收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

感潮河段沉积物—水界面营养盐交换行为研究

姜鲁青  
【摘要】:河口是联系陆地河流与海洋两大生态系统的过渡地带,河口区营养元素的生物地球化学行为对其向海洋的输出有显著的影响。沉积物-水界面是河口水体在物理化学和生物特征等方面差异性最显著和进行物质输运与交换最频繁的边界。淡、咸水交汇后必然导致河口水体中固、液相之间营养元素的再分配和形态发生变化,从而影响其由陆地输入到海洋的数量的组成特征。作为一条典型的城市纳污河流,李村河口潮滩污染比较严重,潮滩沉积物中赋存的营养元素的迁移和转化对河口区乃至胶州湾的生物生产过程有重要的影响。本文通过研究吸附、释放动力学及吸附热力学过程,探讨了营养盐在悬浮颗粒物表面的吸附/释放特性,并进一步分析了环境因素对吸附/释放行为的影响;通过模拟沉积物-水界面营养盐的交换过程,得出了界面营养盐交换通量,并在此基础上研究了环境因素对界面营养盐交换过程的影响;通过对底部海流流速和风速的现场观测,分析了河口沉积物再悬浮的水动力机制,进而对沉积物再悬浮条件进行了模拟标定,并在此基础上对沉积物再悬浮和沉降过程中营养盐含量的变化过程进行了模拟研究。基于现场观测和实验室中的模拟,取得了以下新的认识和结论: 1.全面测定了感潮河段上覆水和沉积物的物理及化学性质。结果表明: (1)上覆水氨氮、硝酸盐、TN和磷酸盐的含量以及Eh和COD的变化趋势一致,总体上呈现出涨潮时降低,落潮时升高的趋势;而水深、盐度、溶解氧含量和pH值的变化规律正好相反。上覆水的物理化学性质受潮汐影响显著。 (2)表层沉积物的粒径呈现从河口到上游先增大后减小的趋势;沉积物中的氨氮和硝态氮的含量大体上都随深度的增加而增加;随着深度的增加,总磷含量减少的速率逐渐增大。 2.建立了悬浮颗粒物对PO_4~(3-)-P、NH_4~+-N、NO_3~-N的吸附动力学过程。试验得出三者吸附平衡时间分别为8h、2h和12h;NO_3~--N的吸附动力学过程可用抛物线扩散模型和Elovich模型进行较好拟合,NH_4~+-N的吸附动力学过程可用Elovich模型进行高度拟合。一级动力学模型对二者的拟合度都较差,表明NO_3~--N、NH_4~+-N的吸附作用受多种环境因素制约。 3.系统研究多种因素对营养盐在悬浮颗粒物表面的吸附与释放行为的影响。盐度升高有利于PO_4~(3-)-P的释放;温度升高对PO_4~(3-)-P吸附、释放都有促进作用;振荡频率的升高有利于PO_4~(3-)-P的释放,沉积物颗粒能否处于悬浮状态是影响PO_4~(3-)-P释放的关键;随着泥水比的升高,PO_4~(3-)-P的释放速率和释放量显著提高。 4.测定了感潮河段沉积物-水界面营养盐的交换通量。结果表明:扩散过程是控制营养盐界面交换的最主要过程,上覆水和间隙水之间浓度差决定了其交换速率;沉积物为亚硝态氮、氨态氮、磷酸盐等营养盐的源。 5.分析了不同环境因素对沉积物-水界面营养盐交换通量的影响。研究结果表明:温度和生物扰动是影响交换通量的主要因子;溶解氧浓度改变时,硝态氮、氨态氮和磷酸盐的交换通量会发生改变,而亚硝态氮基本不变;随着盐度的增大,氨氮和亚硝态氮的交换通量逐渐增大,NO_3~--N的交换通量逐渐减小,而磷酸盐基本没有变化。 6.基于现场观测数据计算了波要素、波浪切应力和底流切应力。结果表明:小风速条件下波浪切应力与底流切应力大致相当,且二者均小于各自的临界切应力;中、大风速条件下,波浪切应力显著大于底流切应力,亦大于临界波浪切应力。 7.确定了不同扰动频率与悬浮物浓度的关系。确定了距离沉积物-水界面50cm处的悬浮物浓度( C50 )与扰动频率( n )的定量关系为C50=0.00044exp(n/0.486)+24.875,进而得出了现场不同风速下实测C50所对应的扰动频率,从而建立了扰动频率(n)与现场风速(v)的定量对应关系:v=4.3091n-17.001。 8.模拟了沉积物再悬浮和沉降条件下的营养盐响应。研究结果表明:上覆水中的营养盐含量随着扰动强度的改变而发生变化;沉降阶段的最初0.5h是悬浮物浓度降低的主要阶段。小风和中风条件下,随着悬浮物浓度的逐渐增加,水体氨氮的含量有所下降;大风过程中,虽然悬浮物浓度较大,但水体氨氮含量相对于中风时有所升高。水体磷酸盐含量与悬浮物量之间呈负相关关系。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 John F.Machiwa;聂晶磊;;被污水部分污染的红树林沉积物中有机碳的分配和再矿化[J];AMBIO-人类环境杂志;1998年08期
