杭州西湖北里湖沉积物氮磷内源静态释放的季节变化及通量估算

通过采集北里湖不同季节的柱状芯样,在实验室静态模拟沉积物氨氮(NH+4-N)和可溶解性磷酸盐(PO34--P)的释放,同时研究了沉积物间隙水中NH+4-N及PO34--P的垂直分布特征。结果表明,沉积物间隙水NH+4-N随深度的增加有上升的趋势,PO34--P随深度的增加呈先升后降的趋势。氮、磷营养盐在沉积物—水界面均存在浓度梯度,表明存在自间隙水向上覆水扩散的趋势。沉积物NH+4-N在春季、夏季、秋季、冬季的释放速率分别为0.074 mg·m-·2d-1、0.340 mg·m-·2d-1、0.087 mg·m-·2d-1、0.0004 mg·m-·2d-1,PO34--P的释放速率则分别为0.340 mg·m-·2d-1、0.518 mg.m-2.d-1、0.094 mg·m-·2d-1、-0.037 mg·m-·2d-1。不同采样点表现出明显的季节和空间差异性,释放速率表现为夏季>春季、秋季>冬季。根据静态模拟出的不同季节下内源氮、磷释放速率计算,全湖内源氮、磷营养盐的贡献分别为0.0037、0.0057 t/a。该研究可为北里湖富营养化及内源污染的治理提供基础数据。

杭州西湖北里湖荷叶枯落物分解及其对水环境的影响

湖泊水生植物枯落物的分解过程影响着枯落物的淤积以及营养元素向水体和底泥的释放,进而影响湖泊水环境。用分解袋法研究了杭州西湖北里湖荷叶枯落物的分解速率和营养动态。荷叶枯落物的分解速率表现快慢交替的阶段性特点,分解速率常数峰值出现在6月,其余时段呈现波动状态。枯落物氮、磷含量变化趋势基本一致,呈现下降—逐渐上升—渐趋稳定的变化特点。氮、磷积累指数(NAI)呈现释放—积累—释放,整体以释放为主的变化特征。在此基础上推算了北里湖荷叶枯落物一个分解周期残留量的变化及氮、磷释放情况,探讨枯落物分解对水环境的影响。荷叶枯落物入湖量以立枯体总量的20%估算,残留量从11月至翌年1月急剧增加,在1月底达到峰值,随后持续下降,至10月底尚残留1.675 t干重,合30.45 kg/m2干重(按荷塘面积计算),与残留量峰值相比减少了74.39%。枯落物分解导致的氮、磷释放在11月至翌年1月持续增高,2、3月份释放量趋于下降,4、5月份出现净积累,6—10月保持净释放。整个分解周期氮、磷总释放分别为92.247 kg和6.421 kg,相当于北里湖水中氮、磷含量分别增加0.143 mg/L和0.010 mg/L。由于挺水植物生长过程吸收的主要是沉积物中的氮、磷营养盐,因此,荷花的生长和枯落分解过程具有促进氮、磷从沉积物迁移到水体,增加水中氮、磷含量的作用。

杭州北里湖春、夏季大气氮、磷沉降研究

采集与分析了杭州北里湖2010年2月～7月这半年中干湿沉降,并计算了大气TN,TDN(总溶解氮),TP和TDP(总溶解磷)的干湿沉降通量的基础上完成的。结果表明,在北里湖地区N沉降以湿沉降为主,占61.5%,并且N沉降中主要是TDN,平均值86.7%;P沉降以干沉降为主,占61.2%,TDP占49.1%。湿沉降中TN对北里湖的富营养化有一定影响,而TP的影响比较小。TN,TP湿沉降通量与降水量相关度比较高,但TN,TP沉降通量月际变化幅度却比较小,平均为427.45和5.96 kg/km2。后3个月中TDN沉降通量低于前3个月,有利于减轻北里湖的富营养化。通过与太湖地区N,P沉降的比较,发现城市环境对N,P沉降影响很大。

