富營養(yǎng)化自然水體中氣體釋放特征研究.pdf

1、近年來因人類活動而產(chǎn)生的水體富營養(yǎng)化以及水資源短缺已成為威脅人類自身生存與發(fā)展的重大問題。水體富營養(yǎng)化不僅破壞水體生態(tài)系統(tǒng)的平衡，同時(shí)富營養(yǎng)化湖泊生態(tài)系統(tǒng)也逐漸成為溫室氣體主要的排放源。本課題研究主要目的為探索自然水體中氣體釋放規(guī)律以及環(huán)境因子與氣體釋放之間的相關(guān)關(guān)系。通過對城市嚴(yán)重富營養(yǎng)化污水塘長期監(jiān)測、微生物、植物對水體中氣體釋放影響、不同環(huán)境條件水體中氣體釋放規(guī)律監(jiān)測等研究發(fā)現(xiàn):
　　(1)水體中向大氣釋放的氣體組分主要有氮

2、氣、氧氣、氧化亞氮、甲烷和二氧化碳。富營養(yǎng)化水體中營養(yǎng)物質(zhì)以及溫度、光照條件等環(huán)境因子垂向分布不均勻，水體中氣體釋放分層差異顯著。溫度是影響水體中氣體釋放的主要影響因素。表層水體中，氮?dú)?、氧化亞氮?dú)怏w釋放通量顯著高于中底層。底層水體中脫氮釋放氮?dú)?、氧化亞氮效果明顯高于中層。底泥釋放甲烷以氣泡形式向表層運(yùn)動并隨水體溶氧升高被氧化生成二氧化碳，底層甲烷與二氧化碳濃度由底層向表層遞減。富營養(yǎng)化水體中氣體達(dá)到釋放峰值時(shí)，氮?dú)?、氧化亞氮、氧氣垂?/p>

3、相對下降幅度分別為75.0％、88.8％、92.1％;甲烷與二氧化碳從底層到表層氣體釋放通量相對下降幅度分別為86.4％、92.8％。
　　(2)微生、水生植物等對水體中營養(yǎng)鹽轉(zhuǎn)化以及氣體產(chǎn)生有重要影響。通過對不同水體凈化方式（微生物、微生物-植物聯(lián)合）過程中氣體釋放監(jiān)測，研究生物作用對水體中氣體釋放的影響。研究發(fā)現(xiàn):與沒有修復(fù)處理的污染水體（對照）相比，微生物菌劑凈化及微生物-植物（風(fēng)眼蓮）聯(lián)合凈化方式均能夠顯著降低水體TN含量

4、;微生物菌劑和微生物-植物聯(lián)合凈化期間水體氧化亞氮釋放速率均值分別為10.68±1.93和5.91±1.72μmol·m-2·h-1，與對照比，降幅分別為16.4％和53.9％;氮?dú)忉尫潘俾示捣謩e為1.49±0.33和0.87±0.27 mmol·m-2·h-1，降幅分別為5.70％和67.5％;氧氣釋放速率均值分別為1.14±0.25和0.69±0.26 mmol·m-2·h-1，降幅分別為14.9％和72.1％。微生物菌劑及微生物

5、-植物聯(lián)合凈化兩種方式在凈化污染水體的同時(shí)，均能降低水體氣體的釋放速率。
　　(3)通過對夏季江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院2＃蓄水塘以及太湖梅梁灣水域水體中氣體釋放通量的監(jiān)測發(fā)現(xiàn):富營養(yǎng)化越嚴(yán)重，水體中氣體釋放通量越高。太湖梅梁灣水域中度富營養(yǎng)化水體夏季氮?dú)?、氧化亞氮、氧氣、二氧化碳、甲烷氣體總的釋放通量分別為8.26±2.28mg·m-2·h-1、15.31±7.88μg·m-2·h-1、1.73±0.75 mg·m-2·h-1、433.0

6、±338.5μg·m-2·h-1、2.0±1.9 mg·m-2·h-1。太湖水體中氣體分層差異不顯著，各層氣體釋放通量大約為0.98～-4.18mg·m-2·h-1、1.3～6.1μg·m-2·h-1、0.30～0.75 mg·m-2·h-1、26.7～385.3μg·m-2·h-1、0.02～1.3 mg·m-2·h-1。農(nóng)科院2＃試驗(yàn)塘嚴(yán)重富營養(yǎng)化水體中夏季氮?dú)?、氧化亞氮、氧氣、二氧化碳、甲烷氣體總的釋放通量分別為189.2±43.

7、2 mg·m-2·h-1、1368.7±902.9μg·m-2·h-1、171.2±77.2 mg·m-2·h-1、1707.5±697.6μg·m-2·h-1、20.11±10.88 mg·m-2·h-1。2＃塘中氣體分層差異顯著，氮?dú)狻⒀趸瘉喌?、氧氣以及二氧化碳隨水層加深氣體釋放通量上升。底層甲烷釋放通量最高。2＃中氮?dú)?、氧化亞氮、氧氣、二氧化碳、甲烷氣體垂向釋放通量約為14.2～158.3 mg·m-2·h-1、39.3～1275