九龍江梯級電站庫區(qū)沉積物營養(yǎng)鹽通量與溫度效應(yīng).pdf

1、河流沉積物扮演著營養(yǎng)鹽的“源”與“匯”的角色，梯級電站開發(fā)改變了河流水文和沉積動(dòng)力，在氣候變化（如氣候變暖）的疊加影響下，沉積物營養(yǎng)鹽的生物地球化學(xué)過程、釋放通量發(fā)生變化，進(jìn)而調(diào)整流域營養(yǎng)鹽向海輸出。本文以九龍江河流-河口作為整體研究對象，重點(diǎn)研究北溪中游梯級電站庫區(qū)沉積物特征、釋放通量和溫度效應(yīng)。通過野外觀測，系統(tǒng)分析了河流-河口沉積物氮(N)、磷(P)、碳(C)的時(shí)空分布及其調(diào)控因素，利用2015年10月和12月三個(gè)梯級電站沉積物進(jìn)

2、行室內(nèi)模擬，研究了溫度升高對沉積物-水界面N、P、C釋放通量的影響機(jī)制。主要結(jié)論如下:
　　(1)九龍江沉積物N、P、C的空間分布主要受流域污染負(fù)荷和梯級電站的綜合影響。北溪上游人為污染重，沉積物TN（1.8±1.1 g·kg-1）、TP（2034±2210mg·kg-1）和TOC（23.6±13.9g·kg-1）含量最高，中游梯級電站河段含量明顯降低，TN、TP、TOC含量分別是1.1±0.3 g·kg-1，793±315mg·

3、kg-1，11.3±3.9 g·kg-1。西溪坡降較小，TN（0.8±0.3 g·kg-1）、TP（690±247 mg·kg-1）和TOC(7.1±3.6g·kg-1)含量總體較低，分布較均勻。受河流輸入主導(dǎo)，九龍江河口上游段的TN(1.5±0.1g·kg-1)和TOC（12.9±0.7 g·kg-1）含量介于北溪和西溪之間。九龍江北溪和西溪沉積物TOC、TN和TP兩兩相關(guān)(p＜0.01)，表明主要來源相同。北溪流域紅壤分布廣泛，加上

4、鐵錳礦石開采，F(xiàn)e/Al-P含量高（558±597mg·kg-1，占IP的63％±24％），明顯高于西溪（452±196 mg·kg-1，占IP的88％±8％）。梯級電站庫區(qū)沉積物總體上以粉砂為主（59％±8％），在降水和流量較大時(shí)砂粒增加，氧化還原電位Eh較低，在流量較低時(shí)黏土和粉砂含量增加。黏土和粉砂含量沿梯級電站下游方向逐漸下降，TN、TP和TOC含量沿程下降。
　　(2)升溫顯著增強(qiáng)沉積物N、P、C的生物地球化學(xué)過程和沉積

5、物-水界面交換通量。溫度上升顯著增加沉積物NH4-N，DIN和DOC的釋放通量，同時(shí)增加NO3-N的吸收通量。總體上，沉積物營養(yǎng)鹽通量和溫度（5℃-35℃范圍）呈現(xiàn)指數(shù)相關(guān)(p＜0.05)。沉積物孔隙水中NH4-N（8.83±1.18 mg·L-1）顯著高于上覆水（1.34±0.63 mg·L-1）(p＜0.05)，溫度上升NH4-N釋放通量顯著增加(p＜0.05)。沉積物孔隙水NO3-N（0.03±0.02 mg· L-1）濃度較低，

6、溫度上升增強(qiáng)微生物驅(qū)動(dòng)的耗氧過程（如礦化作用、硝化作用），沉積物吸附NO3-N通量與SOD呈顯著正相關(guān)(p＜0.05)，厭氧促進(jìn)反硝化脫氮作用，反硝化產(chǎn)物溶存N2和N2O含量顯著增加。沉積物磷行為從溫度5℃-25℃時(shí)的吸附轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷?35℃)時(shí)的釋放，與高溫時(shí)DO不足促進(jìn)Fe/Al-P的解吸有關(guān)。模型預(yù)測全球變暖導(dǎo)致未來該地區(qū)水溫上升2.3℃，相應(yīng)的NH4-N的釋放通量增加0.89-4.22 g·m-2·y-1(7.0-16.8％)，N