论文部分内容阅读
探索入海河流水体和沉积物氮磷的迁移转化机制对研究入海河流氮磷的去除具有重要意义。本文以天津市独流减河为研究区域,采集了水体和沉积物样本,分析了氮磷的时空分布规律,研究了水环境因子和沉积物理化性质对氮磷时空分布格局的影响,并采用相关分析(CA)的方法描述水体和沉积物各形态氮磷之间的迁移转化,在此基础上探讨氮磷的迁移转化机制。研究结果表明:(1)入海河流水体磷沿河流走向存在下降趋势,具有明显的去除效果,四季水体总磷(TPw)始末位置的去除率分别为76.28%、82.81%、32.37%和22.53%,春季和夏季磷的去除效果最显著。夏季和秋季水体中磷以溶解态为主,春季和冬季以颗粒态为主,其中夏、秋和冬季溶解态磷以活性磷酸盐(SRP)为主。水体TPw和各形态磷在时间和空间尺度上具有显著差异:TPw、溶解性总磷(TDP)和颗粒态磷(PP)的空间变化显著;TPw和各形态磷的时间变化显著。CA结果显示,水温(WT)、电导率(C)、盐度(SAL)、浊度(TUR)、pH、氧化还原电位(Eh)、叶绿素(Chl-a)和水体总钙(Ca)是影响水体磷迁移转化的重要因子。(2)沉积物总磷(TP)在四季的含量范围为460.35～1148.19 mg/kg。沉积物中磷主要以无机磷为主,Ca-P是主要的无机态磷,各形态磷含量大小排序为Ca-P>Org-P>Al-P>Ex-P>Fe-P,BD-FeP04,BD-AlPO4。沉积物磷在时间和空间尺度上具有显著差异:时间尺度上Ex-P、Al-P、BD-FePO4和BD-AlPO4的时间变化显著;空间尺度上除了 Fe-P其他形态磷和TP的空间变化显著。CA结果显示,水体WT、C、SAL、Ca、TUR、pH和Eh及沉积物有机质(OM)、阳离子交换量(CEC)、总铁(Fe,)、总铝(Alt)、总锌(Zn,)、活性铝(Alac)、活性钙(Caac)、活性铁(Fea,)和沉积物粒径是影响沉积物磷迁移转化的重要因子。沉积物各形态磷化学性质及形成过程不同,这些因子所起的作用也不同。(3)水体氮的去除效果不明显,总体上整个河流氮含量保持较高水平。水体总氮(TNw)、溶解态总氮(TDN)和硝酸盐氮(NO3--N)受空间变化的影响不显著,而氨氮(NH4+-N)受空间变化影响显著;另外时间尺度上水体各形态氮的时间变化显著。水体中氮主要以溶解态存在,TDN占TNw的百分比含量为70.54%,NH4+-N是主要的溶解态无机氮,占TDN的百分比含量为15.97%。CA结果显示,WT、C、SAL、Ca、pH、DO、Eh和Chl-a对水体氮的迁移转化影响显著。(4)沉积物总氮(TN)在四季的含量范围为192.89～3774.00 mg/kg,多数点位受到氮污染,总体上TN含量呈上中游上下波动变化,下游相对平缓的分布趋势。可交换态总氮(ETN)含量极低,四季含量范围为4.84～120.77 mg/kg,占TN的百分含量为3.20%,其中可交换态氨氮(ENH4+-N)是主要的可交换形态氮,占ETN的平均百分含量为60.04%。,而可交换态硝酸氮(ENO3--N)和可交换态有机氮(EON)的含量极少。TN和ETN在空间尺度上变化显著;TN、ETN、ENH4+-N和ENO3--N在时间尺度上变化显著。CA结果显示,C、SAL、Ca、pH、Chl-a、OM、CEC、Fe,、Alt、Zn,、Feac和Caac 对沉积物氮形态及氮的迁移转化影响显著。(5)研究结果表明水体TPw、TDP、SRP与沉积物Al-P和BD-FePO4具有转化关系,而水体和沉积物中的磷主要通过SRP进行迁移转化。水体TDN与沉积物TN,水体TNw、TDN与沉积物ETN、ENH4+-N具有相互转化关系,水体和沉积物氮主要是TDN和ENH4+-N进行迁移转化。本研究揭示了外来氮磷污染源负荷下,入海河流水体和沉积物氮磷的分布特征和迁移转化规律,为入海河河流的生态工程建设及水体富营养化治理提供了理论依据和数据支撑。