CN111735934A - 温度和扰动程度对湖泊底泥中氮磷释放通量影响的方法 - Google Patents

温度和扰动程度对湖泊底泥中氮磷释放通量影响的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111735934A
CN111735934A CN202010718077.8A CN202010718077A CN111735934A CN 111735934 A CN111735934 A CN 111735934A CN 202010718077 A CN202010718077 A CN 202010718077A CN 111735934 A CN111735934 A CN 111735934A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sediment
temperature
nitrogen
phosphorus
lake
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010718077.8A
Other languages
English (en)
Inventor
杨永奎
田志辉
刘川
曹想
郑怡然
万雪娇
赵林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN202010718077.8A priority Critical patent/CN111735934A/zh
Publication of CN111735934A publication Critical patent/CN111735934A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24Earth materials
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/33Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using ultraviolet light
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18Water

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

本发明公开一种温度和扰动程度对湖泊底泥中氮磷释放通量影响的方法,主要步骤包括:室内模拟试验体系的准备,采集湖泊底泥及上覆水模拟湖泊水体环境,采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定模拟后上覆水体中的TN浓度,用钼酸铵分光光度法测定模拟后上覆水体中TP的浓度,并以此估算不同的温度值、扰动程度条件下,湖泊不同区域包括自由水面、稻田、芦苇塘及荷塘底泥氮磷的释放通量的变化,用于评估湖泊底泥中氮磷对上覆水的释放量。该测试方法系统完备,方法仅涉及常见的仪器,便于检测,且成本较低。

