海洋科學(xué)畢業(yè)論文殘余餌料中氮磷釋放研究初探

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　殘余餌料中氮磷釋放研究初探</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 海洋科學(xué)

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　目錄</b></

3、p><p><b>　　引言1</b></p><p><b>　　1材料與方法2</b></p><p>　　1.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法2</p><p>　　1.1.1 納氏試劑比色法測(cè)氨氮和酚二磺分光光度法測(cè)硝態(tài)氮2</p><p>　　1.2 本章小結(jié)3</p

4、><p><b>　　2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3</b></p><p>　　2.1溶解氧對(duì)氮磷元素釋放的影響4</p><p>　　2.2 PH水平控制4</p><p><b>　　3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理5</b></p><p>　　3.1不同溶解氧對(duì)氮磷元素釋放研究5</p&g

5、t;<p>　　3.2不同PH對(duì)氮磷元素釋放的影響6</p><p><b>　　3.2本章小結(jié)9</b></p><p><b>　　4.小結(jié)11</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)12</b></p><p>　　致謝錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。&l

6、t;/p><p>　　[摘要] 隨著人類對(duì)環(huán)境資源開(kāi)發(fā)利用的加大，進(jìn)入21世紀(jì)之后，為了提高農(nóng)作物產(chǎn)量，施用的化肥飼料和牲畜糞便逐年增加，通過(guò)河水的徑流和雨水的沖刷，進(jìn)入水體的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不斷增多，以上這些人為因素的影響，極大地減少了水體由貧營(yíng)養(yǎng)向富營(yíng)養(yǎng)過(guò)渡所需要的時(shí)間，國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果表明，在全球范圍內(nèi)30％－40％的湖泊和水庫(kù)遭受不同程度富營(yíng)養(yǎng)化影響，我國(guó)近年來(lái)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化呈發(fā)展趨勢(shì)，水體發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化的程度和范

7、圍呈發(fā)展趨勢(shì)，城市湖泊及鄰近城鎮(zhèn)的水庫(kù)水體富營(yíng)養(yǎng)化程度較高，湖泊和水庫(kù)等相對(duì)靜止的水體發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象重于河流，但河流富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題也不容輕視，富營(yíng)養(yǎng)化已成為世界范圍內(nèi)水環(huán)境保護(hù)中的重大環(huán)境問(wèn)題。</p><p>　　水體富營(yíng)養(yǎng)化是發(fā)生藻類大量繁殖的直接原因。近年來(lái)由于水污染造成的環(huán)境惡化逐步加重，水體藻類污染的程度也逐年加深。赤潮或水華在全球范圍內(nèi)頻繁出現(xiàn)是藻類污染程度加深的直接反映。藻類污染災(zāi)害日趨嚴(yán)重，主要湖

8、泊富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題突出。</p><p>　　目前出現(xiàn)了一種各地水產(chǎn)養(yǎng)殖商通過(guò)過(guò)激手段，向魚(yú)塘河塘等投放大量農(nóng)用飼料，為了謀取利益的最大化，不惜犧牲環(huán)境為代價(jià)，造成河塘魚(yú)塘的水體大幅度的富營(yíng)養(yǎng)化，再由于水流的貫通，污染發(fā)威逐漸增大，這一系列帶來(lái)的環(huán)境污染連鎖效應(yīng)給居民的生活和環(huán)境的治理工作帶來(lái)了極大的危害。本文通過(guò)對(duì)魚(yú)塘河塘中的底層泥水的采集實(shí)驗(yàn)分析，來(lái)分析農(nóng)用魚(yú)塘的餌料中所帶有的氮磷等富營(yíng)養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)化，從而進(jìn)一步探

9、究餌料飼養(yǎng)所帶來(lái)的對(duì)環(huán)境的危害究竟有多大。</p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)?zāi)康难芯亢犹林械啄喟瑲堄囵D料中的氮磷元素，在不同PH，DO，溫度下的釋放含量的規(guī)律，為氮磷元素對(duì)環(huán)境造成的影響分析提供幫助</p><p>　　[關(guān)鍵詞] 殘余餌料；氮磷元素 ；氮磷釋放 ；水體富營(yíng)養(yǎng)化 ；水底底泥 </p><p>　　[Abstract] As human socie

10、ty in environmental resource development and utilization of its activities，the 21st century later，to improving crop yields，apply fertilizers feed and livestock waste has increased year by year，by the river and the erosio

11、n of the runoff，enter the body of nutrients is more，these man-made factors，greatly reduced the water from a poor nutrition rich nourishment transition to the time required，domestic situation of the survey revealed，eutrop

12、hication in the water level and s</p><p>　　Water algae to breed of eutrophication is the direct cause.In recent years the water pollution caused by environmental degradation gradually worse，water algae pollu

13、tion is increasing year by year.red tide and water blooms global frequent algal to reflect the extent of pollution.Algae pollution damage is serious, the main problem. the lake eutrophication。</p><p>　　At pr

14、esent there is a culture of fisheries throughout the means by extremist，Halasto pool wait to unload large quantities of farm feed，to benefit fully maximized spreadsheet，sacrificed the expense of the environment，pool hala

