氮在富营养化湖泊沉积物_水界面的释放_李斌

氮在富营养化湖泊沉积物－水界面的释放

李斌1，肖淑燕2

（1九江市环境科学研究所；2九江市园林管理局，江西九江332000）

摘要：湖泊沉积物－水界面中的氮在特定条件下通过形态变化、界面特性和释放等途径影响湖泊水体质量。文章阐述了氮在湖泊沉积物－水界面的释放特征，并对影响氮在沉积物－水界面释放的因素进行了简要概述，并提出了几点控制水体释氮的建议。

关键词：沉积物－水界面;释放;氮;影响因素

中图分类号：X524文献标志码：A

The release of nitrogen in sediment－water interface of eutrophic lake

Li bin1，Xiao shuyan2

（1．JiujiangＲesearch Institute of Environmental Sciences；

2．Jiujiang Park Management Bureau of Jiangxi Province，Jiujiang332000，China）Abstract：The nitrogen in lake sediment－water interface could affect lake water quality under spe-cial condition with form changes，interface activities and release mechanisms．This article described the release characteristics of nitrogen in sediment－water interface．The factors which affected nitro-gen release from sediment－water interface and the suggestions of controlling nitrogen release were briefly summarized in this paper．

Keywords：sediment－water interface；release；Nitrogen；affect factors

沉积物是湖泊营养物质的重要蓄积库，也是湖泊内源性氮的主要来源。当入湖营养盐减少或完全截污后，沉积物营养盐的释放作用仍会使水质继续处于富营养化状态，甚至出现“水华”［1］。沉积物－水界面营养物质的地球化学转化对湖泊，尤其是浅水湖泊的水环境质量与生态系统有着极为重要的影响［2］。蓄积在沉积物中的氮在一定条件下通过形态变化、改变界面特性和释放等途径严重影响湖泊上覆水体的质量［3］，沉积物中的氮以有机态为主，有机氮通过矿化作用转化为各种形态的无机氮，不断向上覆水体释放、扩散［4］，因此仍可能使水体处于富营养化状态。因此，研究氮在富营养化湖泊沉积物－水界面的地球化学转化对湖泊富营养化的治理具有重要意义。1氮在沉积物－水界面的释放特征

氮在湖泊沉积物－水界面的迁移和交换是一个十分复杂的生物地球化学过程，与磷循环不同，氮在水体生态系统内的循环是开放式循环，由各种外污染源进入湖泊水体内的氮负荷，能够借助发生在沉积物－水界面的硝化和反硝化作用，还原为N2O、N

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，从而离开水体生态系统［5］。Seitzinger等［6］研究发现，通过沉积物厌氧层内的反硝化作用，以N2O、

N

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等无机气体等形态去除的内源性氮负荷，可达湖泊外源性氮输入总量的一半以上。Anniet等［7］认为反硝化作用是使有效态氮从水生生态系统中去除的主要路径，硝化和反硝化作用是沉积物－水界面氮

收稿日期：2014－07－17；2014－07－24修回

作者简介：李斌，男，1987年生，硕士，研究方向：环境生态。E－mail：hsym_85@163．com

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迁移和交换的主要形式。因此，沉积物反硝化率的测定对研究湖泊生态系统氮循环有着重要意义。1．1氮从间隙水向上覆水中的释放

沉积物间隙水中可溶态营养物质氮穿过沉积物－水界面向上覆水传送是沉积物中氮营养盐释放的重要途径［8］，是影响湖泊水质的重要因素。因此，了解湖泊沉积物间隙水中的营养盐浓度及其分布有助于更好地了解营养盐在沉积物－水界面的交换过程。表层沉积物直接与水体接触，更易受外界影响，已有研究表明间隙水中污染物分布特征与湖泊内源负荷有直接关系［9］。从间隙水中释放到上覆水中的氮形态主要是铵态氮，其次是硝态氮，并且这些从沉积物中释放的氮大部分是源于有机物质的降解作用［10］。但是，范成新等［11］在研究日本霞浦湖沉积物－水界面营养元素交换动态时发现，沉积物对水体中的硝态氮呈现“负释放”性能，即宏观表现为上覆水体中硝态氮浓度随测定次数的增加而不断降低，硝态氮从水体中被“吸入”沉积物内，说明氮营养盐物质在特定的环境条件下也有被沉积物吸收的趋势。

当沉积物中间隙水与湖水或上覆水间的总氮和铵氮存在着一个明显的浓度梯度时，间隙水中氮存在着向上覆水扩散的趋势。因此，总体来说，氮在间隙水中主要以铵氮的形式存在，并也主要以铵氮为主向水体扩散［12－13］，进一步研究认为这种铵氮向上覆水释放的过程就是沉积物中氮对上覆水的营养供给机制［14］。湖泊中的内源营养物质从沉积物进入水体，主要是通过表层沉积物的悬浮过程和间隙水的分子扩散作用［15］，因而有效控制外源性污染后，湖泊内源营养释放是值得关注的问题。

1．2氮从沉积物进入上覆水的方式

沉积物中营养盐的释放是造成内源负荷的直接原因。湖泊沉积物间隙水中营养盐进入上覆水有数种途径，主要有分子浓度扩散、风浪导致的湍流扩散、生物扰动、藻类悬浮、水生植物传输等［16］。在浅水湖泊，主要有动态和静态释放两种，这两种释放模式在浅水湖泊中同时存在。静态释放是在风平浪静条件下营养盐释放的主要方式，并且在深水和热力分层的湖泊中可能是主要模式。而且，由于深水条件下，还原环境强烈，沉积物间隙水中的氮浓度要远高于上覆水中的氮浓度，其值可达百倍或数千倍［17］，所以其释放量是很可观的。对于浅水湖泊来说，沉积物间隙水中的氮与上覆水的差别没有深水湖泊大，从而限制了静态释放模式在浅水湖泊中的作用强度。根据太湖的野外调查，沉积物间隙水中的氮浓度较上覆水高数十倍［18］，从而形成了从沉积物间隙水向上覆水的浓度梯度，可以满足营养盐释放的条件，但静态释放主要是依靠浓度差的分子扩散，所以其释放过程受沉积物间隙水和上覆水中氮浓度的影响较大，并且释放的氮主要是以溶解态为主［19］。

2影响氮在沉积物－水界面释放的因素

2．1温度和光照

有研究表明［20］，高温条件下上覆水总氮和铵态氮的浓度在实验前期高于低温时的数值，这是因为温度的升高既有利于底泥释放的营养盐通过间隙水向上覆水中扩散，也提高了底栖生物的活动性，加大了生物扰动的程度。因此，当水体处于高温厌氧状态时，就可能有利于底泥中沉积营养盐氮的释放。

