波浪作用下沉积物中氮、磷释放规律的试验研究

发布时间：2017-08-09 03:19

  本文关键词：波浪作用下沉积物中氮、磷释放规律的试验研究

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【摘要】：氮(N)、磷(P)可以通过污水排放、地表径流、大气沉降等途径进入湖泊或海湾,湖底或海底的沉积物极易吸附N、P,形成含N、P的沉积层。波浪作用下沉积层会受到侵蚀,沉积物发生再悬浮,引起沉积层中N、P的释放,造成水体污染,引起水体富营养化,对生态系统及人类造成很大的危害。沉积物中N、P的释放可以通过固结排水、静态扩散或再悬浮作用,再悬浮过程引起的释放量一般远大于静态扩散的释放量。特别是极端天气状况下波浪作用可以引起沉积物的液化,沉积物液化排水过程与再悬浮过程可能会引起N、P的大量释放,从而对水体中的N、P浓度有重要影响。本文以取自黄河三角洲的土体作为沉积物底床,以规则波为外动力,开展波浪水槽试验,研究了埋置于沉积物底床一定深度层中的N、P在波浪作用下的释放规律。整个水槽试验过程依次分为静置固结、加波未液化和加波液化三个阶段,其中静置固结阶段无波浪作用,加波未液化阶段和加波液化阶段分别施加波高为5 cm,8 cm,11cm,14 cm的波浪。主要的试验结论如下：(1)静置固结阶段。该阶段沉积物底床处于未扰动静态条件下,上覆水体中无悬浮物。沉积物中的N、P释放主要是通过沉积物自重固结排水过程和静态扩散作用完成的。在该阶段水体中的总磷(TP)、溶解性总磷(TDP)、溶解态活性磷(SRP)、总氮(TN)、溶解性总氮(TDN)、硝态氮(NO3--N)浓度最低。(2)加波未液化阶段。该阶段上覆水体中有波浪作用,沉积物底床的动力固结排水过程和水体中再悬浮的泥沙颗粒对水体中的N、P浓度有一定的影响。在该阶段水体中TP浓度比静置固结阶段增加了数倍,TDP浓度比静置固结阶段增加较小,SRP浓度比静置固结阶段平均仅增加了0.07倍；水体中TN、TDN浓度均比静置固结阶段增加了数倍,NO3--N浓度比静置固结阶段平均仅增加0.33倍,亚硝态氮(NO2-N)和氨氮(NH4+-N)·浓度比静置固结阶段减小。(3)加波液化阶段。该阶段上覆水体中有波浪作用,沉积物底床处于液化条件。沉积物底床液化状态排水过程和水体中大量的再悬浮细颗粒物(SS),显著地促进了沉积物中P的释放,在该阶段水体中TP、TDP、SRP浓度比静置固结阶段分别增加可达59倍、25倍和32倍；沉积物底床沉积物底床液化排水过程和水体中大量的再悬浮细颗粒物(SS)也可以促进沉积物中N的释放,水体中TN、TDN、NO3--N浓度均比静置固结阶段增加了数倍,NO2--N和NH4+-N浓度比静置固结阶段浓度减小。(4)在加波液化阶段,水中TP、TDP和SRP与SS之间相关性显著,这说明在沉积物底床液化阶段,水体中的TP、TDP和SRP受SS的影响较大。
【关键词】：液化 氮 磷 沉积物 水槽试验 波浪作用
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X55;X52;X143
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-25
• 1.1 研究意义11-12
• 1.2 研究沉积物12-13
• 1.3 研究现状13-22
• 1.3.1 沉积物波致液化的研究14-15
• 1.3.2 沉积物中氮、磷的生物地球化学特性研究15-18
• 1.3.3 沉积物再悬浮过程中氮、磷释放的研究方法18-20
• 1.3.4 沉积物再悬浮过程中氮、磷释放影响因素的研究20-22
• 1.4 本文的研究工作22-25
• 1.4.1 研究内容23
• 1.4.2 研究方法和技术路线23-25
• 2 波浪水槽试验概况25-38
• 2.1 试验设备与仪器25-32
• 2.2 试验底床的制备与铺设32-35
• 2.3 试验过程35-36
• 2.4 分析测试方法36-38
• 3 试验结果38-46
• 3.1 水中悬浮物浓度变化38-39
• 3.2 水中氮、磷浓度变化39-44
• 3.2.1 总氮、溶解性总氮浓度变化39-40
• 3.2.2 硝态氮、亚硝态氮、氨氮浓度变化40-42
• 3.2.3 总磷、溶解性总磷浓度变化42-44
• 3.2.4 溶解态活性磷浓度变化44
• 3.3 沉积物中总氮、总磷垂向浓度变化44-46
• 4 分析与讨论46-56
• 4.1 沉积物固结排水过程47-48
• 4.2 水中总氮、溶解性总氮释放规律48-50
• 4.3 水中硝态氮、亚硝态氮、氨氮释放规律50-52
• 4.4 水中总磷、溶解性总磷释放规律52-54
• 4.5 水中溶解态活性磷释放规律54-55
• 4.6 沉积物中总氮、总磷垂向浓度变化规律55-56
• 5 总结与展望56-58
• 5.1 总结56-57
• 5.2 展望57-58
• 参考文献58-64
• 致谢64-65
• 个人简历、在学期间发表的学士论文与研究成果65

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本文编号：643296