西湖沉積物-水界面氮的遷移轉化過程研究.pdf

1、本文以杭州西湖沉積物和水體為研究對象，進行為期一年(2014年7月-2015年4月)的現(xiàn)場監(jiān)測和分析實驗，監(jiān)測分析了西湖水質現(xiàn)狀以及沉積物中氮和重金屬的污染狀態(tài)，通過實驗室模擬培養(yǎng)試驗，探究了西湖沉積物向上覆水體的氮釋放率及環(huán)境因子對其的影響。運用氮氧同位素技術進行西湖沉積物間隙水和底層水中NO3-溯源和氮的遷移轉化研究，并結合乙炔抑制法測定沉積物中的硝化和反硝化速率，闡明了西湖沉積物和水體中含氮污染物質的主要來源和遷移轉化機制。為西湖

2、水體富營養(yǎng)化治理和控制，提供科學的理論參考。結果如下：
　　(1)西湖水體存在嚴重的氮污染現(xiàn)象，達到了富營養(yǎng)化條件。西湖沉積物總體上表現(xiàn)為中性-弱堿性環(huán)境，沉積物中含氮物質主要以銨態(tài)氮的形式存在。沉積物中重金屬As、Cd、Pb、Co和Zn年平均值都超過沉積物背景值，且重金屬Cu、Pb、Zn、Cd、Mn和As間，Co、Cr、Mn和Ni間均呈現(xiàn)出顯著正相關關系。根據(jù)聚類分析顯示，西湖沉積物中Cu、Zn、Pb、Cd、Mn和As的來源除了

3、自然因素外，汽車尾氣的大量排放也是主要來源之一。
　　(2)沉積物向上覆水體釋放NH4+-N的速率，隨DO的增大而減小，厭氧狀態(tài)下NH4+-N的釋放速率約為好氧狀態(tài)時的2~6倍。NO3--N在厭氧及低氧條件下表現(xiàn)出負釋放現(xiàn)象，在好氧條件下則為正釋放。沉積物NH4+-N的正速率和負釋放速率均隨著溫度的升高而增大，28℃時NH4+-N的正釋放速率分別是20℃時的1.7倍，8℃時的3.8倍。NH4+-N的正釋放速率隨pH的增大而減小。短

4、周期模擬實驗顯示，西湖沉積物全年向上覆水釋放可溶性無機氮DIN為14.60t。而長周期模擬實驗顯示，西湖全年上覆水向沉積物沉降的可溶性無機氮DIN為2.92t。
　　(3)西湖底層水體中的氮污染來源主要為土壤有機氮、化肥及少部分的有機肥，并存在局部的反硝化作用。沉積物中則存在強烈的反硝化作用。通過乙炔抑制法得到，S1和S12區(qū)域沉積物反硝化速率的年平均值分別為24.65μmol·m-2·d-1和19.51μmol·m-2·d-1，

5、硝化速率的年平均值分別為2.50 mmol·m-2·d-1和3.10 mmol·m-2·d-1，氨化速率的年平均值分別為0.27 mmol·m-2·d-1和0.78 mmol·m-2·d-1。反硝化速率與DO濃度(p<0.05)和TN含量(p<0.01)呈現(xiàn)出顯著負相關，與溫度呈顯著正相關關系(p<0.05)；硝化速率與NH4+-N濃度呈現(xiàn)顯著正相關關系(p<0.01)，與TN含量呈現(xiàn)出顯著負相關關系(p<0.01)；氨化速率與DO呈現(xiàn)