《濕地演替帶氧化還原電位變化特徵與氮素遷移轉化機理》是依託同濟大學，由周念清擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：濕地演替帶氧化還原電位變化特徵與氮素遷移轉化機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：周念清
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
濕地在世界上廣泛分布，濕地演替過程中氧化還原環境隨之發生改變，而氧化還原電位（Eh）是反映氧化還原環境變化的重要指標。氮作為一種化學性質比較活躍的多價態元素，對Eh變化反映非常敏感，其存在狀態、遷移和轉化規律都與Eh密切相關。針對目前湖泊普遍存在的氮污染和富營養化問題，本課題擬以南洞庭湖濕地演替帶為試驗現場，監測Eh隨土壤深度、水文要素、溫度和pH的變化規律，並在Eh監測點採集水樣，測定和分析氮的存在形態及特徵，構建濕地演替帶Eh剖面，研究Eh變化對氮賦存狀態及轉化的機理。同時進行室內模擬試驗，測定濕地演替帶土壤的滲透性，採用CT掃描研究不同土質類型中氮的遷移規律。通過對濕地演替帶Eh和氮遷移轉化機理的研究，探討Eh與土壤、水文要素、氮遷移轉化的關係，揭示濕地土壤和地下水中氮污染物遷移轉化規律。在此基礎上建立氮遷移轉化數學模型，預測濕地環境時空變化趨勢，對污染防治和水環境保護具有重要意義。
結題摘要
濕地演替帶是湖泊濕地地表水和地下水相互作用的區域，具有降解污染物和淨化水質的功能。湖泊地表水體富營養化會破壞演替帶的生態環境並引發區域性的地下水環境問題。氮循環作為濕地生態系統中重要的子系統，對湖泊富營養化有重要作用。氧化還原電位（Eh）是反映氧化環境的重要指標，氮的賦存狀態、遷移和轉化規律都與Eh緊密相關。針對上述問題，本課題以西洞庭湖濕地演替帶為試驗現場，在澧水和沅水演替帶各布設兩個監測斷面，進行一個完整水文年的地表水和地下水樣採集，對地下水Eh、pH和溫度進行現場測定，對水樣的NO3-、NO2-、NH4+以及PO43-濃度進行實驗室檢測。 通過對實驗數據的分析和研究得出：(1)濕地演替帶Eh時空變化規律，濕地演替帶和地下水均屬於還原環境，隨演替帶剖面深度增大Eh在一定範圍內逐漸減小。地下水Eh變化特徵與地表水位變化相關,豐水期演替帶未被地表水淹沒時地下水Eh值較高，被淹沒時地下水Eh值較低；枯水期Eh值一般較低；平水期Eh值處於以上兩者之間。(2)地下水Eh和pH決定了地下水中三氮比例,澧水和沅水演替帶地下水Eh範圍為-381mV~193mV之間,pH處於6~8之間，NH4+在演替帶地下水是主要的存在形式。(3)濕地演替帶氮素來源及分布，澧水演替帶的氮素主要來源於農業施肥；沅水演替帶主要來源於生活污水，前者地下水中三氮濃度高於後者。(4)濕地演替帶氮素的遷移轉化過程主要受環境因素驅動，Eh是最主要的驅動因子,與pH、溫度、降雨量、土地利用方式等因子,協同驅動氮素在演替帶內發生遷移轉化。(5)建立HYDRUS模型對濕地演替帶地下水中氮的遷移轉化進行預測。 以洞庭湖澧水和沅水演替帶為對象，研究湖泊濕地所共同面臨的富營養化環境問題。建立了濕地演替帶Eh變化剖面，豐富了濕地演替帶Eh系列量測數據資料,得出了Eh變化特徵。結合土壤和地下水理化特性，揭示了氮在演替帶中遷移轉化的主要途徑與驅動因子。建立HYDRUS-3D模型預測氮在演替帶內的遷移轉化及濃度分布，並開展了部分延伸性工作，對污染防治和水環境保護具有重要意義。
