氮素的生物地球化学循环.ppt

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1、关于逛荡河氮的生物地球化学循环一、逛荡河莱山区有条逛荡河，发源于凤凰山脚下。它东流经过午台、宋家庄、于家滩等村，北折入黄海。约摸算来，有二十里左右。这是条季节性河流，汛期和枯水期流量相差较大，导致河床松垮逛荡，故名“逛荡河”。由于近些年的治理工作，逛荡河整体污染不严重，流域面积小，流程长度短，有的河段水草分布少，有的河段水草分布较多。根据逛荡河的自然状况况，我们可以通过恰当的模拟和实测,并根据河流水体中水污染物的质量平衡原理,可以定量分析水污染物的环境生物地球化学过程行为。在工作初期可以通过当地水利局了解逛

2、荡河的各种水温参数，比如宽度，流域状况等。二、逛荡河氮元素生物地球化学循环不考虑大气中氮素的干沉降,并且河流水体无显著的气态有机氮和氨氮的挥发,在这种情况下,河流水体中的氮素从上游流至下游的过程中,主要的环境生物-地球化学过程行为有沉积物中水溶性有机氮和氨氮的释放、水体悬浮物中有机氮和氨氮的沉降再悬浮、水生植物对氮素的吸收吸附、有机氮的氨化、氨氮的硝化、硝氮的反硝化。在不考虑沉积物的释放和悬浮物的沉降再悬浮,总氮减少唯一途径是反硝化,因此,可以通过恰当模拟确定氮素的反硝化量。由于氮素的反硝化唯一前提物是硝氮

3、,因此可以根据反硝化量来确定反硝化消耗掉的硝氮量。在确定氮素的反硝化量和反硝化消耗掉的硝氮量后,可以根据有机氮和无机氮质量平衡方程,确定氮素在环境生物-地球化学过程各种行为的定量关系。任何进入河流水环境的物质都有一个源-流-汇过程,环境物质的环境生物-地球化学过程涵盖了源的部分内容及流和汇的全部内容。因此,对水污染的环境生物-地球化学过程展开定量分析至为重要。因此只有定量地分析了各类水污染物环境生物-地球化学过程各部分物质变化的绝对量和平均速率,才能了解环境物质的部分来源,物理生化过程和最终归宿,才能为环境

4、保护工作提供一个科学基础。水样的环境生物-地球化学过程模拟。模拟的意义是可以计算反硝化的量。逛荡河水生植物较少的河段可以不用考虑植物对氨氮的吸收。在此河段取两个断面A和B，分别测量水样的NO2---N、NO3--N及NH3-N浓度值。在AB河段之间,取若干个柱状沉积物样品,测量TN、NH3-N、释放通量,取平均值。将上游A断面水样一分为二,一份立即测量或立即固定,另一份进行模拟。模拟时室温与河流水温相同,并缓慢振荡,使瓶中泥沙始终保持悬浮状态。24h后再测量或固定水生植物生长不显著的河段。水生植物生长显著的

5、AB河段应每季测量水生植物的种类和干湿重。此外还有水温参数的测量不考虑水草的氮素的数据处理氮素的环境生物-地球化学过程为,沉积物的氨氮释放、沉积物总氮(氨氮和有机氮)释放、沉积物-水界面对氨氮和有机氮的吸附解吸、沉积物-水界面的氨化-硝化-反硝化、悬浮物中有机氮和氨氮的沉降再悬浮、水体中氮素的氨化-硝化-反硝化等过程。首先,我们确定水流从A-B,水体反硝化值，N反硝化。模拟水样中,氮素唯一去除途径是反硝化,因此根据模拟水样中总氮平衡原理,我们有,N反硝化=CA*Q*T-CA24h后*Q*T考虑水草的氮素的数

6、据处理水生植物对氮素的作用为,对氨氮硝氮的吸收、对氨氮有机氮的吸附、水生植物的反硝化、水生植物的氨化和硝化等过程。本文中,假设水生植物氨化硝化产生的氨氮硝氮被植物本身全部吸收或吸附,没有进入水体。三、湖泊氮素的生物地球化学循环湖泊水体中氮素来源较多，可概括为点源、面源和内源，已有较多文献进行了相关报道湖泊生态系统中氮素的输出方式有三种．首先，藻类、高等水生植物、底栖动物等将氮素转化为自身生物量，经人工捞取或收获后离开湖泊生态系统．其次，氮素以气体(如N20、N2等)形式退出湖泊系统．再次，氮素通过沉积作用进

7、入沉积物并固定下来．氮素在沉积物一水界面的交换氮素在沉积物一水界面的交换是水体中氮素迁移转化的主要过程之一，对湖泊的营养状态和水质都有要影响。进人沉积物的氮素主要是有机氮,它在沉积物中的浓度主要依赖于初级生产力,并和有机碳强烈相关氮素在湖泊生态系统食物链中的迁移转化。湖泊中的动物、植物、微生物等构成湖泊生态系统的食物链，各种生物通过同化吸收或选择性捕食，使得氮素在营养级中自下而上进行传递。选择东太湖和梅梁湾的底泥和水体构建微宇宙进行硝化一反硝化作用研究。本实验中发现，在太湖藻型湖区和草型湖区的沉积物和水体中

8、都进行了剧烈的硝化作用，且藻型湖区的硝化作用进行程度强于草型湖区．湖泊的营养状态影响其生态结构；食物链中的生态群落组成同样也会影响氮素的生物地球化学循环．本实验中藻型湖区的营养水平异于草型湖区，其相对应的微生物生态结构的差异性必然会影响硝化作用、反硝化作用等进程．湖泊氮素的生物地球化学循环中微生物参与的重要过程在氮素的生物地球化学循环过程中，生物转化比非生物转化更重要．微生物是氮循环的驱动泵，一方面使氮循环不被中