水塘是连接上游集水坡地和下游水体的重要水文通道,也是氮素发生生物地球反应的重要场所.作为氮素高效去除的首要机制,水塘的反硝化脱氮潜力及其影响因素亟待揭示.本研究选择太湖上游丘陵区天目湖流域4类(茶园塘、村塘、养殖塘、林塘)共14个典型水塘为研究区,分别监测了其夏、秋季水质和沉积物变化特征,并利用膜进样质谱法(MIMS)直接测定水塘水体中溶存的反硝化产物N2浓度.结果发现,14个水塘上覆水中N2过饱和浓度在1.36～28.35 gmol/L之间,平均值为(8.23±6.04)μmol/L,夏季和秋季N2过饱和浓度分别为(8.81±4.08)和(7.64±7.46)μmol/L,夏季高于秋季,不同类型水塘N2过饱和浓度大小顺序为:茶园塘＞村塘＞养殖塘＞林塘;结合水气交换通量模型估算了反硝化潜力,14个水塘的反硝化速率均值为(4.75±3.27)mmol/(m2·d),反硝化速率大小顺序为:茶园塘＞村塘＞养殖塘＞林塘.相关分析结果表明,反硝化作用与水体中硝态氮浓度呈显著正相关,与溶解氧浓度呈显著负相关;反硝化作用同样与沉积物中硝态氮含量呈显著正相关,与容重呈负相关,说明水塘反硝化作用同时受上覆水中硝态氮、溶解氧以及沉积物容重等理化性质共同调节.进一步通过与传统的反硝化测算方法对比验证,发现采用膜进样质谱法并结合水气交换通量模型来估算水体反硝化潜力具有可行性,同时操作简便、所需样品少、测定速度快,适用于淹水环境反硝化作用的测定.

天目湖流域;丘陵区水塘;膜进样质谱法;水气通量;反硝化

王慧亮;曹恒;张汪寿;李恒鹏;何鹏;夏天宇;陈永娟

郑州大学水利科学与工程学院,郑州450001;中国科学院南京地理与湖泊研究所,中国科学院流域地理学重点实验室,南京210008;滁州学院土木与建筑工程学院,滁州239099

湖泊科学

[1]王慧亮;曹恒;张汪寿;李恒鹏;何鹏;夏天宇;陈永娟-.太湖上游丘陵区典型水塘反硝化潜力变化特征及其影响因素)[J].湖泊科学,2022(06):1941-1952

膜进样质谱法,gmol,丘陵区水塘,水气通量

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