北里湖总氮、总磷主要输入外源辨识

为了确定影响杭州西湖的主要污染源,以相对封闭的西湖北里湖为研究对象,通过在沿湖路面设置采样点以及在湖中设置大气沉降采样点,对路面及大气入湖的N和P进行监测、估算,结果表明：（a）各月大气总沉降中TN及TP的输入变化趋势不明显,但干沉降中TN及TP的输入却有着明显的春、夏差异;3—8月北里湖TN输入量为1202.20kg,TP输入量为15.02kg.（b）沿岸人行道路面由草地及不透水路面构成,路面灰尘以细颗粒（d〈150μm）物质为主,可占总量的79.12%~90.04%;不同粒级组的灰尘中TN含量呈现以下规律：细颗粒组（28μm≤d〈150μm）〉极细颗粒组（d〈28μm）〉粗颗粒组（d≥150μm）,但TN含量分布特征不明显.（c）草地的N和P输出通过输出系数法估算,不透水路面的N和P输出通过模拟路面灰尘的累积、冲刷进行估算,得到2010年3—8月北里湖来自沿岸人行道的TN输入量为60.13kg,TP输入量为12.52kg.分析结果表明,大气沉降是北里湖N输入的主要外源,同时也是湖水中P的相对重要的来源.

降尘中氮磷含量的研究

通过对杭州西湖北山路春夏两季（3～8月）降尘的采集和实验测定其中总氮（TN）和总磷（TP）的含量，分析出该地区降尘的粒径质量分维特点为较细颗粒的质量含量高于较粗颗粒的质量含量且较细颗粒的氮磷含量也高于较粗颗粒的氮磷含量，得出北山路降尘所携带的氨会对北里湖水体的水质造成潜在威胁，并给出建议对策。

西湖北里湖沉积物磷形态分布及其与间隙水磷的关系

杭州西湖是典型的富营养化浅水湖泊。经过环湖截污等工程措施,影响西湖的外污染源得到有效的治理,但西湖仍处于富营养化状态。在外污染源得到控制后,富含营养盐的沉积物成为西湖水质改善的主要限制因子。通过研究西湖北里湖沉积物中磷的赋存形态和丰度、间隙水磷含量垂向时空分布特征,分析沉积物磷形态与间隙水磷含量的相关性,探讨内源磷对西湖北里湖营养盐的贡献作用。结果表明,北里湖沉积物中活性磷含量较低,不同磷形态及其含量在垂向上呈现一定的波动,没有表现出明显的规律。间隙水总可溶性磷(TDP)和PO34-含量随沉积物深度的变化不明显,但其含量总体在垂向上都有先升高后降低的趋势,与沉积物中各形态磷均具有一定的正相关性。因此,沉积物磷对水体富营养化具有一定的贡献。

三种沉积物改良措施比较及其对苦草生长的影响

在沉水植物的生活史中,沉积物提供植物固着基质和所需的大量营养元素,对沉水植物的兴衰有长期且深远的影响。通过模拟试验,研究了北里湖沉积物经过3种处理(覆盖砂、锁磷剂、粘土)后对苦草(Vallisneria natans)生长的影响,初步获得该湖生态恢复中适宜沉水植物生长的沉积物的最佳改良措施。结果表明:3种沉积物处理对沉积物的化学性状改变相对不大,而对物理性状改变效果较明显;生长于砂、锁磷剂和粘土处理的沉积物上的苦草株高、生物量和根冠比表现出明显的差异性(P<0.001);生长在砂处理上的苦草的生物量和株高最高,根系指标(表面积、体积、根尖数及长度)也证明砂处理对苦草生长起到了促进作用;锁磷剂和粘土处理对苦草生长效果不明显,甚至抑制其生长。因此,北里湖沉积物的改良采用砂处理方法较为适宜。