本文關(guān)鍵詞：北大港水庫(kù)沉積物中有機(jī)碳和營(yíng)養(yǎng)鹽的分布特征

  更多相關(guān)文章： 沉積物 有機(jī)碳 營(yíng)養(yǎng)鹽 CN同位素 北大港水庫(kù)

【摘要】：近年來(lái),湖泊和水庫(kù)的污染日趨嚴(yán)重,其中富營(yíng)養(yǎng)化是水體污染最為嚴(yán)重的類(lèi)型之一,其形成是由物理、化學(xué)及生物等諸多因素共同作用的結(jié)果,而沉積物作為容納污染物的載體扮演著十分重要的角色,它對(duì)水體中氮、磷等富營(yíng)養(yǎng)化的主要污染因子具有匯集和釋放的雙重作用,當(dāng)水體中的某些環(huán)境因素發(fā)生改變時(shí),沉積物中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)就會(huì)釋放到上覆水中。因此沉積物中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量超過(guò)一定范圍時(shí)將引起再懸浮,從而造成湖泊水庫(kù)的二次污染,即使在有效控制外源污染的情況下,也很難保證水質(zhì)狀況。湖泊和水庫(kù)的沉積物具有連續(xù)性好、信息量大和穩(wěn)定性好等特點(diǎn),其空間分布規(guī)律在一定程度上能反應(yīng)出水體受污染的特點(diǎn)和當(dāng)?shù)厮募皻夂虻淖兓攸c(diǎn)等。因此,本文對(duì)北大港水庫(kù)柱狀剖面沉積物樣品中有關(guān)物質(zhì)的垂直分布規(guī)律進(jìn)行詳細(xì)的研究,采集了10個(gè)30 cm左右的沉積物剖面樣品。首先對(duì)采集到的樣品進(jìn)行了去水處理,計(jì)算沉積物含水率的垂直變化規(guī)律,同時(shí)記錄沉積物垂直方向不同深度的外觀變化；其次,通過(guò)對(duì)不同采樣點(diǎn)柱狀沉積物中有機(jī)碳進(jìn)行分析,對(duì)比分析北大港水庫(kù)在表層沉積物中有機(jī)碳的分布狀況,分析其主要來(lái)源及污染水平,著重探討沉積物中有機(jī)碳的垂直分布特征,對(duì)其沉積規(guī)律進(jìn)行分析；然后,通過(guò)沉積物剖面中TN、TP兩種元素含量水平的分析,了解該區(qū)域的富營(yíng)養(yǎng)化程度及其他污染水平,探討其TN、TP含量的垂直分布特征,總結(jié)變化趨勢(shì)；并對(duì)本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,分析北大港水庫(kù)沉積物柱狀剖面中TOC、TNTP各元素之間的變化關(guān)系及柱狀沉積物中的C/N、C/P和N/P的比值大小,利用C/N以及碳氮穩(wěn)定同位素綜合分析該地區(qū)有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)鹽等污染物的主要來(lái)源,并為改善水庫(kù)生態(tài)環(huán)境狀況提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下：(1)北大港水庫(kù)沉積物含水率垂直分布特征對(duì)水庫(kù)沉積物縱向含水率及相關(guān)物理性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,其表層沉積物成灰色流塑狀,含水率較高,隨著深度的增加,沉積物逐漸緊實(shí),顏色也逐漸由深灰色變?yōu)榈z泥黃色,含水率降低,且其整體變化趨勢(shì)明顯,隨深度的增加而減少,其中在0-10cm深度時(shí)變化趨勢(shì)明顯,而10cm深度以下減少趨勢(shì)較緩慢,0-28cm的具體含水率分別為53.04、44.44、38.10、32.48、29.39、28.08、29.43、27.78、26.65、25.61、24.32、22.38、21.68、22.65。(2)北大港水庫(kù)沉積物中總有機(jī)碳(TOC)含量分布特征對(duì)其表層0-4cm沉積物中TOC含量的統(tǒng)計(jì)計(jì)算得出,北大港水庫(kù)表層沉積物中TOC的平均含量為3.678%,對(duì)其有機(jī)污染指數(shù)的計(jì)算得出其數(shù)值為0.76,通過(guò)查表發(fā)現(xiàn)0.76≥0.50,屬于Ⅳ級(jí)有機(jī)污染；在垂直方向上有機(jī)質(zhì)含量分布變化特征明顯,其整體變化趨勢(shì)是隨深度的增加而減少,并且TOC含量的減少趨勢(shì)在0-10cm深度范圍內(nèi)明顯大于10cm以下,可能與該區(qū)域表層沉積物中殘留有大量魚(yú)餌和動(dòng)植物殘骸有關(guān)。