Bryan等［21］研究浅水湖泊中光照对沉积物营养物质释放的影响时发现，当处于低温、黑暗条件下或者是23?C、光照条件下时，铵态氮在沉积物－水界面的浓度都较高。铵态氮的释放通量在光照或黑暗条件下还表现为负值即铵态氮被沉积物所吸收，研究还表明总氮浓度和光照影响没有显著关系。光照能刺激底栖微生物的生长，加速对铵态氮的硝化与摄取，从而明显地降低铵态氮通量，明显地升高硝态氮通量，使沉积物氮营养物质发生从源到汇的转变［22］。

2．2底泥疏浚深度

对于富营养化严重的湖泊而言，底泥疏浚是一种效果比较明显和直接的治理途径。疏浚上层富含营养盐的底泥可有效地削减内源污染，但由于疏浚深度对底泥的内源释放有较大影响［23］，底泥疏浚一段时间之后下层沉积物可引起水质进一步恶化。邢雅囡等［24］研究表明沉积物中氮的释放量与疏浚深度有关，当疏浚深度为5cm或15cm时，从苏州市古城区南园河沉积物－水界面向水中扩散的氮通量较小。因此疏浚前必须合理地确定疏浚深度，以使疏浚取得最佳效果。不同深度的沉积物对释氮的贡献以及底泥疏浚的最佳深度有待于进一步深入研究。2．3水动力作用

对于一些大型浅水湖泊而言，因其受风浪扰动剧烈、底泥频繁再悬浮，风浪扰动可将表层沉积物中的营养盐释放出来，这种动态内源释放对水质影响很大［25］。孙小静等［26］研究表明水动力扰动初期可引起底泥颗粒态和胶体态氮向水体大量释放，在扰动刚开始的时候水体中氮营养浓度有上升的趋势，

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之后随着继续扰动，因颗粒物和胶体物质的凝聚沉淀作用超过了其悬浮量，氮营养盐浓度转而降低。在停止扰动后的静置过程中，大颗粒悬浮物迅速沉淀，说明胶体的吸附作用在扰动阶段限制了水体溶解态氮含量的升高，且延长了其悬浮后在水体中的停留时间，在扰动后的静置阶段，胶体又会将吸附的氮解吸释放到水体中，从而延缓了营养盐去除和水质的改善。

2．4不同的供氧方式

溶解氧是控制沉积物水界面氮释放的重要因素，厌氧条件利于底泥加速释放氨氮［27］。

在富氧条件下，沉积物中的有机氮化合物经矿化作用，生成硝态氮、铵态氮等无机离子扩散进入上覆水体中，提高水体氮的营养水平。另一方面，上覆水体中的硝态氮也能反向扩散进入沉积物的厌氧层中，在反硝化细菌的作用下，还原产生N2O及N2等气体物质，散逸进入大气中，退出水体生态系统氮循环，降低水体的污染负荷［5］。吴群河等［28］研究发现，低溶解氧水平加快底泥沉积物释放铵态氮速度和增大释放量，向上覆水体释放总氮明显。通氧条件影响水体底泥氮释放与反硝化作用达到平衡的时间。上覆水溶解氧浓度大的话，达到平衡的时间较短。在低溶解氧水平下，溶解氧与铵态氮和总无机氮浓度呈显著的非线性相关。同时研究还表明沉积物是重要的污染源，其释放的总无机氮浓度较高，水体明显出现铵态氮污染，这是造成富营养化的一个重要因素。

范成新等［11］在实验室控制条件下，研究了日本霞浦湖土浦湾和湖心区底泥中各种形态氮，在好氧和厌氧条件下沉积物－水界面交换量变化及差异。结果表明，好氧条件下，硝态氮、亚硝态氮、铵态氮均有释放，但释放量较小。厌氧条件下，硝态氮和亚硝态氮呈负释放状态，铵态氮的释放速率是好氧条件下的2 8倍。沉积物中间隙水与湖水中营养物含量在沉积物－水界面所形成的浓度差是决定其在好氧或厌氧条件下释放作用大小的主要因素之一。

通过曝气、投加过氧化氢和过氧化钙这3种供氧方式对底泥氮释放影响时发现，这3种方法均能显著提高沉积物－水界面体系的溶氧水平和氧化还原电位，且能有效控制底泥氮的释放。3种供氧方式对底泥铵态氮释放的控制效率依次为：曝气＞投加过氧化钙＞投加过氧化氢［27］。

2．5盐度

对于一些水体盐浓度较高的湖泊来说，盐度可能影响氮在沉积物－水界面的释放，Anniet［7］研究发现：随着盐分的增加，铵态氮从沉积物中释放到表层水中的释放通量至少是会暂时增加，相对于影响硝态氮减少的方式来说，盐分较多能限制反硝化作用从水体生态系统中去除有效态氮的能力。

3控制沉积物向水体释氮的建议

3．1控制外源性有机质的输入

外源有机质含量的急剧增加，可导致沉积物表层的氧化层变成还原环境，使沉积物中不稳定的氮营养盐活化，造成氮的释放量增加。控制外源有机质的输入，这样才能减少由于扩散和再悬浮作用引起的沉积物释氮量。

3．2物理修复

对于富营养化比较严重的湖泊来说，底泥疏浚可能是一种比较明显和直接的治理途径。但其耗资大，如对挖出的底泥处理和堆放不当，又可能引起二次污染。已有资料报道，底泥疏浚一段时间之后下层沉积物可引起水质进一步恶化。不同深度的沉积物对释氮的贡献以及不同湖泊底泥疏浚的最佳深度有待于进一步深入研究。

3．3生物性措施

生物性措施是指利用水生生物吸收利用氮营养元素进行代谢活动这一自然过程达到去除水体中氮营养物质目的的方法。在浅水型的富营养化湖泊，可种植高等水生植物，如莲藕、蒲草等。随着这些水生植物收获，氮等营养物也就随水生植物体离开了湖泊水体。这种方法适用于底泥中营养物质积累丰富的浅水湖泊。

生物性措施中也可采用生物体进行生物修复，主要是微生物来降解环境污染物，消除或降低其毒性的过程。WU等［29］的研究说明沉积物中的氨化细菌和反硝化细菌较多，因此生物修复可以充分利用这些细菌来调节水体自身的微生态平衡，达到促进氮循环细菌的生长、水体总氮下降、增强水体净化能力的目的。它是传统生物处理方法的延伸，其新颖之处在于它治理的对象可以是较大面积的污染，既可在原位进行生物修复，也可以对疏浚污泥进行生物处理。目前该技术主要停留在实验室研究阶段，但随着生物技术的发展，大规模大面积的利用植物、微生物来修复污染底泥，应用前景广阔，对今后我国水体富营养化治理具有实践意义。

