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东平湖不仅是“南水北调”东线工程最后一级调蓄水库,也承担着山东省“西水东调”水资源调蓄调配工程的重要功能,特殊的地理位置使得东平湖在供水、养殖、旅游、防洪、维持生态平衡以及社会稳定等方面起着极为重要的作用,因此水环境状况对于受水区具有重要作用。本文通过对东平湖水环境和不同植被/利用方式下反硝化速率以及夏季反硝化潜势的探究,探讨了东平湖反硝化脱氮能力;通过因子控制实验,对影响东平湖反硝化速率的因子进行研究;结合室内菹草模拟实验,对不同生物量下菹草腐烂反硝化作用进行系统分析;通过对优势种芦苇(Phragmites communis)和菹草(Potamogeton crispus)生物量的调查,得出东平湖植物脱氮能力。主要结论如下:(1)东平湖上覆水TP平均值0.041±0.032 mg·L-1,NH3平均值为1.17±0.24mg·L-1;表层沉积物中NH4+的变化范围在10.39240.00 mg·kg-1之间;NO3-的变化范围在0.0156.14 mg·kg-1之间,有机质的变化范围在3.2390.91 g·kg-1之间,均表现为夏季含量水平较高。各区域上覆水NH3和TP与《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类水标准相比均有超标现象出现,混生区NH3、NO3-、NO2-含量较高;芦苇区表层沉积物NH4+和有机质最高、NO3-最低。不同区域柱状沉积物各理化指标含量季节变化上表现不一致;垂直方向上,除养殖区NH4+和有机质主要集中于表层0-1 cm、NO3-含量主要集中在3-4 cm处外,其他三个区域各层次之间变化均无显著差异。(2)东平湖表层沉积物反硝化速率的范围在1.0129.48μmol·m-2·h-1之间,季节上表现为冬季反硝化速率最强;区域之间芦苇区、养殖区、菹草区和混生区表层沉积物反硝化速率的范围分别为1.2129.48、1.1921.38、1.3319.81、1.018.59μmol·m-2·h-1。柱状沉积物反硝化作用除养殖区主要发生在0-1 cm处,其他区域均主要发生在2-3 cm处,但均无显著性差异。(3)通过对反硝化作用影响因子分析得出,东平湖反硝化速率受季节、区域植被类型或利用方式影响较大,因子控制实验得出不同因子对反硝化作用的影响表现为NO3-浓度>温度>TOC浓度,其中反硝化作用与NO3-浓度呈现极显著正相关关系,总体上与温度呈现负相关关系,与TOC浓度关系并不显著。(4)通过探讨不同生物量菹草腐烂对水质及其沉积物中反硝化作用的影响,发现在不同生物量下菹草腐烂期对上覆水水质的影响较大,对沉积物的影响较小。反硝化速率范围在0.20±0.0022.89±0.65μmol·m-2·h-1之间,不同生物量下反硝化速率并无显著性差异,反硝化速率主要受水体环境的影响且主要以水体扩散硝酸盐反硝化作用占主导。(5)通过对东平湖生物脱氮作用研究,得出东平湖通过反硝化速率达到的总脱氮量为184.63 t·a-1,芦苇区、养殖区、菹草区和岸边水草混生区年脱氮量分别为31.09、22.56、126.00和4.98 t·a-1,季节变化上表现为冬季最高,春季最低;在硝酸盐和有机碳源充足条件下,得出夏季东平湖最大反硝化潜力为1711.11μmol·m-2·h-1,芦苇区、养殖区、菹草区和岸边水草混生区反硝化潜势值分别为1711.11、1179.44、1023.61和1334.19μmol·m-2·h-1;植物脱氮作用研究中,芦苇区和菹草区的脱氮量分别约为33.48 t和50.03 t。通过反硝化作用和及时对水生植物体打捞,对控制水体氮浓度、削减东平湖氮负荷和提升东平湖水环境质量具有重要意义。