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大型浅水湖泊沉积物内源营养盐释放模式及其估算方法——以太湖为例

秦伯强  朱广伟  张路  罗潋葱  高光  Gu Binghe  
【摘要】:在新的野外调查和室内试验基础上,完善了有关大型浅水湖泊沉积物内源营养盐释放的模式,并在此基础上提出了太湖内源释放的估算方法。通过在太湖开展室内释放模拟实验和风浪期间底泥悬浮及上覆水中营养盐浓度变化的野外观测,提出了静态与动态二种浅水湖泊内源释放模式。静态情况下,营养盐主要通过浓度梯度扩散从沉积物进入上覆水,其释放强度受控于沉积物~水界面的温度,氧化还原环境及营养盐浓度差;动态条件下,沉积物由于动力扰动而发生悬浮,沉积物中溶解性及颗粒态的营养盐随着沉积物的悬浮而释放。虽然动态情况下总的营养盐释放较静态条件下大,但由于湍流导致水体及水土界面充氧,铁,锰等金属元素因氧化而吸附溶解性营养盐(特别是活性磷SRP)的能力增强,所以动力扰动仅引起总的营养盐释放,而不一定导致溶解性营养盐的释放。因此,在动态条件下,营养盐总释放量受控于动力扰动强度,底泥可悬浮量及沉积物中的营养盐含量;对于可溶性的营养盐,特别是SRP,其释放还受控于动力复氧的强度,沉积物中铁的含量及沉积物间隙水与上覆水中营养盐的浓度差。在此基础上,分别估算了静态和动态二种情况下沉积物内源释放量。根据实验室模拟结果,静态条件下太湖全湖一年NH_4~+-N释放量达1万吨左右,PO_4~(3-)-P释放量达900 t左右;结合太湖2001年的风场观测记录,把太湖野外风浪过程分为风平浪静,小风浪,大风浪三种情况,分别占全年总日数的12%,82%,6%在“风平浪静”条件下,其释放量根据实验室的静态释放试验来估算,而“小风浪”和“大风浪”条件下,其释放量则根据室内水槽试验得到的释放通量来估算。结果显示太湖全年释放量为总氮8.1万吨,总磷为2.1万吨;分别为外源氮磷年输入量的2-6倍。

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