2019, Vol. 40
河流系统中硝化与反硝化过程往往表现为一定的耦合关系.有研究发现, 反硝化过程中产生的6%~70%的N2源自于硝化作用产生的含氮氧化物[1].由于硝化作用可以将氨氮转化为硝态氮, 从而为反硝化过程提供大量的反应底物, 这对增强河流反硝化脱氮具有重要的环境生态意义[2].因此, 对于高氨氮浓度情形的河流水环境管理, 水体硝化反硝化潜力一直都格外引人关注[3].与反硝化过程相似, 目前有关硝化作用的研究也主要集中在近岸海域、湖库、湿地生态系统等水体沉积物方面[4~6], 而对河流系统, 尤其是城市河道沉积物硝化潜力的研究, 则相对较为不足.城市河道由于接纳大量的已处理(或未经处理)排放的生活污水、工业废水, 使得河水氮素污染水平总体偏高, 且大多表现为氨氮浓度高于硝态氮浓度.如何有效改善城市河道水环境状况, 成为当前国内外城市环境管理中普遍面临的难题[7].
大量研究表明, 河流形态和水动力学条件对河床地貌结构或地貌单元的塑造、河流底质沉积现象的发生和分布有着举足轻重的影响[8].与此同时, 河床地貌单元还通过对沉积物水力渗透性、河水径流过程等的影响, 间接控制着河段尺度内河流水力学特征和沉积物的性质[9, 10].例如, 河道中深潭、浅滩、砾石滩、点砂坝等地貌结构, 不仅影响河水流速和潜流垂直交换的不均匀性, 还对沉积物的物质组分和空间分布的非均质性产生影响, 从而在一定程度上左右了河水-沉积物系统的氮循环过程[8], 但对河床地貌的具体环境影响, 现有研究依然不够充分, 甚至还缺乏权威、一致的结论.从河流水污染控制和水环境保护来看, 由于河床地貌类型的特殊性, 加之其在整个河道的河床表面积中占有较大的比重, 因此有必要弄清不同地貌单元沉积物的硝化或反硝化潜力, 从而为科学制定相关对策和措施提供依据.事实上, 有关河流水质对河床地貌特征时空变异的响应及其作用机制, 也一直受到人们的关注[11~13].巢湖是我国五大淡水湖之一, 湖泊富营养化相当严重, 如何有效削减入湖氮素负荷, 成为困扰巢湖水体富营养化治理的难题之一.十五里河是合肥市城区氮磷污染物进入巢湖的主要传输通道之一, 水质常年处于劣V类水平, 水体氮素(特别是氨氮)污染严重.近些年来, 合肥市政府一直试图通过河道整治和滨岸带水环境修复, 降低十五里河水体氮素污染和改善河流水质, 但成效几乎都不大.沉积物硝化作用可以为河流反硝化脱氮提供丰富的底物来源, 这对减轻水体氮素污染具有积极意义.本研究以该河流中上游的局部河段为对象, 就河床不同地貌特征区表层沉积物的硝化潜力及影响因素, 开展定量化分析与评估, 以期为十五里河水环境修复中河流反硝化脱氮能力提升对策的制定提供参考.
1 材料与方法 1.1 研究区概况十五里河发源于合肥市大蜀山东南麓, 地处东经116°40′~117°52′, 北纬31°30′~32°37′, 全长35 km, 河流形态曲折变化明显, 为典型的江淮丘陵地区小河流水体.该河自西北向东南贯穿蜀山区和包河区主城区, 在义城镇附近汇入巢湖, 是合肥市西南部城区连通巢湖的主要水文通道.上游河道干流中, 由于天鹅湖溢流坝的修建, 将十五里河拦腰截断, 坝下主河道长22.64 km, 相应的流域面积111.25 km2.十五里河流域地形总体平缓, 高程约7.9~59.9 m, 地貌以丘陵岗地和河湖低洼平原为主, 局部河床地貌类型丰富, 且该流域年均降水量约1 000 mm.
十五里河流域上游为城市建成区, 河流渠道化特征显著; 中游为城市在建区, 以住宅用地占主导, 并有部分工业园区和景观用地; 下游东南部为城郊结合部, 以农业用地为主.城市用地占55.04%, 耕地占22.17%, 村镇8.52%, 水域6.98%, 林地、草地等占比都很小.十五里河是巢湖流域水质污染最为严重的河流之一, 水体氮磷污染突出, NH4+-N、TN和TP平均浓度分别达19.89、22.29和1.33 mg·L-1[14].