Description

温度和扰动程度对湖泊底泥中氮磷释放通量影响的方法
技术领域
本发明属于湖泊底泥水环境治理领域,涉及一种温度和扰动程度对湖泊底泥中氮磷释放通量影响的方法。
背景技术
氮磷的生物可利用性一直被认为是决定湖泊水质的重要因素。氮磷过高会导致水体富营养化,也就是水体光合生物过度繁殖从而水体浑浊造成了生态不平衡和无法预估的生物变化。水体氮磷来源于外源输入和内源沉积物的释放,长期以来人们更多关注外源磷的输入,而对沉积物释放未引起重视。湖泊沉积物即可作为水体氮磷的“汇”,也可一定条件下作为氮磷的“源”释放到水体,随着外源氮磷输入的控制和减少以及富营养化水体水质恢复和改善的需要,底泥中氮磷的释放对营养化的贡献显得越来越重要。对于浅水湖泊,底泥中氮磷的释放对水体影响更大。目前对水环境治理中最快速的方法就是环保疏浚手段。目前广泛应用在世界各地的污染治理工程领域。为改善我国严重的河湖库水环境与控制富营养化现状我国做了很多的努力和做了很多环保疏浚如太湖、西湖、滇池洱海等湖泊。这些疏浚工程多数缓解了水体污染状况,河道、湖泊水质和生态状况得到有效改善。沉积物是湖泊甚至全部流域中重要的物质基地,尤其是相对静止的湖泊、水库这类水域中,沉积物更是上覆水体的氮磷的重要来源,湖泊中有“源/汇”效应体现更加明显,沉积物中污染物通过释放交换作用重新进入水界面中。因此,控制污染物的进入并用工程技术手段去除内源对于水环境综合整治至关重要。因此估算底泥的释放通量对进行湖泊水环境治理提供有效的帮助。
发明内容
本发明的目的在于提供估算温度和扰动程度对湖泊底泥中氮磷释放通量影响的方法,该方法能评估温度和扰动程度对湖泊底泥中氮磷释放通量大小,同时检测方法系统完备,检测方便快捷。
本发明的技术方案:温度和扰动程度对湖泊底泥中氮磷释放通量影响的方法,包括如下步骤:
1)室内模拟试验体系的准备;将获得的新鲜沉积物样品剔去碎石杂物,滤去底泥表面的水分,用于底泥污染物吸附-解吸模拟试验。将200mL初步处理的沉积物(来自自由水面、苇塘、荷塘、稻田)转移至吸附-解吸模拟装置内,模拟装置为底面10cm,高16cm的玻璃管柱,沿模拟装置内壁缓慢加入配制的上层水体,形成吸附-解吸反应体系以扰动模拟时实验装置。将反应体系置于不同温度、扰动强度条件下反应48h,并在反应结束后静置2h,采集表层水体。
2)采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定模拟后上覆水体中的TN浓度,用钼酸铵分光光度法测定模拟后上覆水体中TP的浓度;
3)估算不同的温度值、扰动程度条件下,湖泊不同区域包括自由水面、稻田、芦苇塘及荷塘底泥氮磷的释放通量的变化,用于评估湖泊底泥中氮磷对上覆水的释放量。
有益效果:
水体氮磷来源于外源输入和内源沉积物的释放,湖泊底泥中氮磷的释放对水体影响更大。探究沉积物氮磷的释放可以为水环境的治理和底泥的处理提供可靠依据。
附图说明
图1是本发明的实验装置简要示意图。
图2是本发明的不同的温度下底泥中TP的释放通量。
图3是本发明的不同的温度下底泥中TN的释放通量。
图4是不同的扰动程度下底泥中TP的释放通量。
图5是不同的扰动程度下底泥中TN的释放通量。
具体实施方式
以下是通过具体实施方式对本发明详细说明。本发明的具体实施方式是为了更好地使本领域的技术人员理解本发明,不对本发明的范围作任何限制。
1)室内模拟试验体系的准备;将获得的新鲜沉积物样品剔去碎石杂物,滤去底泥表面的水分,用于底泥污染物吸附-解吸模拟试验。将200mL初步处理的沉积物(来自自由水面、苇塘、荷塘、稻田)转移至吸附-解吸模拟装置内,模拟装置为底面10cm,高16cm的玻璃管柱,沿模拟装置内壁缓慢加入配制的上层水体,形成吸附-解吸反应体系以扰动模拟时实验装置。将反应体系置于不同温度(5℃、15℃、25℃),不同扰动强度(0r/min、45r/min、90r/min)条件下反应48h,并在反应结束后静置2h,采集表层水体。
2)采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定模拟后上覆水体中的TN浓度,用钼酸铵分光光度法测定模拟后上覆水体中TP的浓度;
3)估算不同的温度值、扰动程度条件下,湖泊不同区域包括自由水面、稻田、芦苇塘及荷塘底泥氮磷的释放通量的变化,用于评估湖泊底泥中氮磷对上覆水的释放量。
释放通量计算模型:
Figure BDA0002598945930000031
式中:W——为扩散通量(kg/a);
rij——为j区域沉积物i温度下的释放速率[mg/(d.m2)];
Aj——为j区域面积(km2);
Ti——为i温度下的时间段(a)。
其中,释放速率计算模型为
Figure BDA0002598945930000032
式中V——为柱中上覆水体积(L);
Cn、C0、Cj-i——分别为第n次、0次(初始)和j-1次采祥时TN和TP含量(mg/L);
Ca——为添加水样中TN和TP含量(mg/L);
Vj-1——为第j-1次采祥体积(L);
S——为柱状祥水—沉积物接触面积(m2);
l——为释放时间(d)。
以上内容不能认定本发明的具体实施只局限这些说明,凡是依照本发明申请专利范围内所做的均等变化和修饰,皆应属于本发明所提交的权利要求书确定的专利保护范围以内。

Claims (4)

