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盐度对滨海水体氮磷测定的影响及其对沉积物氮磷释放的影响机制
胡娜娜
Subtype硕士
Thesis Advisor盛彦清
2022-05-12
Training institution中国科学院烟台海岸带研究所
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral烟台
Degree Name工程硕士
Degree Discipline环境工程
Keyword盐度 滨海水体 滨海沉积物 氮磷测定 氮磷释放
Abstract氮、磷是水生生物生长及生态系统重要的生源要素,也是评估水质优劣的重要指标。适量氮磷会维持健康的水生态系统,但过量氮、磷却会引起水体富营养化,导致藻类等浮游生物迅速繁殖,使水中溶解氧减少、浊度增加,对水生生态系统造成巨大的破坏。随着市政污水排放标准的日趋严格,滨海水体中氮、磷的外源输入已基本得到有效控制,沉积物内源性氮、磷的释放已经成为水体富营养化的主要原因。滨海地区受高强度人类活动干扰显著,赤潮、绿潮等生态灾害多发,生态保护任务复杂艰巨。因此,准确掌握滨海水体中氮、磷的浓度及其变化对实现滨海区域的可持续发展具有重要意义。对于氮磷的测定,我国根据适用水体的不同,将国家标准方法分为“淡水法”(适用地表水)和“海水法”(适用海水)。然而,由于滨海水体和沉积物处于陆地与海洋相互交错的特殊地带,期间淡水和海水的交互混杂,盐度介于淡水与海水之间并呈现一定的梯度变化,因此盐度干扰可能会对氮、磷的精准测定产生影响。但目前尚未明确盐度过渡区水体氮、磷的测定方法该如何选择,盐度对氮、磷测定结果准确性的影响程度和作用机制尚不明朗。因此,本文聚焦盐度对滨海水体氮、磷的准确测定的影响机制,通过系列实验明确了氮、磷准确测定方法的选择依据,并基于滨海水体氮磷的精准测定,探究了盐度对重污染滨海河流沉积物氮磷动态释放的影响机制及其主控因子,从而为滨海水体富营养化及污染防控提供科学依据和技术参考。本论文主要研究内容和结果如下: 1. 滨海水体氮磷测定方法的选择与准确性 本章以淡水和海水的相关国家标准方法为基础,测定不同盐度下不同浓度氮、磷的模拟海水和自然海水水样中总氮(TN)、亚硝氮(NO2-)、氨氮(NH4+)、活性磷酸盐(PO43-)和总磷(TP)的浓度。结果表明,盐度(SAL)对部分氮磷的淡水法和海水法测定结果有一定程度的影响。对TN的测定,当SAL ≤ 5.0时应采用操作简单、准确较高的淡水法测定,SAL > 5.0时应采用海水法;对NO2-的测定,淡水法和海水法的测定结果无明显差异;对NH4+的测定,当SAL ≤ 4.0时淡水法或海水法均可准确测定水体中的氨氮,但SAL > 4.0时,需对水样进行pH调整预处理后再用海水法进行测定;此外对滨海水体PO43-的测定,在低盐低磷(SAL ≤ 35.0且CPO43- ≤ 0.2 mg·L-1)的情况下盐度对淡水法和海水法测定结果的影响可忽略不计,而对于高盐高磷(SAL > 100.0且CPO43- > 0.5 mg·L-1)的水样选择灵敏度更高的海水法测定结果更准确;对TP的测定,选取海水法测定准确度更高。 2. 盐度对滨海水体非活性磷和总磷测定的影响 第二章内容探究盐度对TP的影响是聚焦于盐度对TP中的活性磷酸盐(RPs)的影响,而本章以淡水法和海水法为基础,确定了淡水法和海水法可准确测定非活性磷酸盐(NRPs)和TP的盐度阈值。研究发现,在不添加K2S2O8的消解过程中,约10%的肌醇六磷酸钠(IHP6)和5’-腺嘌呤核苷酸二钠盐(AMP)会转化为活性磷酸盐(RPs)。当NaCl的质量分数从0%增加到3.5%时,用淡水法测定草甘膦(Gly)+K2HPO4和IHP6+K2HPO4的浓度值分别比理论浓度降低8.0% ± 0.00%和24 ± 0.01%。此外,采用淡水法和海水法测定天然沿海水域中不同盐度的NRPs和TP表明,当SAL ≤ 5 时,淡水法和海水法均可准确测定滨海水体中的NRPs和TP浓度。当SAL > 5时,NRPs和TP的测定结果均小于理论值。并且在SAL为35的条件下,淡水法和海水法测定的TP(KH2PO4 + Gly + IHP6 + AMP)结果比理论值降低了12.3 ± 0.46%。因此,在盐度的干扰下,会使K2S2O8的消解效率大大降低,在滨海水体测定中应发展比K2S2O8消解效率更高的氧化剂。 3. 滨海重污染河流沉积物氮磷的释放及其影响因素 盐度不但影响滨海水体中氮磷的准确测定,同时还可能影响滨海沉积物中氮磷的释放。本章以准确测定滨海水体中各种形态的氮磷为基础,系统研究了滨海重污染河流沉积物的释放规律及其影响因素。研究发现,滨海重污染河流沉积物释放到上覆水中的TN、NO3-、NO2-和NH4+浓度分别在第8 d、19 d、14 d和6 d达到最大浓度后下降到与初始值相同的浓度,并且在第42 d后基本停止释放。而上覆水中的TP和PO43-在14 d之后基本达到释放平衡。滨海重污染河流沉积物氮磷的释放会受到再悬浮、盐度、pH、溶解氧(DO)和温度(T)等环境因素的影响。上述环境因素对滨海重污染河流沉积物氮的影响从大到小排序为再悬浮(160 r·min-1)(34.5%) > SAL(35.0)(21.0%) > pH(7)(10.5%) > DO(8 mg·L-1)(10.1%) > 温度(30℃)(9.4%),对沉积物磷的影响从大到小排序为pH(7)(13.5%) > 再悬浮(160 r·min-1)(9.9%) > DO(1 mg·L-1)(6.7%) > SAL(35.0)(6.0%) > 温度(30℃)(3.6%)。
Pages110
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.yic.ac.cn/handle/133337/30532
Collection中国科学院烟台海岸带研究所知识产出
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GB/T 7714
胡娜娜. 盐度对滨海水体氮磷测定的影响及其对沉积物氮磷释放的影响机制[D]. 烟台. 中国科学院大学,2022.
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