1.2 样品采集与预处理根据十五里河河床地貌特点, 在建成区与在建区之间的主河道, 筛选两处地貌单元构成丰富的河流片段(两者相距约1.5 km), 就深潭、浅滩、砾石滩、点砂坝和常规流水区等5种地貌单元类型, 分别采集表层2~5 cm的沉积物样.针对每种地貌单元类型, 均选择3个代表性采样区域, 并在每个区域内各设置3个采样点位, 将采集的沉积物现场充分混合后用于代表该采样区域.另外, 针对每个采样区域各采集一份上覆水样.因此, 每轮采样中采集的水样、沉积物样各15个, 相应样品总数均为60个.
采样安排在2017年7、10、12月和2018年3月, 该时节分别对应于当地的夏、秋、冬和春季.每个采样点采集沉积物800 g左右, 并以塑料袋密封暂存.现场测定了河流水温T、pH、氧化还原电位ORP、总溶解固体TDS和电导率EC等.分批次完成每轮样品的采集, 每次均将采集的水样和沉积物尽快送回实验室冷藏.其中一部分新鲜沉积物用于硝化速率的测定, 剩余沉积物则放置在阴凉通风处, 自然风干, 经研磨过100目尼龙筛后, 装入自封袋中, 以备沉积物理化性质分析.
1.3 样品分析测试沉积物样品的实验室分析项目有TN、NO3--N、NH4+-N、TP、有机质(OM)和pH等, 其中TN采用过硫酸钾消解法测定; NO3--N和NH4+-N先利用2mol·L-1 KCl溶液浸提, 再分别采用紫外分光光度计和可见光分光光度计测定; TP采用钼锑抗比色法测定; 有机质含量采用烧失量估算; pH值以pH计测定(水土比为5:1).
水样的实验室分析项目包括TN、NO3--N、NH4+-N、TP、溶解反应性磷(SRP)和COD.其中, COD采用快速消解仪测定, 其它指标的具体测定方法参见文献[15].
1.4 硝化速率及硝化量确定本研究利用潜在硝化速率(potential nitrification rate, PNR)和表面硝化速率(areal nitrification rate, ANR)刻画沉积物的硝化潜力, 其中潜在硝化速率采用氯酸钾抑制法定量确定.有关潜在硝化速率和表面硝化速率的具体确定方法, 参见文献[16, 17].根据表面硝化速率计算结果, 估算单位时间河床沉积物氮的总硝化量[NIF, μmol·h-1], 表达式为：
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(1) |
式中, S表示河床表面积, m2; Pi表示地貌单元类型i占河床面积比率, %; ANRi表示地貌单元类型i的表面硝化速率, μmol·(m2·h)-1.
1.5 数据处理采用Mann-Whitney U检验法, 分析河床不同地貌单元类型沉积物硝化速率的差异性; 采用回归分析技术, 拟合硝化速率与水质、沉积物理化指标的关系.相关数据处理及图形绘制借助SPSS17.0和Excel软件完成.
2 结果与分析 2.1 河水与沉积物氮磷污染特征采样点所在的两处河流片段之间没有明显的点污染源汇入, 相应的5种河床地貌单元上覆水水质数据统计结果, 见表 1. 2017年7、10、12月和翌年3月, 采样水温平均值分别为28.4、19.2、8.9和17.3℃.显然, 水体氮、磷浓度均很高, NH4+-N、TN和TP平均值分别为11.35、26.01 mg·L-1和1.24 mg·L-1.尽管NH4+-N浓度相对于文献[14]已有明显下降, 但与国家《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中Ⅴ类水质标准阈值(2.0 mg·L-1)相比, 超标倍数仍达4.7倍, TN甚至高达12倍, TP也达到了2.1倍.而且, NH4+-N平均浓度是NO3--N浓度(均值为0.97 mg·L-1)的11.7倍, 河流表现出了明显的高氮、高氨氮污染特征. pH呈中性偏弱碱性.此外, 绝大部分地貌单元ORP处于负值水平, 表明河水处于显著的还原状态.
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表 1 河流水质统计结果 Table 1 Mean water quality indexes of the geomorphic structures |
地貌单元表层沉积物4个季度的氮磷含量及其他理化指标均值情况见表 2.总体上, 研究区各类型地貌单元沉积物氮、磷污染存在一定的差异性且污染均很严重, 两者都显著超过了加拿大安大略省环境和能源部发布指南中能引起最低级别生物毒性效应的TN和TP含量(分别为550 mg·kg-1和600 mg·kg-1).其中, TN变化范围为1 309.23~2 261.95 mg·kg-1, 均值为1 834.34 mg·kg-1 (变异系数为15.31%), 最小值出现在流水区的春季, 最大值在浅滩的冬季, 且深潭和流水区TN含量高于其它3种地貌类型; TP变化范围为720.98~1 424.37 mg·kg-1, 均值为1 043.51 mg·kg-1 (变异系数为14.71%), 最小值出现在砾石滩的春季, 最大值出现在流水区的秋季, 且砾石滩和点砂坝TP含量相对较低, 但彼此悬殊并不显著.