2 路永正,董德明,沈秀娥,刘亮,李莹;曝气对河流沉积物中重金属Cu,Pb,Zn和Cd释放的影响[J];吉林大学学报(理学版);2005年06期
3 孟妍;伏美燕;;去除有机质前后海底沉积物对稀土元素吸附能力的变化研究[J];热带海洋学报;2006年04期
4 贺行良;夏宁;刘昌岭;;海上油气化探沉积物样品测试技术[J];物探与化探;2008年04期
5 杨学芬;熊邦喜;杨明生;;武汉南湖水体及沉积物不同形态磷的季节变化[J];应用生态学报;2008年09期
6 王玉红;姚桂莲;;火焰原子吸收法测定土壤、水系沉积物中二价锰的研究[J];化工矿产地质;2008年03期
7 刘广山;李冬梅;易勇;刘素美;白洁;张经;;胶州湾沉积物的放射性核素含量分布与沉积速率[J];地球学报;2008年06期
8 吕文英;周树杰;;珠江口沉积物中重金属形态分布特征研究[J];安徽农业科学;2009年10期
9 邹扬;曾胤新;田蕴;郑天凌;;白令海北部表层沉积物中细菌多样性的研究[J];极地研究;2009年01期
10 谷阳光;王朝晖;方军;舒永红;吴庆晖;牟德海;吕颂辉;;大亚湾表层沉积物中重金属分布特征及潜在生态危害评价[J];分析测试学报;2009年04期
11 郑瑞芝;陈然;王鑫煌;张钒;;沉积物总氮总磷同时消解分析方法[J];海洋通报;2009年04期
12 白洁;李海艳;张健;赵阳国;;黄海西北部沉积物中细菌群落16S rDNA多样性解析[J];中国环境科学;2009年12期
13 王江涛;齐红菊;李宁;谭丽菊;;青岛及周边海区沉积物的氧化还原环境[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2009年S1期
14 Charles K;王中梁;;挪威近海Storegga滑坡侧翼麻点的成因及烟囱构造[J];海洋地质动态;2010年01期
15 张娇;张龙军;宫敏娜;;黄河口及近海表层沉积物中烃类化合物的组成和分布[J];海洋学报(中文版);2010年03期
16 周永胜;王立立;李取生;王玉萍;;南沙河口湿地沉积物对磷的吸附特性研究[J];华南师范大学学报(自然科学版);2011年01期
17 R.H.莫尔斯;;利用镭同利用氢和铀的地化普查方法的比较[J];世界核地质科学;1974年01期
18 郑盛华;王宪;;青岛外海沉积物中磷的分布[J];科学技术与工程;2005年24期
19 刘启贞;李九发;程栋;陆维昌;李道季;陈邦林;;长江口海水和沉积物腐殖质的分析[J];海洋环境科学;2006年02期
20 乔永民;黄长江;;柘林湾表层沉积物重金属分布及污染初步评价[J];海洋科学;2006年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 沈永;冯素萍;;沉积物中汞的消解测定方法研究[A];有毒化学污染物监测与风险管理技术交流研讨会论文集[C];2008年
2 张景环;何孟常;;中国不同区域沉积物中的黑炭对菲的吸附作用研究[A];持久性有机污染物论坛2008暨第三届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2008年
3 曲健;解天民;;沉积物和生物样品中持久性有机物的分析[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
4 韩丹;刘希涛;;活性炭固定沉积物中HCHs和DDTs的可行性研究[A];持久性有机污染物论坛2010暨第五届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2010年
5 陈静;王琳玲;袁松虎;刘细祥;梅玲芳;王悦;陆晓华;;点源排放六氯苯在沉积物中的分布研究[A];持久性有机污染物论坛2008暨第三届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2008年
6 胡宁静;石学法;刘季花;黄朋;;辽东半岛西部海域沉积物多环芳烃分布特征研究[A];中国矿物岩石地球化学学会第12届学术年会论文集[C];2009年
