《水體-沉積物界面氧通量的產生機理及影響機制》是依託重慶大學，由艾海男擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水體-沉積物界面氧通量的產生機理及影響機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：艾海男
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
水體-沉積物界面（SWI）的氧通量大小直接影響沉積物中氧的空間分布，繼而決定了沉積物中各種物質的形態轉化及能量傳遞過程；SWI中的氧通量大小受到水動力條件、沉積物的微剖面結構特性的影響。選擇三峽庫區典型次級河流為研究對象，聯合聲學都卜勒流場測試技術與微電極測試技術，構建非侵入式渦度相關原位測試方法；探索氧在SWI中的傳質途徑及規律，深入挖掘氧通量的大小對沉積物分區的潛在作用機理；剖析水動力條件以及沉積物微剖面特性對SWI氧通量的影響機制，獲得其重要的動力學參數，最終形成SWI中氧通量與水動力條件以及沉積物微剖面特性之間的機理模型。研究成果將進一步揭示SWI中物質及能量的傳質機理及規律，在沉積物中物質與能量的遷移轉化機理方面取得理論突破，為水體沉積物的污染修復提供重要的理論基礎和技術支撐，具有重要的學術意義和套用前景。
結題摘要
溶解氧是水生態系統中最基礎的元素，與其他參數相比，溶解氧更能反映水生態系統中新陳代謝的情況。沉積物是水體中物質與能量代謝的重要場所，它包含眾多的微生物種群以及各種化合物，氧環境決定了物質在沉積物中的賦存形態與最終歸趨。沉積物中的溶解氧主要來源於上覆水體的傳遞，沉積物和水體中的微生物利用氮源，產生各種副產物，包括氣體氧化亞氮（N2O），而沉積物-水界面（sediment-water interface，SWI）是氧和N2O傳遞發生的重要區域。論文採用渦度相關法，測試了不同水體水動力條件下SWI氧和N2O通量，探索了水動力條件對SWI氧和N2O通量的影響。基於測得的通量結果，結合沉積物氧剖面分析和沉積物氧利用速率以及實驗前後Fe2+、Mn2+、有機質質量分數的變化，計算了沉積物生物耗氧量與化學耗氧量，探究了沉積物耗氧機制，建立了水體水動力條件對SWI氧通量與沉積物耗氧量之間的回響關係，獲得了SWI氧通量產生機制。結合底泥中氮元素主要包括總氮（TN）、氨氮（AN）、硝態氮（NO3--N）和亞硝態氮（NO2--N）之間的遷移轉化，探究了N2O的產生和釋放機制。同時利用高通量測序技術對裝置內沉積物進行測試，從微生物分子生物學的角度分析了沉積物中可能消耗溶解氧和產生N2O的相關功能菌的信息。
