湖泊疏浚对水土界面氮迁移转化关键过程的影响

疏浚对污染湖泊内源氮负荷控制效果不确定的问题已引起广泛关注。针对氮在水环境中的迁移转化较多涉及形态和价态的变化、界面过程和归趋相对复杂的问题，以富营养化湖区－太湖梅梁湾为研究对象，采用室内模拟和野外跟踪试验方法，应用连续流动培养、高精度微界面溶氧测定、N-15示踪、膜接口质谱（MIMS）分析与间隙水Rhizon和peeper法获取等技术，研究碎屑颗粒物沉降影响下，湖泊疏浚前后氮的矿化、反硝化过程对水土界面微环境变化的响应机制。并用DAPI染色、FDA水解、BIOLOG和PCR-DGGE等微生物和分子生物学技术研究沉积物微生物群落性质变化及其回复过程。着重揭示底泥疏浚后新生表层界面过程对沉积物氮迁移转化的影响及其内在机制，为湖泊疏浚方案制订和提高疏浚的成功率提供科学理论依据。

通过不同周期的室内疏浚模拟试验和疏浚区原位（太湖梅梁湾）的跟踪研究，分析和辨识疏浚和对照、疏浚前后水土界面物理、化学和微生物性质的变化及其回复过程，揭示疏浚对水土界面微环境的影响，另外重点研究了底泥疏浚对水土界面氮的关键迁移转化过程（氨化过程、反硝化和厌氧氨氧化过程）的影响，以期对太湖及其他污染湖泊的治理提供理论依据。 研究发现，太湖梅梁湾研究区疏浚30厘米对沉积物物理、化学和生物的性质影响较大，能够有效消减沉积物污染负荷，尤其是有机质负荷；底泥疏浚在短期内能够有效的减少沉积物的再悬浮及颗粒态氮的释放，可看作是底泥疏浚的正效应。但是在底泥疏浚后初期阶段，氨态氮释放明显增强，这应该看作是底泥疏浚潜在的负效应；对于多氮的水体来说底泥疏浚所带来的另外一个负效应是反硝化过程（脱氮过程）与厌氧氨氧化过程（脱氮过程）变缓，脱氮过程受到抑制，不利于氮的去除。长时间尺度的疏浚模拟实验表明，底泥疏浚能够抑制内源氮的释放，根本原因在于底泥疏浚导致疏浚沉积物中氮周转速率变缓，疏浚沉积物氮的矿化过程既氨氮的再生过程受到抑制，在太湖流域外源得到有效控制的前提下，底泥疏浚可认为是控制太湖梅梁湾研究区内源营养盐释放的一个有效的措施。