(3)北大港水庫(kù)沉積物中營(yíng)養(yǎng)鹽(TN和TP)的含量分布特征北大港水庫(kù)0-4cm表層沉積物中營(yíng)養(yǎng)鹽TN和TP的平均含量分別為0.296%、0.545%,其中有機(jī)氮的含量明顯大于0.133,根據(jù)有機(jī)氮評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表的分類(lèi),其含量水平屬于Ⅳ級(jí)有機(jī)氮污染。對(duì)于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量水平的匯總分析,結(jié)果顯示,北大港水庫(kù)已處于富營(yíng)養(yǎng)化污染狀態(tài),與我國(guó)其他湖泊水庫(kù)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量水平相比,仍處于比較良好的狀態(tài)；與有機(jī)碳類(lèi)似,營(yíng)養(yǎng)鹽剖面含量變化趨勢(shì)整體隨著深度的增加而減少,其中TN變化趨勢(shì)比較明顯,其含量的減少趨勢(shì)在0-10cm深度范圍內(nèi)明顯大于10cm以下,而TP雖然變化趨勢(shì)波動(dòng)較大,但整體仍然顯示出隨深度增減而減少的變化方向。(4)北大港水庫(kù)沉積物中有機(jī)污染和營(yíng)養(yǎng)鹽污染評(píng)價(jià)通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,結(jié)果顯示,沉積物中有機(jī)指數(shù)為0.76／0.50,屬于Ⅳ級(jí)有機(jī)污染,表明北大港水庫(kù)沉積物中有機(jī)質(zhì)含量已經(jīng)嚴(yán)重超標(biāo)；營(yíng)養(yǎng)鹽中氮元素的含量為0.296%≥0.133%,屬于Ⅳ級(jí)有機(jī)氮污染；磷元素平均含量為544.6mg/kg,與我國(guó)其他湖泊污染水平相比,處于中營(yíng)養(yǎng)化；綜合結(jié)果,表明水庫(kù)漁業(yè)以及農(nóng)村灌溉已經(jīng)污染了北大港水庫(kù),水環(huán)境受到一定程度的影響。(5)沉積物中總有機(jī)質(zhì)與營(yíng)養(yǎng)鹽的關(guān)系分析在縱向分布上,總有機(jī)碳(TOC)與總氮(TN)含量變化趨勢(shì)呈現(xiàn)出明顯的相似性,通過(guò)SPSS數(shù)據(jù)處理分析,結(jié)果得出,TOC與TN垂直含量分布的相關(guān)方程為y=13.44x一0.199,兩者相關(guān)性系數(shù)為0.977,呈顯著相關(guān)性關(guān)系,兩者具有同源性；而總有機(jī)碳與總磷的計(jì)算結(jié)果是無(wú)明顯相關(guān)性,說(shuō)明北大港水庫(kù)沉積物中磷主要來(lái)源于外源污染,而有機(jī)質(zhì)的釋放只占很少比例,總氮與總磷的相關(guān)性分析的計(jì)算結(jié)果(無(wú)明顯相關(guān)性)也說(shuō)明了氮元素與磷元素的來(lái)源不同,原因可能是氮元素主要是通過(guò)有機(jī)質(zhì)的釋放產(chǎn)生的,氮元素與有機(jī)質(zhì)具有同源性,而磷元素的來(lái)源比較復(fù)雜,大部分來(lái)源于外來(lái)輸入。北大港水庫(kù)不同采樣點(diǎn)柱狀沉積物中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的比值基本上變化不大,其中C/N值范圍為11.000-13.432,平均值為12.388,根據(jù)C/N比值的大小,可以判定北大港水庫(kù)中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要來(lái)源是藻類(lèi)植物；C/P值和N/P值的變化范圍分別為4.935-24.182、0.401-1.892,平均值分別為9.528、0.775,其中C/P值變化較大,目前對(duì)C/P和N/P比值的結(jié)果評(píng)價(jià)還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),但這也從另一方面體現(xiàn)出該區(qū)域的污染來(lái)源及吸收轉(zhuǎn)化的特征。(6)北大港水庫(kù)沉積物中C和N同位素組成分布特征有機(jī)質(zhì)中碳、氮同位素聯(lián)合C/N能夠更加準(zhǔn)確地估算有機(jī)質(zhì)的來(lái)源。綜合分析表明,北大港水庫(kù)中有機(jī)質(zhì)的δ13C值的變化范圍為-15.5‰～-24.8‰,平均值為(-21.1±2.2)‰。