杜塘水库沉积物—水界面氮磷释放通量研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 中文文摘
• 目录
• 绪论
• 0.1 水体中氮磷与沉积物的关系
• 0.1.1 沉积物中氮与水体中氮的关系
• 0.1.2 沉积物中磷与水体中磷的关系
• 0.1.3 沉积物-水界面氮磷释放研究现状
• 0.2 沉积物氮磷形态测定方法
• 0.2.1 沉积物氮的测定方法
• 0.2.2 沉积物中磷的测定方法
• 0.3 沉积物-水界面沉积物氮磷释放通量研究方法
• 0.3.1 沉积物间隙水浓度梯度估算法
• 0.3.2 上覆水营养盐质量平衡估算法
• 0.3.3 实验室培养法
• 0.3.4 现场法
• 0.4 沉积物-水界面氮磷释放的主要影响因素
• 0.4.1 温度
• 0.4.2 溶解氧
• 0.4.3 pH
• 0.4.4 沉积物中的有机质
• 0.4.5 底栖生物
• 0.4.6 微生物
• 0.5 研究目标和内容及技术路线
• 0.5.1 研究目标和内容
• 0.5.2 研究技术路线
• 第1章 杜塘水库概况
• 1.1 水库概况
• 1.1.1 水库地理位置
• 1.1.2 自然环境和社会环境
• 1.2 水质概况
• 1.2.1 常年水质
• 1.2.2 2008年杜塘水库水质
• 1.2.3 2008～2009年优势浮游植物时空分布特征
• 1.3 小结
• 第2章 杜塘水库沉积物各形态氮磷时空分布规律研究
• 2.1 前言
• 2.2 样品采集与分析
• 2.2.1 采样时间与地点
• 2.2.2 沉积物的采集
• 2.2.3 样品处理
• 2.2.4 含水率测定
• 2.2.5 沉积物各形态氮磷测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 水库沉积物总氮总磷垂向分布
• 2.3.2 国内部分水库沉积物氮、磷负荷比较
• 2.3.3 表层沉积物氨氮及总氮时空分布
• 2.3.4 杜塘水库各形态磷时空分布
• 2.4 小结
• 第3章 沉积物-水界面氮磷释放影响因素研究
• 3.1 前言
• 3.2 样品采集与分析
• 3.2.1 样品采集与前处理
• 3.2.2 模拟试验设计
• 3.2.3 样品分析方法
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 上覆水氨氮和硝酸盐氮变化规律
• 3.3.2 上覆水DIP和溶解性铁浓度变化规律
• 3.3.3 培养前后沉积物中氮磷质量分数变化
• 3.4 小结
• 第4章 杜塘水库沉积物氮磷释放通量研究
• 4.1 前言
• 4.2 样品采集与分析
• 4.2.1 采样时间与地点
• 4.2.2 沉积物的采集
• 4.2.3 水样采集
• 4.2.4 样品处理
• 4.2.5 样品分析方法
• 4.2.6 孔隙水扩散模型法测定氮、磷释放速率
• 4.2.7 实验室培养法测定释放速率
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 孔隙水扩散模型氮、磷释放速率
• 4.3.2 实验室培养法氮、磷释放速率
• 4.3.3 孔隙水扩散模型法和实验室培养法比较
• 4.3.4 释放实验前后沉积物各形态氮、磷变化
• 4.3.5 国内部分湖库氮、磷释放速率比较
• 4.3.6 杜塘水库不同季节沉积物对水体营养盐的贡献
• 4.4 小结
• 第5章 结论
• 5.1 主要结论
• 5.2 不足之处
• 参考文献
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 个人简历