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本文以大型浅水富营养化湖泊一太湖为研究对象,通过野外原位和室内模拟相结合的方法,系统研究了颗粒有机物的沉降及分解规律,初步探讨了影响颗粒有机物沉降及分解过程的主要因素,对了解水体中的营养物质循环、生产力状况具有重要的意义。
静沉降模拟实验结果表明:1)太湖水体中悬浮物的沉降属于絮凝沉降。2)水体中悬浮物浓度与沉降时间呈现出明显的指数衰减规律(R2>0.80),悬浮物中无机物含量较高时这种规律更为明显(R2≥0.99)。3)悬浮物浓较低时,太湖悬浮物的沉降速率与水体中的悬浮物浓度无明显的相关关系;而悬浮物浓度较高时,沉降速率随悬浮物浓度升高而增大。经拟合沉降速度与悬浮物浓度之间符合Logistic曲线ω=0.021/(1+exp(-0.026*(C-166.3))),R2=0.98,n=54。太湖悬浮物的静沉降速率范围为0.002cm/s~0.005cm/s。
颗粒物原位沉降实验表明:沉降通量与风速显著相关(p<0.05),风速是影响沉降通量的最主要因素。再悬浮过程是影响沉降通量的另一关键因素,扣除再悬浮过程的影响后,不同时间、不同水层的颗粒物净沉降通量无显著性差异(p>0.05)。伴随着颗粒物的沉降,大部分营养盐以颗粒物为载体沉降到湖底。
原位培养的悬浮有机颗粒的48h分解率可达30%左右,分解过程中各溶解性营养盐不同程度地升高,其中TDN浓度增加了12.0%±5,9%,而TDP、PO43-更是极显著性地增加(p<0.01),分别增加了49.9%±12.6%和77.9%±22.2%。表明:在实验所设定的条件下,磷的释放明显快于氮的释放,相当一部分颗粒态磷分解转化为溶解态磷,并大大补充了水体中的溶解性活性磷。
室内模拟分解试验显示:小颗粒的有机物是分解过程的主要贡献者,16μm以下有机颗粒物的分解量可达到总有机颗粒物分解量的135.3%。在本文的原水条件下,加入不同形态、浓度的外源磷对分解过程没有产生显著性的影响。通常太湖水体中的溶解氧维持在较高的水平,因此也不会成为分解过程的限制因子。藻类比较容易分解,且分解随温度的升高而显著加快,拟合关系式为Y=3.13+0.19*X(R=1.000,p=0.004),其中Y为叶绿素a衰减率,X为培养温度。