[发明专利]一种确定湖泊沉积物高氮和/或磷风险区的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种湖泊沉积物高氮和/或磷风险区的方法，尤其是一种通过建立湖泊沉积物的氮和/或磷类营养物质质量分类标准确定湖泊沉积物高氮和/或磷风险区的方法。

背景技术

湖泊富营养化已成为一个世界性的环境问题。

大量的湖泊富营养化研究表明：湖泊富营养化发生的根本要素是营养盐的超负荷输入。这是一个动态的过程，营养盐的超负荷输入导致浮游植物大量增殖。一方面，水体透明度降低，导致沉水高等植被退化；另一方面，大量的藻类和浮游生物尸体沉入湖底，细菌为分解这些有机残体耗尽湖底的氧气，造成了湖底的缺氧环境。缺氧的环境使各种营养盐，尤其是磷酸盐的矿化减慢，而沉水植物的消亡则使湖底的沉积物长期性的易被风浪扰动而上翻(如西湖的底泥疏浚)，造成营养盐向上覆水体中大量地再释放，从而诱导和促进水华的暴发。

研究还表明：湖泊富营养化问题与湖泊沉积物所造成的内源污染有关，而氮、磷作为湖泊中重要的营养盐元素，其在沉积物中的含量与湖泊的富营养化有着极为密切的关系。但就目前专家学者们对水体中氮、磷危害性所做的研究来看，对沉积物中氮、磷营养物质质量评估及分类研究较少，且主要集中在在不同区域营养盐含量对比方面(如有人对东湖及太湖部分湖区沉积物含量及分布进行研究)和已经发生富营养化水体的研究分析上，最重要的是没有引入关于沉积物的氮、磷含量的质量分类标准。由于没有建立有关沉积物的氮、磷营养物质的质量分类标准，使得现有技术对富营养化湖泊氮磷含量的分析不能确切反映湖泊富营养化的真实现状，也难以确切回答何谓“高氮、磷”的问题，更难以根据沉积物中的氮、磷含量对内源性污染水体可能发生的富营养化程度和可能产生的生态风险进行可预见性评估。

因此，提供一种能够准确、有效的分析湖泊沉积物氮和/或磷的污染状况及确定高氮和/或磷风险区的方法迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种建立氮和/或磷营养物质质量分类标准的方法，以及使用该方法所获得的标准确定湖泊沉积物高氮和/或磷风险区方法。

本发明的第一方面涉及一种建立湖泊沉积物氮和/或磷类营养物质质量分类标准的方法，该方法包括以下步骤：

a)采集待分析湖泊的表层沉积物样品多个；

b)以氮和/或磷含量(mg/kg)为指标，对a)步骤表层沉积物样品分别进行氮和/或磷含量的测定并对所得数据进行精度、准确度、代表性、完整性、可比较性评估与筛选；

c)选择与待分析湖泊具有相似污染因素的富营养化模型，确定当水体发生富营养化和严重富营养化时水体的氮和/或磷含量(mg/L)；

d)配制与待分析湖泊污染现状相对应的水体的氮、磷浓度的梯度溶液，并将该溶液与a)步骤所采集的待分析湖泊的表层沉积物样品进行混合，通过吸附-解吸实验求解沉积物与水体达到吸附-解吸平衡时溶液的吸附-解吸平衡浓度以及此时水体的氮和/或磷含量(mg/L)并对所获得的数据进行质量评估直到满足要求；

e)利用b)步骤所测得满足要求的沉积物化学数据与d)步骤所求解的沉积物氮和/或磷的吸附-解吸平衡浓度建立有关水体氮和/或磷含量与沉积物氮和/或磷含量的拟合方程；

f)若拟合方程的置信度≤90％(即p＞0.10)时，重新拟合建模；若拟合方程的置信度≥90％(即p＜0.10)时，将通过c)步骤所确定的水体营养盐含量代入e)步骤所建立的拟合方程，求解湖泊发生富营养化和严重富营养化时的沉积物氮和/或磷含量的阈值，即水体刚发生富营养化时沉积物的氮和/或磷的阈值效应含量和水体发生严重富营养化时沉积物的氮和/或磷的可能效应含量；

g)根据f)步骤所求出的沉积物氮和/或磷含量的阈值建立湖泊沉积物氮和/或磷营养物质质量分类标准。

本发明的第二方面是提供一种利用第一方法所获得的标准确定沉积物氮和/或磷高风险区的方法，该方法除上述步骤a)～g)外还包括以下步骤：

h)将步骤b)所测得的沉积物氮和/或磷含量与步骤g)所建立的沉积物质量分类标准进行比较，确定待分析湖泊及区域的沉积物是否存在富营养风险以及沉积物氮和/或磷的营养风险程度，即当步骤b)所测得的沉积物的氮和/或磷含量低于步骤g)所述标准的阈值效应含量时，该区域的沉积物处于氮和/或磷的低风险状态；当步骤b)所测得的沉积物的氮和/或磷含量高于步骤g)所确定的阈值效应含量但低于所述的可能效应含量时，该区域的沉积物处于氮和/或磷高风险状态；当步骤b)所测得的沉积物的氮和/或磷含量高于步骤g)所确定的可能效应含量时，该区域的沉积物处于氮和/或磷极高风险状态。