太湖沉积物物理化学性质时空变化特征研究

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为研究太湖沉积物理化性质时空变化特征,分析了不同季节沉积物孔隙水无机氮(N-NH4+、N-NO3-)向上覆水释放风险,选取太湖草型湖区胥口湾(S1),风浪大的湖心区(S2),藻型湖区梅梁湾(S3)为研究区域,采集春、夏、秋、冬四个季度的上覆水和未扰动沉积物柱样。上覆水测定了理化指标,各沉积物柱样按0-1cm,1-3cm,3-5cm, 8-10cm,13-15cm垂直分层测定物理化学特征:湿容重(WD)、含水率(WC).pH.氧化还原电位(Eh)、烧失量(OM)、叶绿素a(Chl a)、总氮(TN)、总磷(TP)、总有机碳(TOC)、孔隙水无机氮(N-NH4+、N-NO3-、N-NO2-).结果表明,湿容重(WD)随深度增加而增大,梅梁湾湖区(S3)整体小于胥口湾(S1)和湖心区(S2),季节变化表现为夏秋季高,冬春季低。含水率(WC)随深度增加而降低,梅梁湾湖区(S3)显著高于胥口湾(S1)和湖心区(S2)(p<0.05),季节变化表现为冬季低,夏秋季高。沉积物pH垂直变化趋势为随深度增加先减小后增大,不同类型湖区沉积物pH值差异不大,在6.5-8.5之间变动。各湖区季节变化各不相同,大体表现为冬季低,夏秋季高。沉积物表层Eh随深度增加而减小,上覆水和沉积物表层2mm内均为氧化状态,到沉积物25mm时为还原状态。湖区差异为胥口湾(S1)>湖心区(S2)>梅梁湾(S3)。三湖区中秋季垂直变化幅度最大,和其它季节差异明显。沉积物烧失量(OM)随深度增加而降低,空间差异为梅梁湾(S3)>胥口湾(S1)>湖心区(S2),季节变化表现为冬季最高。叶绿素a垂直变化趋势各湖区和季节间有所不同,湖心区(S2)各个季节内均表现为随深度增加而降低,梅梁湾(S3)和胥口湾(S1)冬春随深度增加而降低,夏秋随深度增加先减小后增大。沉积物总氮(TN),总磷(TP),总有机碳(TOC)含量均随深度增加而降低,且梅梁湾(S3)含量最高。总氮(TN)季节变化表现为冬季低,夏秋季高。总磷(TP)垂直变化幅度不大且季节变化不明显。湖心区(S2)总有机碳(TOC)远小于梅梁湾(S3)和胥口湾(S1),夏秋季垂直变化趋势比冬春季明显。由此可知,沉积物碳氮磷内源负荷趋势为梅梁湾(S3)>胥口湾(S1)>湖心区(S2)。沉积物孔隙水N-NH4+浓度随深度增加而增大,空间变化不同季节内有所不同,大体表现为梅梁湾(S3)>胥口湾(S1)>湖心区(S2),夏季和秋季尤为明显。沉积物孔隙水N-NO3-随深度增加而降低,夏季和秋季降低幅度大,梅梁湾(S3)有所例外。空间差异为湖心区(S2)>胥口湾(S1)>梅梁湾(S3)。沉积物孔隙水N-NO2-是三种无机氮中浓度最低的,最高仅为100μg/L,出现在胥口湾的0-1cm处。垂直变化趋势为表层高于深层,空间差异大体表现为胥口湾(S1)>湖心区(S2)>梅梁湾(S3)比较不同采样点沉积物表层(0-5cm)孔隙水和上覆水无机氮(N-NH4+、N-NO3-)浓度,发现N-NH4+存在较大的浓度差,N-NO3-相差不大。由此表明,各湖区孔隙水存在较大的N-NH4+释放风险,且冬秋季高,春夏季低,空间差异表现为梅梁湾(S3)>胥口湾(S1)>湖心区(S2),表明梅梁湾(S3)沉积物-上覆水营养盐交换作用不强烈。
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