盐度对底泥磷释放原位修复的调控效果研究任务翻译开题综述正文.docx
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盐度对底泥磷释放原位修复的调控效果研究任务翻译开题综述正文
任务书
一、题目
盐度对底泥磷释放原位修复的调控效果研究
二、主要内容和基本要求（指明本课题要解决的主要问题和大体上可从哪几个方面去研究和论述该主要问题的具体要求）
1.本课题要解决的主要问题
不同条件无机盐调控剂对表层底泥磷素的释放是否具有促进作用。
2.研究内容
（1）不同浓度盐度调控下表层底泥磷释放规律；
（2）盐度调控剂作用前后表层底泥不同形态磷素变化。
3.具体要求
（1）掌握底泥中不同形态磷素的分级方法；
（2）掌握磷素含量的测定方法；
（3）掌握数据统计分析方法。
三、起止日期及进度安排
起止日期：
2010
年
11
月
10
日至
2011
年
4
月
30
日
进度安排：
序号
时间
内容
1
2010.11.10-2010.11.20
明确论文研究内容等基本问题
2
2010.11.20-2010.11.30
熟悉实验室及相关仪器
3
2010.12.1-2010.12.10
完成文献综述和外文翻译
4
2010.12.10-2010.12.30
完成开题报告
5
2010.1.1-2011.2.20
盐度调控实验
6
2011.2.20-2011.3.15
底泥形态磷素测定实验
7
2011.3.15-2011.3.30
论文初稿撰写
8
2011.4.1-2011.4.30
完成论文终稿等相关材料
9
10
指导教师
（签名）
年
月
日
四、推荐参考文献（5篇左右，其中含外文文献至少2篇）
[1]ReddyKR,AngeloEMD.Biogeochemicalindicatorstoevaluatepollutantremovalefficiencyinconstructedwetlands[J].WaterScienceTechnology.1997,35（5）：
l-10
[2]朱广伟,陈英旭,田光明.水体沉积物的污染控制技术研究进展[J].农业环境保护.2002,21（4）：
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[3]AzcueJM,ZemanAJ,AlenaMudroch.AssessmentofsedimentandporewaterafteroneyearofsubaqueouscappingofcontaminatedsedimentsinHamiltonHarbourCanada[J].WaterSciTech.1998,37（6-7）：
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[5]叶恒朋,陈繁忠,盛彦清,等.覆盖法控制城市河涌底泥磷释放研究[J].环境科学学报.2006,26
（2）：
262-268五、教研室审查意见：
外文资料翻译（译文不少于2000汉字）
1．所译外文资料：
①作者：
PerkinsRG.,UnderwoodGJ.
②书名（或论文题目）：
Thepotentialforphosphorusreleaseacrossthesediment-waterinterfaceinaneutrophicreservoirdosedwithferricsulphate
③出版社（或刊物名称或可获得地址）：
ElsevierScience
④出版时间（或卷期号）：
2001.4
⑤所译起止页码：
1399–1406
2．译成中文：
硫酸铁含量对富营养化水体沉积物-水界面磷释放的效能研究
摘要：
英国的SuffolkAlton水库，是一个有着蓝藻赤潮历史的抽水蓄能式电站水库。
至1983年起就有通过投加用硫酸铁来控制外源磷负荷的经验。
且在1995年5月至1997年7月期间详细研究了水库的沉积物的化学性质。
通过对少量顺序磷分级分析表明：
随着水库中沉积物垂直高度降低，不稳定态磷分级含量从0.62降到0.08mgPg-1干重,铁结合态磷含量从3.22降到了0.46mgPg-1干重。
平行实验报道称这些梯度的产生与水体叶绿素A的含量有密切的关系。
且不稳定态以及铁结合态沉积物磷的含量存在动态平衡主要和扩散释放有关，因为它促进了内源磷向上覆水的释放。
