湖泊沉積物氮素釋放特征研究.pdf

1、我國(guó)從上世紀(jì)80年代至今，由于工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，大量氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素及有機(jī)污染物人為排入湖泊中，富營(yíng)養(yǎng)化湖泊所占的比例已增加到了88.6%，成為一個(gè)嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題。湖泊作為容納和凈化陸源污染的自然生態(tài)系統(tǒng)，在全球氮循環(huán)中發(fā)揮著重要作用。研究湖泊生態(tài)系統(tǒng)沉積物中硝化、反硝化、厭氧氨氧化過(guò)程和無(wú)機(jī)氮的垂直分布規(guī)律，對(duì)進(jìn)一步研究湖泊生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)及污染修復(fù)有著理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文以武漢東湖、南湖以及南湖周邊養(yǎng)殖塘為研究區(qū)域，采用

2、乙炔抑制法測(cè)定了研究區(qū)域沉積物硝化速率；15N同位素示蹤法測(cè)定了湖泊沉積物反硝化速率和厭氧氨氧化速率。通過(guò)全年季節(jié)采樣，得出了研究區(qū)域硝化、反硝化和厭氧氨氧化季節(jié)和空間變化特征，在此基礎(chǔ)之上分析了主導(dǎo)研究區(qū)域硝化、反硝化和厭氧氨氧化的環(huán)境因子。研究結(jié)果表明：
　　 (1)硝化速率：東湖沉積物全年硝化速率變化范圍為180.1～1063.1μmol·m-2·h-1，均值為605.4μmol·m-2·h-1；南湖沉積物全年硝化速率變化

3、范圍為1282.1～4042.9μmol·m-2·h-1，均值為2141.2μmol·m-2·h-1；養(yǎng)殖水體沉積物全年硝化速率變化范圍為229.8～983.3μmol·m-2·h-1，均值為647.7μmol·m-2·h-1。
　　 (2)反硝化速率：東湖沉積物全年反硝化速率變化范圍為405.0～2201.3μmol·m-2·h-1，均值為906.4μmol·m-2·h-1。南湖沉積物全年反硝化速率變化范圍為1255.1～29

4、03.0μmol·m-2·h-1，均值為1935.6μmol·m-2·h-1。養(yǎng)殖水體沉積物全年反硝化速率變化范圍為335.5～1075.1μmol·m-2·h-1，均值為696.4μmol·m-2·h-1。東湖、南湖、養(yǎng)殖塘耦合硝化-反硝化占反硝化量的比例分別為86.3%、78.1%、88.1%；非耦合硝化-反硝化占反硝化量的比例分別為13.7%、21.9%、11.9%。
　　 (3)厭氧氨氧化速率：東湖沉積物全年厭氧氨氧化速

5、率變化范圍為50.3～333.8μmol·m-2·h-1，均值為127.0μmol·m-2·h-1。南湖沉積物全年厭氧氨氧化速率變化范圍為105.0～353.2μmol·m-2·h-1，均值為177.1μmol·m-2·h-1。養(yǎng)殖水體沉積物年厭氧氨氧化速率變化范圍為74.6～123.9μmol·m-2·h-1，均值為99.8μmol·m-2·h-1。東湖、南湖、養(yǎng)殖塘厭氧氨氧化產(chǎn)生N2量占湖泊產(chǎn)生N2量百分比分別約12.1%、8.2%

6、、13.2%。
　　 (4)季節(jié)和空間變化特征：研究區(qū)域硝化、反硝化速率表現(xiàn)出夏季>秋季>冬季>春季的季節(jié)變化特征，厭氧氨氧化速率表現(xiàn)出夏季>秋季>春季≈冬季的季節(jié)變化特征。同一季節(jié)，硝化、反硝化速率在污染源排放口形成明顯的高值區(qū)，沿水流擴(kuò)散方向逐漸減小。
　　 (5)環(huán)境影響因子：研究區(qū)域沉積物有機(jī)質(zhì)含量和沉積物表層上覆水溫度、NH4+濃度、營(yíng)養(yǎng)鹽含量對(duì)研究區(qū)域沉積物硝化、反硝化、厭氧氨氧化速率的影響都達(dá)到顯著性水平(