沉水植物黑藻對(duì)沉積物氨氮吸附／釋放特征的影響

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1、沉水植物黑藻對(duì)沉積物氨氮吸附／釋放特征的影響牛態(tài)環(huán)境2007,l6(2):336-341EcologyandEnvironmenthttp://www.jeesci.comE-mail:editor@jeesci.com沉水植物黑藻對(duì)沉積物氨氮吸附/釋放特征的影響王娟,王圣瑞,金相燦,張躍進(jìn),朱書(shū)全I(xiàn).中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,北京100083;2.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院國(guó)家環(huán)境保護(hù)湖泊污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100012摘要:氮素是豐要的湖泊營(yíng)養(yǎng)鹽,而沉水植物作為湖泊牛態(tài)系統(tǒng)_豐要的

2、組成部分,對(duì)系統(tǒng)中氮素的跨界而遷移有著重要的影響.在實(shí)驗(yàn)室模擬條件下,通過(guò)沉積物氨氮釋放動(dòng)力學(xué),吸附熱力學(xué)和吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn),研究_r沉水植物黑藻(Hydrillaverticilla)對(duì)沉積物氨氮吸附/釋放特征的影響,得到如下結(jié)論:(1)一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)模型能較好地?cái)M合沉積物氨氮釋放的動(dòng)力學(xué)過(guò)程,種植沉水植物沒(méi)有影響氨氮釋放的趨勢(shì),但增強(qiáng)'r沉積物釋放氨氮的能力;(2)分別用多個(gè)模型對(duì)沉積物氨氮吸附熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行擬合,結(jié)果均表明種植沉水植物以后,沉積物對(duì)氨氮吸附的趨勢(shì)沒(méi)有影響,但吸附強(qiáng)度有

3、所下降.關(guān)鍵詞:沉水植物;黑藻;氨氮;熱力學(xué);動(dòng)力學(xué)中圖分類(lèi)號(hào):XI31.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):l672.2175(2007)02.0336.06淺水湖泊沉積物中氨氮,硝氮等在沉積物一水體界面間的遷移和轉(zhuǎn)化是一個(gè)復(fù)雜的生物化學(xué)過(guò)程…,以前這方面的研究多集中于物理和化學(xué)過(guò)程【2J,對(duì)生物過(guò)程相對(duì)重視不夠【3J.而水生植物占據(jù)了湖泊上覆水和沉積物的主要界面,是水體兩大營(yíng)養(yǎng)庫(kù)間的有機(jī)結(jié)合部,是淺水湖泊生態(tài)系統(tǒng)主要的初級(jí)生產(chǎn)者,對(duì)維持生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能具有重要作用【4J,特別是沉水植物,作為淺水湖

4、泊生態(tài)系統(tǒng)的主要高等植物,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量的循環(huán)和傳遞起調(diào)控作用J.但目前關(guān)于沉水植物主要是從水質(zhì)凈化J和景觀設(shè)計(jì)【8l的角度開(kāi)展了一些lT作,很少?gòu)某练e物.水.沉水植物系統(tǒng)的角度研究沉水植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽在系統(tǒng)間遷移和轉(zhuǎn)化特征的影響.因此本文利用沉積物來(lái)培養(yǎng)黑藻(Hydrillaverticilla),研究了不同時(shí)期黑藻對(duì)沉積物中氨氮釋放和吸附動(dòng)力學(xué)特征以及等溫吸附特征的影響,試圖進(jìn)一步揭示沉水植物在沉積物一水界面氮交換過(guò)程中的作用機(jī)理.1材料與方法1.1材料本研究所用黑藻取自北京房III區(qū)拒馬

5、河,在溫室內(nèi)預(yù)培養(yǎng)7d,選取生長(zhǎng)良好長(zhǎng)勢(shì)一致的植株頂枝20cm做試驗(yàn)材料.沉積物取自環(huán)科院湖泊(HK),將之混勻過(guò)篩去除雜質(zhì),營(yíng)養(yǎng)狀況如表1所示.實(shí)驗(yàn)設(shè)2個(gè)試驗(yàn)組,一組用沉積物HK來(lái)培養(yǎng)黑藻(HK組),另一組作無(wú)植物對(duì)照組(CK組).每組在1m×1m~0.8m的玻璃缸內(nèi)設(shè)l6個(gè)小桶(高20cm,直徑20cm).每桶裝3kg沉積物,栽lO株黑藻,用自來(lái)水培養(yǎng).玻璃缸內(nèi)定期補(bǔ)充培養(yǎng)水,使水深保持一致.培養(yǎng)4個(gè)月,分別在7月18日(HK7.18,CK7.18),8月19日(HK8.19,CK8.19)

6、,9月8日(HK9.8,CK9.8)和9月29日(HK9.29,CK9.29)取沉積物4次.將沉積物冷凍干燥,研磨過(guò)100目篩后,貯存在帶塞的玻璃瓶中備用.裹1沉積物蕾養(yǎng)環(huán)境狀況1'ablelEnvironmentalconditionsofsediments項(xiàng)目Ⅵ,(有機(jī)質(zhì))Ⅵ,(總氮)W(總磷)W(無(wú)機(jī)磷)W(有機(jī)磷),(g-kg.')/(mg-kg.')/(mg-kg.')/(mg?kg.')687.6257g.6810g.491.2試驗(yàn)方法1.2.1釋放動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)稱(chēng)取沉積物干樣0.5g若

7、干份,置于100mL聚乙烯離心管中,加入0.02mol-L中性KC1溶液5OmL,在室溫下振蕩(200r-mino每隔一定時(shí)間間隔(5,lO,3O,6O,90,120,180,300min),取出離心管在5000r.min條件下離心5min,取上清液過(guò)0.45um濾膜抽濾.測(cè)定濾液中NH4+離子的濃度【9】.1.2.2吸附熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)稱(chēng)取沉積物干樣0.5g若干份,置于100mL聚乙烯離心管中,分別加入一系列質(zhì)量濃度(0,3,5,l0,40,80,120,180mg?')的NH4Cl溶液50mL,在

8、室溫下振蕩(200r-min)2h后,取出離心管在5000r.min條件下離心5min,取上清液過(guò)O.45lxrn濾膜抽濾.測(cè)定濾液中NH4+離子的質(zhì)量基金項(xiàng)目:國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃(973)項(xiàng)目(2002CIMI2304)作者簡(jiǎn)介:王娟(1979-),女,博士研究生,研究方向?yàn)樗廴究刂?E-mail:Inwangiuan@163.com噴任作者收疆日期:2006-08.3I王娟等:沉水植物黑藻對(duì)沉積物氨氮吸附/釋放特征的影響337濃度.原液中NH4+量減去所測(cè)NH4+量即為沉積物吸附的N