通过磷吸附能力（PAC）的实验得的磷的平衡浓度（EPC），在堤岸内磷含量在（0.01-0.03mgP-PO4L-1）较低，而铁的含量相比较磷含量较高的堤岸外（0.15-0.20mgP-PO4L-1），表明堤岸外有更大的潜在的磷扩散释放。
磷吸附能力（PAC）的实验还表明：
即使堤岸外侧区域水体更容易造成内源负荷，但相比于水体的厌氧条件和PH的影响，扩散释放要更重要。
硫酸盐的浓度能够增强抽水输入区微分层沉积物厌氧内源磷负荷的潜能。
横跨建造堤岸靠近抽水输入区的西北端沉积物中铁含量从250±13.1减少到51±4.0mgFe-1dw干重，这表明了对铁絮凝物的分散的成功控制。
并通过实验结果的讨论，指明了关于磷负荷的管理意义。
1.引言
淡水系统的营养负荷可以来自从外部和内部。
水库的外在负荷主要来源于支流水流输入而不是从排水和降水中流失。
这对于抽水蓄能的水库特别符合，由于在英国东英吉利区域每个水库是经过每年较少的降雨量聚齐和当地地势的影响而形成的一些小的集水区域。
在淡水水库中的营养限制因素主要是磷（OECD1982）。
通过投加铁剂量来减少多余磷的负荷来控制藻类生物生长。
这项技术涉及加入硫酸铁或选择通过输入泵浦设施，来溶解进入水中的沉淀微粒状颗粒和正磷酸盐。
德国Wahnbach水库，有一个特别有效的铁剂量的系统，加上过滤去除铁/磷絮凝物，使水库中被抽入的水的磷酸盐含量在5毫克L-1以下（BernhardtandClassen1982）。
在水库中内源磷的储存对外部负荷作出了贡献，通过削减和管理外部磷的需求后，沉积物中磷的内源负荷越来越重要（e.g.VandeMolenandBoers,1994）。
沉积物中整个磷释放过程的影响已经被广泛研究（e.g.Bostro¨metal.,1988）。
物理化学过程的释放受温度，pH值，氧化还原电位，水库水文和环境条件等影响。
一般温度的增加可以减少沉积物中矿物复合体对磷的吸附能力的影响（Berkheiseretal.,1980;Redshawetal.,1990）。
PH值的增加，加强了氢氧离子和磷酸盐离子的竞争，减少了与有效铁配合物的结合位点（Andersen,1975;Drake和Heaney,1987;DeMontigny和Prairie,1993）。
在Einsele和Mortimer磷释放模型中描述，由于三价铁转化为二价铁或其他铁化合物，产生厌氧释磷（Bostro¨m,1984）。
由于硫酸盐和硫化物与铁化合物的双层反应形成二价铁和铁的硫化物，加强了厌氧环境。
（Bostro¨metal.,1988）。
随之在PH试剂中增加硫酸盐的含量来减少铁和多磷酸盐，使上覆水磷释放。
（Caracoetal.,1993）。
生物的影响使这些进程更为复杂，比如矿化过程在一个复杂的沉积物水界面系统中治理潜在磷的释放。
文献记载：
根据叶绿素A和总磷浓度的变化，生物食物链沿水库的垂直高度产生一定梯度变化（Jonesetal.,1990;Thorntonetal.,1982;Lindetal.,1993;Soyupak和Gokcay,1994;Vrbaetal.,1995）。
这样的梯度通常发生在水体较深且远离外部水体输入的地方，特别是一些人造水库（Lindetal.,1993）。
在英国SuffolkAlton水库沿着水库垂直高度的梯度的变化，观察磷浓度跟藻类生物量相关联度来衡量叶绿素A的浓度（Perkins,1999;PerkinsandUnderwood,2000）。
经过决定限制营养素的特性之后，很多关于如何有效治理的问题被提出。
（1）什么可以限制营养素的来源？
（2）被用于的治理的措施是否对减少外在磷负荷有效？
（3）什么又是磷的内在负荷潜能？
（4）什么因素可能有对这样负荷产生最大的影响？
要回答这些问题要求对该水库详细的研究，包括沉淀物的研究，特别是对磷和含铁量分析的研究。
通过沉淀物的研究操作实验可以得知在那种情况下潜在磷释放是最大的。
在这项研究中，在1995年5月到1996年7月期间，从Alton水库中常规取沉积物的样品。
很据Hwangetal.（1976）,Slater和Boag（1978）和Redshawetal.（1990）中描述根据磷的吸附容量方法来进行沉积物分析的实验操作。
本项目开始研究的原因，是因为1992年在Coelosphaeriumsp.水库蓝藻大爆发产生赤潮，造成了相当大的供水问题。
水库的泵浦输入是主要的额外磷资源，利用硫酸铁来控制磷的负荷。
