水库水位变动影响下消落带沉积物氮磷吸附-解吸行为与释放通量估算

摘要

水库水位变动而形成的消落带作为水陆交错带的关键界面，其沉积物氮磷释放是影响水库水质的重要因素。然而，周期性水位变动引发的消落带氧化还原环境交替变化导致消落带氮磷的释放行为及其对水库水质的影响贡献尚不完全清楚。本研究以吉林省某大型水库为研究对象，通过采集淹水前、淹水期和退水期水库地表水和消落带沉积物样品，阐明水位变动下消落带沉积物氮磷释放规律及其对水库水质影响的贡献。研究结果表明：在整个水位波动周期(淹水前—淹水期—退水期),库水氨氮和磷酸根浓度呈现先增加后减小的趋势。沉积物氨氮含量先降低后升高，而无机磷含量则先增加后降低。吸附-解吸实验表明酸性条件下(pH=5)沉积物对氨氮和磷酸盐的吸附量较大，而碱性条件(pH=9)下沉积物氮磷解吸作用较强。在退水期，沉积物对氮磷表现出较强的解吸作用。质量平衡法表明，沉积物氮和磷的释放通量分别为324.15 t和8.18 t,其对水库地表水无机氮、磷变化的贡献率分别高达47.22%和57.72%。本项研究对于识别水库内源污染机制，预测水环境风险，保障居民饮水安全和推动水资源可持续管理提供重要科学依据。

关键词

水库消落带 / 水位波动 / 氮磷含量 / 释放通量 / 吸附-解吸