凤凰山区岩源磷对巢湖水体富营养化的影响.pdf

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凤凰山区岩源磷对巢湖水体富营养化的影响TheinfluenceofphosphorusintherockonEutrophicationinChaohuLakeinthephoenixarea2012年9月 合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：(工作单位、职称)主席：喜蛐榴矽扁数竣纸专工专勺z委贝IZl：乃如缸袈慑佛L易横导师：稚附李机℃删铆2昧≯／，，、一7咖≤贞．奄讹以≯ 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导+卜进行的研究I：作及取得的研究成果，据我所知，除了文中特别加以标志利致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金8墨：L些厶堂或其他教育机构的学位或证二15而使用过的材料。与我一同．‘I：作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签字：签字日期：7／乙年7月27日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金目曼曼些厶堂有关保留、使川!学位论文的规定，有权保留并向国家有．芙部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权—金肥：l业大学可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据霹进行检索，可以采删影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者毕业厉去向：：[作单位：通讯地址：导师签名：赞t瓤岫多乒少电话：邮编：，汤件●1，彩肌磊吖名乙签⋯榴9文期砬引，{址～产^Tc一．学签 凤凰山区岩源磷对巢湖水体富营养化的影响摘要湖泊富营养化是世界范围内最严重的水质问题之一，随着人类对环境资源的开发利用活动日益增加，以及工农业的迅速发展，大量含有氮、磷等营养物质的污水进入湖泊，导致水体富营养化问题日益严重。湖泊发生富营养化的成因比较复杂，按照营养盐进入湖泊的途径，可将导致湖泊富营养化的污染源分为外源污染和内源污染。其中，岩源磷是外源污染物的重要代表。巢湖北部凤凰山区广泛分布含磷地层，由于处于特殊的地质构造部位，使得这些地层发生褶皱或被断层切割破碎，加之人类对磷矿及其顶底板石灰岩的大规模开采，导致含磷层位严重风化、剥蚀、淋滤和迁移，是导致水体富营养化因素之一。巢湖富营养化问题日益突出，严重破坏了水体生态系统的平衡、制约了湖泊资源的可利用性，开展湖泊富营养化的控制与治理研究己成为我国目前的紧急课题，从保障人民的生命健康和巢湖流域的经济、社会和环境的可持续发展的角度出发，本文开展的研究意义重大。本文选择巢湖北部的凤凰山区作为研究对象，凤凰山区位于特殊的地质构造背景下。我们在野外实地调查时，通过确定采样点、采用野外普遍寻找磷矿的点磷实验方法发现含磷地层和实验室全磷测定的实验方法定量分析含磷地层的含磷量，从而确定含磷地层的全磷含量及分布范围，并主要根据全磷含量的高低又将研究区的含磷地层划分为低风险区、中风险区和高风险区，并结合巢湖北部山区矿山开采现状、地质构造作用、风化剥蚀淋滤作用、地表地下水输送作用，分析了岩源磷对巢湖水体富营养化的影响并提出了防治对策。通过开展研究，我们查明了研究区主要地质条件和含磷层位的分布，弄清了含磷层位全磷含量情况并进行了磷污染风险区划分，能够更好的指导人类采矿活动，更好的保护巢湖。从岩源磷入手研究巢湖富营养化，将为研究外源磷对水体富营养化的影响开辟了一个新的途径，对巢湖流域生态系统的合理开发和保护具有重要指导作用。关键词：岩源磷；富营养化；防治对策；巢湖 TheinfluenceofphosphorusintherockonEutrophicationinChaohuLakeinthephoenixareaABSTRACTEutrophicationisoneofthemostseriouswaterqualityproblemsintheworld，withincreasinghumandevelopmentandutilizationofenvironmentalresources，agriculturalandindustrialproductionofrapiddevelopment，andalargenumberofnitrogen，phosphorusandnutrientsintothelake，thegrowingphenomenonofwatereutrophication．Thecausesofeutrophicationarecomplex，inaccordancewiththewayofnutrientsintothelakes，willresultinthepollutionofpollutionsourcesaredividedintoexogenousandendogenouscontaminationoflakeEutrophication．Phosphorusintherockisanimportantrepresentativeoftheforeignsourcepollutants．ChaohuLakeinnorthernPhoenixmountainiswidelydistributedphosphorusstrata．Inaspecialgeologicalstructurepansthesestratigraphicoccurrenceoffoldsandfaultscuttingbroken，coupledwiththelarge-scaleexploitationofthehumanphosphat9anditsroofandflooroflimestone，resultinginaphosphoruslayersevereweathering，erosionandleaching，eventuallyleadingtophosphorusnutrientstOentertheChaohu．ChaohuLakeeutrophicationproblemshavebecomeincreasinglyprominent，seriousdamagetothewaterbalanceoftheecosystem，whichrestrictstheutilizationoflakeresourcestocarryoutcontrolandgovernanceofthelakeeutrophicationhasbecomethemosturgentissue，inordertosafeguardthepeople’Slivesandhealtheconomic，socialandenvironmentalsustainabilityandtheChaohuLakebasin，thispaperisofgreatsignificance．ThispaperselectsFenghuangMountainastheresearchedarea，FenghuangMountainislocatedinthespecialgeologicalstructurebackground．Intheresearchfield，wedeterminethesamplingpoints，usingthefieldgenerallytofindthephosphatepointphosphorusexperimentfoundthatphosphorusdeterminationofthephosphorus—containingstrataandlaboratoryexperimentalmethodforquantitativeanalysisofthephosphoruscontentofphosphorusformationinordertodeterminethedistributionofphosphorusstratigraphicrangeandphosphorustheleveloftheamountofphosphorusstrataofthestudyareaisdividedintolow．riskareas，mediumriskareasandhighriskareas，combinedwiththenorthernmountainousareaofthemineexploitationstatus，geologicaltectonics，weatheringanderosion，leaching，deliveryofsurfacewaterandgroundwater,Weanalyzedtherock phosphoruseutrophicationinChaohuanditspreventionrecommendations．Throughthisstudy，weidentifiedthestudyarea，geologicalconditionsandthedistributionofphosphorus-richlayer，toascertainthecontentofthephosphorus-richlayerandadivisionofpollutionriskareasarebetterabletoguidehumanminingactivities，moregoodprotectioninChaohu．