当加入药铁剂量，在水库上部区域（图1）产生铁/磷絮状沉淀根据Sas（1989）简单的质量平衡计算，估计有90%以上的外部磷（包括91%的磷酸盐）将被去除（Perkins,1999）。
这项研究还确定了有效防止沉淀区域的絮状物分散进入主要水库的措施。
2.区域描述
Alton水库（TM150361）是一个抽水蓄能式电站水库,座落在萨福克的伊普斯威奇南6英里处。
春冬季水库从Gipping河将水抽满，夏秋季用于生活用水。
当水体加入硫酸铁试剂，通过泵浦抽到水库的顶端，经过抽水塔流入主要反应流域（图1）。
铁的絮状物沉淀控制在水库400m区域下降。
在主要流域，上层为平均深度为1m的浅层区域，沿着深度的逐渐增加，最大容量区域在18m,在这里安装六个气动力学的漩涡来阻止沉降。
平均深度为9m。
3.采样和方法
3.1.常规取样
在1995年5月三个模拟核心区域（长50cm,内部直径7.5cm）已经被采用。
图1，在英国萨福克，Alton水库，表示了采样点的位置和相对的泵浦设备和抽取塔。
沿着水库垂直高度的不断增加，在堤岸的内侧设置采样点（位置1）。
外侧堤岸（位置2），开放水域（位置3）并从1996年开始在主要区域用专用挖核器对4个采样点进行采集（图1）。
挖核器长限制在40cm维持10cm的上覆水。
将挖核器送回实验室时，上部水体用虹吸管吸出排掉并将沉积物切成间隔3cm厚度，并在4℃用酸洗过的塑料容器封闭保存。
Hosomi和Sudo（1992）建议前端3cm的沉积物中的磷主要是动态的磷，会流动于泥沙-水界面。
较窄的部分不适合做样品，沉积物疏松的性质将导致与挖核器混合。
数据仅仅用来显示样品表面的部分，因为核心部分的模式未被观察。
携带Hannah氧化还原仪表测量器和WPACD7000PH、温度测量器，在每一个采样点原地现场进行温度、ph、氧化还原电位进行测了分析。
对冰冻干燥沉积物中的叶绿素A进行分析，用冷的甲醇进行集中提取，在665nm的分光光度计下测量，在750nm进行浊度测量。
样品被酸化为脱镁叶绿（甲酯）酸类型的颜料。
在80℃经过24小时烘干分析水含量损失的百分比（wt/wt），干燥样品在550℃火炉内焚烧一小时分析灰干重的百分比（wt/dw）。
使用原子吸附分光光度计（VarianAA-1275），对冰冻干燥的样品中的铁和钙含量也进行分析。
根据河口沉积物标准（美国国家标准局物质标准1646）对样品进行消化处理，且利用标准来提高测定的准确度。
在150℃加入硝酸进行初步消化处理，去除标准样品中50%的铁含量（Allenetal.,1974）。
消化处理后，使用3/4浓盐酸和1/4浓硝酸处理，去除标准样品中70%的铁含量，且没有改变准确度。
湿沉积物相当于0.5g干重的泥沙，进行了动态磷的分析，加入氯化铵连续提取铁/铝结合态磷，钙结合态磷（1M，pH值7），运用Hieltjes和Lijklema方法加入氢氧化钠（0.1M）和盐酸（0.5M）进行中和，离心（4000rpm15min）后采用抗坏血酸法测定样品中的磷酸盐（APHA，1995）。
3.2.磷的吸附能力（PAC）
1996年3月收集了采样点1和3的样品沉积物，在同年7月份进行了磷吸附能力（PAC）和磷平衡浓度（EPC）实验（Hwangetal.,1976;Redshawetal.,1990）。
根据测定样品，采样点1位于堤岸内侧100m处为铁含量较高的沉积物。
采样点3位于堤岸外侧500m处铁含量较低。
三个实验的检测条件：
（1）在最初不同浓度下进行磷吸附，建立磷吸附等温线；
（2）在相同的条件下建立3个不同的PH条件（3）吸附在厌氧环境下进行。
潮湿的沉积物处理后的二次样本，相当于0.5g干重是放置在一个100ml磷酸盐容器中（无水KH2PO4）。
浓度分别为0，0.5，1，5和10mgP-PO4L-1在3月份测定，在7月省去了浓度为10mgP-PO4l-1的测定。
20℃在100rpm搅拌机的轨道上振摇24h定时检测上层磷酸盐浓度和PH监测。
然后pH值轻微下降至7.1至6.8下进行测定。
用HEPES和NaOH缓冲液调节pH为7,8.5和10的溶液分别与5mgP-PO4L-1反应，观察PH的影响。
一如既往，在每一个实验中PH微下降0.1,检测PH的影响。
7月的沉积物分别连续脱气（使用无氧氮气）3h放置在浓度为0,1和5mgP-PO4L-1硫酸盐溶液中培养，分别在反应之前和反应1和3小时之后，在12%饱和度以下用Winkler方法滴定氧浓度（APHA,1995）。