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表 2 表层沉积物基本理化性质 Table 2 Physicochemical properties of sediments of the geomorphic structures |
总体上, 表层沉积物NH4+-N和NO3--N含量分布特征与TN基本一致, 即深潭和流水区最高, 点砂坝次之, 浅滩和砾石滩较小. NH4+-N变化幅度为283.08~870.68 mg·kg-1, 均值为555.90 mg·kg-1, 最小值出现在砾石滩春季, 最大值出现在深潭夏季. NO3--N变化范围为13.50~196.45 mg·kg-1, 均值为75.96 mg·kg-1(变异系数为66.52%), 最小值出现在浅滩冬季, 最大值出现在流水区的秋季, 且最大值是最小值的14.55倍.而且, 5种地貌单元NH4+-N均呈现夏、秋季较高, 冬季和春季较低的特点, NO3--N含量则表现出夏季较高, 其他季节相当的变化特征.从数值上来看, 5种地貌单元中NH4+-N约占TN的27%~37%, 而NO3--N仅占3%~5%, 两者的悬殊程度较上覆水有所收窄.沉积物中有机质OM含量在3.25%~9.10%范围内波动, 均值为6.00%(变异系数为16.56%), 其中深潭的有机质含量显著高于其他地貌特征, 其次是点砂坝和流水区, 浅滩和砾石滩最小.
2.2 不同地貌单元硝化速率及其季节变化特征 2.2.1 潜在硝化速率由图 1可见, 河床各地貌单元沉积物的PNR差异总体较为明显, 大致表现为：深潭＞点砂坝＞浅滩＞砾石滩＞流水区, 且除点砂坝春季PNR高于夏季外, 其他地貌单元基本都表现为夏季最高, 春季次之, 秋季则稍高于冬季的变化规律, 这与秦如彬等[17]对合肥城乡交错带不同溪流沟渠沉积物的潜在硝化速率的研究结论基本一致.但对具体地貌单元而言, 不同季节间的潜在硝化速率也表现出一定的差异性特征.
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图 1 河床地貌单元沉积物潜在硝化速率的季节变化性 Fig. 1 Seasonal variation of potential nitrification rates of different geomorphic structures |
从数值大小看, 深潭沉积物PNR变化范围为0.002~0.079 μmol·(g·h)-1, 均值为0.031 μmol·(g·h)-1, 夏季均值为0.070 μmol·(g·h)-1, 分别是春、秋和冬季的2.1、4.2和10.5倍.点砂坝PNR变化范围为0.008~0.079 μmol·(g·h)-1, 均值为0.028 μmol·(g·h)-1, 但其春季PNR最高, 均值为0.052 μmol·(g·h)-1, 分别是夏、秋和冬季的1.5、2.8和5.2倍.浅滩沉积物PNR变化范围为0.002~0.052 μmol·(g·h)-1, 均值为0.020 μmol·(g·h)-1, 夏季PNR分别为春、秋和冬季的3.1、3.5和7.6倍.砾石滩沉积物PNR变幅为0.008~0.038 μmol·(g·h)-1, 均值为0.018 μmol·(g·h)-1, 且春、夏季相当, 秋、冬季也颇为接近, 春夏季约为秋冬季的2倍左右.而常规流水区沉积物PNR最小值为0.002 μmol·(g·h)-1, 最大值仅为0.032 μmol·(g·h)-1, 均值为0.016 μmol·(g·h)-1, 夏季略高于春季, 分别为秋、冬季的3.5和9.0倍.而且, 常规流水区的冬季PNR平均值在5种地貌单元类型中最低.
王超等[16]也采用氯酸钾抑制法定量估算了滏阳河水系沉积物潜在硝化潜力, 得到PNR的变幅为0.001~0.387 μmol·(g·h)-1, 中值为0.103 μmol·(g·h)-1, 总体水平高于巢湖十五里河的5种地貌单元.秦如彬等[17]采用同样方法, 对合肥城郊结合部地区污染程度差异性显著的3条源头溪流沟渠沉积物硝化潜力进行了分析, 结果发现PNR最小值为0.001 μmol·(g·h)-1, 最大值仅为0.015 μmol·(g·h)-1, 明显低于本研究沉积物潜在硝化速率.不仅如此, Strauss等[18]针对美国中西部地区36条小河流沉积物硝化速率的分析测试, 发现PNR变化范围为0~0.001 6 μmol·(g·h)-1, 同样明显低于十五里河.
