京蒙沙源区风沙-水沙耦合作用下水库氮磷迁移转化机理及富营养化效应研究

Eutrophication status of China's water is very severe，nitrogen and phosphorus is the main element contributing to the eutrophication. In sand source area，water pollution is caused significantly by both wind sand and sediment,both are common carrier of nitrogen and phosphorus to water. Currently, there are more researches of sediment on contribution and mechanism acting on nitrogen and phosphorus in water，but less on wind sand.In view of the this, Dahekou-xishanwan series reservoir in the Bejing-inner mengolia sand source area will be as study objective，nitrogen and phosphorus will be as objective pollutant in this study. Through the typical survey and test simultion and mechanism analysis，the pollution sources of wind sand and sediment in reservoir will be tracked, analysis and comparison of nitrogen and phosphorus concentration changes in reservoir before and after dustfall will be carried out，the process response of migration and transformation of nitrogen and phosphorus to the different dustfall and sediment characteristics will be researched， the migration and transformation mechanism of nitrogen and phosphorus under wind sand and sediment coupling effect will be revealed， the separate contribution of wind sand and on sediment on nitrogen and phosphorus in the reservoir will be determined.On the basis of the sediment pollution water quality model and eutrophicated salt model，the wind sand module will be introduced,the wind sand-sediment pollution nitrogen and phosphorus predict model will be trying to establish，the migration and transformation law of nitrogen and phosphorus will be simulated and predicted，the eutrophication effect of reservoir will be evaluated. The research results have greater significance to control pollution of wind sand-sediment to water and guide water environmental protection in sand source area.

我国水体富营养化状况十分严峻，氮、磷是造成富营养化问题的主要元素。位于风沙源区的水体，兼具水沙和风沙污染的显著特征，水沙和风沙是输送氮、磷的共同载体。目前关于水沙对水体氮、磷的贡献及作用机理研究成果已较为成熟，而关于风沙的相关研究成果鲜见。本项研究将针对水环境研究中的这一薄弱环节，以京蒙沙源区大河口-西山湾串联水库为研究对象，以氮、磷为目标污染物，通过典型调查、野外模拟试验和机理分析，追踪水库的风沙与水沙污染源，对比分析降尘前后水库中氮、磷浓度的时空变化过程对不同降尘特征与水沙特征的响应，解析风沙-水沙耦合作用下氮、磷的迁移转化机理，确定并分离风沙与水沙对水库的氮、磷贡献。在泥沙污染水质模型和富营养盐模型的基础上，引入风沙模块，探索建立风沙-水沙污染氮磷模型，模拟预测库区氮、磷迁移转化规律，评估水库的富营养化效应。研究成果对实现沙源区水体的风沙-水沙污染控制，改善与保护水环境具有重要意义

氮、磷是造成水体富营养化的主要元素。位于风沙源区的水库，氮、磷沉降成为水体富营养化的重要来源之一，河流和风沙是氮、磷营养盐的共同载体。本项目以京蒙沙源区滦河干流上的大河口水库为研究区，以氮、磷为目标污染物，开展风沙-水沙耦合作用下的氮、磷迁移转化机理及富营养化效应研究。主要研究内容及成果为：.解析水库氮、磷污染源及其污染贡献。采用稳定同位素技术对河流氮输入和大气氮沉降进行源解析。分别对采样点目标样品和污染源样品进行δ15N同位素检测，确定各自的δ15N值，并与不同源项的氮同位素δ15N经验值对比，辨识出大气氮沉降和河流氮输入的主要来源。.采用污染负荷贡献法分别对入库河流、大气（干、湿）沉降及底泥对水库的氮、磷输入量进行估算，据以确定各自的氮、磷污染贡献。结果表明，三者对水库TN和TP的污染负荷贡献比分别为5:1:2和6:3:1；TN和TP干、湿降尘的负荷贡献比分别为2.78和6.2。.阐明风沙降尘氮、磷污染特征及三相界面下水库氮、磷污染机理。通过研究库区大气氮磷沉降污染变异特征、水体氮磷污染变异特征以及底泥氮磷释放污染变异特征，揭示出水-底泥-降尘三相界面下水库氮、磷污染机理；通过室内底泥氮、磷释放模拟试验，揭示上覆水环境要素与底泥氮、磷释放强度的关系。.构建氮、磷污染水质预测模型。以研究区地形、土壤、气象、径流以及水流流场及风场、降尘及水质等参数及其分布特征为依据，以SWAT模型为基础，建立二维氮、磷污染物扩散模型，进而模拟不同水力、风力和污染物条件下的水库氮、磷时空分布及迁移转化过程。.评估水库富营养化效应。运用模糊可变集理论和方法，构建可变模糊数学模型，对大河口水库进行富营养化评价。结果表明研究区水体已达中度或重度富营养化，水体等级已达Ⅴ类。.本项研究填补了沙源区氮磷沉降对水库富营养化贡献研究的空白，对于明确风沙活动对水库氮、磷污染的贡献，揭示降尘、河流和底泥三相界面下水库氮、磷的污染特征和污染机理有重要学术价值。