15、sto caused the waters of eutrophication，to the water through，pollution as they gradually increased, and this series, the environmental pollution of the chain effect to the people's livelihood and environmental protec

16、tion work with great harm，this halasto pool through the mud</p><p>　　[Key words] Remaining bait；The Element of nitrogen and phosphorus,</p><p>　　The Element of nitrogen and phosphorus release ；

17、Eutrophication</p><p>　　；substrate sludge</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　在幾乎靜止的的水體中，底泥是河塘生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是污染物特別是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和礦物元素的主要儲(chǔ)積場(chǎng)所。水體在自然條件下和人為條件下都會(huì)富營(yíng)養(yǎng)化。在自然條件下，由于河流中的碎屑和魚(yú)雷蝦類等的殘骸在水

18、體中不斷的淤積，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的一系列的分解等自然過(guò)程，這些河塘中的底泥會(huì)越來(lái)越厚，甚至?xí)?dǎo)致水體的消亡。上個(gè)世紀(jì)中期，由于人類過(guò)度的開(kāi)發(fā)和利用，導(dǎo)致了河塘等水體的快速富營(yíng)養(yǎng)化，使大量的營(yíng)養(yǎng)鹽流入到水體中去，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的積累，并且沉積，使底泥越來(lái)越厚，成為一種潛在的污染，而據(jù)科學(xué)分析，這些底泥將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)不斷得釋放營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，形成了所謂的內(nèi)源污染，給河塘湖泊等的環(huán)境治理帶來(lái)了很大的困難。水體內(nèi)污染釋放出來(lái)，類似于非點(diǎn)源污染，釋放面積小，釋

19、放時(shí)間，途徑和釋放量都有不確定性。由于近年來(lái)，大量水產(chǎn)農(nóng)戶為了提高自身漁業(yè)的產(chǎn)量，而大量投放并使用，使得魚(yú)塘中的氮磷含量大大超標(biāo)，而這些污染水多數(shù)經(jīng)過(guò)排放流入河流或海洋之中，尤其是對(duì)河口的污染，近年來(lái)富營(yíng)養(yǎng)化的現(xiàn)象在日益加劇。而河流和湖泊內(nèi)源污染物的釋出，類似于非點(diǎn)源污染，釋放面積大，釋放時(shí)間，途徑和釋放量具有不確定性。通過(guò)對(duì)水產(chǎn)魚(yú)塘中投放人工生產(chǎn)的餌料，有一</p><p>　　在國(guó)內(nèi)的學(xué)者在研究?jī)?nèi)源污染中發(fā)現(xiàn)

20、，普片由于底泥造成的污染所導(dǎo)致大大面積的環(huán)境污染是非常難治理的，所以內(nèi)源污染是研究河流污染的重要內(nèi)容，也是世界范圍的一個(gè)突出環(huán)境問(wèn)題。研究發(fā)現(xiàn)，在淺水湖泊河塘等富營(yíng)養(yǎng)化過(guò)程中，富營(yíng)養(yǎng)化的淺水湖泊河塘等成為優(yōu)勢(shì)種的藍(lán)藻對(duì)外源性的營(yíng)養(yǎng)鹽的控制翻頁(yè)遲緩，有的湖泊幾乎沒(méi)有反映。更為重要的是，水體在外源性氮磷被截?cái)嘁欢螘r(shí)間后，底泥中營(yíng)養(yǎng)鹽的釋放能持續(xù)發(fā)揮作用，使水體持續(xù)保持富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。而底泥是可以直接反映水體的污染歷史，并且在一定條件下可向上覆

21、水釋放各種污染物，是影響河流水質(zhì)的重要二次污染源。由于底泥的性質(zhì)特殊，在河流湖泊內(nèi)源負(fù)荷形成機(jī)制中的重要地位以及底泥和間隙水以及上覆水之間的關(guān)系復(fù)雜，介于這些內(nèi)在的復(fù)雜關(guān)系，所以需要針對(duì)對(duì)河流湖泊的底泥的物理，化學(xué)，生物特性以及底泥營(yíng)養(yǎng)物泥與水界面交換過(guò)程及其釋放影響機(jī)制進(jìn)行研究。由于底泥的懸浮還將影響水體的透明度從而影響初級(jí)生產(chǎn)力，所以研究污染物在底泥與水界面的的各種狀況，對(duì)于河流湖泊河塘水污染控制和提供對(duì)科學(xué)的環(huán)保清淤的決策意見(jiàn)具有

22、非常重要的理論和實(shí)踐意義。</p><p>　　底泥-水界面靜態(tài)過(guò)程的研究，開(kāi)展較早，也比較成熟，相關(guān)報(bào)道較多，但有關(guān)底泥-水界面動(dòng)態(tài)過(guò)程的研究則相對(duì)較弱，尤其有關(guān)淺水湖泊內(nèi)源釋放問(wèn)題研究較少。Sheng，et al 在研究發(fā)現(xiàn)水體底泥由于風(fēng)浪的作用引起的懸浮對(duì)底泥污染物釋放的貢獻(xiàn)率達(dá)到 70%以上。在國(guó)內(nèi)研究中，李一平等通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出總磷濃度由于水流速在三個(gè)不同的速度區(qū)域得出了磷釋放的三個(gè)階段：分別為下降期，上升