1.温度和扰动程度对湖泊底泥中氮磷释放通量影响的方法,包括以下步骤:
1)室内模拟试验体系的准备:
将获得的新鲜沉积物样品剔去碎石杂物,滤去底泥表面的水分,用于底泥污染物吸附-解吸模拟试验;
2)采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定模拟后上覆水体中的TN浓度,用钼酸铵分光光度法测定模拟后上覆水体中TP的浓度;
3)估算不同的温度值、扰动程度条件下,湖泊不同区域包括自由水面、稻田、芦苇塘及荷塘底泥氮磷的释放通量的变化,用于评估湖泊底泥中氮磷对上覆水的释放量。
2.根据权利要求1所述的温度和扰动程度对湖泊底泥中氮磷释放通量影响的方法,其特征在于,所述步骤1)具体:将反应体系置于不同温度、扰动强度条件下反应48h,并在反应结束后静置2h,采集表层水体;
温度控制:将其置于恒温培养箱内分别将温度控制在5℃低温体系、15℃中温条件、25℃三种温度条件的反应体系;
扰动控制:将反应体系于静止状态下开展吸附解吸反应,模拟无扰动条件;借助六联电动搅拌器使反应体系在45r/min条件下反应,模拟中等强度扰动条件;借助六联电动搅拌器使反应体系在90r/min条件下反应,模拟高强度扰动条件。
3.根据权利要求1所述的温度和扰动程度对湖泊底泥中氮磷释放通量影响的方法,其特征在于,所述步骤1)具体:将200mL初步处理的沉积物转移至吸附-解吸模拟装置内,模拟装置为底面10cm,高60cm的玻璃管柱,沿模拟装置内壁缓慢加入配制的上层水体,形成吸附-解吸反应体系以扰动模拟时实验装置。
4.根据权利要求1所述的温度和扰动程度对湖泊底泥中氮磷释放通量影响的方法,其特征在于,所述步骤3)中释放通量计算模型:
Figure FDA0002598945920000011
式中:W——为扩散通量(kg/a);
rij——为j区域沉积物i温度下的释放速率[mg/(d.m2)];
Aj——为j区域面积(km2);
Ti——为i温度下的时间段(a)。
其中,释放速率计算模型为
Figure FDA0002598945920000021
式中V——为柱中上覆水体积(L);
Cn、C0、Cj-i——分别为第n次、0次(初始)和j-1次采祥时TN和TP含量(mg/L);
Ca——为添加水样中TN和TP含量(mg/L);
Vj-1——为第j-1次采祥体积(L);
S——为柱状祥水—沉积物接触面积(m2);
l——为释放时间(d)。
CN202010718077.8A 2020-07-23 2020-07-23 温度和扰动程度对湖泊底泥中氮磷释放通量影响的方法 Pending CN111735934A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010718077.8A CN111735934A (zh) 2020-07-23 2020-07-23 温度和扰动程度对湖泊底泥中氮磷释放通量影响的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010718077.8A CN111735934A (zh) 2020-07-23 2020-07-23 温度和扰动程度对湖泊底泥中氮磷释放通量影响的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111735934A true CN111735934A (zh) 2020-10-02

Family

ID=72657467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010718077.8A Pending CN111735934A (zh) 2020-07-23 2020-07-23 温度和扰动程度对湖泊底泥中氮磷释放通量影响的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111735934A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113607922A (zh) * 2021-08-04 2021-11-05 河海大学 一种基于水体纳污能力分析的氮、磷污染底泥环保疏浚深度确定方法
CN116223756A (zh) * 2023-03-27 2023-06-06 北京智科远达数据技术有限公司 一种水体氮含量预测模型的生成方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102565280A (zh) * 2010-12-31 2012-07-11 姜霞 一种确定湖泊沉积物高氮和/或磷风险区的方法
CN102937637A (zh) * 2012-10-22 2013-02-20 中国环境科学研究院 水体实验装置及方法
CN203772829U (zh) * 2014-03-05 2014-08-13 同济大学 一种用于实验室模拟水体沉积物氮磷释放的装置
CN105136691A (zh) * 2015-07-28 2015-12-09 环境保护部环境规划院 一种底泥中氮磷污染物释放量的测定方法
CN105242007A (zh) * 2015-09-18 2016-01-13 武汉大学 一种固液界面污染物释放装置
CN107449638A (zh) * 2017-08-29 2017-12-08 天津大学 一种研究氧气影响下沉积物‑水界面营养盐通量的装置
CN207472860U (zh) * 2017-12-01 2018-06-08 三峡大学 一种水体沉积物氮磷释放正交试验装置
CN110162905A (zh) * 2019-05-29 2019-08-23 河海大学 一种基于内源释放的大型浅水湖泊模型及其构建方法
CN111077920A (zh) * 2019-12-16 2020-04-28 中国科学院南京地理与湖泊研究所 湖泊沉积物上覆水溶解氧和pH自动控制系统

