鄱阳湖底质和植物中的氮磷及其对氮磷净化的贡献

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鄱阳湖是中国最大的淡水湖,同时也是因河流摆动和改道而形成的湖泊,为特征明显的过水性湖泊。鄱阳湖的营养盐平衡,涉及到进入湖泊的营养盐分配以及滞留等问题,底质及湿地植物在其中扮演着重要的角色,对营养盐的净化有巨大的作用。  本研究以鄱阳湖湿地为研究对象,采用了野外定点采样、室内实验分析和已有数据统计整理分析相结合的方式,研究了鄱阳湖底质和典型植物的氮磷含量,并通过鄱阳湖氮磷平衡体系阐述了底质和植物对氮磷净化的贡献。主要研究成果如下:  1、鄱阳湖底质氮磷及有机质时空分布特征、风险评估及吸附/解吸特征  丰水期鄱阳湖底质总氮(TN)含量变化范围为0.824 mg/g~2.450 mg/g,平均含量为1.578mg/g;总磷(TP)含量变化范围为0.256~0.959mg/g,平均含量为0.516mg/g;有机质(OM)含量变化范围为1.04%~2.337%,平均含量为1.58%。枯水期鄱阳湖底质TN含量变化范围为1.788 mg/g~3.485mg/g,平均含量为2.23mg/g;TP含量变化范围为0.291~1.083mg/g,平均含量为0.638 mg/g;OM含量变化范围为1.232%~3.685%,平均含量为2.108%。在丰水期,鄱阳湖底质的氮污染明显,但尚未面临有机污染,湖区东部白沙洲、莲湖等区域有TP污染的生态风险。在枯水期,鄱阳湖底质全面遭受到有机氮污染,此外吴城区域还遭受到有机污染,伍湖分场、莲湖、蚌湖、白沙洲、吴城等区域也已经具有TP污染的生态风险。枯水期的鄱阳湖底质氨氮吸附/解吸平衡点浓度要高于丰水期的,发现两者相差倍数与两个水期底质的氮含量相当。而枯水期的鄱阳湖底质DIP吸附/解吸平衡点浓度要和丰水期的差别不大,表明外源磷输入是鄱阳湖区域磷含量不同的主要原因。  2、鄱阳湖典型湿地植物的氮磷含量调查  鄱阳湖典型湿地植物的TN和TP范围分别为13.16~29.98 mg/g和1.547~3.26 mg/g。TN含量最高的湿地植物为菰,达到29.98±2.7mg/g;最低的为蓼子草,为13.16±1.57 mg/g;TP含量最高的为苔草,达到3.26±0.261 mg/g;最低的为虉草,为1.547±0.232 mg/g。TN平均含量为19.67 mg/g,TP的平均含量为2.007 mg/g。鄱阳湖典型湿地植物在营养盐平衡方面有十分重要的作用,通过收割湿地植物可以去除湿地生态系统中的氮和磷。  3、鄱阳湖氮磷输入输出平衡体系的研究及底质和植物对氮磷净化的贡献  鄱阳湖TN的输入量每年约为21.449万吨,总磷为1.762万吨,输入的途径主要有河流带进、湖面面源、干湿沉降、生物固氮等,其中河流带进的TN为20.20万t/a,TP为1.69万t/a;干湿沉降带进的TN为1.049万t/a,TP为0.071万t/a;湖面面源带进的TN为168.6t/a,TP为12.9t/a;生物固氮带进的TN为0.1836万t/a。输出的渠道主要有湖口出湖、植物固定、植物收割、渔获物带出、底质沉积、反硝化和其它氮磷输出,湖口出湖带出的TN为15.42万t/a,TP为0.985万t/a;植物固定带出的TN为1.49万t/a,TP为150t/a;植物收割带出的TN为0.383万t/a,TP为0.0401万t/a;渔获物带出的TN为0.44万t/a,TP为0.06万t;泥沙沉积带出的TN为1.692万t/a,TP为0.502万t/a;反硝化带出的TN为0.385万t/a;根据营养盐输入输出平衡原理,则其它氮磷输出和其它氮磷输入之差:TN为1.639万t/a,TP为0.16万t/a。底质对氮磷净化的贡献主要体现在泥沙沉积和反硝化,底质在湖内氮磷生化途径中对氮磷净化的贡献包括去除N贡献比为34.44%,去除P贡献比为64.61%;植物对氮磷净化的贡献主要体现在植物固定和收割,其去除N贡献比为31.06%,去除P贡献比为7.09%。
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