水-沉积物界面微小生物对湖泊沉积物磷释放的影响.ppt

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1、973第四课题（973-3）阶段报告（湖泊水－沉积物界面过程对营养物迁移转化影响研究）中国环境科学研究院中科院水生生物研究所2003年9月22日汇报内容课题任务与研究内容本阶段已完成的工作总结2003年下半年工作计划发表论文和出版书籍的计划一、课题任务与研究内容水-沉积物界面的物理化学过程对营养物在该界面的迁移转化直接湖泊上覆水体的营养元素的形态和含量，影响湖泊富营养化和水华暴发。该项内容重点针对浅水湖泊易受风力扰动且垂直交换频繁等特点，采用室内模拟与现场模拟的方法，开展水－沉积物界面主要生源要素交换过程的研究，揭示我国浅水湖泊

2、污染沉积物对上覆水质的影响机理。研究内容设置如下：（1）浅水湖上覆水、悬移质、沉积物和孔隙水中的主要生源要素及其界面行为；（2）影响浅水湖生源要素界面行为的主要因子与过程（理化因子、水动力过程等）；（3）对湖泊水质产生影响的主要生源要素界面交换关键参数（物理、化学以及生物学参数）及其阈值。1．湖泊水－沉积物界面物质交换过程及其水动力影响机制在水-沉积物界面及其附近发生着湖泊水环境系统最剧烈的生源要素（N、P等）的生物地球化学循环，并控制着它们在上覆水体和沉积物之间的物质平衡、形态转化和沉积剖面分布。沉积物-水界面的氧化还原作用、扩散作

3、用和微生物活动是界面关键的地球化学过程。本项研究重点针对富营养化浅水湖泊内源负荷极高、生源要素的形态各异且转化过程错综复杂等特点，同时着眼于水－沉积物－微生物等不同介质，以地球化学和微界面方法，开展以化学过程为特征的生源要素的赋存形态、平衡关系、迁移转换规律及其对湖泊富营养化的影响研究，研究内容设置如下：（1）跨介质间（水/沉积物/微生物）营养物（N、P、C等）的热力学平衡、时空变化与地球化学机制；（2）水-沉积物界面，营养物（N、P、C等）的动态赋存及其形态转化、污染物释放与迁移影响；（3）生源要素生物地球化学循环对湖泊富营养化的影

4、响2．湖泊水－沉积物界面地球化学过程对湖泊富营养化的影响水-沉积物界面生活大量的底栖微小生物，它们不仅通过对水体营养物的吸收代谢和生物扰动作用影响着这些营养物在该界面的形态转化和分布，而且它们在该界面种类和数量的分布也与湖泊水体富营养化程度密切相关。该研究针对我国长江流域富营养化浅水湖泊，采用室内模拟与现场原位观测采样的方法，开展主要生源要素的水-沉积物界面过程对界面微生态及其湖泊蓝藻水华暴发的影响。研究内容设置如下：（1）   典型浅水湖泊底质界面微生态结构调查研究；（2）   典型水-沉积物界面微生态结构维持机制；（3）   主要

5、生源要素在水-沉积物界面的生物再循环，磷的形态转化与富营养化及蓝藻水华形成关系。3．湖泊营养物的微生态转换过程及生化动力学营养物在湖泊沉积物-水界面间的迁移和交换是一个十分复杂的生物化学过程，直接影响湖泊中营养元素的生物有效性，影响湖泊富营养化程度。就目前的研究发现，硝化和反硝化作用是沉积物-水界面氮迁移和交换的主要形式；而沉积物中的磷则可能通过有机质的矿化分解、铁氧化物解吸作用和沉积物扰动三种形式向水体释放。但影响该界面过程的具体机制和限制因素仍有待进一步研究确定。为了进一步弄清影响重污染湖区水-沉积物界面过程释放的各形态营养元素生

6、物有效性的限制因素，将重点针对浅水湖泊重污染水体，采用室内模拟和野外原位采样的方法，开展营养元素生物有效性的限制因素和转化作用的研究。研究内容设置如下：（1）重污染湖区主要营养元素的特定形态及生物可利用性；（2）重污染湖区主要营养元素生物可利用性的限制因子；（3）重污染湖区理化条件对生物代谢过程的影响。4．重污染湖区营养元素生物有效性的限制因素和转化作用3．湖泊营养物的微生态转换过程及生化动力学（中国环科院）上半年工作进展野外调查：确定典型的不同营养水平下的浅水湖泊水－沉积物界面的微生态结构；室内实验：水－沉积物界面微小生物对湖泊沉积

7、物磷释放的影响开展太湖沉积物样品的理化性质与形态研究典型浅水湖泊底质界面微生态结构调查观测场的确定：轻微富营养化湖泊：贡湖；超富营养化湖泊：梅梁湖。观测对象：底栖生物、微生物观测频率：每三个月采样一次。观测点理化性质分析和测定：透明度、水深、水温、照度、Eh、Do、PHTN、TP、TDP、DP等野外调查水－沉积物界面微小生物对湖泊沉积物磷释放的影响实验目的通过实验室中的柱状模拟体系，定量计算出湖泊沉积物中磷从沉积物界面向上覆水体的释放量和释放速度；结合实验初始时对实验用泥总磷和各形态磷含量的对比分析，掌握总磷和各形态磷在土柱中（沉积物

8、和间隙水）的分布和释放规律；通过有无微小生物存在的对比研究，了解和掌握底栖微小生物和微生物对以上各过程中磷释放的影响；室内实验底泥采样点确定及其理化性质采样地点：梅梁湖犊山大闸入湖口，巢湖马尾河口采样点理化性质：水深：7