太湖沉积物悬浮的动力机制及内源释放的概念性模式
在野外调查观测与实验室试验分析的基础上, 发现了太湖水土界面处物质交换主要发生在沉积物表层5 ～ 10 cm范围内. 沉积物的物理化学特征在空间分布较为均匀. 湖流及波浪的观测结果表明, 作用于水土界面上的动力来源在小风速条件下, 波浪与湖流产生的切应力大致相当, 但是当风速较大时, 波浪作用占主导. 导致沉积物悬浮所需的临界切应力约为0.03 ～ 0.04 N/m2, 相当于野外风速达 4 m/s以上的情况. 如果动力强度远大于此临界值, 如风速达6.5 m/s, 沉积物将发生大规模悬浮. 调查发现沉积物中空隙水中的营养盐浓度远较上覆水高, 从而为沉积物营养盐释放提供了客观条件. 通过沉积物表层5～10 cm中空隙水营养盐浓度的分析, 估算了太湖一次大的动力过程所可能造成的内源释放的最大数量, 即总氮浓度将增加0.12 mg/L, 总磷浓度将增加0.005 mg/L. 最后, 提出了大型浅水湖泊内源释放的一般性模式, 即在无风情况下, 沉积物中营养盐的释放主要靠浓度梯度释放, 当有风浪作用的情况下, 将导致沉积物大量悬浮, 沉积物中的营养盐得以释放. 但是, 由于风浪作用的复氧, 将部分抵消由于扰动导致的营养盐从沉积物释放进入上覆水中. 而当风浪过程过后, 悬浮物质沉降并将部分释放的营养盐通过吸附作用带入沉积物中去, 有机颗粒物在沉积环境中降解析出进入空隙水中, 等待下一次风浪过程.
作 者： 秦伯强 胡维平 高光 罗敛葱 张金善 作者单位： 秦伯强,胡维平,高光(中国科学院南京地理与湖泊研究所,南京,210008)罗敛葱(中国科学院研究生院,北京,100039)
张金善(交通部、水利部南京水利科学研究院,南京,210024)
刊 名： 科学通报 ISTIC PKU 英文刊名： CHINESE SCIENCE BULLETIN 年，卷(期)： 2003 48(17) 分类号： P33 关键词： 太湖 动力机制 内源释放 营养盐 沉积物