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湖泊富营养化产生原因分析

湖泊富营养化产生原因分析 摘要：湖泊富营养化已经成为一个全球性的水环境污染问题，探寻其产生的原因和机理具有非常重要的意义。本文在前人研究成果的基础上，从自然环境、化学、物理、水生态系统以及内源污染等多个方面进行了总结分析。 关键词：湖泊富营养化；内源污染 湖泊、水库等封闭型水体的富营养化是一个全球化水环境污染问题。据统计，全球约有75%以上的封闭型水体存在富营养化问题。中国是一个多湖泊的国家，全国共有1km2以上的湖泊2759个，总面积达91019km2，占国土面积的0.95%，由于近20年经济的高速发展和不适当的湖泊资源开发利用，使这些湖泊的多数已经处于富营养化或正在富营养化中，造成了巨大的经济损失。在过去的十几年中，围绕湖泊富营养化治理，各级政府投入了大量的人力和物力，但收效并不理想，这在很大程度上与对湖泊富营养化机理方面的基础研究不够和认识不足有关。因此，有针对性地寻找富营养化产生的原因，具有非常重要的意义。在20世纪初期，国外部分生态专家、湖沼学家已经开始对富营养化的成因进行初步探索。由于富营养化的发生、发展包含一系列生物、化学和物理变化的过程，并与水体形状、湖泊形态和底质等众多因素有关，演变过程十分复杂，研究还停留在初级阶段，有待进一步的深入。本文在前人研究的基础上，对富营养化形成的原因和机理进行了总结。 1、自然条件下湖泊的富营养化 在自然条件下，湖泊也会富营养化，但这是一种漫长的自然过程，随着河流夹带各种碎屑和生物残骸在湖底的不断淤 积，湖泊会从贫营养湖过渡为富营养湖，进而演变为沼泽和陆地，湖泊就自然消亡了。 关于自然状态下湖泊富营养化的原因，尚未有明确的定论，一般认为是气候导致的。特别是浅水湖泊，在自然状况下比深水湖泊更容易产生富营养化，这是由于其浅水区常常有茂盛的水生植物发育，在大洪水期间，持续一定时间的高水位将导致水生植物大面积消亡，而洪水泛滥所带来的大量的悬浮物

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水体富营养化评价方法

为了进一步认识调查区域水质状况，我们采用了TLI 综合营养指数法运用TP 、TN 、SD 、COD Mn 对其水质进行评价。 综合营养状态指数公式： j 1 ()()m j TLI W TLI j ==?∑∑ (1) TLI(chl)=10(2.5+1.086ln chl ) (2) TLI(TP)=10(9.436+1.624ln TPl ) (3) TLI(TN)=10(5.453+1.694ln TN ) (4) TLI(SD)=10(5.118-1.94ln SD ) (5) TLI(COD)=10(0.109+2.661ln COD ) 式中，TLI （∑）表示综合营养状态指数；TLI （j ）代表第j 种参数的营养状态指数；W j 为第j 种参数的营养状态指数的相关权重。以chla 为基准参数，则第j 种参数的归一化的相关权重计算公式为： 221ij m ij j r Wj r ==∑ r ij 为第j 种参数与基准参数chla 的相关系数；m 为评价参数的个数。 中国湖泊的chla 与其他参数之间的相关关系r ij 和r 2ij 见表2。 表1 中国湖泊的chla 与其他参数之间的相关关系r ij 和r 2i 值 参数 chla TP TN SD COD Mn r ij 1 0.84 0.82 -0.83 0.83 r 2ij 1 0.7056 0.6724 0.6889 0.6889

为了说明湖泊富营养状态情况, 采用0～100的一系列连续数字对湖泊营养状态进行分级: TL I < 30 贫营养(Oligotropher) 30≤TL I≤50 中营养(Mesotropher) TL I > 50 富营养(Eutropher) 50< TL I≤60 轻度富营养( lighteutropher) 60< TL I ≤70 中度富营养(Middleeutropher) TL I > 70 重度富营养(Hypereutropher) 在同一营养状态下, 指数值越高, 其营养程度越重。 本文档部分内容来源于网络，如有内容侵权请告知删除，感谢您的配合！

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湖泊富营养化的生态修复 摘要目前我国湖泊富营养化呈恶化趋势，严重影响到水生生态系统的平衡和人们的健康。水体富营养化的形成与营养物质、溶解氧、光照、温度、水动力以及底泥等影响因素有关。在分析了水体富营养化的成因以及危害的基础上, 论述了湖泊富营养化得生态修复机制和目标，分别对水生植物修复技术、微生物修复技术和水生动物修复技术的机理、特点、存在的问题以及今后的研究方向进行了阐述。 Abstract At presen，t the level of lake eutrophication is deteriorating in China， which has destroyed the balance of aquatic ecosystems and endangered human health seriously。The formation of water eutrophication is releated to several factors，such as nutr ients，dissolved oxygen, ligh,temperature, hydrodynamic and sedmient，etc. Based on analyzing the causes and harm of water eutrophication，the remediation technology of aquatic plantm ，icroorganism and aquatic-animal were discussed in detail，including the irtreatment-mechanism，process characteristics，existing problems and the future research d irection。 关键词生物修复水体富营养化修复机制水生植物微生物水生动物 前言近年来，随着我国经济的迅速发展，排污量日益增加，加上长期以来人们对湖泊资源的不合理开发，大量含有氮、磷元素营养物质的污染物不断排入湖 ???。水体富营养使水体的营养物质负荷量不断增加，造成水体富营养化)库， (化不仅对水体水质有严重影响，而且影响到周边水环境和人文景观。根据近几中国环境状况公2007我国湖泊富营养化非常严重且呈恶化趋势。年的数据显示，报显示，28 个国控重点湖泊中，满足Ⅱ类水质的2个，占7.1%；Ⅲ类的6个，占21.4% ；Ⅳ类的4个，占；Ⅴ类的5个，占17.9%；劣Ⅴ类的11个，占39.3%。主要污染指标为总氮和总磷。在监测的26个湖泊中, 重度富营养的2个, 占7.7%；???。因此, 预防和治理34.6%轻度富营养的9个, 占, 中度富营养的3个占11.5%; 湖泊的富营养化势在必行。仅仅依靠建立污水处理厂和制定严格的排放标准来减少排入水体的有毒有害物质是远远不够的，也是很被动的一种预防措施。随着水生态修复理论的不断完善和深入，近年来水生态修复技术发展较快。水生态修复技术是根据水生生态学及恢复生态学基本原理，对受损的水生态系统的结构进行修复，促进良胜的生态演替，达到恢复受损生态系统生态完整性的一种技术措施???。 1 水体富营养化的成因与危害 1. 1水体富营养化的成因 富营养化是一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。在自然条件下,随着河流夹带冲击物和水生生物残骸在湖底的不断沉降淤积, 湖泊会从 贫营养湖过渡为富营养湖, 进而演变为沼泽和陆地, 这是极为缓慢的过程。但由于人类的活动, 将大量工业废水和生活污水以及农田径流中的植物营养物质排 入湖泊、水库、河口、海湾等缓流水体后, 水生生物尤其是藻类将大量繁殖,

