论文部分内容阅读
近年来,在全球气候变化大背景下,太湖地区年平均风速在过去六十年间下降了约37%,由风速下降导致的风浪扰动程度降低,不仅会增强水柱稳定性,还会增加内源释放的风险,从而对湖泊生态系统造成影响。为了研究风浪扰动对浅水湖泊沉积物氮磷释放的影响,本文以太湖为例,选取太湖典型的藻型和草型湖区,于2021年1月至12月每月在不同湖区进行高分辨率间隙水采样。对研究区域上覆水体的理化性质时空变化特征进行了分析,利用综合营养指数法对太湖典型湖区的水体营养状态进行了评价,揭示了太湖水质的湖区差异。同时,对太湖典型湖区沉积物氮磷释放的时空变化特征进行了分析,估算了各湖区沉积物氮磷的释放通量。通过分析沉积物氮磷释放的影响因素,来探讨风浪扰动对浅水湖泊沉积物氮磷释放的影响,从而为未来气候变化背景下的浅水湖泊富营养化治理与水环境管理提供依据。通过上述研究,对风浪扰动影响浅水湖泊沉积物氮磷释放过程有了初步的认识。三个区域上覆水体四季总氮（TN）、氨氮（NH4+-N）和硝氮（NO3--N）浓度变化范围分别为:竺山湾2.132～4.191mg/L、0.323～0.853mg/L、1.022～2.243mg/L;湖心区1.283～2.352mg/L、0.075～0.234mg/L、0.218～1.476mg/L、0.008～0.027mg/L;东太湖0.753～1.466mg/L、0.177～0.263mg/L、0.088～0.210mg/L、0.001～0.017mg/L。三个区域总磷（TP）与磷酸根(PO43-)浓度变化范围分别为:竺山湾0.082～0.282mg/L、0.022～0.139mg/L;湖心区0.074～0.174mg/L、0.014～0.080mg/L;东太湖0.043～0.109mg/L、0.009～0.033mg/L。竺山湾的TN、NH4+-N、NO3--N、TP与PO43-浓度均高于其他两个湖区。整体上看,研究的三个湖区营养状态为中度富营养。研究的三个湖区独特的生境是导致三个湖区上覆水数值参数和理化性质产生差异的原因。竺山湾8月NH4+-N释放通量最高,达5.211mg·m-2·d-1。年内变化趋势为先上升后下降。竺山湾3月与11月NO3--N扩散通量最大,分别为-2.927mg·m-2·d-1和-3.093mg·m-2·d-1。一年中竺山湾NO3--N扩散通量呈现出先升高后降低的趋势。整体来看,竺山湾一年中PO43-的扩散通量较小,最大的释放通量出现在8月,为0.579mg·m-2·d-1。PO43-的扩散通量呈现出先升高后降低的趋势。东太湖12月份释放通量最高,为3.548mg·m-2·d-1,9月次之,为3.518 mg·m-2·d-1。研究湖区沉积物氮磷的释放通量表明,竺山湾与东太湖存在NH4+-N释放风险,东太湖存在NO3--N释放风险。竺山湾NO3--N表现为由上覆水向沉积物扩散,可能会加重内源污染。两个湖区存在PO43-的释放风险但其释放风险低于NH4+-N与NO3--N。三个湖区风速与对应湖区底部溶解氧（DO）浓度均呈显著正相关（p＜0.001）,这说明风速变化对三个湖区底部DO浓度均存在影响。当风速下降时,风浪扰动程度随之降低,水柱稳定性会增强,底部DO由于得不到补充,再加上呼吸作用会消耗底部DO,从而导致底部DO浓度降低。竺山湾与东太湖两个湖区底部DO与对应湖区NH4+-N和PO43-的释放速率均呈显著负相关（p＜0.001）,东太湖底部DO与NO3--N的释放速率呈显著正相关（p＜0.001）,而竺山湾底部DO与NO3--N的释放速率相关性不显著（p＞0.05）。风浪扰动会浅水湖泊沉积物内源释放存在较大的影响,未来风速下降的气候条件下,浅水湖泊沉积物内源释放速率会进一步加快,浅水湖泊内源释放的影响将会更加严重。