有機(jī)質(zhì)中δ15N值的變化趨勢(shì)與δ13C值的相似,變化區(qū)間為-1.9‰～3.1‰,平均值為(1.5±1.1)‰,由此說(shuō)明,北大港水庫(kù)有機(jī)質(zhì)中δ 13C、δ 15N歷史來(lái)源穩(wěn)定,根據(jù)其數(shù)值的變化范圍可以初步判斷出,近年來(lái)北大港水庫(kù)中有機(jī)質(zhì)為混合來(lái)源,一部分來(lái)源于陸源土壤有機(jī)質(zhì),另一部分來(lái)源于水庫(kù)中水生浮游植物。(7)沉積物中有機(jī)碳和營(yíng)養(yǎng)鹽的環(huán)境意義近代人口的急劇增加和工農(nóng)業(yè)的發(fā)展是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因,這幾方面的污染因素的迅速發(fā)展向環(huán)境中的不同介質(zhì)中釋放了大量的污染物,深入了解探究污染物的環(huán)境行為,提供治理和保護(hù)環(huán)境的有效措施迫在眉睫,在本文中主要研究水庫(kù)沉積物中有機(jī)碳和營(yíng)養(yǎng)鹽的垂直分布特征及它們的相互關(guān)系不僅可以為人類(lèi)對(duì)水污染的防治和保護(hù)提供理論依據(jù),還能幫助人類(lèi)深入了解地球上不同環(huán)境介質(zhì)間水體的環(huán)境行為及其存在狀況,另外,水體富營(yíng)養(yǎng)化是一個(gè)需要經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間演變的過(guò)程,所以,研究沉積物的垂直分布規(guī)律還能作為環(huán)境記錄的一種手段,為分析湖泊水庫(kù)中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累過(guò)程提供有力的證據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：沉積物 有機(jī)碳 營(yíng)養(yǎng)鹽 CN同位素 北大港水庫(kù)
【學(xué)位授予單位】：天津師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：X524
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 前沿11-15
• 1.1 研究意義11-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 沉積物中有機(jī)碳的研究12
• 1.2.2 沉積物中營(yíng)養(yǎng)鹽的研究12-13
• 1.2.3 水體富營(yíng)養(yǎng)化的研究近況13
• 1.2.4 沉積物中C、N同位素的研究近況13-14
• 1.3 研究?jī)?nèi)容14-15
• 2 研究區(qū)域15-17
• 2.1 地理概況15-16
• 2.2 水質(zhì)狀況16-17
• 3 材料與方法17-22
• 3.1 樣品采集和預(yù)處理17-18
• 3.2 測(cè)試方法18
• 3.3 測(cè)試分析18-22
• 3.3.1 含水率18
• 3.3.2 總磷(TP)18-20
• 3.3.3 有機(jī)碳(TOC)、總氮(TN)20-21
• 3.3.4 碳同位素(δ~(13)C)和氮同位素(δ~(15)N)21-22
• 4 結(jié)果與討論22-33
• 4.1 沉積物中含水率分布特征22
• 4.2 沉積物中TOC分布特征22-24
• 4.3 沉積物中營(yíng)養(yǎng)鹽(TN和TP)分布特征24-26
• 4.4 沉積物中有機(jī)污染和營(yíng)養(yǎng)鹽污染評(píng)價(jià)26-27
• 4.4.1 有機(jī)指數(shù)26
• 4.4.2 營(yíng)養(yǎng)鹽與同類(lèi)地區(qū)比較26-27
• 4.5 沉積物中有機(jī)質(zhì)與營(yíng)養(yǎng)鹽的關(guān)系27-30
• 4.5.1 有機(jī)碳與營(yíng)養(yǎng)鹽的關(guān)系27-28
• 4.5.2 沉積物中C、N和P的關(guān)系28-30
• 4.6 沉積物中C和N同位素組成分布特征30-31
• 4.7 沉積物中有機(jī)碳和營(yíng)養(yǎng)鹽的環(huán)境意義31-33
• 5 結(jié)論和展望33-36
• 5.1 結(jié)論33-34
• 5.2 不足之處34
• 5.3 展望34-36
• 參考文獻(xiàn)36-40
• 致謝40

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