23、期和突增期。蒲迅赤等人利用專門設(shè)計(jì)的紊動(dòng)誘發(fā)裝置做了三種不同紊動(dòng)強(qiáng)度的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):紊動(dòng)強(qiáng)度與有機(jī)物在水體中的降解率和降解速度成正比的關(guān)系;但是在水體紊動(dòng)時(shí)，有機(jī)物的降解反應(yīng)不遵循級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。秦伯強(qiáng)通過(guò)研究淺水河流中動(dòng)力作用與泥沙懸浮的關(guān)系，估算出了太湖內(nèi)源動(dòng)態(tài)負(fù)荷，并提出有關(guān)大型淺水河流和湖泊等水體內(nèi)源釋放的概念性模式，認(rèn)為太湖磷釋放的主要模式是由于周期性的劇烈風(fēng)浪擾動(dòng)不斷破壞泥-水物理界面，將底泥間隙水中大量的活性營(yíng)養(yǎng)鹽釋放

24、到水體是;范成新等通過(guò)野外調(diào)查結(jié)合室內(nèi)擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為水體顆粒態(tài)磷的生物轉(zhuǎn)化釋放是營(yíng)養(yǎng)鹽的主要來(lái)源之一。朱廣偉通過(guò)一次大風(fēng)浪后對(duì)梅梁灣-淺水區(qū)的調(diào)查研究后認(rèn)為:由于大風(fēng)浪的攪動(dòng)導(dǎo)致了底泥大量懸浮</p><p>　　底泥-水界面之間的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)交換過(guò)程多受物理、化學(xué)和生物過(guò)程的影響和控制，因而往往十分復(fù)雜，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)物理學(xué)因素：河流中，在大量的污染物排放的條件下，河水和表層底泥首先會(huì)因?yàn)槲廴疚锱欧?/p>

25、的物理因素受到污染，擾動(dòng)會(huì)導(dǎo)致表面底泥中顆粒的在懸浮，會(huì)影響到表層底泥的孔隙度含水率，和密度等等。季節(jié)的變化會(huì)導(dǎo)致溫差的變化，從而會(huì)影響水體的溫度，天氣的變化，比如晴雨天的變化，會(huì)帶來(lái)擾動(dòng)和光照等因素。這些物理因素主要影響的是表層底泥，底泥-水界面兩側(cè)垂直的物質(zhì)傳輸會(huì)隨著深度加快或者減慢。通常情況下，污染底泥在水環(huán)境中的相對(duì)重要性隨水體濃度的增加和水力學(xué)停留時(shí)間的減少而減小。當(dāng)污染物的排放減少或停止，擾動(dòng)減少之后，由于污染物在底泥-水界

26、面具有儲(chǔ)存和傳輸功能，在條件合適的時(shí)候，營(yíng)養(yǎng)物通過(guò)礦化作用進(jìn)入水體，底泥由污染物的“匯”轉(zhuǎn)變“源”。(2)化學(xué)因素：底泥、間隙水和上覆水中各種化學(xué)平衡作用影響著營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在底泥-水界面上的交換，沉淀-溶解平衡、吸附-解吸平衡、氧化-還原平衡、電離平衡、絡(luò)合平衡等熱力學(xué)平衡對(duì)泥-水界面上的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)交換和相互作用有著重要影響。各種化學(xué)平衡因?yàn)榄h(huán)境條件的不同而對(duì)河</p><p>　　實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于底泥中氮磷的研究，一般是

27、通過(guò)對(duì)于磷的不同形態(tài)的研究時(shí)常用的是連續(xù)提取法。即將底泥中磷的形態(tài)分為無(wú)機(jī)磷和有機(jī)磷，而無(wú)機(jī)磷又被細(xì)分為若吸附態(tài)磷，鋁結(jié)合態(tài)磷，鐵結(jié)合態(tài)磷，鈣結(jié)合態(tài)磷，閉蓄態(tài)磷。而決定磷的釋放的幾個(gè)因素有：1.溫度，溫度升高，底泥中氮磷釋放量增加；2溶解氧（DO），即溶解氧越高，磷釋放量越低，搞溶解氧水平，在硝化作用下，水體中大量氨氮轉(zhuǎn)化，使上覆水的氨氮濃度下降很快達(dá)到釋放平衡，在低溶解氧水平下，上覆水和沉積物中硝化作用減弱，沉積物中的有機(jī)物的降解使上

28、覆水氨氮濃度升高；3.PH，PH在中性的時(shí)候磷的釋放量最低，PH越高或者越低，磷的釋放量都會(huì)增加，而氮在PH低于9時(shí)，釋放量不明顯，在PH=10時(shí)，氨氮的釋放量最高。</p><p><b>　　1材料與方法</b></p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)材料與方法</b></p><p>　　材料：實(shí)驗(yàn)用底泥；樣品水；蒸餾水；

29、長(zhǎng)度為1500mm，直徑為60mm，有效深度為80cm采樣管；1000ml量筒；過(guò)濾膜；HACH熒光溶氧測(cè)定儀；比色皿；酚二磺酸；500ml容量瓶；比色管；分光光度計(jì)；納氏試劑；碘化汞一碘化鉀一氫氧化鈉；酒石酸鉀鈉溶液；銨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液：CN =10μg/ml;10%(m/v)硫酸鋅溶液25%(m/v)氫氧化鈉溶液;淀粉一碘化鉀試紙;發(fā)姻硫酸;氨水;硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)溶液cN 100mg/L；硝酸鹽氮標(biāo)準(zhǔn)溶液 cN 10.0mg/L；硫酸銀溶液；