Studyofeutrophicationfromtherocksourceofphosphorus，thispaperwillopenupinthedirectionofastudyofexogenousoneutrophicationofwaterbodies，hasanimportantroleinguidingtherationaldevelopmentandprotectionoftheChaohuLakebasinecosystem．Keywords：rockphosphorus；eutrophication；preventionandtreatmentrecommendations；Chaohu 致谢时光茬再，转瞬间研究生学习生涯即将结束，在三年的学习过程中，老师和同学们都给了我很大的帮助，在这里表达我最诚挚的谢意。回首三年，颇多感慨，心中不禁，思绪万千。三年前，刚进来的时候，懵懵懂懂，所知甚少，三年中，我充实了专业知识，当然，这都离不开合肥工业大学资环学院所有老师的培养和教育。三年中，他们给我留下了深刻的印象，三年里，我还学会了如何做人，学会了和老师、同学、朋友和谐相处，学会了勇敢面对困难，敢于承担责任。如果说，三年前，大学毕业的我已经长大了。那么，三年后的我，开始慢慢成熟了。不经意的三年时间，我经历许多，忘不了第一次发表文章时的万分欣喜；忘不了外出实习所经历的时光：忘不了同学友情的万分宝贵⋯⋯这所有的一切，都将是我人生最宝贵的财富。在此，感谢生活，使我成熟；感谢挫折，使我坚强。现在，我手中所拿着这本“毕业论文"，可以说，她就是我三年学习的“总结报告”。在这里，我不得不承认她同时也是集体智慧的结晶，为了这篇论文，我的导师刘国生老师给了我大量有益的指导和帮助。他严肃的科学态度和精益求精的工作作风，使我终身受益。从课题的选择到最后论文的完成，刘老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持，和老师的每一次谈话都能使我受益匪浅。此外，导师在生活上也给予无微不至的关怀，在此向恩师表示深深的谢意。此外还要衷心感谢同学、朋友，愿友谊长存。最后感谢把我含辛茹苦培养长大的父母，谢谢你们对我的理解与支持!纵然留恋，也终究是要离开。希望在未来工作的岗位上更加严格要求自己，无愧于一直关心支持我的老师、父母和同学。作者：李寿年2012年9月20日 目录第一章绪论．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．1课题来源⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l1．2国内外研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l1．3研究背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41．4研究目的和意义⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．51．5研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5第二章研究区域自然地理及地质概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯62．1研究区自然地理概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．62．2研究区地质概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯62．2．1大地构造背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．62。2．2区域地层⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．72．2．3研究区含磷层位及其构造特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11第三章岩源磷的调查⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．163．1岩源磷的调查⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．163．1．1点磷实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．163．1．2含磷层位分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯20第四章岩源磷对巢湖污染影响分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．244．1磷含量定量分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．244．2影响因素⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．254．2．1地质构造影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯254．2．1．1褶皱构造的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3l4．2．1．2断裂构造的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．264．2。2人类采矿活动及工程开挖的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．274．2．3．地表地下水对岩源磷输出的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．314．2．3．1地表水分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．314．2．3．2地下水分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．314．2．4磷影响程度分区⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．35第五章巢湖富营养化防治对策⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．365．1巢湖富营养化的原因和机理⋯⋯⋯⋯一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．365．2矿山开采的危害⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．385．3防治措施⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．39第六章结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．42参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．44 插图清单图2-1研究区大地构造位置图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7图2-2工作区地质图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．12图2—3马家山地区平顶山向斜核部的复式褶皱(据王道轩，2005稍改)⋯⋯．．13图2—4凤凰山背斜倾伏转折端示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14图2-5沿177高地南坡N1l『向断层⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．14图2—6沿177高地南坡断层充填的对壁生长的方解石脉⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．15图2-7鹅头崖逆冲断层⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15图3-1工作区点磷剖面取样点及编号⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．．17图3—2工作区含磷层位分布图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯20图3-3孤峰组底部磷结核⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．21图3-4孤峰组磷结核⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．22图3-5孤峰组含磷层位野外露头⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯22图4-1凤凰山背斜谷地(沟底为高家边组出露)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．