极端风情下湖泊沉积物-上覆水之间的物质交换

摘要

在内源动态问题越来越成为国内外研究热点中，国内外学者对极端风情(台风)过程下湖泊水体营养盐的变化机制却研究较少。本论文选择太湖沉积物一水界面为主要研究对象，利用沉积物再悬浮发生装置，室内模拟2004年卡努台风对太湖典型湖区水土界面的影响，旨在揭示极端风情(台风)过程下水体中营养盐的变化情况，为湖泊内源负荷研究提供科学依据，为水动力模拟装置提供精细操控参数。本文研究取得的主要研究结果如下： 1、在极端风情(台风)过程中，风浪扰动的平均侵蚀深度在毫米量级，SS负荷量13.3×106吨，约为静态负荷量的23倍。 2、梅梁湾湖区和大浦口湖区水体NH<,4><'+>-N浓度随着台风历时的增加而减少，而DTN浓度略有增加，表明了台风过程下水体中NH<,4><'+>-N向NO<,2><'->一N转化，从而降低了水体中的NH<,4><'+>-N浓度。 3、在台风过程中，梅梁湾湖区和大浦口湖区水体PO<,4><'3->-P浓度随着台风历时的增加而升高，DTP浓度略有增加。表现为沉积物向水体释放磷。 4、台风过程后沉积物表层总磷含量较台风前有所下降，而弱吸附态磷、铁结合态磷、铝结合态磷、有机磷含量均有增加。 5、太湖全湖静、台风风情下营养盐负荷量计算结果表明：在台风风情下，湖泊水体中PO<,4><'3->含量增加，PO<,4><'3->含量由静态负荷量57.6吨增加到66.8吨；湖泊水体中NH<,4><'+>含量由静风风情的741.9吨下降到438.5吨。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1湖泊内源污染问题研究目的和意义

1.2国内外研究进展

1.2.1浅水湖泊沉积物—水界面静态过程的研究进展

1.2.2浅水湖泊沉积物—水界面动态过程的研究进展

1.2.3极端风情(台风)沉积物—水界面动态过程的研究进展

1.3本论文的研究目的

1.3.1问题的提出

1.3.2研究目的

1.4技术路线

1.4.1预试验

1.4.2台风风情模拟试验

2研究区域与实验方法

2.1研究区域的选择

2.1.1太湖及各研究湖区的环境特征

2.1.2研究区域的确定

2.2样品的采集及处理

2.2.1沉积物的采集及处理

2.2.2水样的采集和保存

2.2.3间隙水的采集

2.2.4悬浮物的捕捉

2.3试验装置及工作原理

2.3.1再悬浮发生装置简介

2.3.2再悬浮发生装置工作原理

2.4室内模拟方法

2.5样品分析方法

2.5.1水样分析方法

2.5.2沉积物分析方法

3预实验

3.1预实验研究的目的

3.2研究区域的选择

3.3预实验的材料与方法

3.3.1泥样采集及预处理

3.3.2水样的采集

3.3.3实验模拟方法及步骤

3.3.4 SS分析方法

3.4计算

3.4.1水柱悬浮物累积浓度计算

3.4.2风速与波高之间的关系

3.5预实验结果讨论

3.5.1实验历时的确定

3.5.2不同频率单位面积悬浮物累积量

3.5.3电机扰动频率与波高关系的建立

4湖泊沉积物的理化特征

4.1表层沉积物的粒度组成

4.2沉积物含水率与孔隙度

4.3沉积物的Eh

4.4沉积物间隙水中营养盐含量的时空分布

4.5沉积物中诸形态磷分布

4.5.1沉积物中诸形态磷垂向分布

4.5.2沉积物各形态磷之间的相关性分析

5台风条件下湖泊沉积物—上覆水物质交换特征

5.1台风过程下沉积物的再悬浮特征

5.1.1台风过程下水体中SS含量的变化

5.1.2台风风情下沉积物扰动深度

5.2台风过程水体中SS的形态磷分布特征

5.3台风过程水体营养盐的变化特征

5.3.1台风过程水体NH4+-N的变化特征

5.3.2台风过程水体DTN的变化特征

5.3.3台风过程水体PO43--P的变化特征

5.3.4台风过程水体DTP的变化特征

5.4台风过程后沉积物物化特性

5.4.1台风过程后沉积物孔隙水中营养盐含量的时空分布

5.4.2台风过程后沉积物中诸形态磷分布

5.5全湖静、台风风情下营养盐负荷量的估算

6研究结论与展望

6.1研究结论

6.2本领域的研究展望

参考文献

致谢