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崇明东滩盐沼前缘带上覆水氮、磷营养盐潮周期变化特征及其影响因素

姚东京  
【摘要】: 河口潮滩是海陆交互作用的重要环境界面,其水动力作用强烈、泥沙输移和冲淤变化复杂、生物多样丰富,具有独特的环境功能和生态价值,尤其在清除河口陆源氮污染方面起着十分重要的作用。长江口滨岸带人口密集、城市化进程迅速,尤其是近20a来,经济快速增长伴随的巨大开发强度,严重影响了长江口滨岸潮滩环境系统内部物质的自然循环过程,对河口潮滩生态系统及近岸水体环境造成了直接和潜在的危害。开展长江口滨岸潮滩氮、磷营养盐的生物地球化学循环研究,具有全球性环境学意义,为滨岸潮滩可持续发展和保护提供科学依据。 在国家自然科学基金项目“长江口崇明东滩高潮滩盐沼水—沉积物—植物界面泥沙输移机制研究”(编号:40571012)和河口海岸国家重点实验室开放基金项目“崇明东滩生源要素在潮流作用下输移过程”(编号:SKLEC0510)支撑下,于2007年春季(5月)和2007年夏季(7、8月)在崇明东滩盐沼前缘带进行野外监测和样品采集,系统研究了该区域上覆水氮、磷营养盐潮周期变化和大小潮周期变化及其时空变化特征,并探讨了水环境因子和水动力条件——流速对氮、磷营养盐的影响机制,取得了以下主要成果: 崇明东滩盐沼前缘带上覆水溶解态总无机氮(DIN)浓度平均值达到4.86mg·L-1。个别潮汐中三态氮含量高达9.79mg·L-1(NH4+-N)、3.02mg·L-1(NO2--N)和9.15mg·L-1(NO3--N)。春季三态氮比为NO3--N: NH4+-N: NO2--N = 11: 1.6: 1,夏季三态氮比为NO3--N: NH4+-N: NO2--N = 14: 4: 1,显然NH4+-N在夏季时占溶解态无机氮的比例有所提高。TDP的浓度介于0.000~0.374mg·L-1之间,平均浓度为0.056mg·L-1。 崇明东滩盐沼前缘带上覆水三态氮、DIN和TDP浓度在整个潮周期变化过程中不具有明显的分层现象。三态氮、DIN和TDP浓度在垂向上的变化较为复杂,大潮时其垂向浓度变化没有一致性,且在潮平阶段其波动性表现的更为复杂和剧烈;小潮时,随着潮位降低其垂向浓度变化越来越趋于简单,甚至其垂向浓度趋于相同。 崇明东滩盐沼前缘带上覆水不同潮汐三态氮、DIN和TDP浓度潮周期变化不存在一致性。三态氮、DIN和TDP在潮周期变化过程中出现“单峰型”和“双峰型”的变化过程,甚至在个别潮汐出现“多峰型”变化,且大多数潮汐无机氮在涨潮阶段和落潮阶段均出现极大值。 崇明东滩盐沼前缘带上覆水三态氮、DIN和TDP浓度大小潮周期变化表现为:NO2--N的大小潮周期变化在盐沼区和光滩区变化趋势基本一致;NO3--N大小潮周期变化均具有增加的变化趋势;DIN的大小潮周期变化在盐沼区和光滩区具有明显的差异性;NH4+-N和TDP大小潮周期变化均具有明显波动减少的变化趋势,光滩区减少的速率比盐沼区的快,且光滩区的波动强度高于盐沼区。 崇明东滩盐沼前缘带上覆水三态氮、DIN和TDP时空分异明显。盐沼区夏季NH4+-N、NO3--N、DIN和TDP平均浓度高于春季相对应潮汐的浓度;NO2--N则恰好相反,表现为春季高于夏季;三态氮、DIN和TDP的潮周期变化表现出较大的差异性,其中TDP潮周期变化幅度表现为夏季强于春季,随着潮位逐渐减少,二者之间的差异也逐渐减少。盐沼区和光滩区NH4+-N、NO3--N和DIN平均浓度在各个潮汐间的差异表现非常复杂,NO2--N和TDP基本上表现为光滩区大于盐沼区或相差不大。盐沼区和光滩区的三态氮、DIN和TDP的潮周期变化存在差异,其中TDP潮周期变化范围相对较小。 相关分析表明,崇明东滩盐沼前缘带水环境因子(温度、盐度、电导率、pH、溶解氧、悬沙浓度和悬沙粒径等)对上覆水三态氮、DIN和TDP的影响大多不具有直接的作用,但是在2007年5月18日夜潮盐度和电导率分别与NH4+-N呈显著正相关,即NH4+-N随着盐度和电导率增加而增加。 在个别潮汐中,流速与氮、磷营养盐变化呈显著性相关,其余潮汐流速对三态氮、DIN和TDP浓度在沉积物—水界面氮、磷营养盐迁移和转化及水平输移的影响存在较为复杂的关系。潮汐的涨潮阶段、潮平阶段、落潮阶段及潮平均流速与三态氮、DIN和TDP均没有显著性相关。潮汐平均流速与NO2--N变异系数呈显著正相关,潮汐平均流速越大,NO2--N潮周期波动性越大。


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1 姚东京;崇明东滩盐沼前缘带上覆水氮、磷营养盐潮周期变化特征及其影响因素[D];上海师范大学;2009年
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