25图4-2平顶山向斜两侧为孤峰组所在的次生谷地⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．26图4-3大尖山东坡断层对含磷层位的破坏⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．26图4-4青苔山断层破碎带⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．27图4—5发育在133高地西坡断层对孤峰组造成的破碎⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．27图4—6柴火山一线对栖霞组的开采⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．28图4—7平顶山西侧栖霞组灰岩开挖孤峰组暴露⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．28图4-8人工开挖引起孤峰组暴露⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．29图4-9五通组顶部粘土岩开挖一线天1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．29图4-10五通组顶部粘土岩开挖一线天2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯30图4-1l五通组顶部粘土岩开挖洼地⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．30图4—12133高地西侧采矿坑积水⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31 图4—13靠山黄西侧采矿坑积水⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．32图4—14水泥厂北侧采矿坑积水⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．32图4—15金银洞泉⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．33图4一16白姑洞地⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．34图4—17白姑洞地下水露头点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．34图5-I产业结构对生态环境的影响机制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯40插表清单表2-1区域地层特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8表3—1点磷实验⋯⋯⋯⋯⋯．．．．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．16表3-2点磷实验剖面l描述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．17表3—3点磷实验剖面2描述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．17表3—4点磷实验剖面3描述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．18表3—5含磷层位定性实验分析表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．17表4—1巢湖含磷层位定量分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯24 第一章绪论1．1课题来源国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07103—003一01)；安徽省国土资源厅科技项目“巢湖平项山一马家山地区重要地质遗迹及保护开发”研究；国家自然科学基金委员会基础科学人才培养基金(J0830522)。1．2国内外研究现状根据二十世纪八、九年代的调查结果，我国富营养化湖泊主要分布在长江中下游湖区、云贵湖区，部分东北山地及平原湖区与蒙新湖区；我国的许多湖泊水华泛滥，目前已富营养化的湖泊超过75％以上，太湖、滇池和巢湖富营养化问题突出，均被列入国家环境治理的重点。近年来，我国许多湖泊、水库和河流频繁发生污染，包括近两年来蓝藻的大面积暴发、我国近海海域赤潮的频繁出现以及近日青岛等沿海城市浒苔的出现。主要淡水湖泊除了位于人烟稀少地区和处于原始状态的部分湖泊外，其营养盐水平基本上均达到了发生富营养化的标准Ⅲ。据调查表明，世界上大部分湖泊及水库都面临着富营养化问题，如美国Clear湖、Eric湖、Green湖，以及加拿大Buffaalopound湖、日本Kojima湖等都处于富营养或者重富营养状态：西班牙800座水库中有至少1／3处于重富营养级。亚太地区54％的湖泊富营养化。随着经济的高速发展，人口的急剧增长以及工业化和城市化进程的加快，氮、磷营养物质向湖泊的排放量日益增多，加剧了水体的富营养化，富营养化湖泊的数量和面积己居世界前列，湖泊富营养化已经成为严重威胁我国水资源和水安全的最重要的社会和环境问题之一雎1。水体富营养化是指在人类活动的影响下，氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象或过程口_3。这种现象在河流湖泊中出现称为水华，在海洋中出现称为赤潮。湖泊发生富营养化的成因比较复杂，按照进入湖泊内营养盐的途径，可将导致湖泊富营养化的污染源分为外源污染和内源污染。外源污染主要是指来自流域内城镇生活污水和工业废水的点源污染以及来自禽畜养殖、水产养殖、农用施肥的面源污染等。内源污染是指湖泊内沉积物中营养盐向上覆水释放，在动力作用下营养盐再悬浮造成的。目前，富营养化已经成为我国湖泊的主要问题，它不但破坏水体生态系统的平衡、制约了湖泊资源的可利用性，而且直接影响着人民的健康生存与社会经济的可持续发展。水体富营养化问题首先引起国外部分生态学家、湖沼学家的注意，并开始了对其成因的初步探索，随着全球出现的海洋和淡水水体富营养化问题的不断加剧， 众多国际组织以及世界各国都相继开始了富营养化形成机理及其防治对策的研究。由于富营养化的发生发展包含着一系列生物、化学和物理变化的过程，并与其他众多因素有关，其演变过程十分复杂，研究所涉及的学科多种多样，所以至今对富营养化形成机理仍然无法做出科学的解释，研究还停留在初级阶段，有待进一步的深入。经过世界各国学者的潜心研究，特别是加拿大的沃伦维德(1968年)，日本的合田建(1970年)及奥地利的列夫勒(1968年)等人的杰出贡献，目前公认的富营养化形成原因，主要是适宜的温度，缓慢的水流流态，总磷、总氮等营养盐相对充足，能给水生生物(主要是藻类)大量繁殖提供丰富的物质基础，导致浮游藻类(或大型水生植物)爆发性增殖。尽管对于不同的水域，由于区域地理特性、自然气候条件、水生生态系统和污染特性等诸多差异，会出现不同的富营养化表现症状，但是，影响水体富营养化发生的主要因素基本是一致的，即温度、水流流态和营养盐∞1。近年来，很多专家学者开始关注湖泊沉积物一水界面层营养盐释放对湖泊富营养化影响，国)b女flNixon等学者早在1976年就对水体中营养盐循环的作用进行了研究，Fisher等和Treguer等学者分别在1983年和1995年又对水体中营养盐与初级生产力的作用有了进一步研究。早期的富营养化机理研究主要是探讨水体中营养盐负荷与浮游藻类生产力的相互作用和关系，这也是揭示湖泊富营养化形成机理的主要途径。通过对营养盐的动力学吸收的研究，许多学者提出了大致相同的浮游藻类生长所需环境溶解营养盐的原子比为3：1怕1，了解了氮、磷以及氮磷比值分别与藻类生长的相关关系。在这些研究的基础上，提出了控制外源性营养盐输入的富营养化水体治理措施。丹麦生态学家Jorgensen指出浮游藻类的生长是富营养化的关键过程，湖库浮游藻类的增长不仅和营养盐的浓度有关还受水文、气象和气候条件的控制。大量的研究表明，引起水体富营养化的能力磷远大于氮，对封闭性湖泊和水库，水体含氮大于0．2mg／kg时才能出现“藻华”，而含磷达到0．02mg／kg就可能出现“藻华”，磷引起“藻华”的浓度只有氮的7．5％"3。自然水体中氮、磷比例通常为20：1或更高，而大多数藻类旺盛生长的最适宜的氮、磷比值为7：1，水体磷浓度己成为评价水体富营养化的主要指标之一哺1。近年来，我国在富营养化机理研究上也取得了较大的突破。中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室成绩卓著，他们主要在水一沉积物系统方向上取得进展，研究分别从营养元素循环、生物大分子降解过程和铁一锰一硫体系的氧化还原变化等角度对云贵高原不同部位湖泊的沉积物一水系统进行了研究阳1。