30、硫酸溶液 0.5mol/L；氫氧化鈉溶液 0.1mol/L;EDTA 二鈉溶液；氫氧化鋁懸浮液</p><p>　　方法：氨氮測(cè)定采用納氏試劑比色法測(cè)定，硝態(tài)氮采用酚二磺分光光度法測(cè)定，DO采用HACH熒光溶氧測(cè)定儀測(cè)定。</p><p>　　納氏試劑比色法測(cè)氨氮和酚二磺分光光度法測(cè)硝態(tài)氮</p><p>　　納氏試劑比色法原理：游離態(tài)氮或銨離子等形式存在的氨氮與納

31、氏試劑反應(yīng)生成黃棕色絡(luò)合物，該絡(luò)合物的色度與氨氮的含量成正比，可用目視比色測(cè)定。 酚二磺分光光度法原理：硝酸鹽在無(wú)水情況下與酚二磺酸反應(yīng) 生成硝基二磺酸酚在堿性溶液中生成黃色化合物于410nm 波長(zhǎng)處進(jìn)行分光光度測(cè)定。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)步驟</b></p><p>　　納氏試劑比色法實(shí)驗(yàn)步驟：取試份于50ml比色管中，加入1ml酒石酸鉀鈉溶液搖勻

32、,再加人納氏試劑1.0ml ,搖勻。放置10min后進(jìn)行比色。若色度很低采用目視比色，一般在波長(zhǎng)420nm下，用光程長(zhǎng)2nmm比色皿，以水作參比，測(cè)定試份的吸光度。在6 個(gè)50ml比色管中，分別加人0、0.10、0.30、0.50、0.70、l.00ml 銨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液,再加水至刻度,顯色后進(jìn)行目視比色。將試份的色度與標(biāo)準(zhǔn)溶液的色度比較后，得到試份中的銨氮質(zhì)量mN，除以試份的體積v，便可得到試份的銨氮含量CN(mg/L）。</p&g

33、t;<p>　　酚二磺分光光度法實(shí)驗(yàn)步驟：取100ml試樣移入100ml 具塞量筒中加2mL 氫氧化鋁懸浮液，密塞充分振搖靜置數(shù)分鐘澄清后過(guò)濾棄去最初濾液的20mL；取 100mL 試樣移入100mL 具塞量筒中根據(jù)已測(cè)定的氯離子含量加入相當(dāng)量的硫酸銀溶液充分混合在暗處放置30min 使氯化銀沉淀凝聚然后用慢速濾紙過(guò)濾棄去最初濾液20mL；當(dāng)亞硝酸鹽氮含量超0.2mg/L 時(shí)可取100mL 試樣加lmL 硫酸溶液混勻后滴加

34、高錳酸鉀溶液 至淡紅色保持15min 不褪為止使亞硝酸鹽氧化為硝酸鹽最后從硝酸鹽氮測(cè)定結(jié)果中減去亞硝酸鹽氮量，取 50.0mL 試份入蒸發(fā)皿中用pH 試紙檢查必要時(shí)用硫酸溶液或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)至微堿性(pH 8) 置水浴上蒸發(fā)至干，加 1.0mL 酚二磺酸試劑用玻璃棒研磨使試劑與蒸發(fā)皿內(nèi)殘?jiān)浞纸佑|放置片刻再研磨一次放置10min 加入約10mL 水，在攪拌下加入 3到4mL 氨水 使溶液呈現(xiàn)最深的顏色如有沉淀產(chǎn)生過(guò)濾或滴加EDTA 二

35、鈉溶液 并攪拌至沉淀溶解將溶液移入比色管中用水稀釋至標(biāo)線混勻，于 4l0nm 波長(zhǎng)選用合適光程長(zhǎng)的比色皿以水為參比測(cè)量溶液的吸光度。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　采集底泥時(shí)要注意存在隨即性，最好是對(duì)于不同深度的底泥進(jìn)行采集，一般將底泥分為三層。由至上而下的順序?qū)⒌谝粚樱ū韺樱┳鳛槲廴緦?，為近年人類活?dòng)的產(chǎn)場(chǎng)，多呈黑色至深黑色;第二

36、層（中層）為過(guò)渡層，該層結(jié)構(gòu)疏松，從中可以發(fā)現(xiàn)沉水植物的根及植物其他部位殘骸;第三層（底層）為水體沉積層，一般保持水體周圍土壤母質(zhì)的巖相特征，多為粘質(zhì)夾粉質(zhì)粘土，質(zhì)地密實(shí)。由于水體沉積物粒度，比表面積，表面電荷等性質(zhì)各不相同，對(duì)磷的吸收與釋放表現(xiàn)較大不同。多進(jìn)行幾組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，由于本次實(shí)驗(yàn)是研究氮磷釋放的規(guī)律，所以沒(méi)有進(jìn)行多次采樣，大致的對(duì)于氮磷元素對(duì)PH ,DO,溫度的影響的大致反映，采集時(shí)注意安全?；氐綄?shí)驗(yàn)室要將實(shí)驗(yàn)材料盡快準(zhǔn)備好

