[发明专利]原位测定深水水库沉积物界面某溶解态氮迁出通量的方法

说明书

本发明公开了一种原位测定深水水库沉积物界面某溶解态氮迁出通量的方法，包括以下步骤：步骤一，制作一种深水沉积物表面水、气收集装置；步骤二，利用深水沉积物表面水、气收集装置收集深水水库水‑泥界面的水、气物质；步骤三，根据收集结果计算深水水库沉积物水‑泥界面某溶解态氮迁出通量。本发明能原位收集深水水库水‑泥界面水、气物质，计算该界面某溶解态氮迁出通量，对研究水库尤其是深水水库脱氮问题提供一定的数据支撑，对进一步研究水库脱氮机制具有重要意义。

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，涉及到水环境领域，具体涉及一种原位测定深水水库沉积物界面某溶解态氮迁出通量的方法。

背景技术

脱氮(Nitrogen loss)是指流域内的有机或无机氮最终转化为气体并释放进入空气的过程，因常温下只有氮气(N₂)属于惰性且无害气体，故以生成氮气的脱氮过程才被认为是最有效的氮负荷削减过程。生态系统中溶解态氮浓度过高会打破生态系统平衡，产生一系列生态环境问题，如何采取有效措施降低江河氮污染负荷已成为当今世界共同面临的课题。

目前被公认的溶解态氮直接转为N₂(脱氮过程)主要有两个途径：①反硝化过程(Denitrification)：硝酸盐(NO-₃)→亚硝酸盐(NO^-₂)→一氧化氮(NO)→氧化亚氮(N₂O)→N₂；②厌氧氨氧化过程(Anammox)：氨氮(NH₄⁺)+NO^-₂(或NO^-₃)→N₂。

中国几乎每个流域均建有大小不一的水库，总数已近10万余座，水库(特别是梯级水库群)因完全改变了径流过程，必然会对流域氮磷迁移转化产生重要影响，理应受到高度关注。然而，其相关研究在水库众多的中国非常匮乏。目前，水库脱氮问题开始越来越受到广泛关注，如何准确有效的测定水库脱氮速率(主要是反硝化及厌氧氨氧化速率)是研究的重点问题。

反硝化速率的测定方法有多种，既有直接测定产物的方法，如N₂通量法、N₂：Ar比值法、乙炔抑制法等，也有间接的估算方法，如氮质量平衡法、天然稳定氮同位素质量平衡法、N指数法、¹⁵N示踪及配对技术等。目前最为常用的方法是乙炔抑制法和¹⁵N示踪及配对技术。乙炔抑制法和¹⁵N示踪及配对技术各自具有优缺点，但两种方法均需要利用采泥器从水库采集好沉积物样品，然后带回实验室进行培养后测定，无法实现原位测定。

现有技术中存在的主要问题如下：

脱氮反应是一个复杂的过程，主要受水流、水温、营养盐、光照等自然条件及藻类死亡、沉降、聚集、捕食等生物因素的影响。将沉积物带回实验室测定其反硝化速率及厌氧氨氧化速率得到的实验结果具有一定的借鉴性，传统的沉积物及上覆水采集是利用中国水利水电科学研究院水环境研究所研发的柱状采泥器采集，但其在采集过程中容易对沉积物和上覆水造成扰动，干扰实验的准确性。如何能够在野外监测过程中原位测定水库尤其是深水水库沉积物反硝化及厌氧氨氧化速率是研究水库氮循环和脱氮效率的关键难题。如果能在尽量减少扰动的情况下直接收集水库沉积物—水界面的上覆水和气体来测定氮迁出通量,对进一步研究水库尤其是深水水库沉积物脱氮问题具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种原位测定深水水库沉积物界面某溶解态氮迁出通量的方法，能原位收集深水水库水-泥界面水、气物质，计算该界面某溶解态氮迁出通量，对研究水库尤其是深水水库脱氮问题提供一定的数据支撑，对进一步研究水库脱氮机制具有重要意义。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种原位测定深水水库沉积物界面某溶解态氮迁出通量的方法，包括以下步骤：