洞庭湖营养盐赋存及对水沙情势变化响应综述

洞庭湖水环境营养状况与水沙情势密切相关,水沙情势变化使湖区营养盐赋存状态发生改变,进而对长江中下游流域的水生态安全造成影响。梳理了20世纪50年代以来洞庭湖区水沙情势与营养盐赋存状况的变化特征,总结了水沙条件与营养盐赋存关系的相关研究进展。结果表明:受下荆江裁弯、葛洲坝截流、三峡水库运行等因素影响,荆江三口分流分沙减少,洞庭湖泥沙淤积趋缓,同流量下湖区水位下降。近30 a洞庭湖水体氮磷污染程度加深,沉积物氮磷污染未见显著恶化。三口分流量的减少直接导致水环境容量减小,使总氮浓度升高;分沙量的减少降低了湖区颗粒态磷含量,使总磷浓度减小、溶解态磷占比升高;洞庭湖淤积泥沙营养盐释放是影响湖区水体氮、磷含量的重要因素;湖区水位变化引起的洲滩干湿交替及水生植物群落改变,促进了沉积物中氮、磷蓄积并增加上覆水体营养盐含量。研究成果可为水沙与水环境耦合关系研究提供支撑,为面向湖区水环境改善的水沙调控提供参考。

电动导排孔隙水对泥-水界面氮释放通量的控制效果研究

孔隙水是底泥氮素污染的主要载体和释放源头,对富含氮素的孔隙水予以分离和脱除是控制内源氮释放的潜在方案。以富营养化湖泊底泥为研究对象,采用自制底泥孔隙水电动导排装置,在上覆水深度为20 cm的条件下进行底泥孔隙水电动导排,共设置对照、重力排水(0 V/cm电压梯度)和间歇通电(0.5 V/cm电压梯度,4 h On/4 h Off)3组实验,分析了泥-水界面氮浓度及释放通量的变化特征,监测了孔隙水及底泥中氮形态、pH等理化参数,评估了电动导排孔隙水对泥-水界面氮释放通量的控制效果及影响因素。结果表明:电动导排孔隙水可有效降低泥-水界面的氮释放通量,实验进行632 h后,通电实验组泥-水界面累计DTN释放通量为282.28 mg N/m^(2),与对照组相比氮释放通量削减95.61%。电动导排孔隙水使阳极孔隙水呈酸性,阴极孔隙水呈碱性,pH的改变促进了底泥中可转化态氮(TTN)的活化,与重力排水相比,电动导排孔隙水后底泥离子交换态氮(IEF-N)去除率由11.11%~12.97%提升至12.59%~22.31%。电动导排孔隙水后底泥总氮脱除量为47015.72 mg/m^(3),累计能耗为162.38 kWh/m^(3)。