37、，將樣本要隔離放好，對(duì)于樣本的處理要小心，避免一些不必要的誤差影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容</b></p><p>　　2.1溶解氧對(duì)氮磷元素釋放的影響</p><p>　　以上覆水體，分別在高溶解氧（6.5-7.5），缺氧（1.8-2.3），低溶解氧態(tài)（2.8-3.6)下進(jìn)行培養(yǎng)，每種狀態(tài)下設(shè)3個(gè)重復(fù)。將樣品在好氧狀

38、態(tài)下曝氣連續(xù)24小時(shí)；缺氧狀態(tài)下在上覆水中通氮?dú)?小時(shí)，然后將筒密封；低溶解氧狀態(tài)將容器敞口，放在通風(fēng)處培養(yǎng)。</p><p>　　取樣：每2天取一次樣，到11天之后3天取一次樣，到第23天。</p><p>　　指標(biāo)分析：從取樣口去100ml上覆水經(jīng)0.45μm玻璃纖維膜過(guò)濾，測(cè)定可溶性氨氮，硝態(tài)氮，DO等指標(biāo)取樣后加入100ml備用水樣。</p><p>　　分

39、析方法：氨氮測(cè)定采用納氏試劑比色法測(cè)定，硝態(tài)氮采用酚二磺分光光度法測(cè)定，DO采用HACH熒光溶氧測(cè)定儀測(cè)定。</p><p>　　數(shù)據(jù)處理：底泥氮磷累積量釋放公式：</p><p>　　其中，R為底泥中氮磷化合物的累積釋放總量（mg），V為反應(yīng)裝置中剩余水樣的體積（L）；C0為初始營(yíng)養(yǎng)物的溶度（mg/L）；Vi為每次采樣量（L）；Cn，Ci為第n次，第i次采樣時(shí)營(yíng)養(yǎng)物的濃度（mg/l);其

40、釋放速率采用一元線性回歸法計(jì)算。</p><p>　　2.2 PH水平控制</p><p>　　直接取新鮮泥樣200ml，加入800ml自來(lái)水為上覆水體，用稀HCl或稀NaOH調(diào)節(jié)水的pH值，使其分別為5、7.4、9。每種做三次重復(fù)。通過(guò)虹吸法每次吸取100ml水樣進(jìn)行TP、TN、NH3-N、NO3、-N的監(jiān)測(cè)。</p><p><b>　　2.3溫度控制

41、</b></p><p>　　直接取100毫升蒸餾水為上覆水體，在恒溫箱中5℃、20℃與30℃3個(gè)溫度條件下靜置培養(yǎng)。每種做三次重復(fù)。離心，過(guò)濾后，測(cè)定水中的TP、TN、NH4+-N、NO3-N含量。</p><p><b>　　2.4本章小結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)對(duì)底泥中三種不同的外界因素，從而研究在不同外界條件的變化

42、下氮磷原始的釋放規(guī)矩，主要是注意了解實(shí)驗(yàn)的步驟和原理，學(xué)會(huì)實(shí)用實(shí)驗(yàn)儀器測(cè)的該測(cè)定的數(shù)據(jù)，繪制曲線，其他基本按照平時(shí)在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)的步驟來(lái)做，保證實(shí)驗(yàn)安全有效得進(jìn)行。</p><p><b>　　3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　　3.1不同溶解氧對(duì)氮磷元素釋放研究</p><p>　　底泥在不同溶解氧含量下，呈現(xiàn)了不同的變規(guī)律。如圖所示

43、，在高溶解氧的水平下（6.8mg/l<DO<7.4mg/l），水體呈現(xiàn)好氧狀態(tài)，硝化細(xì)菌充分地硝化作用，將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，使得底泥向上腹水釋放氨氮的作用被抑制了一部分，實(shí)驗(yàn)水體樣本中氨氮含量升高不明顯，在硝化作用發(fā)生激烈時(shí)會(huì)水體中氨氮的含量反而下降了（見(jiàn)圖 3-2~圖 3-4）。硝化作用的會(huì)使水體中硝態(tài)氮濃度升高，底泥也會(huì)向上覆水體釋放硝態(tài)氮。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)上覆水中的 DO>6.8mg/L 時(shí)，底泥釋放與硝化作用的同時(shí)

44、發(fā)生，水體中硝態(tài)氮呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。在低溶解氧水平下(DO<2.3mg/L),底泥開(kāi)始向上 覆 水 體 釋 放 氨 氮 ， 導(dǎo) 致 水 體 中 氨 氮 濃 度 升 高 。在低溶解氧狀 態(tài) 下（DO<2.3mg/L）,反硝化作用開(kāi)始進(jìn)行，微生物利用硝態(tài)氮中的氧進(jìn)行代謝，導(dǎo)致上覆水體重硝態(tài)氮濃度降低，NO3-N 呈現(xiàn)負(fù)釋放，中間產(chǎn)物額 NO2-N 減少，隨著上覆水中 NO3-N 含量的下降，NO2-N 濃度降低，（如圖 3.1

