河口區(qū)沉積物--水界面營(yíng)養(yǎng)鹽交換通量研究——以李村河為例.pdf

1、河口潮灘是海陸交互作用的一個(gè)重要環(huán)境界面,具有水動(dòng)力作用強(qiáng)烈、泥沙輸移和沖淤變化復(fù)雜、生物多樣性豐富的特點(diǎn)。同時(shí),河口這個(gè)生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)又受到高強(qiáng)度人類活動(dòng)的影響和控制。沉積物.水界面是水體和沉積物兩相組成的環(huán)境邊界,是天然水體在物理、化學(xué)和生物特征等方面差異性最顯著和進(jìn)行物質(zhì)輸送與交換的重要邊界,潮灘沉積物.水界面是環(huán)境科學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。李村河口位于膠州灣東部,屬于溫帶季風(fēng)氣候。由于李村河作為一條典型的城市納污河流,其河口區(qū)沉積

2、物污染嚴(yán)重,對(duì)整個(gè)河口區(qū)乃至膠州灣的生態(tài)環(huán)境造成了重要影響。因此有必要對(duì)李村河河口區(qū)營(yíng)養(yǎng)鹽、釋放的情況及其抑制技術(shù)進(jìn)行研究,從而為李村河口的治理提供依據(jù)。
　　本文在對(duì)區(qū)域自然環(huán)境概況調(diào)查的基礎(chǔ)上,于2010年5月-12月在李村河口的3個(gè)站位進(jìn)行采樣,測(cè)定了沉積物.水界面間營(yíng)養(yǎng)鹽的交換通量,并進(jìn)行了不同影響因素下的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)試驗(yàn)。另外為配合李村河的全面治理工程,探討了不同疏浚程度對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽在沉積物.水界面交換的影響,確定了合理的清淤

3、深度。在此基礎(chǔ)上,又對(duì)采用原位覆蓋技術(shù)進(jìn)行后續(xù)治理的效果進(jìn)行了一定的研究?；诂F(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)室中的模擬,取得了以下新的認(rèn)識(shí)和結(jié)論:
　　(1)隨著季節(jié)的交替,河口地區(qū)上覆水體的物理化學(xué)參數(shù)也呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化特征。夏季溫度最高,而鹽度、Eh和溶解氧含量一般都是最低。上覆水中硝態(tài)氮、氨氮受上游來水的影響,一般呈現(xiàn)出夏季數(shù)值較低,冬季數(shù)值偏高的變化趨勢(shì),而亞硝態(tài)氮與磷酸鹽受季節(jié)影響的變化較小。A、B、C三個(gè)采樣點(diǎn)中,C點(diǎn)上覆水中各種營(yíng)

4、養(yǎng)鹽的含量一般都偏高。李村河口潮灘沉積物主要是以細(xì)顆粒為主,其含水率與有機(jī)質(zhì)的含量與粒度數(shù)據(jù)保持著較好的負(fù)相關(guān)性。
　　(2)根據(jù)一個(gè)潮周期中李村河口的觀測(cè)資料,可以發(fā)現(xiàn)上覆水的物理化學(xué)性質(zhì)受潮汐影響顯著。水深、鹽度、溶解氧、pH值均是在漲潮時(shí)數(shù)值升高,落潮時(shí)逐漸降低。而水溫的變化規(guī)律正好相反。
　　(3)實(shí)驗(yàn)室通量模擬試驗(yàn)表明,無機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽在各時(shí)期及各站位的界面交換數(shù)值存在比較強(qiáng)的季節(jié)變化規(guī)律和區(qū)域差異。除硝態(tài)氮以外,三個(gè)采

5、樣點(diǎn)的沉積物在春、夏、冬季均同時(shí)表現(xiàn)為亞硝態(tài)氮、氨氮和磷酸鹽的源。A、B兩點(diǎn)的沉積物在三個(gè)時(shí)期同時(shí)表現(xiàn)為硝態(tài)氮的匯,然而C點(diǎn)沉積物則在春季與夏季時(shí)表現(xiàn)為硝態(tài)氮的源。一般來說,夏季河口區(qū)沉積物.水界面營(yíng)養(yǎng)鹽的平均交換通量最大,春季次之,冬季略低。
　　(4)影響因素控制試驗(yàn)表明,硝態(tài)氮、氨氮、磷酸鹽在貧氧環(huán)境下的交換通量要高于富氧條件下,亞硝態(tài)氮受溶解氧含量的影響較小;隨著溫度的升高,硝態(tài)氮、氨氮、磷酸鹽的交換通量增大,而亞硝態(tài)氮的

6、交換通量減小;亞硝態(tài)氮和氨氮的交換通量隨鹽度增大而增大,硝態(tài)氮減小,而磷酸鹽受鹽度的影響較小。溫度和生物擾動(dòng)是影響交換通量的主要因子。
　　(5)對(duì)沉積物剖面特性的研究表明,沉積物基本處于弱還原或者還原環(huán)境,隨著深度的增加沉積物中的硝態(tài)氮、銨態(tài)氮以及總磷的含量基本表現(xiàn)為降低的趨勢(shì)。而間隙水中營(yíng)養(yǎng)鹽的變化比較復(fù)雜,三點(diǎn)柱狀樣間隙水中硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮的含量基本上隨深度的增加而減小;對(duì)于氨氮,A、B兩點(diǎn)隨深度的增大而增加;而C點(diǎn)卻表現(xiàn)出

7、表層高下層逐漸變低的變化趨勢(shì);C點(diǎn)磷酸鹽含量表現(xiàn)為隨深度的增大而逐漸增加,A、B處則相反。
　　(6)治理效果研究試驗(yàn)表明,疏浚后新沉積物表層與上覆水界面營(yíng)養(yǎng)鹽交換通量的大小,主要與該層面間隙水中原有的營(yíng)養(yǎng)鹽含量有關(guān)。在疏浚15.30cm后對(duì)亞硝氮、硝態(tài)氮以及磷酸鹽都能取得一定的治理效果,治理氨氮還需要更深的疏浚深度和進(jìn)一步的研究。不同采樣點(diǎn),不同營(yíng)養(yǎng)鹽,原位覆蓋所產(chǎn)生的效果不同?？傮w來說對(duì)于氨氮和磷酸鹽的抑制效果最好。