【摘 要】
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富营养化是当今全球湖泊面临的严峻生态环境问题,当湖泊的外源污染得到控制后,沉积物中的营养盐在一定条件下会再释放进入水体,内源污染不容忽视。以太湖为研究对象,按季节进行了全湖（选取16个点）沉积物柱样和上覆水采集,通过室内流动培养实验,探究了沉积物-水界面碳、氮、磷迁移和转化的时空特征并分析了相关影响因素,估算了太湖沉积物全年碳、氮、磷的内源负荷。沉积物-水界面营养盐迁移的时空特征表明:DOC释放通
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（41771519）；
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富营养化是当今全球湖泊面临的严峻生态环境问题,当湖泊的外源污染得到控制后,沉积物中的营养盐在一定条件下会再释放进入水体,内源污染不容忽视。以太湖为研究对象,按季节进行了全湖（选取16个点）沉积物柱样和上覆水采集,通过室内流动培养实验,探究了沉积物-水界面碳、氮、磷迁移和转化的时空特征并分析了相关影响因素,估算了太湖沉积物全年碳、氮、磷的内源负荷。沉积物-水界面营养盐迁移的时空特征表明:DOC释放通量年均值为653.31±1248.58μmol/（m~2·h）,总体表现为内源释放,且释放通量春季最高,冬季最低;NH4+、NO3-、NO2-释放通量年均值分别为48.30±103.55μmol/（m~2·h）、66.84±149.13μmol/（m~2·h）、-0.17±3.82μmol/（m~2·h）,总体也表现为内源释放,且释放通量春季最高,冬季较低;PO43-释放通量年均值为2.11±9.31μmol/（m~2·h）,在春、秋季以内源吸收为主,而夏、冬季则表现为内源释放。碳、氮、磷释放高值主要出现在竺山湾、梅梁湾、西部沿岸、东太湖等污染较为严重的区域。环境因子和上覆水及沉积物的基本理化性质与碳、氮、磷迁移的关系表明,沉积物耗氧量、温度、DO是沉积物-水界面碳、氮、磷迁移的主要影响因素,此外,DOC还与有机质组成有关,NH4+、NO3-、NO2-与p H、ORP有关,PO43-与水生生物扰动有关。沉积物-水界面营养盐转化的时空特征表明:CO2和CH4释放通量年均值分别为95.18±129.33μmol/（m~2·h）、5.38±14.45μmol/（m~2·h）,且春季释放量最高,冬季最低;N2O释放通量、反硝化速率、厌氧氨氧化速率、DNRA速率年均值分别为0.01±0.13μmol/（m~2·h）,28.63±58.07μmol/（m~2·h）,0.36±0.50μmol/（m~2·h）和1.39±3.17μmol/（m~2·h）,且春季最高,秋季较低;表层沉积物中BAP含量年均值为179.98±174.70 mg/kg,季节差异不明显。沉积物-水界面碳、氮、磷转化速率在空间上总体表现为北部到南部、西部到东部的递减趋势。环境因子和上覆水及沉积物的基本理化性质与碳、氮、磷转化的关系表明,上覆水体的氮磷浓度和沉积物耗氧量是沉积物-水界面碳、氮、磷转化的主要影响因素,此外,CO2和CH4还与p H、水温、DO等有关,N2O、反硝化、厌氧氨氧化、DNRA速率与有机质组成有关,BAP与藻类活动有关。结合沉积物-水界面营养盐迁移转化的结果对内源负荷的估算表明,太湖全年碳（DOC）释放量为16.06×10~4 t,去除量（CO2、CH4）为2.47×10~4;氮（NH4++NO3-+NO2-）释放量为3.30×10~4 t,去除量(N2O+Dn+Dw+A28)为0.83×10~4 t;磷(PO43-)释放量为0.13×10~4 t;氮、磷的释放量分别约占外源输入的60%、40%。太湖全年碳、氮、磷均表现出显著的内源释放特征。研究成果深化了对浅水湖泊碳、氮、磷迁移转化机制的认识,为湖泊内源控制提供有益参考。
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