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杜塘水库沉积物—水界面氮磷释放通量研究

陈友震  
【摘要】:本文采用野外监测和实验室模拟相结合的研究方法,分别于2009年的平水期、丰水期和枯水期对杜塘水库沉积物的氮磷营养盐负荷、影响氮磷释放的因素和氮磷释放的通量进行了研究。研究表明,杜塘水库沉积物的氨氮负荷在44.64~235.61μg/g之间,总氮负荷量在619.64-2950.38μg/g之间,沉积物中的氮以有机氮为主;总磷负荷在214.69-292.81μg/g之间,其中有机磷占50%左右,而无机磷中以铁/铝磷为主,铁/铝磷和有机磷占总磷的87%以上,表明了杜塘水库沉积物具有较大的氮磷释放潜能。同一季节,总氮和总磷质量分数随水流方向逐渐增加,而不同季节沉积物中的氮磷负荷表现为丰水期平水期枯水期。实验室好氧-厌氧模拟试验表明,微生物对沉积物氮磷的内源释放具有重要的影响。灭菌组沉积物的氨氮和硝酸盐主要在浓度梯度作用力下进行扩散释放,较快达到平衡;而未灭菌组沉积物的氨氮和硝酸盐释放受溶解氧浓度的影响,缺氧环境会促进氨氮释放;有氧条件下,沉积物—水界面主要通过溶解性磷的浓度梯度扩散和有机磷矿化作用向上覆水释放磷,而厌氧条件下,微生物通过还原沉积物中铁结合态磷来促进磷的释放。通过对培养前后沉积物中各形态氮和各形态磷的质量分数分析,进一步表明了微生物能促进沉积物氮和磷的释放,同时证明了沉积物中有机氮、有机磷与铁/铝结合态磷是沉积物氮和磷释放的主要组分。根据孔隙水扩散模型法得到的氨氮释放速率在39.92~118.01 mg(m2d)-1之间,DIP(溶解性无机磷)释放速率为0.66-1.63 mg(m2d)-1之间;而实验室培养法得到的氨氮释放速率42.39-127.57 mg(m2d)-1之间;DIP释放速率在0.80-2.37 mg(m2d)-1之间,由此估算出杜塘水库沉积物每年向上覆水体释放氨氮23.95 t,DIP 0.43 t,氨氮释放对水体TN全年平均贡献率为21.01%;DIP释放对水体TP全年平均贡献率为6.79%,其中平水期和枯水期的贡献率高于丰水期。


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