同时在7月份进行第二套厌氧阶段，增加5mM硫酸盐溶液，在20℃经过7天时间混合。
湿沉积物样品20g放置在一个含磷标准溶液80mLl号站点水酸冲洗过的容器中，通过3h的无氧氮气脱氧。
样品要么加入硫酸盐溶液最后得到一个0.5mM浓度，或者加入相同体积的无氧的采样水。
同样在12%饱和度以下用Winkler方法滴定氧浓度（APHA,1995）。
子样品在7天后经过PAC分析和EPC测定来描述之前的有氧阶段。
二次抽样经过离心分离，分析硫酸盐浓度中水百分数来判断沉积物中磷释放是否发生。
3.3.统计分析
根据Bartlett’s方差齐性实验来检测数据的方差齐性。
依据（x’=log（x+1））对数据进行必要的转换（Zar,1996）。
经过单因素和双因素的差异分析来测试数据之内变化的意义（ANOVA）。
单因素分析后紧接着根据Tukey测试确定与此变化产生的原因。
用Student’st-test检测，比较样品中两个物种存在的差异。
统计学软件SYSTAT7。
4.结果
4.1.沉积物特征
在观察沉积物的区域，根据每月方案抽样检测使用的数据来观察，没有显著的变化，数据没有季节性的规律（除了水温），每一个采样点只是监测的需要。
Samplesite
RedoxpotentialmV,mean_s.e.
pH,mean_s.e
pHmaxima,Aug95
Temperature,Aug95,8C
1
142_8.3
8_0.1
9.2
23
2
140_11.3
8_0.6
9.4
27
3
172_13.9
8_0.6
11.3
26
4
178_18.2
8_0.1
8.6
22
表1：
95年5月到96年7月，在Alton水库四个采样点采集的沉积物，沉积物挖核器采集的沉积物一式三份，沉积物特征（mean±s.e.,n=30），堤岸在采样点1和2之间。
Samplesite
Distancefrominput（m）
Meandepth（m）
Chlaconcentration（mgChlal_1）
%ash-freedrywt
%Watercontent
1
300
1
68_9.5
17_1.1
87_1.2
2
500
2
51_7.3
13_1.4
72_0.8
3
1000
4
70_10.0
12_0.1
81_5.4
4
5000
14
36_7.4
9_0.5
72_0.7
表2：
95年5月到96年7月采样沉积物上覆水所有物理数据（mean±s.e.,n=30）。
Site
Fe
Ca
Labile-PIr
IronboundP
CalciumboundP
1
250_13.1
108_17.1
0.62_0.068
3.22_0.353
3.33_0.313
2
51_4.0
143_27.6
0.10_0.008
0.70_0.073
0.77_0.082
3
42_2.7
173_19.5
0.11_0.007
0.46_0.055
0.53_0.060
4
39_1.9
109_8.2
0.08_0.004
0.46_0.099
0.46_0.047
表3：
95年5月到96年7月核心抽样表面部分沉积物中铁、钙、磷含量分数。
（mean±s.e.,mgg-1dw）
图2：
1995年，沿着水库检测的水柱垂直高度梯度，总叶绿素A浓度（line），不稳定泥沙（非公开栏）和铁结合态磷（公开栏）。
沿着水池垂直高度（叶绿素A和灰干重（表1）明显减少了（F1（3,860）=8.556和51.240,分别P＜0.001,post-hocTukeytest）。
在内测的堤岸（表1）比外侧的堤岸产生的沉积物铁絮状物更为明显（F1（3,860）=113.652,p＜0.001,post-hocTukeytest）。
所有采样点的样品上覆水检测的还原电位都小于200mV，没有产生空间变化。
PH在1995年8月到达最高峰，虽然在每个采样点没有产生明显变化。
温度跟随季节趋势，在1995年8月最高，在1996年2月最低为4℃。
沉积物铁含量虽水库垂直高度变短明显下降（F1（3,671）=280.277,p＜0.001,post-hocTukeytest）。
钙含量没有显示空间变化。
随着水库垂直高度的降低，内测堤岸比外侧堤岸所含磷的百分比多（F1（3,761）=29.016,（F1（3,761）=61.187,F1（3,761）=57.579，分别对于动态磷，铁结合态磷和钙结合态磷，p＜0.001,post-hocTukeytest）。
