不同环境条件下辽河干流表层沉积物氮磷释放规律研究

摘要

随着社会经济发展和城市化进程的加快，大量工业、农业和生活污水被排入河流中，逐渐沉积于河流沉积物中。当外源污染得到良好控制后，沉积物中的氮磷营养盐可通过生物、物理和化学作用被释放出来使水体中氮、磷营养盐保持较高浓度。因此，研究沉积物氮磷赋存形态与释放规律对于水体富营养化防控具有重要意义。 本研究以辽河干流为研究区，采用超声、消解和STM连续提取法对辽河表层沉积物中氮、磷主要赋存形态进行了分析；实验室静态模拟对辽河表层沉积物中氮、磷释放规律和释放量进行相关性分析和回归分析；通过控制单一变量的方法对单因素影响表层沉积物中氮、磷释放特征进行回归分析和相关性分析。结果表明：不同形态磷百分含量顺序分别为：Ex-P>Al-P>Ca-P>Fe-P，说明辽河表层沉积物中磷元素主要以Ex-P形式存在和富集。辽河沉积物中氮元素含量主要以NO3-N形式赋存，沉积物中硝化作用较强。 静态模拟辽河沉积物释放特征，N元素主要以NO3-N形式释放；P元素主要以PO43-形式释放。叶绿素a含量表征水体发生富营养化的强度和时间，结果显示TN、NO3-N和NH4-N释放达到最大量后才开始出现富营养化现象。磷元素与富营养化发生的时间是同时发生的，因此可通过预测河流水体中氮元素含量来对水体富营养化发生的时间和强度进行预警。随时间变化氮、磷释放量拟合方程可预测出在不同时间水体氮磷含量。建立叶绿素a与氮、磷线性回归方程C(a)=-0.062ln(C(TP))-0.1484(R2=0.7328)，C(a)=0.0039e2.6613C(NO3-N)(R2=0.1134)，其中与磷元素相关性较好。可通过监测水体中磷元素的含量对水体富营养化的发生强度进行预测。 单因素研究结果表明，温度、pH、水动力学扰动对N、P释放影响较大。最适释放条件为，温度为30℃~35℃、pH6~7、水动力扰动强度越强氮、磷释放量越大。在温度为30℃、pH=7的条件下有利于NO3-N的释放；温度为25℃、pH=9时有利于NH4-N的释放；温度为35℃、pH=6~7时有利于PO43-的释放。因此在温度为30~35℃、水动力扰动较大时为底泥中氮、磷释放量较大时期，此期间易发生水体富营化，生态风险较大。可通过测定不同的外界环境发生改变时水体中TN、TP浓度的变化预测水体发生富营养的风险，对水体富营养的预警、管理和监测提供科学依据。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 前言

1.2 国内外研究进展

1.3 研究目的与意义

1.4 研究目标、内容与技术路线

第二章辽河干流沉积物氮磷赋存形态及空间分布

2.1 前言

2.2材料与方法

2.3 不同形态磷含量及空间变化特征

2.4 不同形态氮含量及其空间变化特征

2.5 辽河表层沉积物中不同形态氮、磷空间分布规律

2.6 辽河表层沉积物中不同形态磷相关性分析

2.7 结论

第三章 辽河干流表层沉积物氮磷释放规律静态模拟研究

3.1 前言

3.2材料与方法

3.3实验室模拟静态沉积物氮、磷释放规律

3.4 水体中氮、磷浓度相关性分析

3.5 水体中氮、磷释放量回归分析与富营养化预警分析

3.6结论

第四章 辽河干流表层沉积物氮磷释放影响因素研究

4.1 前言

4.2 材料与方法

4.3 单因素影响释放规律

4.4 不同影响因素氮磷释放量回归分析

4.5 结论

第五章 结论与展望

5.1主要结论

5.2 研究展望

参考文献

致谢