采煤塌陷区水体底泥中氮磷赋存形态与释放特征研究
本文以潘一煤矿塌陷区为例,通过对其塌陷水体中底泥氮磷赋存形态的研究,分析了不同形态氮、磷的空间分布特征及底泥中的氮素与磷素成分;通过对底泥中氮磷赋存形态之间及其与底泥中速效钾、有机质之间,与上覆水体之间的相关性的研究,探索了影响底泥中氮磷形态的相关因素;采用柱状样静态模拟实验,研究了不同pH值条件下,底泥氮磷的释放特征.结果表明:(1)潘一煤矿塌陷水域底泥中总氮(TN)的平均含量为961.35mg/kg,其中,氮的赋存形态包括有机氮(ON)、氨氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、亚硝态氮(NO2--N),其平均含量分别为877.64mg/kg、78.89mg/kg、4.53mg/kg、0.29mg/kg.底泥中的氮素成分以有机氮为主,占氮素成分的84.65%~96.69%.底泥中各形态氮在总氮中比重大小依次为:有机氮>氨氮>硝态氮>亚硝态氮.底泥中总磷(TP)的平均含量为275.23mg/kg,其中无机磷形态主要包括铝结合态磷(Al-P)、铁结合态磷(Fe-P)、钙结合态磷(Ca-P)、闭蓄态磷(O-P),其平均含量依次为50.29mg/kg、40.60mg/kg、83.48mg/kg、23.44mg/kg.底泥中的磷素以无机磷为主,无机磷占总磷的比例介于46.79~85.41%之间,有机磷(OP)占总磷的比例介于14.59%~53.21%之间.底泥中各形态磷在总磷中的比重大小依次为:Ca-P> OP> Al-P> Fe-P> O-P.(2)在不同的沉积层,底泥中不同形态氮、磷的平面分布情况有所差异.在0~10cm沉积深度内,底泥中TN、ON、Na4+-N、TP、Al-P的垂向分布特征,呈现出由表层至深层"递减"的规律,而NO3--N、NO2--N、Fe-P、Ca-P、O-P在垂向分布上未呈现明显的规律性.(3)底泥中各形态氮(磷)之间相关性明显,而且,在不同的沉积深度,其相关性强弱不同.其中,TN与ON、TN与NH4+-N、NH4+-N与ON呈现极显著正相关性,NO2--N与TN、NH4+-N、ON均呈现负相关性,NO3--N与TN、NH4+-N、 ON、NO2--N的相关性较弱.TP与Al-P、Fe-P、Ca-P之间呈现显著正相关性,而TP与O-P的相关性较弱;除了Al-P与Fe-P相关性较显著外,其他无机磷形态之间的相关性较弱.(4)底泥中有机质与氮形态之间的相关性显著,而有机质与磷形态之间的相关性不太明显;而且在不同的沉积深度,其相关性强弱不同.其中,有机质与TN、ON、NH4+-N呈现极显著性正相关,但有机质与NO2--N、NO3--N的相关性较弱.有机质与TP、Al-P、Fe-P均呈现正相关,而有机质与Ca-P、O-P的相关性较弱.(5)底泥中速效钾与氮、磷形态之问有一定的相关性,而且在不同的沉积深度,其相关性强弱不同.其中,速效钾与TN、ON、NH4+-N呈现正相关性,而速效钾与NO2--N、NO3--N的相关性较弱;速效钾与TP、Al-P、Fe-P呈现正相关性,而速效钾与Ca-P、O-P的相关性较弱.(6)底泥中不同形态氮、磷与上覆水体的理化性质等指标具有一定的相关性,而且有些相关性显著.如,底泥中TN、NH4+-N与水体中的总硬度呈现显著负相关性,底泥N03--N与水体中的总氮呈现极显著正相关性;底泥中Fe-P与水体中总磷呈现显著性负相关;Ca-P与水体中的总磷呈现极显著正相关性.(7)对于底泥氮磷释放特征的柱状样模拟实验,在不同pH值条件下,氨氮、总磷的瞬时释放量、释放速率及累计释放量差异明显.研究表明,不同pH值条件下,氮的释放强度大小为:碱性>中性>弱酸性>强酸性;磷的释放强度大小为:碱性>酸性>中性.对采煤塌陷区水体底泥中氮磷赋存形态及释放规律的研究,有助于掌握底泥氮磷污染特征,进而评估底泥的氮磷释放风险,对内源污染防控具有重要意义.
- 作者：
- 卓利玲
- 学位授予单位：
- 安徽理工大学
- 专业名称：
- 环境工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2013年
- 导师姓名：
- 高良敏
- 中图分类号：
- X752；X52
- 关键词：
- 氮磷形态；释放特征；相关性；底泥；塌陷水体
- nitrogen and phosphorus forms； release feature； correlation； sediment； coal mine subsided water