長江口潮灘無機(jī)氮界面交換研究.pdf

1、本文以國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“長江口濱岸潮灘復(fù)雜環(huán)境條件下物質(zhì)循環(huán)研究”和上海市基礎(chǔ)研究重點(diǎn)項(xiàng)目“長江口潮灘污染物源匯通量及其生態(tài)效應(yīng)”等課題為支撐，開展了多年實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場模擬研究，著重分析了長江口潮灘無機(jī)氮污染負(fù)荷的空間分布模式及季節(jié)變化特征；模擬和觀測(cè)了潮灘沉積物-水界面無機(jī)氮通量交換過程；揭示了無機(jī)氮在沉積物-水界面交換的時(shí)空變化規(guī)律；探討了無機(jī)氮污染負(fù)荷、潮灘底棲生物及水體鹽度變化等因子對(duì)潮灘無機(jī)氮界面交換過程的影響及其控制機(jī)

2、制，取得了以下主要成果： (1)長江口潮灘水體無機(jī)氮多年平均含量高達(dá)130.47μmol·L-1，其中硝氮、氨氮和亞硝氮分別約占無機(jī)氮含量的88％、11％和1％。部分污染地段三態(tài)氮含量高達(dá)485.97μmol·L-1(硝氮)、65.43μmol·L-1(氨氮)和34.81μmol·L-1(亞硝氮)，嚴(yán)重的無機(jī)氮污染將給河口生態(tài)系統(tǒng)健康及區(qū)域飲水安全造成嚴(yán)重的潛在威脅。 (2)實(shí)驗(yàn)室通量模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，長江口潮灘無機(jī)氮界

3、面交換通量變化范圍大，硝氮交換通量為-32.82～26.65mmol·m-2·d-1，氨氮交換通量為-18.45～10.65mmol·m-2·d-1，亞硝氮交換通量為-1.15～2.82mmol·m-2·d-1。無機(jī)氮的界面交換具有季節(jié)性時(shí)空分異特征。 (3)全年逐月野外觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，崇明東灘潮灘水體和沉積物理化因子全年體現(xiàn)顯著的季節(jié)變化、月變化和潮周期變化模式，水溫和溶解氧呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(R=-0.94)，兩者月變化遵循完全相

4、反的單峰變化模式；水體鹽度體現(xiàn)強(qiáng)烈洪枯季變化，枯季平均鹽度是洪季的8.5倍。 (4)長期野外監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，崇明東灘潮灘上覆水無機(jī)氮負(fù)荷呈顯著的季節(jié)變化、月變化和潮周期變化模式。 (5)崇明東灘中潮灘沉積物孔隙水氨氮含量在光灘帶呈現(xiàn)自上而下的累積增高特征，鹽沼帶含量較低且無垂直累積分布；硝氮在沉積物表層以下出現(xiàn)了含量的急劇下降，反映了這一層面強(qiáng)烈的反硝化作用，亞硝氮?jiǎng)t未表現(xiàn)出明顯的垂直分布變化。 (6)現(xiàn)場通量模擬

5、實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，潮水淹沒期間崇明東灘中潮灘沉積物-水界面無機(jī)氮交換通量全年變化在-537.51～365.83μmol·m-2·h-1間。 (7)崇明東灘野外現(xiàn)場模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，潮灘上覆水氨氮濃度較高時(shí)，其界面交換主要為由水體進(jìn)入沉積物中，而濃度較低時(shí)則為自沉積物釋放，春秋季沉積物去除水體氨氮的能力較強(qiáng)；潮灘沉積物-水界面硝氮交換主要表現(xiàn)為自水體向沉積物擴(kuò)散，亞硝氮交換方向相反，上覆水濃度幾乎不能影響二者的界面交換方向。