结果表明：湖泊沉积物一水界面存在“活性有机质分解一溶解营养盐释放一浮游生物吸收一活性有机质沉降”的快速循环，以促成富营养湖泊的高生产力水平；沉积物中生物残骸细胞破裂后，蛋白质、DNA、RNA降解导致的氮一磷差异性释放与微生物作用存在耦合关系；由于铁一锰一硫的微生物作用差异，沉积物早期成岩氧化还原序列变化对营养元素生物地球化学行为起着控制作用[10]o关于对’ 湖泊沉积物一水界面层营养盐释放的研究，国内学者如沈志良等1991年对黄河口附近海区沉积物间隙水中营养盐进行研究，马红波等对渤海沉积物中氮的地球化学循环作用进行了研究：刘东山等2002年对东湖底泥中硝化、反硝化、氨化细菌进行了研究；我国学者对微生物在沉积物中作用的研究开展相对较早，施国涵等人早在1984年就对水库底泥中微生物与农药降解作用进行了研究，证实了环境因素对微生物降解能力的影响。除此之外，国内学者对我国典型的湖泊氮素分布特征也进行了研究，如潘成荣等对巢湖沉积物中氮的赋存形态进行了研究；吴沿友等对红枫湖百花湖水质及浮游植物变化进行了研究；孟春红等、冯峰等和杨洪等对武汉东湖沉积物营养盐的分布以及垂向变化进行了研究；李兴等、李卫平等和赵锁志等分别对内蒙古乌梁素海营养元素氮的分布特征和地球化学作用进行了研究。通过对湖泊水环境的各种研究表明人们尽管目前国内外在水体富营养化机理的研究上开展了大量工作，也不断取得新成果，但要说真正揭示富营养化发生机理还为时过早。关于富营养化的治理研究也很多，王海军等通过对长江流域四十多个不同类型湖泊的多年调查结果，系统深层次地分析研究了了总磷、总氮与叶绿素a的相互关系，得出：在野外条件下控制氮素不仅不会减少藻类总量，反而会诱发固氮蓝藻水华的发生。美国和加拿大的科学家在加拿大安大略实验湖区开展了长达37年的湖泊施肥实验，在实验期间，保持磷肥施入量不变，而氮肥施入量持续下降直至为零。结果显示，湖泊在整个过程中始终保持高度富营养化水平，蓝藻及其他水华持续不断地发生。因此引起湖泊富营养化的主要因素是磷而不是氮和碳。针对水体富营养化的治理，国内外基本奉行“以控制外源性污染为主，减少内源性营养负荷为辅，兼顾工程性措施”的原则，利用简单的物理方法将水体中的悬浮物去除，如人工曝气、挖掘底泥、引水换水、打捞水面悬浮物等；利用凝聚沉降和用化学药剂杀藻的化学方法，有许多种阳离子可以使磷有效地从水溶液中沉淀出来，其中最有价值的是价格比较便宜的铁、铝和钙，它们都能与磷酸盐生成不溶性沉淀物而使磷沉降下来。在化学法中，还有一种方法是用杀藻剂杀死藻类，这种方法适合于水华盈湖的水体。杀藻剂将藻杀死后，水藻腐烂分解仍旧会释放出磷，因此，应该将被杀死的藻类及时捞出，或者再投加适当的化学药品，将藻类腐烂分解释放出的磷酸盐沉降。生态修复技术是指利用微生物及其他生物，将水体或土壤中的有毒有害污染物质现场降解为C0。和水，或转化为无毒无害物质的工程技术系统。当前，国内外的自然水体生态修复技术包括生物膜法处理技术、微生物制剂技术、人工浮岛技术、人工湿地处理等。控制外源营养物质的输入，如实施洗涤剂禁磷；实施截污工程或引排污染源；改进施肥方式、灌溉制度及合理种植农作物等n1‘。减少内源性营养物质的负荷，如物理化学方法、生物性措施或工程性措施。脱氮除磷的物理化学方法有氨气提法、沸石法、折点氯处理法、电渗析法、发渗透法；生物脱氮除磷可分为活性污泥法、固定池法、生物转气 盘法、流动床法n2J。工程措施有底泥疏浚、水体深层曝气、注水冲稀以及在底泥表面敷设塑料等n引。另一重要控制方法就是加强环境教育、提高环保意识、完善法规制度、实行清洁生产、减少排污数量。巢湖位于长江中下游的安徽省中部，是我国著名的五大淡水湖泊之一。也是安徽省的第一大湖泊。巢湖流域处于长江和淮河两大河流之间，境内入湖河流众多，独特的流域地理环境、丰富的资源利用条件，使得巢湖为流域社会经济的发展起着极为重要的作用。曾经的巢湖流域也是江南的鱼米之乡，各种特产名扬天下，然而工业化时代的发展由于缺乏科学的规划和有效的监督管理，巢湖水体富营养化问题愈发严重n引。巢湖蓝藻爆发所引发的水质恶化、湖体生态系统衰退等一系列生态环境问题已引起国家的高度重视，国家决定将巢湖水污染治理作为“九五”及今后一个时期“三河三湖”重点治理的对象之一口5l。从“六五”开始到“七五”，有关部门开始了巢湖水环境问题的研究，获得了巢湖及其流域的生态环境、湖泊淤积、污染状况、富营养化状况、陆源污染等方面的第一手资料，为巢湖的富营养化防治提供了强有力的科学依据。巢湖的富营养化研究大致分为三个阶段：第一阶段是初步调查阶段，主要指“六五”期间，从1982—1985年底，进行了《巢湖水域环境生态评价与对策》研究：第二阶段是深入研究阶段，指“七五”期间，从1986—1990年底，进行了《巢湖富营养化研究》和《工业污染源调查研究》；第三阶段是应用研究阶段，指“八五”和“九五”期间，从1991—2001年底，围绕巢湖的富营养化防治，进一步开展了一些管理调查与对策研究n引。巢湖富营养化研究的主要领域有巢湖流域自然和社会环境的调查、巢湖水域生态调查与评价、巢湖流域水污染源调查与评价、巢湖富营养化机理研究、巢湖水质区划与容量研究、巢湖流域的非点源污染研究、巢湖流域生态环境现状调查研究、巢湖的内源污染控制研究。但是，随着时间的推移、社会经济发展的新要求和科学研究的深入，水环境、水生生态系统和流域社会经济结构均发生了较大的变化，已经不能满足巢湖生态环境问题彻底根治的需要n7。。世界范围内的湖泊富营养化问题日益严重，国内外专家学者对其成因、机理、危害和防治对策都进行了深入的研究，然而岩源磷对湖泊富营养化的影响研究几乎是一片空白，而富营养化的治理主要在于控制磷素，也就说引起湖泊富营养化的主要是磷，集中限磷就可以恢复湖泊富营养化，研究岩源磷对湖泊富营养化的影响意义重大。1．3研究背景从国内外的研究现状来看，水体富营养化的研究多集中在发生机理上，尤其是对内源磷污染的研究日渐重视，但是绝大多数水体富营养化主要是外界输入的营养物质在水体中富集造成的，所以外源污染才是源头。由于巢湖流域处于特殊的地质构造部位，天然的磷背景值很高，在巢湖流域4 北岸的肥东县和巢湖市的居巢区一带，广泛分布着含磷地层。这些含磷地层经历长期、多阶段的构造演化，使得这些地层发生褶皱、并被断层切割破碎，加之人类对磷矿及其顶底板石灰岩的大规模开采，导致含磷层位严重风化、剥蚀和淋滤。它们对巢湖水体富营养化的贡献不容忽视。岩源磷就是外源磷的重要代表。1．4研究目的和意义湖泊富营养化是我国严重的水环境问题之一，巢湖水华的频繁发生已严重影响了巢湖流域社会经济的可持续发展和人民的生命健康，因此开展湖泊富营养化的控制与治理研究已成为我国目前的紧急课题。防治污染重在预防，外源磷的输入是巢湖水体富营养化的重要原因，岩源磷是外源磷的重要来源，也是较为隐蔽容易被忽视的来源，所以我们研究岩源磷就是为了揭示它对巢湖水体富营养化的重要影响。本文结合区域地质背景，通过野外实地调查和实验研究凤凰山区富磷层位以及地表河流、地下水和矿区对巢湖水体的影响。它将开辟一个研究外源磷对水体富营养化的方向，为我们以后研究水体富营养化提供新的思路，为巢湖流域水环境的综合防治提供基本资料，为巢湖流域生态系统的合理开发和保护提供重要理论依据。1．5研究内容本文通过野外实地调查和点磷实验基本上确定巢湖北部山区含磷地层的分布和含量情况，结合资源矿产开采和地表地下水径流，对岩源磷对巢湖水体的污染进行风险分析。在此基础上探讨巢湖富营养化防治方法，对其治理提出建议。具体的研究内容有：(1)巢湖北部的山区的主要地质构造背景；(2)巢湖流域岩源磷的调查；(3)巢湖流域含磷地层污染风险分析；(4)根据巢湖北部山区矿山开采现状，分析岩源磷对巢湖富营养化影响；(5)巢湖水体富营养化成因简析，并对巢湖富营养化防治提出对策。 第二章研究区域自然地理及地质概况2．1研究区自然地理概况巢湖东西长54．5km，南北宽21km，水域面积约750km2，巢湖是我国著名的五大淡水湖之一。巢湖位于安徽省中部，属于江淮丘陵区的南部，巢湖地区曾经是风景秀美、物产丰富的鱼米之乡，素有“江淮明珠”之称口引。巢湖流域是安徽省经济和社会发展水平较高的地区之一，也是安徽省重要的商品、粮油、水产品等生产、加工基地。流域农业经济水平较高，经济结构是以种植业为主、水产业为辅的多种经营格局，粮食生产占主导地位。工业以机械、电子、化工、冶金、纺织、食品加工和建材工业为主u引。巢湖属于亚热带和暖温带过渡性的副热带季风气候区，气候温和湿润，年平均气温为15℃一16℃，1月平均气温2—3℃，7月平均气温28—30℃，无霜期224—252天。流域主导风向，夏季为东南风，冬季东北风瞳01。流域内降水量年际变化较大，多年平均降水量为1lOOmm。降水在时间分布上也不均匀，尤其是每年6、7月份的梅雨季节，雨量集中，局部地区5-9月降水量占全年降水量的65％，从而形成了较大的地面径流，洪涝时有发生，也导致了部分地区水土流失发生严重托¨。巢湖流域东北、东南多山地岗峦，西北、西南地势平坦：河流水系密度大，沿湖有大小河流35条；主要出入河流有十条：杭埠河、丰乐河、派河、十五里河、南淝河、店埠河、柘皋河、兆河、白石天河和裕溪河等，主要入湖河道杭埠河、派河、南淝河、白石天河等四条河流占流域径流量90％以上；其中，杭埠河是注入巢湖水量最大的河流，其次为南淝河、白石天河，分别占总径流量的65．1％、10．9％和9．4％瞳引。巢湖北东部低山区为研究示范区，其范围东经117。477一儿7。547，北纬31。36’-31。42’，位于合肥市南东约70公里，属于低山区，区内山脉走向为35。-40。，平面图上呈“M”形展布，主要由龟山、马家山、平顶山、朝阳山、碾盘山、凤凰山、大尖山、岖嶂山等山体组成。最高峰大尖山海拔高程356m，一般山区海拔高程100—300m，最低处狮子口海拔高程仅20m。巢湖东南为裕溪河冲击平原，地形平坦，最大的河流为裕溪河口引。2．2研究区地质概况2．2．