[發明專利]基于水位波動的湖濱帶底泥內源氮負荷削減方法

在審

• 申請號: 201910284114.6
• 申請日: 2019-04-10
• 公開（公告）號: CN110002705A
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 劉成;杜奕衡;陳開寧
• 申請（專利權）人: 中國科學院南京地理與湖泊研究所
• 主分類號: C02F11/02
• 分類號: C02F11/02;C02F101/16
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 徐蓓;邵林

本發明公開一種基于水位波動的湖濱帶底泥內源氮負荷削減方法，根據湖濱帶水位波動狀況，通過對原位富營養底泥或疏浚后富營養底泥進行自然裸露、翻耕、暴曬、氧化降解，重塑湖濱帶緩坡基底，在重塑后的基底上打造挺水?沉水?浮葉多系列水生植物系統，構建湖濱帶底泥內源氮負荷削減體系，從而降低底泥中氮向上覆水體的釋放量及再懸浮量，改善水體富營養狀況。本技術實施簡單、成本較低，既可用于削減湖濱帶水域原有富營養底泥內源氮負荷，也可用于臨近水域疏浚后富營養底泥的湖濱帶低成本處置工作，可有效削減富營養底泥內源氮的釋放通量，抑制富營養底泥的再懸浮，適用于底泥及水體富營養化問題突出、水位波動劇烈的湖濱帶水域。

技術領域

本發明屬于水體生態恢復領域，具體涉及一種基于水位波動的湖濱帶底泥內源氮負荷削減方法。

背景技術

水體富營養化是目前全世界正面臨的環境難題。水體富營養化的最主要原因是水體中氮、磷的過量累積，導致藍藻等浮游植物大量增殖，造成水華及水體缺氧，嚴重時可致使魚蝦死亡。水體中過量的氮、磷通常有外源負荷及內源負荷兩大主要來源，其中外源負荷主要包括生活污染排放、工業污染排放、農業等面源污染排放等；內源負荷則主要指底泥中氮、磷元素向上覆水體的釋放、再懸浮以及水體自生的浮游植物增殖等。已有大量研究表明( et al.2005,Nürnberg et al.2012, et al.2003)，若無法抑制底泥中內源氮、磷的釋放及再懸浮，即使外源負荷被削減，水體的富營養化及藻華依然無法得到有效控制。因此，控制及削減底泥內源負荷對于水體富營養化整治及藻華削減具有重要的意義。

氮是導致水體富營養化及藻華的主要元素之一，其中氨氮又是藻類能夠優先利用的主要氮形態(Glibert et al.2016,Paerl&Downes 1978)。富營養底泥由于通常含有較高的有機質，其降解導致底泥通常處于厭氧狀態并呈現黑色，致使底泥中氨氮含量上升。底泥中過量累積的氮可通過擴散、溶解的形式進入上覆水體中，也可在風浪、底棲或人為擾動下，通過再懸浮形式以顆粒態進入上覆水體中，加劇水體富營養化狀況。目前，底泥疏浚是去除底泥內源氮的最主要技術之一(CN 101962961 B)，但底泥疏浚耗費的人力、物力成本極高，且疏浚后的富營養底泥依然存在難以處置的問題。因此，對于底泥內源氮負荷的原位控制在經濟、社會及環境上均具有重要意義。目前對底泥內源負荷的控制以原位鈍化或覆蓋技術為主(CN 101811811 B，CN 202284288 U，CN 103469762 B)，原位鈍化或覆蓋技術在控制以沉積型循環為主的底泥內源磷負荷方面具有顯著的作用，然而，在控制底泥內源氮負荷方面，鑒于底泥氮循環中硝化反硝化、厭氧氨氧化等多種反應的存在，使得該方法對于底泥內源氮負荷控制的效果不如對磷負荷的控制。另外，在一些淺水湖泊及河道中，風浪、水流、航運、漁業等認為擾動作用將對表層底泥造成極大地擾動，由此導致的表層底泥擾動及再懸浮將使得覆蓋及固化材料失去應有的作用，并導致富營養的松散底泥再懸浮至上覆水體中，對上覆水體構成威脅，這一現象在常年風浪擾動劇烈的湖濱帶區域尤為突出。

針對目前已公開的專利或文獻的報道，對底泥內源氮釋放及再懸浮的控制及削減依然存在較大不足，尚未能在較低經濟及社會成本下有效解決底泥內源氮釋放及再懸浮對水體富營養化的威脅，亦未能有效解決異位處置過程中大量底泥中高賦存氮的處置問題。

發明內容

鑒于已有技術在底泥內源氮負荷控制方面的不足，本發明旨在提供一種基于水位波動的湖濱帶底泥內源氮負荷削減方法，根據湖濱帶水位波動狀況，通過對原位富營養底泥或疏浚后富營養底泥進行自然裸露、翻耕、暴曬、氧化降解，充分提升底泥氧化環境，降低其含水率及孔隙率，提升其穩固性，并通過基底重塑，形成湖濱帶緩坡基底。在重塑后的基底上打造挺水-沉水-浮葉多系列水生植物系統，構建湖濱帶底泥內源氮負荷削減體系，從而降低底泥中氨氮、總氮向上覆水體的釋放量，改善水體富營養狀況。

本發明旨在通過簡單的技術方案、較低的經濟成本、有效的底泥內源氮負荷削減效果，削弱或解決底泥內源氮污染對水體富營養化構成的威脅，并解決疏浚后大量高氮賦存底泥的處置難題。