淮南潘谢塌陷区底泥养分空间分布特征研究

摘要

底泥是水体三大环境要素之一，一方面即可以吸收污染物净化水体，另一方面，当底泥自身吸污能力达到一定容量时，将成为水体重要的内源污染源之一，向水体释放污染物质。因此，底泥的营养状况对水体水质的影响至关重要。采用传统地统计学与地理信息系统(GIS)软件相结合，达到了对底泥养分从定性到定量的全面分析，可以准确地了解研究区域具体每一点位的营养状况。有机质、速效钾、全磷、全氮四个指标是底泥营养物质代表性的指标，具有重要的研究价值。了解底泥的空间分布特征，对于底泥上水覆水体水质改善与污染控制可以提供一定的科学依据。本文主要针对淮南市潘集杨庄、谢桥塌陷区两个矿区的典型代表水域进行布点采样、分析，主要结论如下:
　　 1.潘谢塌陷区底泥采样点的有机质、速效钾、全磷、全氮垂直分布分析结果，未发现统一变化规律。
　　 2.杨庄塌陷区周边土壤有机质的平均含量范围在14.86～21.88g/kg，底泥平均含量范围在39.25～48.88g/kg。可以得知，杨庄底泥中的机质含量明显高于周边土壤，约为其2倍的含量。从变异系数得知，底泥有机质的变异系数远大于土壤有机质的变异系数，说明底泥有机质的变异程度较高。谢桥塌陷区周边土壤、底泥有机质的均值含量范围分别在31～43、31～41g/kg，两者均值含量较为接近，土壤与底泥的有机质变异系数在20％左右浮动，变异程度不大。
　　 3.杨庄、谢桥塌陷区两矿区周边土壤各层速效钾含量分布较为均匀、变幅不大，含量也相近，其均值分别为68mg/kg、80mg/kg，杨庄土壤中的速效钾平均值含量略低于谢桥土壤的;其底泥速效钾的平均值含量分别为222、120mg/kg，底泥速效钾含量却显著高于谢桥的;两矿区底泥中的速效钾含量均高于周边土壤的，而且杨庄塌陷区底泥速效钾含量显著高于土壤，约为土壤含量的3倍;杨庄塌陷区周边土壤、底泥速效钾的变异系数均小于50％，属于中等变异，谢桥塌陷区周边土壤速效钾变异程度较小，属于中等变异，而其底泥的变异程度较高，说明底泥受到多种环境的影响。
　　 4.杨庄、谢桥土壤中的全磷含量平均值分别为0.0215％、0.0334％:可得知，谢桥土壤中的全磷含量高于杨庄土壤的，约为其1.5倍;杨庄、谢桥底泥中的全磷含量平均值分别为0.0302％、0.0362％，谢桥底泥中的全磷含量根据平均值的计算结果，略微高于杨庄的。杨庄底泥中的全磷含量高于周边土壤的，而谢桥底泥中的全磷含量与土壤的相差不大，含量较为接近。两矿区全磷的变异系数均在10％～100％之间，属于中等变异。
　　 5.杨庄、谢桥塌陷区底泥全氮的平均值含量分别为0.1327％、0.1104％，杨庄底泥全氮含量略微高于谢桥的。杨庄塌陷区底泥中全氮含量高于周边土壤的，约为其2倍，谢桥塌陷区周边土壤的全氮含量与底泥中的相近。根据变异系数计算结果，杨庄塌陷区周边土壤全氮的变异程度小于谢桥周边土壤的，而底泥变异程度却大于谢桥底泥的。
　　 6.杨庄塌陷区底泥各层有机质含量较为丰富，主要处于Ⅰ级与Ⅱ级标准，谢桥塌陷区底泥各层有机质含量主要处于Ⅰ级至Ⅲ级标准。
　　 7.杨庄底泥速效钾的含量由东至西呈逐渐递增的趋势，且三层变化趋势基本一致，其中西部含量均处于Ⅰ级标准，含量丰富。谢桥塌陷区底泥速效钾第一层与第二层的分布趋势较为相近，含量范围主要处于Ⅲ级标准。第三层与第四层的分布趋势较为相近，速效钾含量范围主要处于Ⅲ、Ⅳ级标准。
　　 8.杨庄塌陷区底泥第一层与第三层的全磷含量较为均匀，单一，含量数值分别集中于0.032％与0.02％，第一层要略高于第三层的含量。第二层的含量分布范围较广一些，含量范围为0.0236％～0.0518％，第二层东部含量范围与第三层相近，西部含量范围则要高于第一层与第三层。谢桥塌陷区底泥四个层次的全磷含量分布格局各不相同，但含量范围主要在0.02～0.04％。
　　 9.杨庄塌陷区底泥全氮含量的平面插值分布，三个层次东部区域含量范围均在0.2％以内，西部区域含量较东部区域高，各个层次含量范围不一，各有特点。谢桥塌陷区底泥全氮含量第一层、第二层、第四层含量范围主要在0.1～0.15％。第一层与第三层的分布格局较为复杂，而第二层与第四层全氮含量分布格局则较为简单明了。
　　 10.杨庄塌陷区底泥各营养指标与上覆水体营养指标的相关性分析结果表明:杨庄塌陷区底泥中全磷与速效钾相关性较好，相关系数为0.671;底泥中全氮与底泥有机质显著相关，相关系数高达0.889;水中总磷与底泥有机质、速效钾、全磷、全氮均相关，且与有机质、全氮显著相关;水中的总氮与底泥的有机质、全氮、水中的总磷呈极显著相关。谢桥塌陷区底泥各营养指标与上覆水体营养指标的相关性分析结果表明:谢桥塌陷区底泥速效钾与有机质显著相关;底泥全氮与有机质、速效钾、全磷相关，且与全磷呈极显著相关，其相关系数为0.827。
　　 11.杨庄塌陷区底泥各营养元素与周边土壤相关性分析结果表明:杨庄塌陷区底泥中的全磷与土壤中的全氮相关性较好，在0.05水平下，相关系数为-0.824，其余各项营养指标之间未发现较好的相关性;谢桥塌陷区底泥各营养元素与周边土壤相关性分析结果表明:谢桥塌陷区周边土壤中的有机质与底泥中的全磷、全氮具有较好的相关性，在0.01水平下，土壤中的有机质与底泥中的全磷的相关系数为-0.876，在0.05水平下，土壤有机质与底泥全氮的相关系数为-0.733。

