草原曲流河垂向潜流交换及其氮素迁移转化
陈皓月
胡海珠
任嘉伟
田炳燚
内蒙古大学生态与环境学院,内蒙古河流与湖泊生态重点实验室, 内蒙古呼和浩特 010031;蒙古高原生态学与资源利用教育部重点实验室, 内蒙古呼和浩特 010031
摘要：潜流带是地表水与地下水之间发生水分和物质交换的关键区域,研究河流潜流带氮素转化对于改善河流水质,维持水生态系统稳定具有重要意义.为探究半干旱区草原曲流河潜流带内的氮素迁移转化过程,以锡林河弯曲河段为研究对象,结合水动力学和水化学法,分析了潜流带内的垂向潜流交换模式及氮素转化特征.结果表明:非降雨时期垂向潜流交换以微弱的上升流为主,平均水力梯度为-0.023.降雨和上游来水可能导致交换方向逆转,出现下降流,平均水力梯度为0.086.垂向潜流交换速率随深度增加而递减,河床表面以下20、50和100 cm处的平均交换速率分别为0.102、0.041和0.017 m·d-1,100 cm是垂向交换的下边界.潜流带中可能存在氨化、硝化、反硝化及异化还原反应,50 cm是热点反应深度,出现生物地球化学梯度的逆转.草原曲流河的垂向潜流带是NO3-的汇,且对NO3-的去除作用存在空间差异,深层沉积物的去除作用强于浅层.上升流和下降流条件下的NO3-平均去除率分别为34%和28%.曲流河段顶点处相对于入流及出流处,其垂向交换较弱,而氮素浓度较低,可能是曲流驱动下生物地球化学反应发生的热点位置.
关键词：曲流河潜流交换氮素转化氮汇河床地下水水文地质学
分类号：P641(水文地质学与工程地质学)
资助基金：国家自然科学基金(Nos.52069017)国家自然科学基金(51609118)内蒙古自治区自然科学基金资助项目(No.2020MS05019)
论文发表日期：2023-10-15
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 3866-3877 )
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