太湖沉積物懸浮的動力機(jī)制及內(nèi)源釋放的概念性模式

在野外調(diào)查觀測與實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上, 發(fā)現(xiàn)了太湖水土界面處物質(zhì)交換主要發(fā)生在沉積物表層5 ～ 10 cm范圍內(nèi). 沉積物的物理化學(xué)特征在空間分布較為均勻. 湖流及波浪的觀測結(jié)果表明, 作用于水土界面上的動力來源在小風(fēng)速條件下, 波浪與湖流產(chǎn)生的切應(yīng)力大致相當(dāng), 但是當(dāng)風(fēng)速較大時, 波浪作用占主導(dǎo). 導(dǎo)致沉積物懸浮所需的臨界切應(yīng)力約為0.03 ～ 0.04 N/m2, 相當(dāng)于野外風(fēng)速達(dá) 4 m/s以上的情況. 如果動力強(qiáng)度遠(yuǎn)大于此臨界值, 如風(fēng)速達(dá)6.5 m/s, 沉積物將發(fā)生大規(guī)模懸浮. 調(diào)查發(fā)現(xiàn)沉積物中空隙水中的營養(yǎng)鹽濃度遠(yuǎn)較上覆水高, 從而為沉積物營養(yǎng)鹽釋放提供了客觀條件. 通過沉積物表層5～10 cm中空隙水營養(yǎng)鹽濃度的分析, 估算了太湖一次大的動力過程所可能造成的內(nèi)源釋放的最大數(shù)量, 即總氮濃度將增加0.12 mg/L, 總磷濃度將增加0.005 mg/L. 最后, 提出了大型淺水湖泊內(nèi)源釋放的一般性模式, 即在無風(fēng)情況下, 沉積物中營養(yǎng)鹽的釋放主要靠濃度梯度釋放, 當(dāng)有風(fēng)浪作用的情況下, 將導(dǎo)致沉積物大量懸浮, 沉積物中的營養(yǎng)鹽得以釋放. 但是, 由于風(fēng)浪作用的復(fù)氧, 將部分抵消由于擾動導(dǎo)致的營養(yǎng)鹽從沉積物釋放進(jìn)入上覆水中. 而當(dāng)風(fēng)浪過程過后, 懸浮物質(zhì)沉降并將部分釋放的營養(yǎng)鹽通過吸附作用帶入沉積物中去, 有機(jī)顆粒物在沉積環(huán)境中降解析出進(jìn)入空隙水中, 等待下一次風(fēng)浪過程.

作 者： 秦伯強(qiáng) 胡維平 高光 羅斂蔥 張金善   作者單位： 秦伯強(qiáng),胡維平,高光(中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所,南京,210008)

羅斂蔥(中國科學(xué)院研究生院,北京,100039)

張金善(交通部、水利部南京水利科學(xué)研究院,南京,210024) 

刊 名： 科學(xué)通報  ISTIC PKU 英文刊名： CHINESE SCIENCE BULLETIN  年，卷(期)： 2003 48(17)  分類號： P33  關(guān)鍵詞： 太湖   動力機(jī)制   內(nèi)源釋放   營養(yǎng)鹽   沉積物  

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