文档介绍：东昌湖补水过程中氮的变化及沉积物对氨氮的吸附-
解吸特征研究

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东昌湖补水过程中氮的变化及沉积物对氨氮的吸附-解吸特
征研究
摘要
氮的外源污染、沉积物的内源氮污染和氮的形态转化与释放规律是当前湖泊
研究的热点,也是治理湖泊富营养化面临的主要问题。城市浅水湖泊具有与深水
湖泊不同的独特特点,其水体和沉积物中氮的迁移转化规律更为复杂,东昌湖是
我国北方城市人工浅水湖泊的典型代表,研究东昌湖中氮的迁移转化规律和沉积
物对氨氮的吸附-解吸特征可以为浅水湖泊富营养化的治理提供一定的参考依
据。
本文以东昌湖为研究对象,监测分析了引黄河补水期间水体溶解态氮、颗粒
态氮等的迁移转化规律,运用连续分级浸取法分析了表层沉积物中氮的不同形态
含量及其赋存特征,探讨了氮的不同形态在沉积物-水界面氮循环中的作用,并
通过室内模拟实验研究了沉积物的特性如粒度、有机质、扰动、粘土矿物成分 4
个因素对氨氮吸附-解吸的影响。
本文的主要研究结果和结论如下:
(1)高污染负荷高含沙量的黄河补水对东昌湖水体和沉积物中氮的赋存特
征都造成了很大影响。湖泊水体中主要污染物是 TN 和 CODcr,两者含量基本都
高于Ⅴ类水质标准,水体有呈现富营养化趋势。临近补水口的湖区受黄河补水影
响最显著,水体各形态氮的迁移转化主要受外源补水、颗粒物的吸附作用和硝化
细菌、氨化细菌的作用影响,其中氨氮的变化受黄河悬浮泥沙颗粒物的影响最大。
悬浮泥沙颗粒物对水体中氮的迁移转化和降低氮的污染负荷起到了积极作用。
(2)沉积物的可转化态氮含量较高,内源氮释放导致的水体富营养化可能
性较大。总可转化态氮含量在 ~ mg/kg 之间,其占总氮的百分比在
%~%之间。Ⅰ和Ⅲ湖区表层沉积物中总可转化态氮含量较其他湖区
高,这与该两湖区临近两个补水口,常年受黄河补水影响有关。
(3)沉积物中各形态氮的赋存特征和参与氮循环的能力差异较大。各形态
氮对总可转化态氮的贡献率大小依次是强氧化剂可提取态氮(SOEF-N)> 弱碱
可提取态氮(WAEF-N)> 强碱可提取态氮(SAEF-N)> 离子可交换态氮(IEF-N),
I
其中 IEF-N 最易释放到水体中,对湖泊的富营养化贡献最大的氮形态,其来源可
能是与铁锰氧化物有关,SAEF-N 与 SOEF-N 可能具有相似的来源。沉积物的粒
度和有机质含量对各形态氮的含量和分布有重要影响,非转化态氮主要存在于
~ 的细粉砂沉积物中。
(4)有机质含量的增加、粒度的减小和一定范围内扰动强度的增加都可以
使沉积物对氨氮的吸附固定能力增加。粘土矿物成分和含量对沉积物中氨氮的吸
附-解吸影响显著,其对氨氮的吸附和固定能力随着粘土矿物含量的升高而增大,
整体来看对氨氮的吸附固定能力大小依次是掺杂沸石的沉积物>掺杂膨润土的沉
积物>掺杂高岭土的沉积物,这主要是由于各粘土矿物的结构特点和性质决定的。
(5)通过 3 种吸附-解吸模型对氨氮的吸附-解吸过