7 关平;王玉斌;;四川西部沉积物中饱和烃单体烃碳同位素研究及其环境意义[A];第三届全国沉积学大会论文摘要汇编[C];2004年
8 史双昕;邵丁丁;周丽;黄业茹;;长江下游表层沉积物中有机氯农药残留状况研究[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
9 欧冬妮;刘敏;侯立军;许世远;余婕;程书波;高磊;;干湿交替对潮滩沉积物磷酸盐吸附特征的影响[A];《自然地理学与生态建设》论文集[C];2006年
10 吕昌伟;何江;沈丽丽;孙英;;哈素海沉积物中磷的分布特征[A];第三届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘景春;福建红树林湿地沉积物重金属的环境地球化学研究[D];厦门大学;2006年
2 陈宇云;钱塘江水体中多环芳烃的时空分布、污染来源及生物有效性[D];浙江大学;2008年
3 易文利;有机质对磷素在沉积物—水—沉水植物间迁移转化的影响[D];西北农林科技大学;2008年
4 鲍佳;典型水体沉积物与点源周边环境的全氟烷酸类化合物污染现状及趋势研究[D];大连理工大学;2010年
5 李友训;胶州湾和东太平洋海隆(~13°N)沉积物微生物多样性研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2008年
6 王淑芳;深海热液口硫化物及沉积物微生物多样性及其与环境相互关系研究[D];中国海洋大学;2008年
7 黄清辉;浅水湖泊内源磷释放及其生物有效性[D];中国科学院研究生院(生态环境研究中心);2005年
8 赵晶;南极中山站沉积物中微生物多样性分析及宏基因组文库研究[D];厦门大学;2007年
9 王晓丽;重金属在沉积物中的吸附与稳定固定化研究[D];吉林大学;2008年
10 张长;内分泌干扰物双酚A在多介质水环境中的典型行为研究[D];湖南大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 司靖宇;金汞齐微电极的研制及其在测量海洋沉积物间隙水中DO、Mn~(2+)和Fe~(2+)的应用[D];厦门大学;2008年
2 吕伟香;东、黄海沉积物中生物硅的研究[D];中国海洋大学;2007年
3 宫敏娜;黄河及河口颗粒物中正构烷烃与多环芳烃的分布研究[D];中国海洋大学;2006年
4 杜显元;污染沉积物中重金属的羟基磷灰石固定化研究[D];吉林大学;2008年
5 夏黎莉;鄱阳湖沉积物中磷的形态及吸附释放特征研究[D];南昌大学;2007年
6 尹丽;饶河口沉积物对铜吸附与释放特性的研究[D];南昌大学;2007年
7 周召千;东海沉积物中氮的形态研究[D];中国海洋大学;2008年
8 王天宇;30米天然气水合物保真采样器的设计[D];浙江大学;2008年
9 谷阳光;广东沿海沉积物中生源要素、重金属分布及其潜在生态危害评价[D];暨南大学;2009年
10 刘国营;基于ANSYS和FLUENT的海底沉积物原位保真采样系统性能分析[D];中国海洋大学;2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王轶慧 记者  薛婧;“仿生式水底采样器”全国领先[N];黑龙江日报;2006年
2 邱红杰;我国首次环球大洋科考完成前半段任务[N];大众科技报;2005年
3 记者 张一玲;我国首次从大西洋底获得热液硫化物样品[N];中国海洋报;2005年
4 蒋军;在印度洋考察的日子[N];中国海洋报;2007年
5 本报记者 于德福;我们能做的还很多[N];地质勘查导报;2005年
6 记者 杜华斌;北极池塘发生大面积干枯现象[N];科技日报;2007年
7 记者 向杰;我首次从海底2600米“抓”出热液硫化物[N];科技日报;2005年
8 记者 金小平;青岛海地所上半年工作有声有色[N];中国矿业报;2006年
9 仵德建 刘大正;环球大洋科考满载而归[N];科技日报;2006年
10 本报记者 王建;深穿透地球化学方法:洞察森林沼泽区隐伏矿[N];地质勘查导报;2006年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978