45、-4），通常認(rèn)為氮元素在泥水界面之間的轉(zhuǎn)換好是以不同形態(tài)氮化合物的形式，底泥對(duì)不同氮化合物形態(tài)，由</p><p>　?。═he picture of different DO have TP(Fig3-1) release in the substrate sludge) </p><p>　　(The picture of different DO have TN(Fig3-2) re

46、lease in the substrate sludge）</p><p>　?。═he picture of different DO all the nitrogen(Fig 3-3) release in the substrate sludge） （The picture of different DO all thephosphorus(Fig 3-4)release in the substrate

47、 sludge）</p><p>　　表3-1 不同濃度下的氮磷污染物釋放量（mg/l）（Tab3-1）</p><p>　　3.2不同PH對(duì)氮磷元素釋放的影響</p><p>　　（The picture of different PH have TP(Fig 3-7) release in the substrate sludge） </p>&l

48、t;p>　?。═he picture of different PH have TN (Fig 3-8) release in the substrate sludge）</p><p>　　（The picture of different PH all the nitrogen (Fig 3-9) release in the substrate sludge）（The picture of diffe

49、rent PH all the phosphorus (Fig3-10) release in the substrate sludge）</p><p>　　表3-3 不同PH下氮磷污染物釋放量（mg/l）（Tab3-3）</p><p>　　由圖3.1-7知，pH=5時(shí)，底泥中磷釋放量較小，隨著時(shí)間的推移，逐漸緩慢減小，；當(dāng)pH升至7時(shí)，底泥的釋磷量開(kāi)始有上升的趨勢(shì)，而后上覆水體中磷出

50、現(xiàn)略微下降，基本上達(dá)到釋磷平衡狀態(tài)且比pH=5時(shí)平衡濃度高。當(dāng)pH =9左右時(shí)，磷的含量開(kāi)始逐漸上升，而且上升速度非常之快。這說(shuō)明了在低pH時(shí)，不利于底泥中磷的釋放；高pH反而能夠促進(jìn)底泥內(nèi)源磷的釋放。</p><p>　　3.3不同溫度對(duì)氮磷釋放的影響</p><p>　?。═he picture （Fig. 3-11 ）of different temperture have TPre

51、lease in the substrate sludge） </p><p>　?。═he picture of different temperture have TN(fig 3-12) release in the substrate sludge）</p><p>　　表3-4 不同溫度下的氮磷釋放量（mg/l）（Tab3-4）</p><p>　　在5℃

52、下磷的最大釋放量是9.97mg/l，并且在23天內(nèi)一直緩慢上升，未達(dá)到平衡狀態(tài)。20℃磷的最大釋放量是23.34mg/kg，在第8天達(dá)到了平衡。30℃下磷的最大釋放量是32.92mg/kg，在第8天達(dá)到了平衡。由此得出磷的釋放隨著溫度的升高而加強(qiáng)。原因是隨著溫度的增加，底泥對(duì)礦物磷的吸附減少，并且溫度升高使微生物活力增強(qiáng)，有機(jī)物質(zhì)分解加速．結(jié)果導(dǎo)致氧氣的損耗和氧化還原電位的降低，從而使Fe3+還原Fe2+,, 磷從正磷酸鐵和氫氧化鐵的沉

53、淀物中釋放出來(lái)。溫度對(duì)含鈣底泥的影響最大，因?yàn)殡S著溫度升高，有機(jī)質(zhì)礦化加強(qiáng)，產(chǎn)生大量的CO2, 使含鈣底泥加速溶解。有機(jī)質(zhì)分解過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)酸，大多具有紹合作用，例如檸檬酸、酒石酸等對(duì)Fe、Al、Ca均有鰲合作用，底泥中磷的釋放也相應(yīng)加快。</p><p>　　由表3-1可以看出，較高的DO含量不利于TP,TN的釋放，而TP,TN對(duì)于溶解的變化非常敏感，在缺氧狀態(tài)下,TP的釋放量是高溶解氧狀態(tài)下的十倍。TN是近

54、100倍。說(shuō)明溶解氧的高低對(duì)于底泥上覆水的氮磷釋放量有非常重要的影響。而硝態(tài)氮正好與總氮總磷相反，在高溶解氧的狀態(tài)下硝態(tài)氮只占總氮的五十分之一，說(shuō)明硝態(tài)氮的變化對(duì)于總氮來(lái)說(shuō)，非常微弱，可以忽略不計(jì)。而氨氮的釋放量都占到總氮的釋放量的90%以上，所以氨氮的變化可以代表總氮的變化，也說(shuō)明該段南淝河的底泥氮的污染主要是氨氮污染。</p><p>　　通過(guò)表3-3可以得出pH對(duì)于底泥中氮磷污染物的變化也是有顯著影響的因素

55、。但是總磷的累積釋放量在pH為9的情況下最大，而總氮最低。這兩種因素是相反的。但是兩者在不同pH條件下的情況相加的情況看，當(dāng)pH為7的情況下最低。說(shuō)明上覆水在中性條件下，氮磷污染物釋放總量最低。</p><p>　　圖3-11通過(guò)不同溫度下氨氮的釋放效果看出，溫度對(duì)氮的效果同磷一樣，溫度越高，氨氮的釋放量越大，前期釋放速度越快，所達(dá)到釋放平衡的時(shí)間越短。通過(guò)前期的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氨氮是總氮釋放的主要影響因素。氨氮的釋放

