拟疏浚研究了对磷释放的控制效果。

此外，国内外现有的对磷释放效果的研究周期较短，不能对关键变化过程进行较全面的跟踪，且通常在夏季进行试验，这与实际的疏浚工程不符。疏浚后强烈磷循环过程是否重新恢复尚不清楚，另外疏浚对内源磷释放是否具有长效的控制作用还不确定。

本研究采用疏浚后10年的沉积物水柱模拟疏浚实验研究了对磷释放的控制效应及其可能的机制，同时也研究了疏浚对沉积物对磷形态的影响来评价磷的释放发现，有一定的特色和创新性。