1大地构造背景研究区横跨华北与华南两大板块的接合部(包含了华北板块、张八岭隆起带及下扬子板块不同构造单元)，著名的呈NNE向延展的郯城一庐江大断裂穿越整个区域(图2—1)，由于该区所处的特殊构造部位，本区构造经历了长期发展演化，即经历了震旦纪一中三叠世的大陆被动边缘海相沉积、印支期的陆陆碰撞造山、晚侏罗世的左行走滑、早白垩世一古近纪时期的伸展构造及新近纪以来的逆冲挤压活动。由于该区遭受到多期次的构造运动，使得区内地层及其富磷层位受6 到明显变形。图2-1研究区大地构造位置图2．2．2区域地层据安徽省区域调查资料可知，研究区地层属于扬子地层区，出露地层属于下扬子地层分区，六合一巢县地层小区。在本区从上太古界至新生界地层均有出露，其主要地层特征自老而新简述如下： 表2-1区域地层特征界系统组厚度(m)岩性描述号上段：灰黄色粉质亚粘土，含砾粗砂，底为全锈黄色铁锰层。中段：灰黄色粉质重亚粘土，新芜湖组Qhw>10统棕褐色粗砂夹浅灰色粉质重亚粘土。下段：新第灰黄色粉质轻粘土，砂、砂砾。四黄褐色含铁锰结核粉质轻粘土，下部含钙质下蜀组Qpx2—38系更结核。生新浅棕红色微含砂粉质轻粘土，粉质重亚粘统泊岗组Opb1—5l土，碎砾层，铁皮层山麓带青灰色含砾粘土界夹砂、亚砂土透镜体。古。占浅褐、浅棕色中厚层砾岩，黄褐色厚层一近新岱山集组Eldn>24块状砂砾岩。系统上段：灰紫、砖红色中厚层砂砾岩与细粒岩白屑、长石砂岩不等厚互层。下段：砖红色中垩K2xn上宣南组>845厚层含砾长石岩屑、细粒岩夹泥质粉细砂系岩。紫灰色安山岩，粗安质火山角砾岩夹凝灰质侏中毛坦厂组J3m>151罗岩屑细砂岩、粉砂岩。中系下磨山组Jlm>20砖红色中厚层砂砾岩与细粒岩屑、长石砂岩生上部：灰黄色厚层状角砾状灰岩、泥质白云界东马鞍山质灰岩。由T2d96●——组下部灰色薄一中层灰岩，灰紫色含石膏假晶二灰质自云岩。叠上部：薄层深灰色灰岩夹炭质页岩。中段：系灰绿色中薄层瘤状灰岩、厚层灰岩、钙质页下Tln南陵湖组160岩。下段：深灰色厚层灰岩微红色中薄层瘤状灰岩夹钙质泥岩。8 上部：灰色薄层灰岩夹黄绿色薄层似瘤状泥和龙山组Tlh29质灰岩、泥岩。下部：灰绿色紫色薄层似瘤状灰岩、钙质泥灰岩。上部：灰绿色钙质页岩夹薄层泥质灰岩及带状白云质灰岩。中部：灰黄色粉砂质泥岩夹T1Y殷坑组125灰色中薄层泥似瘤状带灰岩。下部：浅灰、黄绿色泥岩、含粉砂质泥岩夹似瘤状灰岩。上部：灰黑色薄层硅质炭质泥岩夹灰质白云质泥岩。中部：紫灰色泥岩灰黑色炭质页岩、硅质页大隆组P2d30岩。下部：灰黑色薄层硅质岩、炭质硅质岩夹泥上岩、页岩。——上段：灰黑色粉砂岩、泥岩夹煤线，顶部灰’——黑色中厚层泥晶白云质灰岩。下段：灰黄色叠龙潭组P2174中厚层细粒岩屑长石石英砂岩、泥岩夹黑色古系硅质岩。上部：浅紫、黄褐色薄层硅质泥岩。中部：生孤峰组Pig54灰黑色薄层放射虫硅质岩。下部：灰黄色粉砂岩、泥岩、页岩，底部含磷结核。下上段：黑色中厚层含燧石团块含泥质灰岩、界白云质灰岩。下段：深灰色薄一中层状含沥栖霞组P1q209青质臭灰岩及含生物碎屑灰岩，底部黄黑色碎屑岩夹劣质煤。上部：灰色中一厚层亮晶生物碎屑灰岩、球上船山组C3c11藻灰岩。下部：黑色厚层微晶灰岩，底部灰石黄色含褐铁矿团块灰岩。炭上部：灰、紫红色厚层亮晶生物碎屑灰岩夹系由黄龙组C2h>27砂屑灰岩。下部：浅灰、肉红色厚层状生物碎屑泥晶与亮晶灰岩。9 上部：灰、浅红色中一厚层亮晶生物碎屑灰和州组C1h27岩，项部炉渣状灰岩。下部：灰黑色生物碎屑白云质灰岩、泥岩。上部：杂色砂质、粉砂质页岩，顶部灰白色石英砂岩。下高骊山组C】g25中部：灰黄色钙质泥岩夹姜粒状灰岩，生物碎屑灰岩。下部：灰黄色粘土岩，底部夹褐铁矿。上部：灰黑色中厚层生物碎屑粉晶、微晶灰金陵组C·j8岩。下部：灰黄色薄层含泥细砂岩。泥上段：灰黄、灰紫、灰白色薄层石英砂岩粉盆上五通组D3w17砂质泥岩、炭质页岩。下段：灰白色中厚层系状石英砂岩、含砾砂岩。底部中厚层状砾岩。上部：杂色薄层粉砂岩、粉砂质泥岩、岩屑砂岩。中坟头组S2f>95志中部：黄绿色粉砂质泥岩、石英砂岩。留下部：黄绿色中层状石英细砂岩。系上段：黄绿色中薄层长石石英细砂岩。下Slg中段：黄绿色页岩、薄层长石细砂岩。高家边组379下段：灰黑色页岩。五峰组03W1灰黑色硅质页岩。上灰黄色薄层微晶灰岩，底部钙质页岩夹泥灰汤头组03t3古岩透镜体。奥生陶上部：灰绿色、灰红色微晶灰岩夹泥灰岩透镜体。系中宝塔组02b9界下部：紫红色中薄层瘤状灰岩夹含生物碎屑泥晶灰岩。下牯牛潭组0196浅灰色生物碎屑微晶灰岩夹钙质页岩。10 灰色亮晶生物碎屑灰岩夹页岩，灰、黄绿色大湾组0ld>3页岩。中上段：蜂窝状细晶白云岩、硅质岩。上山凹丁组C2—3S309下段：灰质白云岩、砂屑白云岩。寒中厚层微晶白云岩、泥质白云岩。下部白云武半汤组C。b156系质石英砂岩，藻泥岩、钙质页岩。下深灰色中厚层粉晶白云岩夹硅质条带，底部冷泉王组C。1105含砾砂岩。震以灰、灰白色白云岩、含燧石条带、沥青质晚——旦下灯影组Z2d。345．6微晶白云岩，葡萄状蓝藻微晶白云岩夹硅质兀岩条带及页岩，其中页岩内局部含磷。系古灰白、灰黄、灰紫色变石英角斑岩，变石、界张八岭群ZlZ>2332石英角斑质凝灰岩，石英片岩。226．3-38角闪斜长片麻岩、斜长角闪片岩、黑云斜长双山组PtlS8．9片麻岩、白云石大理岩旦肥——1030．9—1黑云角闪斜长片麻岩夹角闪片岩、磁铁黑云兀东横山组PtIh278片岩、角闪斜长片麻岩古群黑云斜长片麻岩夹少量斜长角闪岩，及变石浮槎山组Ptlf>2393．5界英角斑岩，遍具混合岩化。2．2．3研究区含磷层位及其构造特征本区位于扬子板块(下扬子区)的北西缘、郯庐断裂带的东侧、区内位于特提斯构造与太平洋构造的交汇处，次级构造单元隶属于半汤复式背斜的西翼，中生代以来的构造活动强烈，并奠定了区内的构造格架，尤其是印支运动在本区表现最为明显，区内不仅发育了郯庐断裂系之分支断裂滁河断裂，而在研究区内还发育了褶皱及一系列的纵断层、横断层和斜断层(图2-2)。 巢湖北‘部山区地质图图2-2工作区地质图冈例÷团4f圃“，嚏；i图轧。f圜¨海mt：{圈渐*一【圈髓铲r团臻墨；i圈釜熬，，r圈誓竣疆圈蘩*j圈螨4。f圈吐妇≥I露匿圈。础；；-：豫*+；一犍矗—一娥一E三l—H‘囝秘i囝∽纠口㈣m-’圈“n。。忧圜泓辫托F习跏．+t对区内构造特征分述如下：褶皱构造本区位于半汤复式背斜西翼(半汤复式背斜核部位于巢湖汤山一带，其核部地层为震旦系、寒武系及奥陶系组成)，以三个二级褶皱为主要构造形式，自东向西主要由俞府大村向斜、凤凰山背斜、平顶山向斜组成，在平面上表现为“M”形展布。俞府大村向斜：位于本区东部，分布于猫耳洞一大理寺一维尼纶厂一俞府大村一带，规模较大，总体构造线的方向为NNE—SSw。向斜核部由二叠系大隆组(P：d)、龙潭组(P。1)、栖霞组(Plq)、孤峰组(PIg)的地层组成，两翼分别由石炭系船山组(C。h)、和州组(C2h)、高骊山组(C。j)、金陵组(C，j)、泥盆系五通组(D3w)、志留系坟头组(S。f)、高家边组(Slg)的地层组成。该向斜NNW端在本区石刀山北部转折，并且扬起。该向斜枢纽起伏变化较大，但总体枢纽倾向SSW，轴面总体倾向Nw，该向斜依据M．J．Rickard分类应属于斜歪倾伏 褶皱。平项山向斜：该向斜位于研究区西部，分布于马家山一平顶山一向核山(石灰山)一带，总体构造线方向为NEE～Sww。向斜核部为三叠系东马鞍山组(T2d)、南陵湖组(T。n)中部地层；两翼为南陵湖组(T。n)下部、殷坑组(T。Y)、和龙山组(T1h)和二叠系大隆组(P2d)的地层。总体构造线方向为NNE—SSw。向斜西翼岩层产状陡倾、且多段发生了倒转，东翼产状正常，该向斜向NE方向扬起，枢纽向Sw倾，枢纽沿倾伏方向起伏变化明显，向斜轴面总体倾向Nw。在该向斜倾伏端，由三叠系(T)地层构成的次级褶皱极为发育，在耙子山一马家山一巢湖水泥厂一带，由西向东依次发育有多个次级褶皱(图2-3)。由于平顶山向斜在空间的展布上复杂多变，在不同部位上的表现特征不同，可将其分为三个构造区段分别进行描述。图2-3马家山地区平顶山向斜核部的复式褶皱(据王道轩，2005稍改)凤凰山背斜：位于研究区中部，分布于凤凰山一麒麟山一朝阳山一碾盘山一带。出露长约7公里，宽约4公里，总体构造线的方向NNE—SSw。核部由志留系(S)地层组成，两翼依次为泥盆系(D)、石炭系(C)、二叠系(P)。凤凰山背斜枢纽起伏较大，大致向SW方向倾伏，倾角约20。，轴面倾向Nw，倾角较陡。该背斜转折端明显(图2-4)，在转折端处放射状小断层和节理发育。 图2—4凤凰山背斜倾伏转折端示意图综上所述，区内褶皱构造的发育，直接影响并改造了富磷层位的展布，使得区内富磷地层也相应发生了褶皱变形、使得富磷地层更加集中。本区由于受到多期构造活动影响，发育了不同规模、不同性质的断层约50余条。即发育有纵断层、横断层和斜向断层；按性质可划分为正断层、逆断层和平移断层。但总体平面效应，发育于在俞府大村向斜东翼平移断层以右旋为主，左旋次之，而发育在向斜西翼的平移断层以左旋为主，右旋为次。主要有：金银洞北山断层、王乔洞逆断层、177高地南坡横断层(图2-5、6)、狮子崖逆断层(图2-8)、王乔洞右行平移正断层、大尖山右行平移正断层、大理寺水库横断层等，区内主要发育了NE、Nw向断层，也发有近Ew向，这些断层的存在使得岩石整体性遭到破坏，同时也直接影响到含磷层位的完整性。图2-5沿177高地南坡NW向断层 图2-6沿177高地南坡断层充填的对壁生长的方解石脉图2-7鹅头崖逆冲断层15 第三章岩源磷的调查3．1岩源磷的调查3．1．1点磷实验野外识别磷块岩和磷灰岩的方法很多，其中钼酸铵点滴试验是野外寻找磷矿和磷酸盐化层位的简便而有效的方法。