56、效果能體現(xiàn)總氮的釋放。通過(guò)表3-4可以得出，溫度越高，氮磷污染物釋放量越大，但是氨氮的累積釋放量為20℃是當(dāng)溫度為5℃的情況下2.13倍，總磷為2.89倍，而30℃時(shí)為20℃條件下的1.33倍，總磷為1.16倍，說(shuō)明溫度越低，氮磷釋放越顯著。</p><p><b>　　3.2本章小結(jié)</b></p><p>　　1.在酸性條件下, 氫離子與底泥膠體吸附的銨離子發(fā)生離

57、子交換作用, 會(huì)使沉積物中的銨離子持續(xù)不斷地釋放到間隙水中, pH值越低, 氫離子的濃度越大, 交換作用越強(qiáng), 釋放到間隙水中的銨離子就越多, 釋放速率和釋放量就越大, 隨著pH值的升高, 銨離子交換量減少, 氮的釋放量和釋放速率也相應(yīng)減小。在堿性條件下, 銨離子在水體中存在如下平衡: NH4+ +OH- = NH3 + H2O, 由上述平衡可知, 在堿性情況下, 促使化學(xué)平衡反應(yīng)向右進(jìn)行, 使水體中的銨離子減少, 沉積物和水之間的銨離

58、子濃度差增大, 從而促進(jìn)了沉積物中氨氮釋放,常溫弱堿性水體中氨氣極易與水結(jié)合, 大部分以游離氨的形式存在于水中。在pH 值為8. 5 的弱堿性水體中, 由于沉積物對(duì)酸堿的緩沖作用, 使體系的pH值有所降低, 在適宜的溫度和酸堿度條件下, 微生物保持較高的活性, 沉積物中的有機(jī)質(zhì)的礦化作用加強(qiáng), 促使了氮的釋放。pH 值為11. 0 時(shí),微生物在強(qiáng)堿性條件下活性較差, 礦化作用減弱, 間隙水因得不到充足的氮源導(dǎo)致濃度降低, 氮的釋放量減少

59、。</p><p>　　在酸性條件下, 一方面氫離子的競(jìng)爭(zhēng)吸附作用增加了金屬離子的解吸量, 另一方面體系中的難溶性磷酸鹽、配合物以及吸附磷的氫氧化物膠體的溶解都導(dǎo)致磷脫離沉積物并主要以可溶解的形式進(jìn)入間隙水, 酸性越強(qiáng), 這種趨勢(shì)越明顯, 釋放量越大。在pH 值近中性范圍內(nèi), 磷酸鹽主要以HPO42- 和H2 PO4- 的形式存在, 最易與底泥中的金屬結(jié)合而被底泥吸附[ 20] , 釋放量最小。在堿性條件下, 磷

60、的主要形態(tài)是HPO42- , 沉積物的磷釋放以離子交換為主, 體系中的OH- 與磷酸鹽中的磷酸根發(fā)生交換, 使磷酸鹽的解吸過(guò)程加強(qiáng), 從而加強(qiáng)了磷向上覆水的釋放。</p><p>　　2.可能是因?yàn)樗w中pH影響了磷的賦存形態(tài)，若水體偏酸性時(shí)．水溶性磷主要以H2P04-形態(tài)存在．而水體偏堿性時(shí)，則以HPO42-的形態(tài)存在。當(dāng)磷以H2PO4-為主要形態(tài)存在時(shí)，底泥吸附作用最大．因而不利于底泥內(nèi)源磷的釋放。高pH時(shí)有

61、利于磷酸根離子從底泥中發(fā)生解吸，而使更多的底泥內(nèi)源磷釋放到上覆水體中。根據(jù)濾液 NH4+-N 的測(cè)定濃度，由圖 3-8 所示:pH 的變化對(duì)底泥氨氮解吸影響較大。酸性條件下，底泥膠粒吸附的 H+使底泥中的 NH4+更接近交換態(tài)陽(yáng)離子，從而有利于底泥氨氮的解吸。堿性條件下，底泥氨氮的固相解吸量隨著pH 值的增大而降低。這可能是 pH 影響了氨氮的存在形態(tài)，從而影響了氨氮的解吸。由于化學(xué)平衡的作用，水溶液中氨主要以 2 種形態(tài)存在，即按離子

62、(NH4+)和氨分子(NH3).兩者之間存在以下平衡:NH4+NH3+H+其中平衡常數(shù) KNH4 NH3= ([NH3]·[H+])/[NH4+]，由此可以推出離子態(tài)氨氮占總氨氮的比例,fNH4+為 fNH4+=(1+10(PH-PKNH4+ NH3))-1，由上式可以推出，pH 的增大，OH-會(huì)與上覆水中 H+發(fā)生中和反應(yīng)，</p><p>　　底泥釋放到上覆水中 NH4+的不斷向大氣逸出氣態(tài) NH3

