近年來(lái),隨著社會(huì)不斷發(fā)展和人類(lèi)活動(dòng)加劇,湖泊富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題日益突出,成為全球共同面對(duì)的重大環(huán)境問(wèn)題。巢湖西半湖藍(lán)藻聚集生長(zhǎng),是水華頻繁爆發(fā)的重災(zāi)區(qū),本文以巢湖西北部藍(lán)藻及沉積物為研究對(duì)象,分析野外樣品的理化參數(shù)特征;通過(guò)室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn),深入研究光照、氧氣及微生物作用對(duì)藍(lán)藻衰亡降解過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)鹽釋放影響;通過(guò)提取藻源有機(jī)質(zhì)(A-DOM)并置于UV-A、UV-C紫外燈光照及避光三種降解條件下,研究其組分與分子量的變化特征;通過(guò)藍(lán)藻-湖水-沉積物三相實(shí)驗(yàn)體系,分析藍(lán)藻降解對(duì)沉積物中重金屬錳釋放的影響,主要研究成果如下:室內(nèi)模擬藍(lán)藻降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:藍(lán)藻在光照有氧組經(jīng)歷生長(zhǎng)、衰亡和降解過(guò)程,避光缺氧組經(jīng)歷衰亡和降解過(guò)程。實(shí)驗(yàn)初期藍(lán)藻內(nèi)易溶物質(zhì)的迅速洗脫過(guò)程造成各組營(yíng)養(yǎng)鹽增高,其中光照有氧組在實(shí)驗(yàn)1d-15d氮磷濃度變化不大,避光缺氧組氮磷濃度短期內(nèi)達(dá)到最大值,且總?cè)芙鈶B(tài)磷(TDP)的增長(zhǎng)速率高達(dá)0.21mg/(L·d),總?cè)芙鈶B(tài)氮(TDN)的增長(zhǎng)速率高達(dá)0.619mg/(L·d),TDP中PO_4~(3-)-P與TDN中NH_4~+-N的所占比例較高。同等實(shí)驗(yàn)條件下原狀湖水為浸泡源的分組降解更快,可能是由于微生物加快降解的速度,并促使顆粒態(tài)營(yíng)養(yǎng)鹽向溶解無(wú)機(jī)態(tài)轉(zhuǎn)化。實(shí)驗(yàn)后期,總?cè)芙鈶B(tài)氮磷含量下降可能是由于藻降解體共沉降作用。藍(lán)藻避光降解過(guò)程中氮磷指標(biāo)與pH和DO含量具有顯著相關(guān)性,說(shuō)明藍(lán)藻降解過(guò)程顯著改變了水體環(huán)境。通過(guò)三維熒光光譜(3D-EEM)結(jié)合平行因子(PARAFAC)法研究了A-DOM降解特征,PARAFAC模型識(shí)別分析得到了4種熒光組分:類(lèi)蛋白組分C1(225,280/345nm)與C2(230,275/310nm),類(lèi)腐殖質(zhì)組分C3(275,365/445nm)與C4(320/400nm)。A-DOM降解實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)為168h,三種實(shí)驗(yàn)方案下FDOM(組分熒光強(qiáng)度之和)與DOC(A-DOM濃度)降解率表現(xiàn)為UV-CUV-A避光。紫外-可見(jiàn)特征參數(shù)表明,UV-A、UV-C光照下A-DOM含量(DOC)、腐殖化程度(SUVA254)及分子量(E2/E3)均降低,說(shuō)明A-DOM被光降解,避光組SUVA254持小幅度上升,說(shuō)明微生物降解可能導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)的腐殖化程度增高。DOC、FDOM_(max)與光譜特征參數(shù)存在相關(guān)性(P0.05),是指示A-DOM降解行為的有效指標(biāo)。光降解動(dòng)力學(xué)表明UV-A、UV-C照射下各組分半衰期有所差異,與組分熒光強(qiáng)度的降幅差異具有一致性。通過(guò)膜平衡滲透實(shí)驗(yàn)研究A-DOM降解過(guò)程分子量變化特征,UV-A與UV-C組大分子比例相較于初始樣品下降,避光組大分子比例有所上升,與特征參數(shù)E2/E3,SUVA254的變化具有一致性。環(huán)境因子對(duì)沉積物中錳釋放實(shí)驗(yàn)表明缺氧及pH值呈酸性可促進(jìn)錳釋放,添加A-DOM對(duì)沉積物中錳的釋放會(huì)造成影響。室內(nèi)模擬藍(lán)藻-湖水-沉積物三相體系表明,以不添加藻為對(duì)照,藍(lán)藻存在改變了水體環(huán)境的DO、pH及ORP(氧化還原電位),藻殘?bào)w下沉到沉積物表面增加了有機(jī)質(zhì)含量并改變沉積環(huán)境,促進(jìn)沉積物中錳的釋放,藍(lán)藻及其殘?bào)w對(duì)上覆水中錳有吸附作用,并隨腐殖化進(jìn)程中藻細(xì)胞結(jié)構(gòu)變化而改變,進(jìn)而影響水體錳的遷移轉(zhuǎn)化。
【學(xué)位單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：X52
【部分圖文】：