目前在寻找磷矿过程中己被普遍采用。点磷试剂配制：称取固体钼酸铵759溶于预先加热近沸腾的500mL蒸馏水中，大力搅拌，直至完全溶解为止，得溶液甲。用量杯取250mL浓硝酸与250mL蒸馏水混合，得溶液乙。待上述溶液均冷却至室温后，在搅拌下，把溶液甲缓慢地倒入溶液乙中，搅拌均匀。实验方法：在野外用铁锤把样品砸碎，研成粉末(研至用手摸没有沙粒感觉)，取其中约两个高粱米粒量的细粉末放到点滴板上。然后加3-4滴钼酸铵点磷试剂，稍等约卜2分钟，如果含磷就变黄色。以黄色的深浅估计含磷的多少。如果没有反应表示不含磷，用(一)表示；如果刚有一点黄色显示，说明P。0。含量在0．1％左右；如果有黄色，但是色较浅，一会就沉淀下去了，这时P：0。含量一般小于0．5％，这两种反应可以用(十)表示；点滴后比较黄，而且在溶液表面开始形成一层“油膜”，这时样品中的P。0。含量约占0．5—1％左右，用(++)表示；点滴后颜色很黄，近于鸡蛋黄的颜色，并且溶液表面有较厚的“油膜”，这时P。0。含量1-2％，用(+++)表示。含量高于2％以上的利用点磷试验的方法就不容易区别了。表3-1点磷实验工作中部署了三条横贯全区的点磷采样剖面(图3-1)，通过点磷实验，获得实验结果如(表3-5)。 巢湖北部工作区富磷层位分布图￡t铡尺：1：2fi∞07．}；‘妇’’l翼潮Q口Q、弋、W。蠲DQ幽州麓瞳一图3一l工作区点磷剖面取样点及编号表3-2点磷实验剖面1描述表3-3剖面2点磷实验描述17图例雠群∽{蚕删柳班辑撼烈嫩髓=i薹删排mm泌嗍瞰麟譬坟i；耄粉∽能难喊触鼬㈣撒毗：薹；璧；捌脚帧；薹戚㈣椭嬷琏她主霎摊惴i：蚤脯麟似耄i艚黜糙j耋圃圈圈回圆圆圈圈圈圈圈囤囡__．团园囫口团圆日团◆Q∥ 表3-4点磷实验剖面3描述18 卜一限R求区，求熙峰念弈羽謇椒鼎彗鹾①葛'【。∞∞一夏N∞高oo下麦山醚器随皴忙印枢《1忙最鼎扩删黾求K，昶聪峰金集如蒋般囊髫鼷∞N∞_【。∞∞”导豺高o∞1-己山醚是宣f铎怔型曩喽皴忙型是喽被忙限喂限鳘曩圣f键耙限氓隈限喂限印椒印酯槭限您祭如褪喂限赠F蘸画弧赠蟋聪如酢限赠扩蘸面限峡限如根唾1枢甚赠圹删氡忙弧K印张弧州桀如酢，如般椠州契∞酢，脚瓶永暇峰鳟皿寝辍架醚噬寒羽寝枢求隧蟋寒司骥般琅峨峰熙如寝瓤弧岖峰熙如謇极昶峰蟋孵回寝收滟慨蟋熙娜寝牧求区匿聪卸寝瓤弧区嚼熙回謇牧弧憾峰赠如謇般黑雠罄骤r11辱恒熹暇闻鼎阁旧囊眯辎鼎水馨骤水螺黑水繇鼎球塔囊水馨黑水辎囊眯辎鼎水馨∞卜∞．【o∞∞¨∞卜N∞卜∞o寸_【卜．【o曲∞¨∞oN∞卜∞o．【∞卜．【o∞n¨o∞．I∞卜∞o_【∞卜一o∞∞¨oo．【∞卜∞oo∞∞'【o岍∞一∞N．【∞卜∞o∞寸∞'【o∞n”∞∞_t∞卜曲。卜寸o_【o∞∞¨∞oo∞卜∞ooooNo∞∞¨∞N'【∞卜∞ooooNo∞∞"∞N_【∞卜∞oo∞oNo∞∞¨高．【∞卜∞o∞⑦oNo∞∞一寸o．【∞卜∞o∞∞oNo∞∞”寸o_【∞卜∞o∞①oNo∞∞¨甘o．【∞卜∞o∞⑦oNo∞∞一寸。一∞卜旧。寸．【●_【山山∞'【●'【k乱N．【●．【乱‘|'【'【。．【乱乱o'【●一山山①●．【乱山∞。'【乱山卜I．【(|乱o●_【乱乱∞●'【乱乱叫●．【山山∞●'【山乱N。'【山山'【●．I乱乱趟政趟曩固殛疑终搽爵黎冰矧擐掣昶迥喽趟《伞《懈蝽求鲁冰塑披迥噬嫠如∞_e僻 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各含磷层位分布特点如下：(1)震旦系含磷层位，主要位于下段紫红色薄层硅质岩和页岩内，在该区震旦系主要出露于青苔山一带，由于滁河断裂从此通过，使得富磷层位多被破碎，仅在合肥一巢湖公路两侧出露，野外出露宽度约20m，延伸较短，规模相对较小。(2)高家边组，高家边组岩性主要为一套青灰色页岩、泥岩，其富磷层位在青灰色泥岩中均有显示，该组地层主要分布与巢湖北部山区7410厂一带及其山地周边，其所处构造部位为背斜核部。(3)志留系坟头组，经野外点磷实验结果，坟头组富磷层位主要位于其坟头组上段黄褐色泥岩、和粉砂质页岩中，该富磷层位分布范围较广，其出露宽度一般在60m左右，局部较窄。该层位亦主要分布于背斜核部，但出露高程要高于高家边组。(4)泥盆系五通组含磷层位，在该组内经点磷有显示的层位主要是在五通组顶部粘土岩层中，由于受到褶皱作用，这套粘土岩相对软弱，因此在野外可见其沿走向厚度变化较大，常呈串珠状、透镜状，具尖灭再现现象，出露宽度在O-20m间。(5)石炭系高骊山组含磷层位，在高骊山组富磷层位主要位于下段杂色页岩内，厚约2—8m。(6)二叠系孤峰组，本组含磷层位主要位于其下段(底部)黄褐色粉砂质页岩内，厚度为28—53m，底部在较多地段含磷结核或磷块岩。该套富磷层位主要分布于两个向斜翼部近核部部位。其磷矿以磷结核集块和结核(图3—3、4、5)为主要赋存形式，野外测得磷结核图3-3孤峰组底部磷结核2l 图3-4孤峰组磷结核图3-5孤峰组含磷层位野外露头22 (6)二叠系大隆组，大隆组含磷层位主要位于硅质、炭质泥岩和粉砂质页岩中，该厚度约lOm，。主要分布于两个向斜核部，其中在平顶山向斜两翼出露较为完整，在东侧俞府大村向斜核部多被覆盖。综上所述，本区赋存有多套含磷地层，这些地层分布范围和储存量不尽相同：尤以二叠系孤峰组磷含量最高。 第四章岩源磷对巢湖污染影响分析4．1磷含量定量分析本文采用分光光度法对全磷进行测定。测试结果(表4一1)如下：表4一l巢湖含磷层位定量分析(据本课题组，汪家权等，2009)结合野外露头尺度上的点磷试验及室内定量分析结果表明，二叠系孤峰组最高，其值达0．4600％；根据其含量高低依次为灯影组0．07500％、高家边组0．0700％、分头组0．05500％、大龙组0．0500％、殷坑组0．0400％、高骊山组0．0200％及五通组0．0100％。 4．2影响因素4．2．1地质构造影响4．2．1．1．褶皱构造的影响据前人研究成果显示，本区经历了长期的构造发展、演化，受构造运动的影响，是的本区含磷层位及其所存在的地层发生了强烈的褶皱及断裂活动。由于褶皱构造的存在，使得凤凰山背斜核部中和面以上脆性岩层受引张而形成张裂隙和破碎，遭受强烈的风化、剥蚀和搬运，由此而形成次生谷地，最终使得核部中和面以下地层高家边组暴露于背斜谷地之中；坟头组则主要发育在山地斜坡部位(图4一1)。使得含磷地层直接暴露地表，经长期风化、剥蚀而影响到巢湖。图4一l凤凰山背斜谷地(沟底为高家边组出露)虽然孤峰组、大隆组等主要分布在两个向斜核部，由于其所在地层岩性软弱，受到差异风化影响强烈，它们多发育在次生沟谷内(图4-2)，这样经长期风化、剥蚀和淋虑，其磷素经地表水或地下水携带至巢湖。 图4-2平顶山向斜两侧为孤峰组所在的次生谷地4．2．1．2断裂构造的影响如前所述，本区断裂工作十分发育，受断裂的影响是的岩石位错和破碎，如(图4—3)在凤凰山背斜NE方向扬起端处发育的NE向断层是的志留系高家边组含磷层位破碎。图4-3大尖山东坡断层对含磷层位的破坏发育在青苔山一带的青苔山断层及破碎带使得震旦系含磷层位遭到破碎(图4-4)。 图4—4青苔山断层破碎带又如发育在133高地西坡的断层破碎带使得二叠系孤峰组含磷层位遭到破碎(图4-5)图4-5发育在133高地西坡断层对孤峰组造成的破碎4．2．2人类采矿活动及工程开挖的影响27 在研究区内赋存有丰富的矿产资源，其中尤以石炭、二叠系石灰石矿规模最大，大小矿山星罗棋布于全区，尤其是对二叠系栖霞组组灰岩的开采，直接影响到高风险层位孤峰组的暴露与破碎(图4-6、图4—7、图4—8、图4—9、图4—10、图4-11)。图4—6柴火山一线对栖霞组的开采图4-7平顶山西侧栖霞组灰岩开挖孤峰组暴露 图4—8大尖山东坡人工开挖引起孤峰组暴露其次为泥盆系五通组项部粘土矿，现多出开采呈人工一线天(图4—8、图4—9)。图4—9麒麟山东坡五通组项部粘土岩开挖一线天129 图4—10麒麟山东坡五通组项部粘土岩开挖一线天2图4—11麒麟山东坡五通组项部粘土岩开挖洼地30 综上所述，人类采矿和工程开挖，不仅直接影响到自然边坡的稳定性，破坏了原有的植被和生态环境，导致含磷层位暴露、破碎，甚至形成汇水洼地(图4—10)，而使原本稳定的含磷层位遭到强烈风化、剥蚀，为磷的淋滤和渗漏提供了条件。4．2．3．地表地下水对岩源磷输出的影响4．2．3．1地表水分布本区地表水系，在研究区内以山间冲沟和小溪为主；在山区外围则主要发育河道径流，在主河道两侧支流较为发育，在平面上成树枝状分布，水体补给主要来自流域北侧及巢北山区，上述主河道和各支流均汇入巢湖。另外，研究区内由于人工开挖的大量矿坑内也存有很多积水(图4—12、图4—13、图4—14)。在已经存有积水的矿坑附近继续开挖，导致含磷岩石被破碎汇入积水中。随着开采规模的逐步扩大，很有可能形成污染较重的人工湖，随着时间的推移，这些富磷的地表水一是通过溢流汇入到地表径流水系灌入巢湖：同时还会渗漏至地下，并由地下水携带到巢湖，直接污染到巢湖水体。矿坑中的积水多呈绿色，对富磷层位附近矿坑的积水采样进行实验，结果表明其全磷含量较高。图4—12133高地西侧采矿坑积水 图4-13靠山黄西侧采矿坑积水图4-14水泥厂北侧采矿坑积水4．2．3．2地下水分布本区地下水丰富，根据其岩性特征，区内除高家边组、五通组顶部粘土岩、高骊山组下段杂色页岩、龙潭组煤系地层和殷坑组钙质泥岩为主要隔水层；其余地层均为含水层，其中碎屑岩类以空隙水为主，碳酸盐岩区则以裂隙岩溶水及裂隙水为主要型式。总体可分为三种类型：裂隙岩溶水、裂隙水、松散岩层孔隙水。(1)裂隙岩溶水裂隙岩溶水主要分布于俞府大村向斜和平顶山向斜石炭系和二叠系岩石中，岩性主要为石灰岩。石灰岩总厚度大于250m，出露面积大于5Km2，以(扁井，王乔洞、石刀山处岩溶较为发育。