63、，這樣就導(dǎo)致了底泥氨氮解吸量隨 pH 變化會(huì)呈現(xiàn)出下降、增大、再下降的波動(dòng)現(xiàn)象?？傮w而言底泥氨氮解吸量隨 pH 的增大而減小。從此處依然可以看出，NH3-N的變化趨勢(shì)與總氮的變化趨勢(shì)基本一致，而NO3-N變化趨勢(shì)與總氮變化趨勢(shì)相反。但氨氮對(duì)于總氮的變化影響可以忽略不計(jì)。由此可以知道通過(guò)測(cè)定氨氮來(lái)代替通過(guò)測(cè)定總氮判斷底泥對(duì)水質(zhì)的影響。</p><p>　　可能是因?yàn)樗w中pH影響了磷的賦存形態(tài)，若水體偏酸性時(shí)．水溶

64、性磷主要以H2P04-形態(tài)存在．而水體偏堿性時(shí)，則以HPO42-的形態(tài)存在。當(dāng)磷以H2PO4-為主要形態(tài)存在時(shí)，底泥吸附作用最大．因而不利于底泥內(nèi)源磷的釋放。高pH時(shí)有利于磷酸根離子從底泥中發(fā)生解吸，而使更多的底泥內(nèi)源磷釋放到上覆水體中。根據(jù)濾液 NH4+-N 的測(cè)定濃度，由圖 3-8 所示:pH 的變化對(duì)底泥氨氮解吸影響較大。酸性條件下，底泥膠粒吸附的 H+使底泥中的 NH4+更接近交換態(tài)陽(yáng)離子，從而有利于底泥氨氮的解吸。堿性條件下，

65、底泥氨氮的固相解吸量隨著pH 值的增大而降低。這可能是 pH 影響了氨氮的存在形態(tài)，從而影響了氨氮的解吸。由于化學(xué)平衡的作用，水溶液中氨主要以 2 種形態(tài)存在，即按離子(NH4+)和氨分子(NH3).兩者之間存在以下平衡:NH4+NH3+H+其中平衡常數(shù) KNH4 NH3= ([NH3]·[H+])/[NH4+]，由此可以推出離子態(tài)氨氮占總氨氮的比例,fNH4+為 fNH4+=(1+10(PH-PKNH4+ NH3))-1，由

66、上式可以推出，pH 的增大，OH-會(huì)與上覆水中 H+發(fā)生中和反應(yīng)，從而</p><p><b>　　4.小結(jié)</b></p><p>　　1.由于pH 值的改變影響了水體中微生物的活性、離子交換吸附、沉淀- 溶解、化學(xué)平衡等機(jī)制, 因此, 不同pH值下, 氮磷釋放表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。酸性條件下, 隨著pH 值的升高, 氮磷釋放量減少; 中性條件下, 氮磷釋放量最小; 堿

67、性條件下, 氮與磷的釋放趨勢(shì)相反, 氮的釋放量在弱堿性條件下達(dá)到最大值后, 隨著堿性的增強(qiáng), 釋放量迅速減少, 而磷隨著堿性的增強(qiáng), 釋放量急劇增加。</p><p>　　沉積物釋放氮磷是一個(gè)受多種因素綜合作用的結(jié)果, pH 值是重要的影響因素之一, 由于研究者的研究對(duì)象、試驗(yàn)裝置、方法、條件不盡相同, 所得出的結(jié)論也不盡相同。由于只研究單一因素對(duì)氮磷釋放的影響, 得出其對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽釋放的影響規(guī)律, 而各種因素之間存

68、在的相互作用卻被忽略,與湖泊在自然環(huán)境下, pH 值在各種因素綜合影響下對(duì)氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽釋放的影響可能存在一定差異, 有待于進(jìn)一步研究。</p><p>　　2.溶解氧是控制底泥氮磷釋放的重要因素!厭氧條件利于底泥加速釋放氨氮和磷。高溶解氧水平，在細(xì)菌的硝化作用下，水體中大量的氨氮轉(zhuǎn)化為 NO3-N,使沉積物向上覆水的 NH4+-N 濃度較低，能很快地達(dá)到釋放平衡；在低溶解氧的水平下，上覆水和沉積物中硝化作用減弱，沉

69、積物中有機(jī)物的降解使上覆水氨氮濃度升高。</p><p>　　3.溫度較低時(shí)深層底泥氮的降解幾乎停滯。隨著溫度的升高，NH4+-N 的釋放均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，且沉積物中硝化速率，氧氣含量等因素會(huì)隨著溫度的變化而變化，反硝化速率直接或者間接受溫度影響，溫度越高，微生物的活動(dòng)更加活躍，一方面導(dǎo)致礦化過(guò)程加速，另一方面氧氣被快速耗盡，氧化層的深度小而阻止了硝化反應(yīng)，沉積物中釋放出氨氮蓄于孔隙水中，并遵循分子擴(kuò)散規(guī)律向上覆水

70、體擴(kuò)散，形成釋放，這種以擴(kuò)散為主因形成的釋放其速率必將表現(xiàn)為隨溫度的增加而增加。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李作泳,鄧新民,洪繼華. 主量分析法用于湖泊富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)的相互比較閉. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),1990,10(3):311-317.</p><p>　　[2]郭培章，寧群，中外水體富營(yíng)養(yǎng)化治理案例

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