滇池沉积物—水界面中氮的赋存形态及其在循环中的作用

论文摘要

氮营养盐是湖泊生态系统重要的营养元素之一,而且是湖泊富营养化过程中的关键因素,在外源污染得到控制的情况下,内源营养物质的释放将使水体中的氮保持较高浓度,对藻类及其他水生生物的生长具有重要的意义。本文以我国典型的富营养化城市浅水湖泊滇池为研究对象,研究了滇池不同区域水体、表层沉积物间隙水中氮营养盐的形态组成与含量,并采用逐级分离浸取的方法分析滇池表层沉积物中不同形态的氮的赋存形态特征,继而阐明滇池沉积物—水界面中各种形态氮的时空分布特征、变化规律和区域差异及其在氮循环中的作用,为滇池富营养化的治理提供参考依据。本论文的主要研究结果和结论如下：（1）滇池草海地区水体及表层沉积物间隙水中氮的质量浓度较外海高,同时外海地区氮的质量浓度分布以西北部最高,表层沉积物不同形态可转化态氮的含量也以西北部最高。（2）氮浓度在滇池表层、中层和上覆水中分布无明显差异,说明滇池水体运动剧烈、混合充分,而外海表层沉积物间隙水NH4+-N、TN浓度分别为上覆水平均浓度的14倍和6倍,NH4+-N、TN在湖水与表层沉积物间隙水间形成明显的浓度梯度,N03--N则没有呈现同样的浓度分布差异。同时氮在表层沉积物间隙水中主要以NH4’-N的形式存在,呈现出表层沉积物间隙水中氮以NH4’-N为主向上层水体释放的趋势,滇池存在内源释放导致滇池富营养化状态持续的潜在威胁。（3）自然粒度状态下,滇池表层沉积物中可转化态氮的含量比其他水域研究数据高很多,全湖平均值为1825.45gg/g,平均占总氮量的44.79%,由内源释放导致滇池富营养化状况持续的可能性更大。其中以SOEF-N的含量最高（733.68μg/g）, IEF-N次之（501.76μg/g）, SAEF-N含量最低（197.93μg/g） WAEF-N的含量（392.09μg/g）介于IEF-N和SAEF-N之间,因此SOEF-N是可转化态氮的绝对优势形态,IEF-N是可转化无机氮的绝对优势形态。（4）在可转化态氮都能参与循环的情况下,不同形态氮对循环的绝对贡献率大小为：SOEF-N（40.19%）>IEF-N（27.49%）>WAEF-N（21.48%）>S4EF-N （10.84%）。与其他水域比较,SOEF-N在滇池的绝对贡献率较低。（5）实验结果表明滇池表层沉积物间隙水中氮浓度与湖泊水体氮营养盐浓度的相互影响明显,同时滇池表层沉积物中所有形态的可转化态氮也与滇池上覆水及表层沉积物间隙水中的氮营养盐也呈现一定程度的相关性,而且IEF-N与它们都有一定的正相关关系,说明滇池表层沉积物及其间隙水中的不同形态氮与滇池整体湖泊氮循环过程密切相关。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 论文的立题依据与背景
• 1.2 研究内容及意义
• 1.2.1 研究内容
• 1.2.2 研究意义
• 1.3 创新点
• 第二章 文献综述
• 2.1 湖泊富营养化
• 2.1.1 富营养化的定义
• 2.1.2 湖泊富营养化营养物质的来源
• 2.1.3 湖泊富营养化产生的原因和限制因子
• 2.1.4 湖泊富营养化的危害
• 2.2 内源污染与湖泊富营养化
• 2.2.1 湖泊沉积物
• 2.2.2 沉积物中氮的赋存形态研究
• 2.2.3 氮在沉积物—水界面的迁移转化
• 第三章 样品采集及实验室分析方法
• 3.1 研究区域概况
• 3.1.1 自然地理
• 3.1.2 气象水文
• 3.1.3 水系
• 3.1.4 社会经济
• 3.1.5 滇池流域环境现状
• 3.2 滇池采样点布设
• 3.3 样品采集、保存及运输
• 3.3.1 样品采集
• 3.3.2 样品保存及运输
• 3.4 样品前处理
• 3.4.1 间隙水水样的提取
• 3.4.2 表层沉积物样品的处理
• 3.5 实验仪器与材料
• 3.6 实验试剂
• 3.7 实验分析方法
• 3.7.1 水体和间隙水中氮营养盐的分析测定方法
• 3.7.1.1 总氮（TN）
• 4⁺-N）'>3.7.1.2 氨氮（NH₄⁺-N）
• 3^--N）'>3.7.1.3 硝酸盐氮（NO₃^--N）
• 3.7.2 沉积物中氮营养盐的分析测定方法
• 3.7.2.1 可浸取态氮的分析测定
• 3.7.2.2 沉积物总氮的分析测定
• 第四章 结果与讨论
• 4.1 滇池氮营养盐的分布特征
• 4.1.1 滇池水体中氮营养盐的分布及特征
• 4.1.1.1 表层水中不同形态氮的分布及特征
• 4.1.1.2 中层水中不同形态氮的分布及特征
• 4.1.1.3 上覆水中不同形态氮的分布及特征
• 4.1.2 滇池表层沉积物间隙水中氮营养盐的分布及特征
• 4.1.3 滇池表层沉积物中不同形态氮的分布及特征
• 4.1.3.1 离子交换态氮（IEF-N）
• 4.1.3.2 弱酸可浸取态氮（WAEF-N）
• 4.1.3.3 强碱可浸取态氮（SAEF-N）
• 4.1.3.4 强氧化剂可浸取态氮（SOEF-N）
• 4.1.3.5 总氮（TN）和可转化态氮（TF-N）
• 4.1.3.6 滇池表层沉积物不同形态氮之间的相互影响
• 4.2 滇池氮营养盐的区域差异性研究
• 4.2.1 滇池水体中氮营养盐的区域差异性分析
• 4.2.2 滇池表层沉积物中不同形态氮的区域差异性分析
• 4.2.2.1 离子交换态氮（IEF-N）
• 4.2.2.2 弱酸可浸取态氮（WAEF-N）
• 4.2.2.3 强碱可浸取态氮（SAEF-N）
• 4.2.2.4 强氧化剂可浸取态氮（SOEF-N）
• 4.2.2.5 总氮（TN）和可转化态氮（TF-N）
• 4.3 滇池沉积物-水界面中的氮在循环中的作用
• 4.3.1 滇池表层沉积物间隙水中氮在循环中的作用
• 4.3.1.1 氮在水体及表层沉积物间隙水中的纵向分布
• 4⁺-N与NO₃^--N浓度分布差异'>4.3.1.2 滇池水体及表层沉积物间隙水中NH₄⁺-N与NO₃^--N浓度分布差异
• 4.3.2 滇池表层沉积物不同形态氮在循环中的作用
• 4.3.2.1 滇池表层沉积物不同形态氮对循环的贡献
• 4.3.2.2 滇池表层沉积物可转化态氮与水体及间隙水中不同形态氮的相互影响
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士期间发表论文目录