在本区岩溶裂隙水的天然露头出露规模较大的有金银洞泉、白姑洞泉和大力寺水库南的泉水露头。金银洞泉：发育于二叠系栖霞组本部灰岩中(图4—15)，其构造部位为俞府大村向斜东翼近核部。经测试其最大流量150m3／h，一般20--30m3／h，流速32 达lm／S。泉受大气降水补给。该泉水沿NE60。地下暗河发育，经野外调查，该暗河受NE60。断裂控制。图4一15金银洞泉白姑洞泉发育在平顶山向斜东翼近核部，亦发育在二叠系栖霞组本部灰岩中(图4一16、图4—17)，同样受到NE60。方向的断层控制，该泉水与金银洞泉相比只是流量略微偏小。 图4—16白姑洞图4一17白姑洞地下水露头点34 大力寺水库南泉水露头点同样发育在二叠系栖霞本部灰岩之中，但所处构造部位靠近向斜转折端处。综上所述，本区裂隙岩溶水(地下暗河)受NE60。方向断裂控制明显，其发育层位以二叠系栖霞组本部灰岩为主。(2)裂隙水裂隙水方要分布于泥盆系五通组和三叠系及侏罗系象山群砂岩中。象山群底部细砂岩破碎具有承压水，从灯塔大队附近钻孔揭露承压水头高度18．5米，水温23℃。(3)松散岩层孔隙水松散孔隙水在本区分布不广，仅在冲沟两侧和向斜核部堆积的第四系亚砂土，碎石夹块中含孔隙水，厚度不大，一般在5一lOm，且受大气降水控制。另有上更新统(相当于下蜀组)粘土底部含有砂姜呈层状或透镜状分布，也是较好的含水层。综合上述研究，流域北部为低山区，有大量的汇水面、裂隙和地表径流及矿坑存在，它们将淋滤后的磷元素直接带入巢湖或渗透至地下，并经地下水携带至巢湖。4．2．4磷影响程度分区磷是造成巢湖水质富营养化的关键限制性因子，依据己知资料，巢湖底泥浓度接近0．058％(据王绪伟等，2007年)。研究区土壤全磷含量平均值为0．054％(据周惠平等，2007年)。在点磷实验的基础上，对所采的67个样品用分光光度法进行全磷含量测定，其结果(表4—1)，以0．--一0．03000％、0．03000％"--0．05000％、>0．05000％为分界区间，并结合巢湖北部山区矿山开采现状、地质构造作用、风化剥蚀淋滤作用、地表地下水输送作用等因素的影响，可将研究区所有含磷层位分为三个风险区，即低风险区、中风险区和高风险区。而综合考虑上述地质构造、人工开挖及自然风化剥蚀诸因素，可得出风险分区如下：孤峰组为超高风险层位；灯影组、高家边组、坟头组属于高风险层位；大龙组、殷坑组归为中等风险区；五通组、高骊山组则为低风险层位。上述分区表明，为更好地保护巢湖、防治污染、减少岩源磷的释放和流失，应加强对其超高、高风险区的生态环境修复、治理与保护。 第五章巢湖富营养化防治对策5．1巢湖富营养化的原因和机理氮和磷的严重超标是导致湖泊富营养化的直接原因。湖泊中氮磷的来源主要包括外源输入和内源释放。外源污染物进入湖泊水体的渠道主要包括：生活污水的排放、工业废水的污染、农用化肥的使用、有机垃圾和水产养殖业等心引。内源污染负荷是指外源污染的长期输入和水生生物残渣的沉积，使河流、湖泊等水体的沉积物形成一个巨大的营养库，在人为扰动下，营养物质会大量释放到水体中，造成水体富营养化，引起水生生态系统的退化晗5】。我国经济的高速发展，是以高能耗、高污染的工农业生产为代价的。在生产过程中没有被利用的能源和资源以污水、废气和固体废物的形式排入环境，造成对水、大气和土壤环境的污染。大气中污染物的沉降和降水流经农田和城镇地面的地表径流，都会将其污染物最后进入水体，成为各种形态的污染物的最后汇集之处妲6|。我们过去着重于点污染源控制和治理，而忽视了非点污染源(或称面污染源)的控制与治理。早期的湖泊富营养化改善及恢复措施往往集中于减少外源营养物质的输入负荷，随着环境监管的不断完善，湖泊外源营养物质的输入逐渐得到有效的控制。现在虽然内源释放所造成的二次污染变成湖泊富营养化的重要来源乜引，引起重视，研究渐多，成为宠儿，但是绝大多数水体或总的说来水体富营养化主要是外界输入的营养物质在水体中富集造成的。因为冰冻三尺，非一日之寒。本文所涉及到的巢湖流域从行政区划范围上包括安徽省合肥市、巢湖市以及庐江县等六个市、县，该流域地区是安徽省经济和社会发展水平较高的经济区域。20世纪60年代巢湖水质和我国东部五大淡水湖水质富营养化程度相近似，70年代以后，巢湖水质富营养化严重程度已经是居五大淡水湖之首。80年代中期以来，巢湖水系的富营养化程度进一步加剧乜引。巢湖的主要出入河流有9条，分别为合肥境内的南淝河、十五里河、派河，巢湖境内的柘皋河、双桥河、兆河、白石山河、裕溪河，六安市舒城县境内的杭埠河，其中杭埠河入湖水量最大，约占60％左右晗9‘。到2008年为止，9条主要环湖河流中水质为V类和劣V类的河流有4条，分别为南淝河、十五里河、派河、双桥河口引。那么，本文就巢湖富营养化原因和机理做个简析。化学角度。营养物质氮、磷与水体富营养化。营养物质主要是磷，其次是氮，还有碳、微量元素或维生素等。根据生态学原理，在正常情况下，磷等元素在湖泊中的存量很少，是水生植物生长、繁殖的限制因子，使湖泊各物种间在数量比例上形成平衡∞¨。由于人类活动的影响，外来的营养物质大量输入湖泊，使湖泊营养盐在短时间内大量蓄积，藻类的生长限制因子被解除，从而导致藻类的过量繁殖口引。形成水体富营养化的氮、磷等污染物主要来源于面源(非点源污染)，如农业施肥中农田渗漏水、家禽畜养殖污水、塘河水产养殖中过量施肥、大气沉降36 的尘埃及其生活污水、工业废水等进入水体中的氮、磷和矿质盐类∞驯。城市生活污水大多未经处理直接排放，仅合肥市直接流入巢湖的河道包括南淝河、十五里河、塘西河、派河及南淝河支流四里河、板桥河等b4J。巢湖流域内工业的兴起，大量的工业废水未经处理直接排放到巢湖中。污染物排放量远远超过其自净能力，造成污染负荷加大，水环境压力逐年增加。至今点源污染己得到较好地控制与治理，而非点源污染所造成地表水污染的问题则日趋严重∞引。物理学角度。光照和温度是影响藻类生长的最重要的物理因子m1。水温在25—30时，最可能发生富营养化。藻类为中温性微生物，在夏季、无风且阳光充足时繁殖得很快眵7。。有了适宜的光照和温度，在N、P和水中营养盐不过剩的情况下，也能促进藻类大量繁殖，可能造成富营养化；反之，即使N、P和营养盐出现过剩，如果光照和温度条件极其恶劣，那么藻类个体恐怕自身难保，其生长繁殖自然会受到极大限制m1。水的上层为富光区，光合作用强，适宜蓝藻等浮游植物的生长和繁殖；在下层水中，由于上层藻类密度大而使光线不易透过，成为弱光区甚至无光区，不利于大型沉水植物的生长，主要进行藻类的呼吸及有机质的分解，因耗氧过多成为缺氧区，极易造成底泥中磷的厌氧释放，从而加速富营养化的进程。如处在温带地区的湖泊，水温受季节变化的影响而引起湖水分层和对流，由于热分层效应，使得湖泊水体的表层水在夏季光照充足，温度较高∞9。。若这时供给水体的营养物质充足，藻类的光合作用便随之加强，生长旺盛。同时，水体的底层往往处于缺氧状态，很容易加速底泥磷的释放，从而导致湖水磷浓度的增高H引。形成水体富营养化的氮、磷等污染物主要来源于面源(非点源污染)。水体富营养化需要有合适的场所和缓慢的水流流态，一般多在湖泊、水库、河口、海湾、内海等水体内发生。缓流的水体一是不利于营养物质的扩散，加剧了营养物质特别是氮、磷的积累，为藻类的繁殖、生长提供了营养基础；另一方面，缓流的水体为一些较适应缓流水体的藻类如蓝藻、绿藻的生存提供了适宜的水力条件H¨。巢湖地处北亚热带季风气候区，特征为气候温和、光照充足、雨量适中、无霜期长，年平均气温为15-16。由于巢湖系浅水湖，风浪搅拌，有助于水一底泥质的营养物质的交换，增加了其内源污染。另外，由于巢湖闸的兴建，使其处于封闭或半封闭的状态，这种流动缓慢的水体有利于水中的氮、磷元素的积累，也是影响巢湖富营养的潜在因素H引。生物学角度。生物学角度。水体界面中的水生动植物、浮游生物、微生物及其外界环境构成水生生态系统，系统内稳定、流畅的循环和能量流动是生态系统协调与平衡的关键，营养物质循环是系统平衡运转的基础H引。当水体中营养物质过剩时，湖体浊度增加，使水生植物进行光合作用所能利用的光能总量减少，部分藻类(特别是蓝藻)由于在光能利用上占有优势而形成优势种群H41。蓝藻的生物有机组成不利于其他动物对它的摄食，从而使蓝藻在湖泊中大量富集，扰乱了湖泊内食物链的循环。藻类的大量繁殖使湖泊中的群落结构发生改变，影响湖泊植物37 物种的组成，并使水生动物的组成发生改变，最终导致湖泊的可利用率降低H⋯。湖泊沉积物内源磷释放机理。许多湖泊的调查资料表明，在湖泊环境发生变化时(如：入湖营养盐负荷量减少或完全截污后)，湖泊仍然可以发生富营养化，甚至出现“水华”这一现象在浅水湖泊中表现得尤为突出H引。究其原因，主要受湖泊沉积物的影响。湖泊沉积物，又称底泥，是湖泊营养盐的重要蓄积库，在一定条件下，沉积物中的营养盐可能成为湖泊富营养化的主导因子。大量污泥的淤积不仅加速湖泊的沼泽化，而且对湖泊水质及生态系统造成严重威胁H8。。营养盐在湖泊中积累率的大小，标志着对湖泊营养化发展进程的潜在性威胁的程度。沉积物中营养盐释放进入上覆水的途径主要有分子扩散(主要依靠从沉积物孔隙水中营养盐浓度与上覆水的浓度梯度差)、风浪等动力扰动、底栖生物的扰动、气泡溢出、浮游植物的上浮及水生植物根部的传递等H9。。影响沉积物内源释放的外部因素很多，主要有温度、pH、氧化还原电位、铁和锰含量等温度的影响主要通过影响分子运动进而影响分子扩散，以及通过影响微生物的活性来影响营养盐的状态和析出m1。pH对于营养盐释放有影响，当pH值很低(低于2)时，沉积物释放将明显增加，而当pH值大于9时，其营养盐释放也会明显增加哺¨。研究发现，在富营养化的水域，当夏季蓝藻水华暴发时，由于蓝藻的光合作用，水体pH值升高，使得沉积物营养盐释放增加哺引。