浅水湖聚藻区显黑质粒的物化特征及稳定性机制

近年来因藻类聚积而引起的水体"黑水团"问题，已给我国一些湖泊的水源保护特别是集中式城市供水安全造成了极大危害。然而，对于形成黑水团的显黑质粒及其致黑组分的结构和特征尚未足够认识，对其表现的时空稳定性及内部维持机制缺乏深入的了解。本研究应用Y再悬浮装置模拟、CFF切向超滤、SEM和TEM电镜观察、高精度界面氧剖面测量，并借助glovebag厌氧氛围营造和厌氧气沫(泡)弥浮模拟等技术，通过对湖泊黑水团现象的实时再现、显黑质粒的多尺度分离、黑水团稳定条件的正交实验等，重点弄清藻源性黑臭水体显黑质粒的物化结构、成粒体来源、显黑质粒中致黑组成，分析显藻源性黑水体中粗颗粒和胶体质粒的垂向运动规律，揭示显黑质粒在湖泊水体中的动态稳定性机制，为受黑臭影响水体的应急控制和长效修复，以及集中式水源供水安全的保障和管理，提供科学理论依据。

本项目通过野外调查及室内模拟实验，分析监测了黑臭相关主要环境敏感元素及物质，结合使用SEM-EDS、XRD、XRFS、XPS等技术对显黑颗粒物质截留进行分析，并利用大型室内模拟设备研究了黑臭发生及其消亡过程的变化规律。结果表明：室内动态仿真模拟对浅水湖泊藻源性湖泛具有良好的再现性。模拟得到的湖泛与野外监测到的湖泛在主要特征上基本一致，无论从其表观上的黑、嗅味上的臭，还是水体DO、营养盐负荷等方面，均有高度的相似性。无定形非晶态FeS可能是造成颗粒物质及水体显黑的主要原因；风浪作用造成的复氧效应及再悬浮效应对黑臭水体水环境的改善及恶化具有强大的推动作用，一定强度的风浪作用造成了打破了湖泛中致黑物的稳定存在，从而使得湖泛逐步消失和水体恢复。研究结果为黑臭的应急治理及长效预控均具有重要的科学指导意义。