[發(fā)明專利]河流原位反硝化脫氮速率的定量測算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110321809.4
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN112945795B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張汪壽;李恒鵬;龐家平;耿建偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院南京地理與湖泊研究所
• 主分類號: G01N7/14
• 分類號: G01N7/14;G01N33/18
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 徐蓓;尹妍

1.一種河流原位反硝化脫氮速率的定量測算方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)獲取擬測算的河流或其某一河段幾何參數(shù)；

(2)觀測河流上下游斷面水流流速與水溫，獲取水流的平均水力停留時間T_i，所述平均水力停留時間T_i基于第i次測得的河流/河段長度與第i次平均水流速的比值獲取；

(3)以平均水力停留時間作為采樣的時間間隔，依次采集河流上下游斷面水樣，分別測定水樣中溶存的氮氣含量，計算河流上下游斷面水樣中溶存的氮氣濃度差值；

(4)采用反硝化脫氮速率計算公式計算河流的反硝化速率；

反硝化脫氮速率的計算方式如下：

式中，i為采樣次數(shù)，Denir_i為第i次采樣計算的河流反硝化速率，D_i為第i次采樣期間上下游斷面水樣的氮氣濃度差值，k_i為水氣界面氮氣的交換系數(shù)，采用經(jīng)驗系數(shù)計算；Depth_i為第i次采樣河流的平均水深；60為單位轉(zhuǎn)換系數(shù)；為第i次采樣氮氣的平均飽和濃度差；

所述第i次采樣氮氣的平均飽和濃度差基于下式計算：

式中，C_i，in和C_i，out分別表示第i次采樣河流上游和下游斷面測定的氮氣濃度；C_{i，sat_in}和C_{i，sat_out}分別表示第i次采樣河流水體中氮氣在原位水溫條件下的飽和濃度；

(5)定量測算河流對水體中含氮污染物的脫除能力，所述河流對水體中含氮污染物的脫除能力采用河流每小時所能脫除含氮污染物的平均量來表征。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述河流/河段的幾何參數(shù)基于實地調(diào)查獲取；包括無人機調(diào)查、遙感影像解譯和/或?qū)嵉乜睖y。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述幾何參數(shù)包括河流/河段的長度、平均寬度、面積和平均水深。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述水流流速基于水文測量儀器測定；所述水溫通過在河流上下游斷面處安裝水溫計來實時監(jiān)測。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，水樣采集的方式為：

(1)選擇流速平穩(wěn)、采樣前1-2天無明顯降雨的時間段進行樣品采集；

(2)對于第i次采樣，將河流上游斷面采樣的初始時刻設(shè)定為0，平均水力停留時間設(shè)為T_i，則在T_i時刻采集河流下游處樣品；上下游斷面水樣采集至少一組；

(3)樣品采集時，采用蠕動泵水樣采集器抽取水面液面下5-10cm處樣品，采樣將采樣器出水管伸入樣品瓶底部，使得水樣溢出10秒左右，隨后緩慢拿出采樣出水管，蓋上采樣瓶塞以密封；

(4)采集的樣品安置于液面下低溫保存運輸。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述河流上下游斷面水樣采集n組，n≥6。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用膜進樣質(zhì)譜儀MIMS測定水樣氮氣濃度。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述河流每小時所能脫除含氮污染物的平均量為基于n組水樣獲取的河流每小時所能脫除含氮污染物的量的平均值；

所述河流每小時所能脫除含氮污染物的量基于河流反硝化脫氮速率和河流面積的乘積獲取。