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102565280A (zh) * 2010-12-31 2012-07-11 姜霞 一种确定湖泊沉积物高氮和/或磷风险区的方法
CN102937637A (zh) * 2012-10-22 2013-02-20 中国环境科学研究院 水体实验装置及方法
CN203772829U (zh) * 2014-03-05 2014-08-13 同济大学 一种用于实验室模拟水体沉积物氮磷释放的装置
CN105136691A (zh) * 2015-07-28 2015-12-09 环境保护部环境规划院 一种底泥中氮磷污染物释放量的测定方法
CN105242007A (zh) * 2015-09-18 2016-01-13 武汉大学 一种固液界面污染物释放装置
CN107449638A (zh) * 2017-08-29 2017-12-08 天津大学 一种研究氧气影响下沉积物‑水界面营养盐通量的装置
CN207472860U (zh) * 2017-12-01 2018-06-08 三峡大学 一种水体沉积物氮磷释放正交试验装置
CN110162905A (zh) * 2019-05-29 2019-08-23 河海大学 一种基于内源释放的大型浅水湖泊模型及其构建方法
CN111077920A (zh) * 2019-12-16 2020-04-28 中国科学院南京地理与湖泊研究所 湖泊沉积物上覆水溶解氧和pH自动控制系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张红;陈敬安;王敬富;杨海全;计永雪;: "贵州红枫湖底泥磷释放的模拟实验研究", 地球与环境, no. 02, 10 April 2015 (2015-04-10), pages 243 - 249 *
蔡莹;吴蕾;陈云峰;: "南淝河巢湖入湖区夏季底泥磷营养盐释放通量的估算", 安徽农业科学, no. 22, 1 August 2011 (2011-08-01) *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113607922A (zh) * 2021-08-04 2021-11-05 河海大学 一种基于水体纳污能力分析的氮、磷污染底泥环保疏浚深度确定方法
CN113607922B (zh) * 2021-08-04 2023-06-23 河海大学 一种基于水体纳污能力分析的氮、磷污染底泥环保疏浚深度确定方法
CN116223756A (zh) * 2023-03-27 2023-06-06 北京智科远达数据技术有限公司 一种水体氮含量预测模型的生成方法
CN116223756B (zh) * 2023-03-27 2023-09-08 北京智科远达数据技术有限公司 一种水体氮含量预测模型的生成方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mu et al. Nutrient fluxes across sediment-water interface in Bohai Bay Coastal Zone, China
Kirby et al. Relative contributions of abiotic and biological factors in Fe (II) oxidation in mine drainage
Ploug Cyanobacterial surface blooms formed by Aphanizomenon sp. and Nodularia spumigena in the Baltic Sea: Small‐scale fluxes, pH, and oxygen microenvironments
CN111735934A (zh) 温度和扰动程度对湖泊底泥中氮磷释放通量影响的方法
Chen et al. Effects of overlying water aeration on phosphorus fractions and alkaline phosphatase activity in surface sediment
Liu et al. Potential of a novel facultative anaerobic denitrifying Cupriavidus sp. W12 to remove fluoride and calcium through calcium bioprecipitation
CN102092908B (zh) 一种底泥污染物释放的模拟装置及其操作方法
Zhang et al. Phosphorus transformations at the sediment–water interface in shallow freshwater ecosystems caused by decomposition of plant debris
CN109055293A (zh) 一种河道治理菌株的筛选和驯化方法
CN109596796B (zh) 一种河道底泥厌氧氨氧化活性的测定方法
Gardner et al. Nitrogen dynamics in sandy freshwater sediments (Saginaw Bay, Lake Huron)
Makhanya et al. Application of green microalgae biofilms for heavy metals removal from mine effluent
CN108298733A (zh) 一种多功能可调节式prb室内试验装置
CN104614491B (zh) 一种判定污水生物处理系统稳定性和污泥健康状态的方法
Si et al. Nitrate removal to its fate in wetland mesocosm filled with sponge iron: Impact of influent COD/N ratio
CN114164095A (zh) 一种混凝土污水管道微生物腐蚀模拟装置及方法
Zhang et al. Direct measurements of dissolved N2 and N2O highlight the strong nitrogen (N) removal potential of riverine wetlands in a headwater stream
CN113702312B (zh) 一种pH和DO变化对水库沉积物中氮磷营养盐释放强度影响的方法
Ju et al. The effects of cells on oxygen transfer in bioreactors
Mölder et al. Measurement of the oxygen mass transfer through the air-water interface (5 pp)
CN203319768U (zh) 基于过程控制的sbr法反应过程n2o气体收集装置
CN210953907U (zh) 一种污水处理厂进水毒性在线检测装置
CN110412244A (zh) 一种富营养化滩涂沉积物生境修复信息处理系统及方法
CN105445432A (zh) 一种用于景观水体原位修复的泥-水界面物化调控系统
CN111518863A (zh) 一种测定沉积物全程硝化反应速率及对氨氮去除率的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination