千岛湖水体与沉积物营养盐分布特征及其影响因素研究
富营养化是目前许多湖库面临的重要环境问题,尤其在经济发达地区,已经威胁到饮用水安全,甚至制约了区域社会经济可持续发展.氮、磷等营养盐过量输入是湖库富营养化的主要原因,营养盐来源可分为外源输入和内源循环.外源输入的氮、磷进入湖库后,部分沉积到沉积物中形成内源富集,在适当的环境条件下会再次释放到上覆水中,对湖库水环境产生重要影响.当前已有众多研究关注了浅水湖泊中内外源营养盐的相互影响作用,但在富营养化问题逐渐显现的深水水库中该类研究还较少.因此,本研究聚焦目前作为杭州市饮用水源地的深水水库千岛湖,通过原位观测、现场调研以及室内培养实验,评估千岛湖水体和沉积物中氮、磷的时空分布规律及相应水环境状况,揭示沉积物和水体中氮磷营养盐的迁移转化潜力及相互影响机制,探究内源营养盐在深水水体的作用和效应.获得的主要研究结果如下: (1)通过一周年的逐月水环境调研发现,千岛湖整体水质优异.千岛湖全湖透明度均值达到3.9m,冬春季较高,夏秋季较低,坝前区域冬季透明度可达到10m;水温在表、底层差异较大,表层均值为21.6℃,比底层均值高约10℃,存在温跃层(5~30m);溶解氧表层高于底层,冬春季gt;夏秋季,底层溶解氧均值为6.54mg/L,底层部分区域存在缺氧现象(DO=0.40mg/L);叶绿素a浓度整体较低.水体营养盐主要呈现上游西北湖区向下游东南湖区降低的趋势,千岛湖2022年水体总氮均值为1.05mg/L,总氮以溶解态为主,溶解性总氮占总氮比值约为74%;2022年水体总磷均值为0.023mg/L,总磷主要以颗粒态为主,溶解性总磷占总磷比值约为33%.水体综合营养状态评价结果表明,千岛湖整体处于中-贫营养状态,西北湖区轻度富营养化问题开始显现.水体氮、磷浓度主要受到入流影响. (2)通过千岛湖全湖60个采样点的沉积物调研发现,千岛湖沉积物营养盐富集严重,整体呈西北湖区至东南湖区含量递增的趋势.千岛湖表层含水率平均值为74%,沉积物较为松散;表层沉积物有机质含量较高,平均含量为2.8%;千岛湖表层沉积物总氮均值3670mg/Kg,赋存量估算可达4.60万吨;表层总磷均值931mg/Kg,赋存量估算可达1.14万吨.千岛湖沉积物氮磷含量在我国湖库中处于"中上等".沉积物表、底层营养盐含量有巨大差异,表层总氮相比深层总氮增加54%,近年来沉积物氮蓄积主要集中在城中湖和中心湖区;表层总磷相比深层总磷增加60%,近年来沉积物磷蓄积主要集中在西南湖区和城中湖湖区. (3)通过室内静态内源释放模拟实验,控制温度和溶解氧条件,高温厌氧条件对沉积物氮磷营养盐释放最为明显,氨氮释放速率在实验条件中的高温是低温的2.3倍,厌氧条件下氨氮和磷酸盐释放速率是好氧条件的约2.7倍和3.4倍.与众多湖泊氮磷内源释放速率对比,千岛湖沉积物氮磷含量较高,氨氮和磷酸盐的释放速率不高;千岛湖部分湖区夏秋季出现底层水温较高和溶氧较低的情况,且同步有营养盐底层高于表层的现象,该现象可能为沉积物的释放效应,故需警惕沉积物内源风险.
千岛湖水体;沉积物;营养盐;分布特征
西华师范大学
硕士
环境科学
权秋梅;朱广伟
2023
中文
X524
2024-01-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）