湖泊(水库)富营养化评价方法及分级技术规定

湖泊（水库）富营养化评价方法及分级技术规定 2004-08-11 1、湖泊（水库）富营养化状况评价方法：综合营养状态指数法 综合营养状态指数计算公式为： 式中：—综合营养状态指数； Wj—第j种参数的营养状态指数的相关权重。 TLI（j）—代表第j种参数的营养状态指数。 以chla作为基准参数，则第j种参数的归一化的相关权重计算公式为： 式中：rij—第j种参数与基准参数chla的相关系数； m—评价参数的个数。 中国湖泊（水库）的chla与其它参数之间的相关关系rij及rij2见下表。 ※：引自金相灿等著《中国湖泊环境》，表中rij来源于中国26个主要湖泊调查数据的计算结果。 营养状态指数计算公式为： ⑴ TLI（chl）=10（2.5+1.086lnchl） ⑵ TLI（TP）=10（9.436+1.624lnTP）

⑶ TLI（TN）=10（5.453+1.694lnTN） ⑷ TLI（SD）=10（5.118-1.94lnSD） ⑸ TLI（CODMn）=10（0.109+2.661lnCOD） 式中：叶绿素a chl单位为mg/m3，透明度SD单位为m；其它指标单位均为mg/L。 2、湖泊（水库）富营养化状况评价指标： 叶绿素a（chla）、总磷（TP）、总氮（TN）、透明度（SD）、高锰酸盐指数（CODMn） 3、湖泊（水库）营养状态分级： 采用0～100的一系列连续数字对湖泊（水库）营养状态进行分级： TLI（∑）＜30贫营养（Oligotropher） 30≤TLI（∑）≤50中营养（Mesotropher） TLI（∑）>50富营养 (Eutropher) 50＜TLI（∑）≤60轻度富营养(light eutropher) 60＜TLI（∑）≤70中度富营养(Middle eutropher) TLI（∑）>70重度富营养(Hyper eutropher) 在同一营养状态下，指数值越高，其营养程度越重。 注：此规定由中国环境监测总站生态室负责解释

湖泊沉积物中磷释放的研究进展

土壤 (Soils), 2004, 36 (1): 12~15 　 湖泊沉积物中磷释放的研究进展　 高 丽 杨　浩 周健民 （土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京 210008） 摘 要沉积物是湖泊营养物质的重要蓄积库，也是湖泊内源性P的主要来源。沉积物中部分固定的P 可通过分解或溶解作用而释放磷酸盐到沉积物间隙水中，然后通过扩散作用或表层沉积物的再悬浮作用而释放到上覆水体中。本文就目前对沉积物P释放的影响因素及释放机制的研究进展作一简要概述。 关键词湖泊沉积物；释放；间隙水扩散；释放机制 中图分类号 X524 沉积物是湖泊营养物质的重要蓄积库，也是湖泊内源性P的主要来源。不少湖泊调查资料表明，当入湖营养盐减少或完全截污后，沉积物营养盐的释放作用仍会使水质继续处于富营养化状态，甚至出现“水华”[1、2]。P是造成湖泊水质富营养化的关键性的限制性因素之一[3]，沉积物中营养盐的释放对水体的营养水平有着不可忽视的影响，研究富营养化湖泊沉积物P的释放行为对于湖泊水质的治理和预测具有非常重要的指导意义。 湖泊沉积物-水界面是水体和沉积物之间物质交换和输送的重要途径，对于浅水湖泊而言，来自各种途径的营养物，经过一系列物理、化学及生物释放作用，其中一部分沉积于湖泊底部，成为湖体营养物的内负荷。在一定条件下，由于风力和湖流引起湖泊底部沉积物的扰动使沉积物处于再悬浮状态，这种再悬浮状态会强烈的影响P在沉积物-水界面间的再分配，部分营养元素可从沉积物中向上层水体释放，使水体营养负荷增加[4]。P在沉积物-水界面循环受溶解释放以及间隙水扩散两个过程的控制。 　 １ Ｐ的释放　 沉积物P的释放涉及到的过程有解吸附、分解、配位体交换以及酶水解作用。当沉积物中P以可溶无机P形式存在时，可通过扩散、风引起的沉积物再悬浮、生物扰动以及平流（如气体沸腾）等方式进入上覆水体[5]。影响沉积物P释放的因子很多，现概括如下： １．１ 沉积物中Ｐ含量和形态 沉积物中P的结合态及形态之间的相互转化是控制沉积物P迁移和释放的一个主要因子，这也是目前国内外研究P释放的一个热点。P释放量是由不同的迁移和转化过程决定的。控制沉积物P迁移（释放和形态转化）的环境参数的相对重要性首先取决于沉积物中P的化学形态[6]。沉积物释P量的多少并不与沉积物中的总P量成比例关系，释放进入间隙水中的P大部分是无机可溶性P[7、8]。在厌氧释放过程中，存在着有机P向无机P转化，Fe-P、Al-P向Ca-P、O-P转化的趋势，沉积物中总P浓度不断减少，就是P形态迁移转化动态平衡的结果[9]。１．２ 沉积物组成　 非石灰性湖泊沉积物中Fe、P、TOC含量高于石灰性沉积物，前者在好氧状态下P释放受铁氧化物吸附作用的抑制。在石灰性湖泊沉积物中，Ca2+浓度是影响沉积物释P的不容忽视的因素，在不同pH下磷灰石的溶解平衡影响着湖泊水体中P的含量。沉积物中释放的P与Fe-P关系密切相关，曾有人提出用沉积物中P：Fe比例作为表层沉积物P释放能力的一个参数，两者呈负相关关系[10]。此外沉积物中硫酸盐含量、P矿物的类型也是控制P释放的极其重要的变量[11]。在氧化条件下红磷铁矿是稳定存在的；而在还原条件下尤其在酸性环境中，大量P和Fe从矿物中溶解出来。在Fe为主的系统中，氧化条件下Fe2+和Fe3+的羟磷灰石是最稳定的矿物形式，而在还原条件下蓝铁矿是主要的存在形式[12]。１．３ 环境因子　 １．３．１ 氧化还原电位 对非石灰性湖泊沉积物而言，P释放对表层沉积物的氧化还原电位（Eh）的变化非常敏感。当表层沉积物Eh较高时（>350mv），Fe3+与磷酸盐结合成不溶的磷酸铁，可