圖 2-1 巢湖西半湖西北部采樣點(diǎn)的分布水樣于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)分為兩個(gè)部分，一份過(guò)濾去除大顆粒懸浮物后，，另一份酸化至 pH＜2，測(cè)定總磷、總氮等指標(biāo)。沉積物樣品提出均勻后于-20℃冷凍保存，另取部分沉積物樣品冷凍干燥，研磨后0.15mm)尼龍篩后，裝入樣品袋封口備用以測(cè)定基本參數(shù)，將新鮮并及時(shí)測(cè)定含水率等相關(guān)參數(shù)。分析方法表 2. 3 沉積物理化指標(biāo)測(cè)定方法指標(biāo) 測(cè)定方法水率 將坩堝置于 105℃左右電熱板上，反復(fù)烘干至恒重為 M0，15 克左右沉積物樣品置于坩堝中稱(chēng)重為 M1，將盛有沉積品的坩堝加熱烘干至恒重，稱(chēng)量得 M2，即含水率計(jì)算公w(%)=100*（M1-M2）/(M2-M0)

圖 4-1 藍(lán)藻微囊藻顯微鏡 40 萬(wàn)倍放大圖設(shè)計(jì)用 4 個(gè) 6L 玻璃圓柱形容器分別進(jìn)行不同部。常溫下，將采集的新鮮藍(lán)藻與超純水粒雜質(zhì)。將其中兩個(gè)玻璃容器加入 30cm入約 5L 超純水。稱(chēng)取 4 份 50g 離心后藻加外來(lái)營(yíng)養(yǎng)元素?zé)o底泥，確保經(jīng)測(cè)定的污C、D 分組，選擇浸泡水源，其中 A、B 風(fēng)處，光照為自然光，模擬藍(lán)藻的有氧降黑暗環(huán)境，用鋁箔將整個(gè)玻璃容器包裹起氣進(jìn)入，模擬藍(lán)藻缺氧降解環(huán)境。實(shí)驗(yàn)過(guò)從底部取樣口采樣 100ml 測(cè)定相關(guān)理化層藻體置于 105℃烘箱內(nèi)測(cè)定含水率為 8

（c） （d）圖 4-6 藍(lán)藻降解過(guò)程光學(xué)顯微鏡形態(tài)隨時(shí)間變化注：（a）D 組新鮮藍(lán)藻；（b）D 組第 20d 藍(lán)藻形態(tài)；（c）D 組第 40d 藍(lán)藻形態(tài)；（d）D組第 50d 藍(lán)藻形態(tài)以超純水為浸泡水源，黑暗密封條件下的 D 組為例，此次取樣新鮮藍(lán)藻中微囊藻占較大比例，在光學(xué)顯微鏡下可以清晰看到細(xì)胞形態(tài)，細(xì)胞顏色為深綠色或黑綠色，為邊緣透明的球形氣囊包裹，藻細(xì)胞排列緊密。從以上數(shù)張藍(lán)藻自然降解衰亡的電子顯微照片觀(guān)測(cè)來(lái)看，第 20d 時(shí)，藻細(xì)胞顏色明顯變淡，但排列仍較為緊密，于此同時(shí)，水體顏色開(kāi)始加深，由初始的淡綠色變?yōu)辄S褐色。第 40時(shí)，藍(lán)藻的降解過(guò)程表現(xiàn)為多糖外層被降解，細(xì)胞群體分解，整體為松散排列狀態(tài)，隨之出現(xiàn)較多單細(xì)胞，同時(shí)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)也開(kāi)始降解分解，而到 50d 左右在普通光學(xué)顯微鏡下已觀(guān)察不到明顯藍(lán)藻個(gè)體。4.4 藍(lán)藻降解過(guò)程中水體營(yíng)養(yǎng)元素的相關(guān)性分析
【參考文獻(xiàn)】

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