西湖沉積物-水界面氮的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程研究.pdf

1、本文以杭州西湖沉積物和水體為研究對(duì)象，進(jìn)行為期一年(2014年7月-2015年4月)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和分析實(shí)驗(yàn)，監(jiān)測(cè)分析了西湖水質(zhì)現(xiàn)狀以及沉積物中氮和重金屬的污染狀態(tài)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室模擬培養(yǎng)試驗(yàn)，探究了西湖沉積物向上覆水體的氮釋放率及環(huán)境因子對(duì)其的影響。運(yùn)用氮氧同位素技術(shù)進(jìn)行西湖沉積物間隙水和底層水中NO3-溯源和氮的遷移轉(zhuǎn)化研究，并結(jié)合乙炔抑制法測(cè)定沉積物中的硝化和反硝化速率，闡明了西湖沉積物和水體中含氮污染物質(zhì)的主要來(lái)源和遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制。為西湖

2、水體富營(yíng)養(yǎng)化治理和控制，提供科學(xué)的理論參考。結(jié)果如下：
　　(1)西湖水體存在嚴(yán)重的氮污染現(xiàn)象，達(dá)到了富營(yíng)養(yǎng)化條件。西湖沉積物總體上表現(xiàn)為中性-弱堿性環(huán)境，沉積物中含氮物質(zhì)主要以銨態(tài)氮的形式存在。沉積物中重金屬As、Cd、Pb、Co和Zn年平均值都超過(guò)沉積物背景值，且重金屬Cu、Pb、Zn、Cd、Mn和As間，Co、Cr、Mn和Ni間均呈現(xiàn)出顯著正相關(guān)關(guān)系。根據(jù)聚類分析顯示，西湖沉積物中Cu、Zn、Pb、Cd、Mn和As的來(lái)源除了

3、自然因素外，汽車尾氣的大量排放也是主要來(lái)源之一。
　　(2)沉積物向上覆水體釋放NH4+-N的速率，隨DO的增大而減小，厭氧狀態(tài)下NH4+-N的釋放速率約為好氧狀態(tài)時(shí)的2~6倍。NO3--N在厭氧及低氧條件下表現(xiàn)出負(fù)釋放現(xiàn)象，在好氧條件下則為正釋放。沉積物NH4+-N的正速率和負(fù)釋放速率均隨著溫度的升高而增大，28℃時(shí)NH4+-N的正釋放速率分別是20℃時(shí)的1.7倍，8℃時(shí)的3.8倍。NH4+-N的正釋放速率隨pH的增大而減小。短

4、周期模擬實(shí)驗(yàn)顯示，西湖沉積物全年向上覆水釋放可溶性無(wú)機(jī)氮DIN為14.60t。而長(zhǎng)周期模擬實(shí)驗(yàn)顯示，西湖全年上覆水向沉積物沉降的可溶性無(wú)機(jī)氮DIN為2.92t。
　　(3)西湖底層水體中的氮污染來(lái)源主要為土壤有機(jī)氮、化肥及少部分的有機(jī)肥，并存在局部的反硝化作用。沉積物中則存在強(qiáng)烈的反硝化作用。通過(guò)乙炔抑制法得到，S1和S12區(qū)域沉積物反硝化速率的年平均值分別為24.65μmol·m-2·d-1和19.51μmol·m-2·d-1，

5、硝化速率的年平均值分別為2.50 mmol·m-2·d-1和3.10 mmol·m-2·d-1，氨化速率的年平均值分別為0.27 mmol·m-2·d-1和0.78 mmol·m-2·d-1。反硝化速率與DO濃度(p<0.05)和TN含量(p<0.01)呈現(xiàn)出顯著負(fù)相關(guān)，與溫度呈顯著正相關(guān)關(guān)系(p<0.05)；硝化速率與NH4+-N濃度呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系(p<0.01)，與TN含量呈現(xiàn)出顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(p<0.01)；氨化速率與DO呈現(xiàn)