洪泛平原含水层中铁锰胶体动态转化及其对磷迁移转化的控制机理
批准号:
42077184
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
张彩香
依托单位:
学科分类:
环境水科学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张彩香
中文摘要
洪泛平原是中国乃至世界最重要的生态系统之一,其地下水日趋严重的磷污染和周边水体富营养化,威胁着流域的饮水安全和水生态健康。铁锰胶体动态转化是控制磷迁移转化的重要因素,而复杂的地下水系统时空分布与动态演变对铁锰胶体环境行为和磷迁移转化具有显著的影响,因此开展含水层中铁锰胶体动态转化及其对磷迁移转化控制机理研究对保障流域饮水安全和水生态健康具有重要意义。本项目拟以江汉平原地下水监测场为研究对象,通过野外系统监测与室内原位模拟实验,充分利用DGT原位监测、超滤分级、树脂交换、化学连续抽提、胶体表征、光谱检测等技术,系统研究地下水中铁锰胶体与磷的时空分布规律和磷迁移转化的铁锰胶体效应及微观机制,揭示含水层中多过程耦合作用下铁锰胶体动态转化机制和铁锰胶体动态转化与磷迁移转化的协同作用模式,阐明铁锰胶体动态转化对磷迁移转化的控制机理,为地下水中磷循环提供新认知,为水体富营养化的修复和管理提供科学依据。
英文摘要
Floodplain is one of the most important ecosystems in China and even in the world. It is suffering the increasing phosphorus pollution in groundwater surrounded by eutrophic water bodies, which threaten the safety of drinking water and aquatic ecological health in the basin. The dynamic transformations of iron or manganese colloids play important roles on the migration and transformation of phosphorus. However, the environmental behaviors of the iron or manganese colloids itself and the migration and transformation of phosphorus in aquifers depend on the spatial and temporal distribution of complex groundwater systems and its vibrant evolution. Therefore, it is significant to study the dynamic transformations of iron or manganese colloids and its control mechanisms on the migration and transformation of phosphorus in groundwater, to ensure the safety of drinking water and aquatic ecological health. With the help of field investigations and in-situ simulation experiments, this project intends to take Jianghan Plain as the field site, which will focus on the study on the spatial and temporal distribution characterizations of iron or manganese colloids and phosphorus in groundwater, and the effects of iron or manganese colloids on the migration and transform of phosphorus in aquifers or their micro mechanisms in details. Some technologies will be applied well during the study such as DGT in-situ monitor, tangential flow ultrafiltration, resin exchange, chemical continuous extraction, colloid characterization, spectral detection and so on during field work and in situ lab experiments. The dynamic transformation mechanisms of iron or manganese colloids and the coupling models with the migration and transformation of phosphorus will be revealed, and to understand the control mechanisms of the dynamic transformation of iron or manganese colloid on the migration and transformation of phosphorus during coupling multiple processes in aquifers, which can provide a new cognition for phosphorus cycle in groundwater, and provide a scientific basic for the remediation and management of water eutrophication.
地下水系统是一个复杂的开放系统。胶体作为水体中运移的重要形式,对地下环境中营养元素及污染物的赋存形态、迁移转化等生物地球化学循环过程起到重要作用。本研究选择典型的洪泛平原地下水系统,通过野外系统监测与室内原位模拟实验,系统研究地下水系统时空演变过程中多过程耦合作用下铁锰胶体动态转化机制和铁锰胶体动态转化与磷迁移转化的协同作用模式。结果表明:枯水期地下水中胶体铁锰磷百分比分别约为20%、25%和30%,沉积物中胶体铁锰磷含量分别为4400 ~ 53300 mg/kg、221.1 ~ 606.6 mg/kg和471.4 ~1433.2mg/kg;丰水期地下水中不同形态的铁、锰、磷含量均低于枯水时期,但胶体磷可高达60%,并呈现较大的时空分布差异现象。当地下水水动力条件或水力停留时间改变时,沉积物中铁锰磷胶体均可活化释放到地下水中,同时改变沉积物的渗透速率进而控制磷在地下环境中的迁移。当地下水pH值、温度、离子强度等环境因素改变时,地下水中铁锰胶体失稳,发生释放、沉积、聚合等环境行为,进而阻滞或促进地下水中磷的迁移转化;同时,地下水中铁锰胶体会受到硫化物、有机质、微生物等敏感物质的调控而发生氧化还原反应,铁锰胶体的形态发生转化,从而改变与磷的相互作用模式(吸附、共沉淀、共迁移等);但是当有外源磷补充时,沉积物磷处于吸附与释放两种状态,铁锰胶体与磷出现耦合/脱耦的相互作用。研究结果可为地下水中磷循环提供新认识,并为防治水体富营养化提供科学依据。
水位波动对浅层地下水系统中磷迁移富集规律的影响研究
-
批准号:41772251
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:62.0万元
-
批准年份:2017
-
负责人:张彩香
-
依托单位:
汉江平原潜流带Redox变化特征及有机磷农药迁移转化机理
-
批准号:41372255
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:93.0万元
-
批准年份:2013
-
负责人:张彩香
-
依托单位:
污灌区浅层地下水系统中壬基酚迁移转化规律研究
-
批准号:40972156
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:49.0万元
-
批准年份:2009
-
负责人:张彩香
-
依托单位:
国内基金
海外基金