鄱阳湖流域氮磷时空分布及其地球化学模拟

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1、摘要摘要随着社会和经济的发展，人为活动导致的湖泊污染己成为一个严重的环境问题。其中，湖泊富营养化是目前水环境中一个主要的问题，也是危害最大的环境问题之一。水体中过量的营养元素是引起富营养化的根本原因，其中氮和磷是主要的影响因素。为了能有效的预防控制湖泊的富营养化，就必须全面的了解湖泊氮磷等营养盐含量分布特征及其来源，为湖泊富营养化的控制和管理提供科学的理论依据。鄱阳湖流域位于长江中游南岸，由五大河流(赣江、抚河、修水、饶河和信江)以及都阳湖组成。本论文以鄱阳湖及其五大支流为研究对象，通过分析测定水体水化学参数及其氮，磷含量，对其水化学特征及其氮磷时空分布特

2、征进行了系统研究，对鄱阳湖水体富营养化状态进行了初步评价。通过测定部分农田水、地下水及城市污水氮磷含量，初步探讨了鄱阳湖水体氮磷的来源。同时对都阳湖水体的氢氧同位素进行了分析测定，并利用PHREEQC对其元素存在形态及矿物饱和指数进行模拟计算。得出如下主要结论：丰水期，郝阳湖、赣江、抚河、修水和昌江水化学类型属于[CINa、CaI型水，而乐安江和信江则属于[C]CaZ型；平水期，除信江属予fC】Na、Cal型水外，湖泊及其它河流都属于【c]Nal型；桔水期，鄱阳湖及各支流都属于【C]Nal型水；鄱阳湖湖水全年水化学类型为『C]Nal型水，与1988年得出的

3、鄱阳湖水化学类型为[c]cal型不同，这说明人为输入对都阳湖水质的影响日益显著。都阳湖流域大部分河水组成主要受岩石风化作用的影响。湖水和河水8D和6幅O关系表明鄱阳湖湖水主要来源于各支流水。地下水比河水更富集氢同位素，这也许是地下水与其它类型水(如土壤水)混合作用的结果。各河流中，修水受氮磷污染最轻，其次是抚河；赣江NOf-N含量最高；鄱阳县发达的水产养殖致使昌江和乐安江NH4+．N含量最高：信江"IN和TP含量最高。鄱阳湖TN和TP含量明显高出湖泊富营养化的发生浓度，水体年平均富营养化指数为54．9，处于中富营养水平，以往年数据相比，鄱阳湖受氮磷污染趋势

4、日益加重，正在朝富营养化方向发展。在不同水期鄱阳湖水体富营养化状态也不同，丰水期处于中富营养水平，平水期和枯水期处于富营养水平。时间变化上，鄱阳湖水体氮磷含量按照枯水期一平水期一丰水期时flj：J顺序摘要呈F降趋势，而赣江N03讣J和NH4+．N含量则呈上升趋势，其它河流N03"-N含量平水期时最低，枯水期时最高。抚河平水期时NH4+-N最低，枯水期时最高，其它河流季节性变化不明显。昌江和信江平水期TN含量最高，赣江、抚河平水期时TN最低，枯水期最高，修水枯水期时TN含量最高。抚河、信江和乐安江水体TP含量没有明显的时间变化特征，修水平水期时的最低，昌江枯

5、水期时的最低，赣江以丰水期时TP含量最高。空间变化上，枯水期，各河流中除修水氮含量以上游最高外，其它河流水体氮含量均以下游的最高；各河流TP含量都是下游最高，赣江、抚河和信江中游最低，修水上游和中游TP含量相差不大，而昌江和乐安江则按上、中、下游TP含量升高。平水期，昌江和乐安江沿水流方向氮磷含量递增，抚河、修水和信江水体N03-N含量中游最低，而赣江按上、中、下游递增；昌江和乐安江从上游至下游NH4+．N含量递增，其它河流NH4tN含量较低，没有呈现出明显的空间变化特征；TN含量除修水以上游最高外，其它河流都以下游最高；除赣江外，其它河流TP都是下游最高

6、。丰水期，各河流水体氮磷含量空间变化特征不明显。鄱阳湖主航道氮、磷年平均含量都比其它湖域商，上游最高，中游最低。底层沉积有机物的降解和扰动导致鄱阳湖湖体底层水体氮磷含量高于表层。鄱阳湖水体中主要的氮素形式是N03"-N，赣江是都阳湖水体氮素的主要贡献者。农田水、城市废水以及地下水氮磷含量较高，这些水体将对鄱阳湖及其五大支流水体的氮磷负荷产生重要的影响。水体组分存在形式计算表明，鄱阳湖流域水体水化学组分存在形式的百分含量主要受其水体矿化度的影响。其中s042’离子的存在对水中游离ca2+，M矿含量的变化有很大的影响。随着so?‘含量的增加，游离Ca2+、M9

7、2+离子含量逐渐降低，而CaS040、MgS040等络合组分增多。磷主要的存在形式为HP042-和H2P04"，且与pH值相关性显著。氮主要存在形式有N03‘、NI-h+、NH3，N02‘等，模拟计算结果与实验测试结果非常吻合。对鄱阳湖及其各河流矿物饱和指数计算表明，绝大部分水样针铁矿和赤铁矿都呈过饱和状态，将发生沉淀反应，两方解石、白云石、石膏和岩盐等矿物均处于非饱和状态，有向溶液溶解的趋势。关键词：都阳湖流域：氮、磷时空分布；水环境化学；富营养化评价；PHREEQC：组分存在形式IIAbstractABSTRACTLakepollution,induc

8、edbyhumanactivitieswitlIthedevelo