在每一个采样点动态磷浓度相当于约20%的铁结合态磷的浓度，而且每一部分的磷浓度都存在关联（r=0.576,p＜0.01）。
在采样点1-4样品中铁与磷最高比例分别为64,63,89，和83:
1。
1995年4月至1997年9月一个相似的水化学和营养限制学研究报告指出了，根据水库垂直高度梯度降低，在相同的空间梯度下观察沉积物中动态磷和铁结合态磷与整个夏季浮游植物叶绿素A浓度的关系（Perkins和Underwood,2000）（图2）。
监测出夏季水柱叶绿素A的浓度与动态磷和铁结合态磷相关（r=0.94和0.92p均＜0.01）。
4.2.磷的吸附能力
PAC实验进行利用内测堤岸（采样点1）和采样点3。
97年3月在采样点1采集的样品，在2h内几乎能吸附上覆层（>96%）磷（表4）。
当所有增加的磷都吸附平衡了，这表明周边采样点的磷未饱和。
采样点3较采样点1（t22=2.116,p＜0.05,Studentst-test）磷吸附明显少，但在24h后，吸附到达平衡。
InitialconcentrationmgP-PO4l_1
Adsorptionbysite1sediment,%
Adsorptionbysite3sediment,%
0.5
96_0.5
67_4.6
1
98_0.5
78_2.9
5
100_0.1
83_2.7
10
100_0.1
70_6.1
表4.97年3月在采样点1和采样点3收集的沉积物中加入磷标准溶液，吸收的百分比（meansof3replicates±s.e.）。
图3.97年3月磷的吸附等温线
图4.March1997，在5mgP-PO4L-1上层磷酸盐初始浓度，当PH慢慢增加泥沙中磷的吸收，（a）为采样点1的状况。
（b）为采样点3的状况。
通过这些数据（SlaterandBoag,1972;Hwangetal.,1976;Redshawetal.,1990）建立吸附等温线，同时确定两个沉积物的磷吸附平衡。
如图3所示采样点3的数据，当沉积物中的磷没有发生流失或截留，可以根据合适的对数趋势线来确定截距。
采样点1沉积物中的磷平衡浓度为0.01mgP-PO4L-1低于每年上覆水测定的正磷酸盐浓度0.08±0.011mgP-PO4L-1（PerkinsandUnderwood,2000）。
采样点3沉积物中的磷平衡浓度为0.15mgP-PO4L-1也低于每年测定的正磷酸盐浓度0.20±0.002mgP-PO4L-1。
由图4a可知，采样点1的沉积物经过2h反应，98%以上的磷-磷酸盐被吸收，显示PH没有较大影响。
但采样点3（图4b）沉积物在PH值10（F1（1,7）=7.912,p＜0.05,post-hocTukey检测）时，磷-磷酸盐吸收量降低了83±2.7到41±6.0%。
在7月收集的沉积物中磷酸盐吸附量或在EPC计算中没有明显差距（分别在采样点1和采样点3，浓度为0.03和0.20mgP-PO4L-1）。
至于常规样品的数据没有呈现季节性变化模式。
这对于每一个采样点的沉积物磷吸附来说，PH都没有较大影响，甚至PH值为10时。
任何一个采样点，沉积物通过厌氧培养对磷酸盐的吸附都没有影响。
经过3h培养观察，在厌氧与好氧环境下相比，磷酸盐没有显著吸附变化。
尽管在厌氧环境下采样点1沉积物中的磷平衡浓度上升到0.09mgP-PO4L-1。
采样点3沉积物在浓度0.16mgP-PO4L-1培养，EPC没有明显变化。
在采样点1上覆水没有额外加入磷酸盐处理时，在好氧（14±0.5mgP-PO4L-1dwh-1）和厌氧（16±3.6mgP-PO4L-1dwh-1）中，磷酸盐净流出量没有显著变化。
然而，采样点3沉积物在厌氧处理对于有氧处理（t6=8.892,p＜0.001,Studentst-test）沉积物中净流出的磷酸盐产生显著的增长，从8±0.4到14±0.8mgP-PO4l-1dwh-1。
然而这个采样点EPC却不存在任何变化。
由于厌氧降低了铁含量，而在采样点1铁含量最高，所以在这点不可能出现磷释放。
尽管在采样点3铁含量和铁结合态磷较低（表3），但显示了某种潜在厌氧释放。
3.3．在硫酸盐厌氧环境下沉积物中的磷释放的规律
当采样点1中没有额外加入磷酸盐的沉积物经过7天的有氧培养处理，有加入硫酸盐和没有额外加入硫酸盐流出分别净流量为0.05和0.03mgP-PO4g-1dwh-1，
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