长江中下游浅水湖泊富营养化发生机制与控制途径初探

第14卷第3期 湖 泊 科 学 Vol.14,No.3 2002年9月 JOURNAL OF LA KE SCIENCES Sep.,2002 长江中下游浅水湖泊 富营养化发生机制与控制途径初探Ξ 秦　伯　强 (中国科学院南京地理与湖泊研究所,南京210008) 提要 长江中下游地区是我国淡水湖泊比较集中的地区.该地区绝大多数湖泊为浅水湖泊.所有的城郊湖泊都已经富营养化,其他湖泊的营养状况均为中营养-富营养,处于富营养 化的发展中.这些湖泊富营养化的原因同流域上的人类活动有很大的关系.一方面,工业、农业 和城市生活污水正源源不断地向湖泊中排放,另一方面,人类通过湖泊围垦、湖岸忖砌、水产养 殖等破坏自然生态环境,减少营养盐输出途径.国际上对于浅水湖泊富营养化治理的经验表 明,即使流域上的外源污染排放降到历史最低点,湖泊富营养化问题依然突出.其原因与浅水湖 泊底泥所造成的内源污染有关.动力作用导致底泥悬浮,影响底泥中营养盐的释放,也影响水下 光照和初级生产力.控制浅水湖泊富营养化,除了进行外源性营养盐控制之外,还必须进行湖内 内源营养盐的治理.治理内源营养盐的有效途径是恢复水生植被,控制底泥动力悬浮与营养盐 释放.而要进行水生植被恢复,必须进行湖泊生态系统退化机制及生态修复的实验研究. 关键词 长江中下游地区　浅水湖泊　富营养化　机制　控制 分类号 P343.3 浅水湖泊是相对于深水湖泊而言的湖泊范畴.所谓深水与浅水湖泊之分,并无明确的界限.一般认为,深水湖泊在夏季都会出现热力分层的现象,而浅水湖泊则几乎不出现[1].至于深度,绝大多数浅水湖泊均不超过20m[2].长江中下游平原是我国浅水湖泊分布最集中的地区,五大淡水湖中有四个湖泊(鄱阳湖、洞庭湖、太湖、巢湖)分布于此.据统计,长江中下游平原湖泊面积在1km2以上的共有651个,其中面积大于100km2的有18个[3].从湖泊成因来看,多与洼地蓄水及长江水系的演变有关[4,5],如江汉湖群诸湖;在长江三角洲地带,湖泊的形成与发展,还与海涂的发育及海岸线的变迁有直接联系[4].湖泊由于长期泥沙淤积,面积日趋缩小,湖床抬高,洲滩发育,普遍呈现出浅水湖泊的特点,多数湖泊水深小于10m,平均水深仅2m左右[4,5]. 长江中下游地区浅水湖泊是我国富营养化湖泊分布的主要地区[6].针对富营养化发生过程与机制,国内外已有一些研究报道[7～9],但是机理目前尚未完全明了.出于经济及社会可持续发展的需求,国内外对浅水湖泊富营养化的治理均进行了大量的试验、实践与探索,但是效果并不理想,可以说至今尚未有哪个浅水湖泊的富营养化治理取得了显著的成效.这从一方面突出说明对于浅水湖泊富营养化的机理研究远远落后于生产实际的需求.根据国 Ξ中国科学院知识创新项目”太湖水环境预警”(KZCX2-311)、中国科学院战略重大项目”长江中下游地区湖泊富营养化发生机制与控制对策”和国家自然科学基金(40071019)联合资助. 收稿日期:2002-05-08;收到修改稿日期:2002-06-10.秦伯强,男,1964年生,博士,研究员.

湖泊沉积物记录的湖水古盐度定量研究进展_曾承

湖泊沉积物记录的湖水古盐度定量研究进展 曾　承 1,2,3,4 ,安芷生1,刘卫国1 ,余俊清 (1.中国科学院地球环境研究所　黄土与第四纪地质国家重点实验室　陕西西安　710075;2.襄樊学院地理系　湖北襄樊　441053;3.中国科学院盐湖研究所　青海西宁　810008; 4.中国科学院研究生院　北京　100039) 摘　要:湖水古盐度的定量反演,可以促进过去全球变化研究由定性走向定量。内陆干旱半干旱地区湖泊尤其是封闭湖泊的盐度取决于流域降水,径流和蒸发的平衡关系,并直接表现为湖泊水位的变化。关于湖水的古盐度反演,长期以来已经根据多湖泊沉积环境指标加以揭示,包括湖泊沉积物中介形虫壳体的元素地球化学特性、硅藻-古盐度转换函数、介形虫壳体的形态学特征及其与生长环境的关系以及实验模拟等。各种方法有不同的适用条件和适用范围及一定的局限性,对此做了归纳和评述。关键词:湖泊沉积物,古盐度,定量研究 中图分类号:P597.2 文献标识码:A 文章编号:1008-858X (2007)04-0013-07 研究过去全球变化的目的是获得和解释各类古气候环境记录信息,认识地球系统环境的变化过程与机理,从而为预测未来气候环境变迁物理模型的建立提供基础资料,并有效地减少预测中的不确定性。这里,一个关键点和难点是古气候要素的定量化复原,准确的预测需要古气候要素研究从定性走向定量,这是过去全球变化研究中的一个发展方向。湖水古盐度的定量反演,可以促进过去全球变化研究由定性走向定量。 内陆干旱半干旱地区,湖泊尤其是封闭湖泊的盐度取决于流域降水,径流和蒸发平衡关系,并直接表现为湖泊水位的变化[1-4],关于过去湖水的古盐度反演,长期以来已经根据多湖泊沉积环境指标加以揭示。湖泊沉积物中介形虫壳体的元素地球化学特性已成功地用于古盐度的定量恢复[5-13]。近年来国际上通过利用硅藻组合-湖水化学数据库,建立硅藻-古盐 度转换函数,在定量恢复湖水古盐度方面取得很大进展[1,14-18],硅藻已被成功应用于古盐度的定量恢复,并被证实为推算过去湖水盐度最有效的生物指标[2-3]。最近,介形虫壳体的形态学特征及其与生长环境的关系也已引起了有关学者的关注,并利用这一关系进行了古盐度定量重建的初步研究[19-20]。 鉴于湖水古盐度定量重建的重要性,本文对前人的主要研究成果做了归纳及相应评述。 1　利用介壳元素地球化学特征定 量模拟湖水古盐度 1.1　原　理 湖泊沉积物碳酸盐中的微量元素如镁、锶等的研究对于确定古湖泊的物理化学条件有效而且简单易行,是确定湖泊水体古盐度的上好 收稿日期:2007-04-09 基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(2004CB720200);国家自然科学基金项目(40599420,40673012,40571173);中国科学 院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室基金项目(SKLLQG0713);湖北省教育厅科学技术研究项目(B200625003);湖北省高等学校省级教学研究项目(20050291) 作者简介:曾承(1975-),男,博士研究生,讲师,主要从事地球化学和环境变化研究。 第15卷　第4期2007年12月 盐湖研究JOURNAL OF SALT LAKE RE SE ARCH Vol .15　No .4 Dec .　2007