水土界面上的氧化还原环境对磷的释放有很大影响，在还原条件下，沉积物中营养盐的释放速率甚至比氧化环境下高一个数量级陆引。5．2矿山开采的危害巢湖流域地区工农业集中、人口稠密、河流密布，生产排放量大强度也大；自20世纪80年代初巢湖水体开始呈现富营养化状态，进入90年代后，富营养化加剧，成为全国富营养化严重的淡水湖泊之一。巢湖北部山区内石灰岩发育较好，分布很广，主要成矿时代为石炭纪、二叠纪、三叠纪，矿层多、厚度大，是本区主要矿产之一旧1。根据工业用途不同可分为：化工原料矿产、冶金辅助原料矿产、水泥原料矿产及建筑石料矿产。巢湖北部有马脊山化工石灰石矿床(即维尼纶厂东采矿场)，位于喻府大村向斜南东翼。巢湖市北部现有茨苔山水泥石灰矿和马家山水泥石灰矿，均有巢湖水泥厂开采利用。矿产资源开发和利用的强烈程度是矿山环境问题的主要诱发因素。所以，岩源磷的释放主要因素是人为开采。湖泊接收来自流域的地表径流(河道径流和直接坡面流)和地下径流。根据上述内容，矿山开采和矿山地质环境成为我们不得不考虑的因素。矿山开采引发诸多环境地质问题：(1)矿山开采造成的环境风险景观型破坏、环境质量型破坏、生物型破坏畸引。各种自然条件下，水土流失问题不可避免，愈发严重。 (2)矿山开采造成的地质灾害地面塌陷、地裂缝；崩塌、滑坡；泥石流。比如，矿山开采过程中的固体废弃物的任意堆放，在各种自然条件下，容易诱发滑坡、泥石流等地质灾害，在外力的作用下可对水体、土壤、空气等环境造成污染。(3)矿山开采改变了水文地质条件改变了降水、地表水与地下水自然流场及补、径、排条件，打破了水循环原有的自然平衡。地下水按照水力学的特点可分为：间歇入渗型：连续入渗型；越流型；径流型睇1。通过降水或灌溉水的淋滤，使固体废弃物、表层土壤或地层中的有害有毒组分，周期性地从污染源通过包气带渗入含水层畸引。5．3防治措旅以上采矿所引发的环境地质问题最终会对巢湖富营养化影响深远。鉴于岩源磷释放的上述特点，建议应采取相应的防治措施：(1)加强对岩源磷及其分布的地质调查，加强地质构造对岩源磷赋存、改造和破坏及其对自然边坡影响因素的研究，注意考虑外源磷对巢湖水体富营养化贡献的研究。(2)坚持矿产开发与环境保护并重原则，建立矿山环境恢复机制区域生态环境容量与矿业开发规模的相协调，实施矿山环境影响评估工作和制定区域矿业发展规划，逐步建立矿山地质环境治理备用金制度，引导矿山企业增加对生态环境保护和污染防治工作的投入，恢复地貌、植被，改善矿山环境恢复治理状况哺7’。严格限制在地质灾害易发区开采矿产资源，严禁在地质灾害危险区采矿。对新建矿山要确定对环境影响的准入条件，必须环境达标：坚持边开采边恢复的原则，对采矿活动破坏的矿山地质环境及时进行恢复治理：对己建矿山要加强监督检查，严格控制“三废”排放；尤其是采石企业，要求边开采边绿化，利用无尘碎石技术降低粉尘污染。对将要闭坑和己关闭的矿山，要提高环境恢复水平，加强矿山生态环境恢复治理和土地复垦，建立动态监测体系m1。(3)预防为主、防治结合，严防诱发重大地质灾害事件发生对开采矿产资源造成的滑坡、泥石流、塌陷等次生地质灾害及污染水体、水土流失等环境问题，要加强预防、监测，及时进行治理。(4)加强矿山生态环境防治技术的研究与推广工作在开发矿产资源时同步开发矿山生态环境资源，需要新的有效的科学技术。为此科技部门、环保部门要加强对矿山环境防治技术的研究，由政府或投资开发环境资源者提供研究经费，不断提高技术水平并加快在矿山进行技术培训和推广哺引。应该说，矿山生态环境治理技术的研究时间还不长，我国才刚刚起步，因此技术还不完善，尤其是在不同环境条件下的适用性研究和高难技术的研究还很不够，今后必须加强研究嫡引。但还必须看到，就现有的矿山环境防治技术在矿山39 被应用的不足15％，因此加快培育矿山环境科技推广队伍，加快矿山生态环境防治技术的推广更是当务之急∞1|。(5)完善并严格执行矿产资源与生态环境资源同步开发的法规《矿产资源法》和《环境保护法》是我国关于矿产资源开发与生态环境保护的两部重要法律，但由于不是一部统一的法律法规因而操作起来时有不便。2000年11月26日国务院发布了《全国生态环境保护纲要》，虽然涉及到矿产资源开发中的生态环境保护问题，但仍不够具体m引。因此今后必须尽快制订一套既顾及矿产资源开发，同时又涉及矿山生态环境防治的法规体系，完善、修改、细化以前有关矿产资源开发和环境保护的法律法规的一些条文，用法律手段保证二者的同步开发。需要指出的是，就目前的有关矿山生态环境保护治理的法规，对相当多的矿山企业约束力不够，矿LlJ环境严重破坏和污染事件频繁发生。因此各级政府，尤其是环境监督部门、矿产资源管理部门要切实对国家、对人民负责，严格依法行政，从严执法，强化监督。今后应实行环境破坏和执法失职双重责任追究制，使法律的严肃性、强制性得以体现，取信于民、造福于民哺3|。(6)优化产业结构，实行清洁生产，建立绿色矿业开发模式生态环境和产业结构是相互联系，相互依存的。地区生态环境良好，环境承载力变大，产业结构就会优化，促进社会经济持续稳定地增长。反之，恶劣的生态环境将造成水源污染、水土流失、森林破坏，危及工农业生产的基础，限制经济发展m1。图5-1产业结构对生态环境的影响机制№朝40 改变粗放型的矿业生产方式，严格环保准入制度，优化产业结构，建设高效、环保的工业体系，优化产业结构。转变传统高污染、高消耗、高产出矿业生产模式，推行清洁生产，发展循环经济，建立绿色矿业发展模式嘲3。良好的生态环境是人与自然和谐相处的动态平衡关系；良好的生态环境是构建生产发展、生活富裕、生态良好的和谐社会的必要条件，没有良好的自然环境，人类社会政治、经济、文化的发展就失去了物质基础和承载平台。同时，和谐社会也是一个尊重自然规律、重视环境保护与生态建设的社会。因此，生态环境是构建经济发展和社会和谐的必要条件哺71。4l 第六章结论巢湖水体污染日趋严重，国家对巢湖治理多个决策相应出台，之前的治理主要集中在农业面源污染和工业废水污染，不能根治。然而，巢湖流域广布含磷地层，影响或破坏富磷层位的因素明显，并且岩源磷的发现方法可行，所以岩源磷对巢湖富营养化影响重大，不得不考虑。这是本文的创新点，也是亮点。本文研究全面系统地手机了巢湖北部山区的地质、矿产、水文以及自然地理等方面的资料，通过对这些资料的开发利用和实地调查，我们基本弄清了研究区的地质背景、地质资源等地质环境条件以及存在的环境地质问题。针对这些问题，我们通过定性和定量分析，取得了一些成果和认识。(1)查明了研究区主要地质条件和富磷层位的分布。研究区横跨华北与华南两大板块的接合部，著名的呈NNE向延展的郯城一庐江大断裂穿越整个区域，由于该区所处的特殊构造部位，该区遭受到多期次的构造运动，使得区内地层及其富磷层位受到明显变形。区内不仅发育了郯庐断裂系之分支断裂滁河断裂，而在研究区内还发育了褶皱及一系列的纵断层、横断层和斜断层。以三个二级褶皱为主要构造形式，自东向西主要由俞府大村向斜、凤凰山背斜、平顶山向斜组成，在平面上表现为“M”形展布。区内褶皱构造的发育，直接影响并改造了富磷层位的展布，使得区内富磷地层也相应发生了褶皱变形、使得富磷地层更加集中。震旦系含磷层位，主要位于下段紫红色薄层硅质岩和页岩内，在该区震旦系主要出露于青苔山一带；高家边组地层主要分布与巢湖北部山区7410厂一带及其山地周边；志留系坟头组富磷层位主要分布于背斜核部；二叠系孤峰组主要分布于两个向斜翼部近核部部位；二叠系大隆组主要分布于两个向斜核部等。(2)通过实验分析弄清了富磷层位磷含量情况并进行了磷污染风险区划分。通过野外点磷实验的定性判断和实验室全磷测定实验的定量分析，我们得出：主要含磷层位分布规模较大者为坟头组、高家边组和孤峰组含磷层位；其次为五通组、高骊山组和大隆组；而震旦系含磷层位出露范围较小。在点磷实验的基础上，对所采的样品用分光光度法进行全磷含量测定，可将研究区所有含磷层位分为三个风险区，即低风险区、中风险区和高风险区。我们得出：孤峰组为超高风险层位；灯影组、高家边组、坟头组属于高风险层位：大龙组、殷坑组归为中等风险区；五通组、高骊山组则为低风险层位。(3)综合考虑了构造作用、人类采矿及工程开挖活动、岩石的风化剥蚀和淋滤作用、地表地下水输送作用对磷进入巢湖的影响作用。本区含磷层位均发生了褶皱，其中高家边组、坟头组多发育在凤凰山背斜核部，由于该背斜属于中和面褶皱，中和面以上脆性岩层在褶皱过程中易产生张裂隙使得岩层破碎，遭受强烈的风化、剥蚀和搬运，在丰富的地表地下水输送作用42 下汇入巢湖。(4)针对人类采矿活动提出了相应的防治措施。不管是特殊的构造作用，丰富的地表地下水资源还是自然的风化、剥蚀和淋滤作用，富磷层位都处在大自然的和谐状态之下，虽然有一些污染，但是在一定的环境容量下大自然通过一定的调节作用，这些污染也是微不足道的，但是人类的无序开采打破的大自然的平衡，超出了环境自净能力，造成了污染。所以我们有必要规范人类的行为，实现巢湖地区的可持续发展，关键是政府和相关部门的合理规划并依据相关法律、法规和政策认真贯彻执行。通过本文的研究，我们查明了研究区主要地质条件和富磷层位的分布，弄清了富磷层位磷含量情况并进行了磷污染风险区划分，能够更好的指导人类采矿活动，对含磷层位高、中风险区进行的人类活动要更加慎重，并实施相关的保护和修复措施，更好的保护矿山植被和地质环境，减少岩源磷的释放和流失，更好的保护巢湖。本文从岩源磷入手研究巢湖富营养化问题，将指明一个研究外源磷对水体富营养化的方向，为巢湖流域水环境的综合防治提供基本资料，为巢湖流域生态系统的合理开发和保护提供重要理论依据。43 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