韩江口水体中营养盐的动力过程研究

作     者：张莹 

作者单位：汕头大学 

学位级别：硕士

导师姓名：颜秀利

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：韩江口 营养盐 氮同位素 硝酸盐 溶解有机氮 颗粒态氮 

摘      要：韩江是广东省仅次于珠江的第二大河流,其河口区(韩江口)位于南海北部的粤东沿岸海域,是一个显著受人类活动干扰的亚热带河口。近年来,由于受人类活动的显著影响,韩江流域水体中氮、磷浓度不断升高,韩江口的水体环境问题已经初现端倪,其水体生态环境也开始受到威胁。本论文以韩江口作为研究对象,于2021年对韩江口进行了大面和多季节的现场调查,研究其水体中营养盐浓度(溶解态无机氮DIN、溶解态无机磷DIP和溶解态硅酸盐DSi)、不同形态氮(硝酸盐NO、亚硝酸盐NO、氨氮NH、颗粒态氮PN、溶解态氮DON)的浓度及其氮同位素(δN和δN)的空间分布格局和季节变化,及其关键生地化过程对营养盐动力学过程的影响。本论文的主要结论如下:(1)结合三端元混合模型发现,冬季,韩江口水体主要受浙闽沿岸流、韩江冲淡水和榕江冲淡水混合的影响,且前者的贡献最大(48±21%);其营养盐整体以去除为主,尤其是在下层水体,DIN、DIP和DSi的去除分别与沉积物反硝化作用、颗粒物的吸附、无机吸附和非生物沉淀过程有关。夏季,南海次表层水对韩江口水体的贡献最大(80±24%),其次为南海表层水(15±17%),榕江冲淡水的影响最小(5±12%);营养盐的添加量与去除量大致相当,表层水体的去除主要与浮游植物吸收有关,而底层水体的添加主要来源于有机物的矿化分解及其沉积物间隙水的释放。(2)不同形态氮(DIN、DON和PN)浓度在总氮(TN)储库中的比例具有明显的季节变化。冬季和秋季,DIN所占TN的比例最高,而春季和夏季则以DON为主;从同位素上看,δN和δN具有相同的季节变化特征(夏季春季秋季冬季),但δN明显(10.2±2.3‰)高于δN(5.5±2.1‰),这是由浮游植物吸收NO生成PN过程中产生的同位素分馏(10‰)所引起。(3)NO浓度及其氮氧同位素结合三端元混合模型的结果发现,韩江口水体中氮的迁移转化过程具有明显的季节变化。冬季,大多数站位表现为NO的显著消耗(-0.1至-9.5μmol L),伴随δN和δO的略微变轻(分别落在-0.2‰至-1.3‰和-0.1‰至-2.2‰),表明受沉积物完全反硝化和水体硝化作用共同影响,且前者的贡献大于后者。夏季,表层水体和远岸水体大多表现为NO的去除,且伴随明显的δN变轻(-10.1‰至4.4‰)和δO变重(-0.7‰至5.7‰),主要受控于浮游植物的同化吸收和水体硝化作用;而近岸中层和底层水体中NO的添加(0.1-4.2μmol L)和δN(-0.1‰至-7.4‰)和δO(-0.2‰至-5.8‰)的显著变轻,则与硝化作用有关。