浅论湖泊富营养化预测及评价的模型的研究

目录 摘要 1 引言…………………………………………………… 2 绪论………………………………………… 2.1 湖泊富营养化的概念及分类………………………… 2.2 国内外水体富营养化污染概况…………………… 3 湖泊富营养化的研究内容……………………………… 3.1 富营养化预测………………………… 3.1.1 预测的目的及内容……………… 3.1.2 预测模型进展概况……………… 3.2 富营养化评价…………………… 3.2.1 评价的目的及意义……………………… 3.2.2 评价的基本步骤………………………… 3.2.3 评价模型进展概况…………………… 3.3 湖泊富营养化模型………………………… 3.3.1 评分模型………… 3.3.2 营养状态指数模型………… 3.3.3 改进的营养状态指数模型……………… 3.3.4 生物多样性评价………… 3.3.5 灰色理论评价模型…………………… 3.3.6 浮游植物与营养盐相关模型………………………… 3.3.7 生态动力学模型……………… 4 结论及展望…………………………………… 4.1 结论………………………… 4.2 展望……………………………… 参考文献…………………………

摘要 本文主要讲述了湖泊富营养化的几种模型，分别有：评分模型、营养状态指数模型、改进的营养状态指数模型、生物多样性评价、灰色理论评价模型、浮游植物与营养盐相关模型、生态动力学模型，针对不同模型分别进行相应介绍，并且对国内外水体富营养化污染做出一定概况，对未来湖泊水体进行了一定程度的展望。 1 引言 水资源是人类赖以生存的基础物质，随着人口增长和社会经济飞速发展，水的需求量急剧增加，而水资源污染也日益严重。我国自20世纪80年代以来，由于经济的急速发展和环保的相对滞后，许多湖泊、水库已经进入富营养化，甚至严重富营养化状态，如滇池、太湖、西湖、东湖、南湖、玄武湖、渤海湾、莱州湾、九龙江、黄浦江等。2000年对我国18个主要湖泊调查研究表明，其中14个已经进入富营养化状态。 2 绪论 2.1 湖泊富营养化的概念及分类 通常，湖泊水库等水体的富营养化[1]是指湖泊水库等水体接纳过量的氮、磷等营养物质，使藻类和其它水生生物大量繁殖，水体透明度和溶解氧发生变化，造成水体水质恶化，加速湖泊水库等水体的老化，从而使水体的生态系统和水功能受到损害。严重的会发生水华和赤潮，给水资源的利用如：饮用，工农业供水，水产养殖、旅游等带来巨大的压力。另一种定义方法[2]（Cooke等提出）是由于过量的营养物质、有机物质和淤泥的进入，导致的湖泊水库生物产量增加而体积缩小的过程。该定义除了营养盐以外，还强调了有机物质和底泥的输入。因为有机物质也可以导致水体体积缩小，溶解氧消耗，并通过矿化作用从沉积物中释放营养物质；淤泥的输入也可使水体面积缩小，深度降低，并能吸附营养盐和有机物质沉积到水底部，成为潜在污染源。释放后必然会促进水体生物的大量繁殖，当水体内大量的植物（沉水植物和漂浮植物）以及大量藻类死亡后，释放的有机物和营养物会进一步加剧水体的营养程度。 根据水体营养物质的污染程度，通常分成贫营养、中营养和富营养三种水平。实际上，湖泊水库等水体的富营养化自然条件下也是存在的，不过进程非常缓慢，这就是地理学意义上的富营养化。然而一旦水体接受人类活动的影响，这种转变的速度会大大加快，特别是在平原区域，人口密集，工农业发达，大量污水进入水体，带入大量的营养物质，极大的加速水体富营养化进程。人们通常所说的富营养化是指这种在人为条件的影响下，大量营养盐输入湖泊水库，出现水体有生产能力低的贫营养状态向生产能力高的富营养状态转变的现象。这种富营养化通常称为人为富营养化。 水体富营养化的发生也是逐步进行的。水体在营养盐浓度较低，藻类和其它浮游植物的生物量随着营养盐浓度的增加而相应增加的时期，称为响应阶段，这

湖泊(水库)富营养化评价方法及分级技术规定(eco)(精)

附件1： 湖泊(水库)富营养化评价方法及分级技术规定 1、湖泊(水库)富营养化状况评价方法：综合营养状态指数法 综合营养状态指数计算公式为： ∑=?=∑m j j TLI Wj TLI 1)()( 式中：)(∑TLI —综合营养状态指数； Wj —第j 种参数的营养状态指数的相关权重。 TLI （j ）—代表第j 种参数的营养状态指数。 以chla 作为基准参数，则第j 种参数的归一化的相关权重计算公 式为： ∑==m j ij ij j r r W 122 式中：r ij —第j 种参数与基准参数chla 的相关系数； m —评价参数的个数。 中国湖泊(水库)的chla 与其它参数之间的相关关系r ij 及r ij 2见下表。 中国湖泊(水库)部分参数与chla 的相关关系r 及r 2值※ ※：引自金相灿等著《中国湖泊环境》，表中r ij 来源于中国26个主要湖泊调查 数据的计算结果。 营养状态指数计算公式为： ⑴ TLI （chl ）=10（2.5+1.086lnchl ） ⑵ TLI （TP ）=10（9.436+1.624lnTP ） ⑶ TLI （TN ）=10（5.453+1.694lnTN ）

⑷TLI（SD）=10（5.118-1.94lnSD） ）=10（0.109+2.661lnCOD） ⑸TLI（COD Mn 式中：叶绿素a chl单位为mg/m3，透明度SD单位为m；其它指标单位均为mg/L。 2、湖泊(水库)富营养化状况评价指标： 叶绿素a（chla）、总磷（TP）、总氮（TN）、透明度（SD）、高锰 ） 酸盐指数（COD Mn 3、湖泊(水库)营养状态分级： 采用0～100的一系列连续数字对湖泊营养状态进行分级： TLI（∑）＜30 贫营养（Oligotropher） 30≤TLI（∑）≤50 中营养（Mesotropher） TLI（∑）>50 富营养(Eutropher) 50＜TLI（∑）≤60 轻度富营养(light eutropher) 60＜TLI（∑）≤70 中度富营养(Middle eutropher) TLI（∑）>70 重度富营养(Hyper eutropher) 在同一营养状态下，指数值越高，其营养程度越重。 注：此规定由总站生态室负责解释