目录

声明

摘要

插图清单

附表清单

1 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 研究的主要内容

1．4 研究的目的和意义

1．5 课题研究的技术路线

2 材料与研究方法

2．1 研究区背景

2．2 样品采集

2．2．1 采样点分布图

2．2．2 样品采集方法

2．2．3 实验测定指标与方法

2．2．4 仪器与设备

2．3 数据处理与分析方法

3 潘谢塌陷区底泥养分垂直分布特征

3．1 底泥养分指标含量分级标准

3．2 潘集杨庄塌陷区底泥养分垂直分布特征

3．3 谢桥塌陷区底泥养分垂直分布特征

3．4 本章小结

4 潘谢塌陷区底泥养分空间分布特征

4．1 常用空间插值方法概述

4．2 潘谢塌陷区底泥及周边土壤统计特征值分析

4．2．1 潘集杨庄塌陷区底泥及周边土壤统计特征值分析

4．2．2 谢桥塌陷区底泥及周边土壤统计特征值分析

4．3 潘谢塌陷区底泥、周边土壤统计特征对比分析

4．4 各种空间插值方法精度比较分析

4．4．1 潘集杨庄底泥养分空间插值模型确定

4．4．2 谢桥塌陷区底泥养分空间插值模型确定

4．5 潘谢塌陷区底泥空间插值结果分析

4．5．1 潘集杨庄塌陷区底泥空间插值结果分析

4．5．2 谢桥塌陷区底泥空间插值结果分析

5 潘谢塌陷区底泥、水体、周边土壤相关性分析

5．1 潘谢塌陷区底泥、水体相关性分析

5．2 潘谢塌陷区底泥、周边土壤相关性分析

6 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果