湖泊沉积物中风成和水成组分定量判据的初步研究_以青海湖为例_董吉宝

第16卷第4期 2010年12月地质力学学报JOURNAL OF GEOMECHANICS Vol.16No.4 Dec.2010 文章编号：1006- 6616（2010）04-0402-10收稿日期：2010- 05-07作者简介：董吉宝（1985-），男，博士研究生，主要从事第四纪地质与便于变化研究，E-mail ：dib@https://www.wendangku.net/doc/d34207414.html, 。 湖泊沉积物中风成和水成组分定量 判据的初步研究 ———以青海湖为例 董吉宝1，2，安芷生1，卢凤艳1， 2（1.中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室，陕西西安 710075； 2.中国科学院研究生院，北京100049）摘要：对青海湖沉积物进行物质来源进行聚类分析，并对周边风成黄土与现代湖 泊表层沉积物进行粒度分析，在此基础上，以青海湖周边典型风成黄土作为风成组 分端元，以青海湖表层沉积物作为水成组分端元，首次利用已知端元的粒度分布特 征对青海湖沉积物中典型粒度分布进行拟合，进而估算了其中风成和水成组分的比 例。结果表明，青海湖沉积物粒度分布特征可分为三大类： 1.水成组分占主导； 2.风成组分占主导（风成黄土主导）； 3.两者以不同比例混合。希望此方法能成 为未来湖泊沉积物中不同组分的定量判据和古环境的解读提供新途径。 关键词：青海湖；粒度；风成组分；定量判据；聚类分析 中图分类号：P588.2文献标识码：A 沉积物的粒度特征记录了沉积环境、搬运动力等信息，因而常被用于沉积物成因类型的判别［1 4］。利用沉积物的粒度特征判别沉积环境的方法可分为定性法和定量法两大类。自上世纪50、60年代至今，已有很多学者尝试以粒度特征定性-半定量地判别沉积环境，并取得了丰硕的成果，提出了许多不同的方法，如Q 1-Md-Q 3法、概率累计曲线法、结构散点图法、判别函数法、C-M 图法、因子分析法、BP 神经网络的方法、分维值法［1 2，5 17］等等，其中结 构散点图法、判别函数法和C-M 图法在国内的应用较多 ［3 4，18 20］。但随着研究的不断深入，定性-半定量的方法已不能满足需求，人们越来越希望定量地区分沉积环境中的不同来源的贡献比例，其中，以沉积物粒度数据为基础而进行的定量判别方面已取得了丰硕的成果，并得到了广泛的运用 ［21 33］例如，孙东怀等［21 26］，殷志强等［27］、Prins M. A.等［29 33］，基于各自的理解，建立了不同的定量分离方法。此外，也有其他学者从地球化学角度做了积极有益的研究和探索［34 35］。 以粒度数据为基础的定量判据研究虽已取得了不少成果，但判别的方法和结果仍然存在不足之处，有待进一步改进，如基于不同的函数分布进行拟合的方法，由于函数分布并不能完全代表真实环境中沉积物的粒度分布，因此，拟合的结果必然存在一定的偏差。基于此考虑，本文试图以青海湖为例，利用已知沉积类型的粒度数据作为端元，定量判别湖泊沉积物

谈湖泊沉积物粒度的环境含义

谈湖泊沉积物粒度的环境含义 论文关键词:湖泊沉积物 ;粒度 ;气候 ;环境 论文摘要:气候特征是冰期和相对温暖的间冰期交替发生。湖泊沉积物以其连续性好、敏感性强和高分辨率的特点,在恢复和重塑各种短时间尺度(千年、百年、十年)的气候和环境演化序列上,具有其它自然历史记录无法替代性。本文主要研究沉积物粒度的环境含义,古气候特征,尘暴,构造运动等环境信息很好的保存在湖泊沉积物粒度上。因此,本文通过对湖泊沉积物粒度的研究进而推断当时的环境特征。 由于湖泊沉积物是记录湖泊及其流域气候环境信息的有效载体,并具有连续性好、分辨率高、包含信息量丰富等特点,它记录了构造运动、气候变化、生态演化,尘暴等丰富的信息 ,这对地球环境的研究有非常重要的意义。本文试从湖泊沉积物粒度对当时的气候,尘暴和构造隆升进行分析.重建区域气候和历史环境,帮助认识地球上正在发生的各种变化.为未来的全球变化提供类比模式。 1湖泊沉积物粒度所反映的气候含义 近年研究表明,不同的湖泊沉积所反映的气候含义是不同的,区分封闭性湖泊和非封闭性的外流湖和洼地湖沉积。以下就是对这两种情况的研究。 1.1封闭性湖泊沉积物粒度所反映的气候意义

由于湖泊的相对封闭的地理表现形式,所以湖泊沉积在所有沉积中独具特色。它可提供时问范围达百万年、时间分辨率迭年至十年的高精度环境信息,因而在过去全球变化研究中具有重要地位。 对于封闭性的湖泊,陆源碎屑物是沉积物的主要物质来源,沉积物来源比较单一,因而湖水物理能量成为控制沉积物粒度分布的主要因素.按照理想的湖泊沉积作用模式,从湖岸至湖心,随着水深的逐步增大,湖水物理能量(水动力条件) 由强变弱,沉积物颗粒逐渐变细且平行于湖岸线呈环带状分布,即从湖岸至湖心大致出现砾-砂-粉砂粘土的沉积规律.因为在气候干旱期,湖泊的水位下降,湖面收缩,采样点离岸边的距离较近,水动力条件较强,可以带动粗颗粒物质到此处,而且此时的浅水强动力条件使细粒物质难以稳定沉降,因而在该位置沉积的颗粒较粗;反之,在气候湿润期,湖泊水位上升,湖面扩张,采样点离岸边的距离较远,粗颗粒物质难以到达,而且此时的深水弱动力条件有利于细颗粒物质沉降,因而在该位置沉积的颗粒较细,沉积物粒径减小。所以,沉积物粒径的大小反映气候的变化,沉积物粒径增大反映了采样点离湖岸的距离减小,湖泊水位下降,指示气候干旱,反之,沉积物粒径减小则反映采样点离湖岸的距离增大,湖泊水位上升,指示气候湿润。一般来讲,沉积物粒度的变化受水动力条件制约,而水动力条件往往受气候环境变化的影响。气候变化最直接的反映就是气温和降水。因而,气温和降水变化都会影响到入湖补给水动力大小以及湖面高低,进而影响沉积物粒度分布。 我国大部分湖泊是外流湖或洼地湖,与封闭型湖泊相比湖面波动较

湖泊富营养化的形成原因及其生态修复

湖泊富营养化的形成原因及其生态修复 姓名：黄艳红学号：10082096 摘要：近些年来,因经济的快速发展,各种有毒有害物质的大量排入水体,导致我国湖泊水体富营养化呈现迅猛发展的趋势,水体污染非常严重,对人民生活和经济发展产生巨大影响。水体富营养化的形成与营养物质、溶解氧、光照、温度、水动力、底泥以及光线和PH值等影响因素有关。在分析了水体富营养化的成因以及危害的基础上,提出了物理、化学、生物的修复技术的原理和方法，为处理湖泊富营养氧化的问题提供了方向。 关键词：富营养化水体污染形成原因修复技术 前言近年来，随着我国经济的迅速发展，排污量日益增加，加上长期以来人们对湖泊资源的不合理开发，大量含有氮、磷元素营养物质的污染物不断排入湖(库)，使水体的营养物质负荷量不断增加，造成水体富营养化。水体富营养化不仅对水体水质有严重影响，而且影响到周边水环境和人文景观。据资料显示，由于排入湖体的氮、磷等营养物质在不断增加，我国湖水水质的富营养化过程大大加快。在我国131个主要湖泊和39个大中型水库中，已达富营养程度的湖泊有67个，占调查湖泊总数的51.3%。因此，修复湖泊的富营养化问题俨然成了当今社会的主要问题之一。 一、水体富营养化的成因与危害 1、水体富营养化的成因 富营养化指湖泊、水库、缓慢流动的河流以及某些近海水体中氮、氧营等植物营养物质过量从而引起水体植物的大量生长，从而引起水质污染现象。在自然条件下,随着河流夹带冲击物和水生生物残骸在

湖底的不断沉降淤积, 湖泊会从贫营养湖过渡为富营养湖, 进而演变为沼泽和陆地, 这是极为缓慢的过程。但由于人类的活动, 将大量工业废水和生活污水以及农田径流中的植物营养物质排入湖泊、水库、河口、海湾等缓流水体后, 水生生物尤其是藻类将大量繁殖, 使生物量的种群种类数量发生改变, 破坏了水体的生态平衡。大量死亡的水生生物沉积到湖底, 被微生物分解, 消耗大量的溶解氧, 使水体溶解氧含量急剧降低, 水质恶化, 以致影响到鱼类的生存, 大大加速了水体的富营养化过程。水体富营养化的形成主要受营养物质、溶解氧、气温、光照、水动力和底泥等因素的影响。 ①营养物质。水体富营养化的根本原因是营养物质的增加。淡水水域藻类大量增殖的限制因子主要是磷，其次是氮，可能还有碳、微量元素或维生素。在适宜的光照、温度、pH值和具备充分营养物质的条件下, 天然水中藻类进行光合作用, 合成本身的原生质。 ②溶解氧。根据湖水中光合作用产氧和污染物氧化降解的耗氧过程可知，水体溶解氧下降有利于蓝藻的生长，而对其他藻类生长不利。当水体中氮磷过量富集，水中营养物质增多，促使自养型生物生长旺盛，特别是蓝藻和红藻的个体数量迅速增加，而其他藻类的种类则逐渐减少。鱼类等对藻类的消费能力赶不上藻类的繁殖速度，水中藻类越长越多，藻类生物集中在水层表面，光合作用释放出的氧溶解在水体表层，表层水面形成氧饱和溶液，从而阻止了大气向水体进行复氧。与此同时，大量死亡的海藻在分解时也要消耗水中的溶解氧，这样水中的溶解氧就会急剧减少，甚至可降至零，从而导致水中的鱼类等动物

长江中下游湖泊沉积物氮磷形态与释放风险关系_张路

J. Lake Sci.(湖泊科学), 2008, 20(3): 263-270 https://www.wendangku.net/doc/d34207414.html,. E-mail: jlakes@https://www.wendangku.net/doc/d34207414.html, ?2008 by Journal of Lake Sciences 长江中下游湖泊沉积物氮磷形态与释放风险关系* 张路, 范成新, 王建军, 陈宇炜, 姜加虎 (中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室, 南京 210008) 摘 要: 运用聚类分析、主成分分析和相关矩阵的统计分析手段, 对长江中下游湖群共18个湖泊的沉积物氮磷释放风险以及湖泊沉积物、间隙水和上覆水中氮磷形态以及其他相关地球化学参数进行分析. 草型和藻型湖泊的环境差异是造成氮磷释放风险的主要原因. 氮磷释放风险与铁磷、藻类可利用磷、总氮、总磷、上覆水氮磷含量、间隙水氮含量、孔隙度和有机质含量间的关系最为密切. 决定磷酸盐释放风险的主要形态磷是藻类可利用磷和铁磷, 其他形态磷或者含量较低或者不易被转化释放, 对磷酸盐释放风险影响较小. 有机磷含量对磷的释放风险没有直接决定作用, 但它与有机质含量间呈显著正相关. 关键词: 沉积物; 氮磷; 营养盐形态; 释放风险; 湖泊 Nitrogen and phosphorus forms and release risks of lake sediments from the middle and lower reaches of the Yangtze River ZHANG Lu, FAN Chengxin, WANG Jianjun, CHEN Yuwei & JIANG Jiahu (State Key Laboratory of Lake Science and Environment, Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, P.R.China) Abstract: Cluster analysis, principal component analysis and correlation matrix analysis were used to analysis the nitrogen and phosphorus release risks from sediments in 18 lakes located in the middle and lower reaches of the Yangtze River, as well as the nitrogen and phosphorus forms and related geochemical parameters from sediments, pore waters and overlying waters. The ecological difference of macrophyte and algae dominated lakes was the main reason of the difference of nitrogen and phosphorus release. The release risks were well correlated with the iron-bound phosphorus (FeP), algae available phosphorus (AAP), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP) in sediment, the content of nitrogen and phosphorus in overlying and pore waters, porosity and organic matter content of surficial sediment. The AAP and FeP was the main phosphorus forms deciding the phosphorus release risk and other forms were in less effect on it due to the lower contents or lower transformation ability. The sediment organic phosphorus was not directly related to the phosphorus release risks but remarkably positively correlated to organic matter contents in sediment. Keywords: Sediment; nitrogen and phosphorus; nutrients form; release risk; lake 沉积物是湖泊及其流域中营养盐及其他污染物的重要归宿和蓄积库. 沉积物中蕴藏的营养盐可以在一定的环境条件下向上覆水体释放. 这种潜在释放能力的大小主要取决于湖泊沉积物及其上覆水体的物理化学和生物特性的改变. 在湖泊底泥营养盐释放风险的研究中, 沉积物的物理和化学的特性(包括其含量和地球化学形态)是影响沉积物中氮磷营养要素迁移、转化以及生态效应的重要参数. 长江中下游有许多由长江洪泛和自然演化形成的湖泊, 其中大于1km2的650多个湖泊中大部分属于浅水湖泊. 这些湖泊目前普遍受到了湖泊水质恶化, 富营养化程度加重的影响, 其生态环境和社会经济效益严重受损. 对浅水湖泊而言, 由于其更复杂的生态类型, 更加频繁的水土界面营养盐交换以及更易受动力作用的影响, 沉积物中营养盐含量和形态的差异对与水土界面交换和上覆水的营养盐含量影响机制更加复杂[1-2]. 虽然湖泊沉积物氮磷形态, 间隙水氮磷含量与潜在释放之间的关系已有一些研究[3-7], 但仍然缺乏较 *科技部基础性工作专项(2006FY110600)和国家自然科学基金项目(40501064, 40730528)联合资助. 2006-10-26收稿; 2007-12-24收修改稿. 张路, 男, 1975年生, 博士, 副研究员; E-mail: luzhang@https://www.wendangku.net/doc/d34207414.html,.