2.2.2 表面硝化速率5种地貌单元沉积物的表面硝化速率ANR季节变化情况见图 2.可以看出, ANR也呈现出与PNR相似的季节变化规律, 与秦如彬等[17]对合肥地区重污染源头溪流(关镇河支渠)沉积物表面硝化速率的季节变化规律基本一致.温度条件对硝化细菌活性的影响很大, Brady[19]认为硝化作用的最适温度范围是25~35℃, 低于5℃或者高于50℃时硝化作用将基本停止; 也有学者认为, 28~30℃为硝化细菌最适宜生长温度, 低于5℃或高于42℃环境下硝化细菌均很难存活[20].尽管两种观点不完全一致, 但从相关温度对应的硝化效果来看基本相同, 这可能正是5种地貌单元沉积物PNR、ANR呈现显著的季节性变化特征且变化规律基本一致的主要原因.
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图 2 不同地貌单元沉积物表面硝化速率的季节变化性 Fig. 2 Seasonal variation of areal nitrification rates of different geomorphic structures |
从河床地貌单元类型角度来看, ANR与PNR则存在较为明显的出入, 即总体表现为浅滩最高, 常规流水区次之, 砾石滩和点砂坝大体相当, 深潭则数值最小.其中, 浅滩沉积物ANR变幅为0.14~13.54 μmol·(m2·h)-1, 均值为5.36 μmol·(m2·h)-1, 夏季ANR是冬季的29.7倍, 即季节性悬殊很大.常规流水区ANR变幅为1.88~12.64 μmol·(m2·h)-1, 均值为3.91 μmol·(m2·h)-1, 虽然夏季ANR明显最高, 但其它季节之间差异并不显著.点砂坝ANR变化范围为0.49~9.49 μmol·(m2·h)-1, 均值为3.52 μmol·(m2·h)-1, 夏、春季较为接近, 分别为6.72、5.58 μmol·(m2·h)-1, 均显著高于秋、冬季节.砾石滩ANR变化范围为0.70~7.05 μmol·(m2·h)-1, 均值为3.51 μmol·(m2·h)-1, 夏季最高, 春、秋季较为接近.与其它4种地貌单元不同的是, 深潭的ANR季节性差异明显较小, 变幅为0.35~3.63 μmol·(m2·h)-1, 均值为1.99 μmol·(m2·h)-1, 且基本保持在1~3 μmol·(m2·h)-1范围.
秦如彬等[17]在对合肥市城乡交错带3条源头溪流沟渠沉积物硝化潜力的研究中, 得到ANR范围30~139 μmol·(m2·h)-1; Kemp等[21]针对美国曼哈顿东南部二级支流沉积物的研究, 得到ANR变化范围为218~413 μmol·(m2·h)-1, 两者都显著高于十五里河; 即便相较于滏阳河水系的ANR变化范围3~143 μmol·(m2·h)-1[中值为38 μmol·(m2·h)-1][16], 5种河床地貌单元仍明显偏低, 表明十五里河沉积物硝化潜力处于较低水平.
本研究所选的河床地貌单元都集中在总长约100 m的两处河段上, 河道宽度约15 m, 河床上深潭、浅滩、砾石滩、点砂坝和常规流水区面积占河床总面积的百分比, 分别约为10%、35%、20%、15%和20%;相应地ANR平均值分别为1.99、5.36、3.51、3.52和3.91 μmol·(m2·h)-1.于是, 由式(1)计算得到河床沉积物氮的总硝化量为6 129.96 μmol·h-1, 相当于85.82 mg·h-1.
2.3 不同地貌单元硝化速率的差异性由于河床地貌单元沉积物的PNR和ANR数据信息(n=12, N=60)不满足方差齐性的检验要求, 即不满足单因素方差分析(One-way ANOVA)条件, 故此采用非参数检验中的Mann-Whitney U 检验法, 分别就潜在硝化速率和表面硝化速率, 开展5种河床地貌单元类型的差异性分析, 结果见表 3.
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表 3 河床地貌单元沉积物硝化速率的差异性1) Table 3 Differences of the nitrification rates between geomorphic structures |
可以看出, 就PNR而言, 深潭与浅滩存在极显著差异性(P < 0.01), 而与其他3种地貌存在显著差异性(0.01 < P < 0.05);浅滩与深潭、流水区存在极显著差异性(P < 0.01), 而与砾石滩和点砂坝之间存在显著的差异性(0.01 < P < 0.05);砾石滩、点砂坝和流水区三者两两之间的PNR差异均不明显(P＞0.05).就ANR而言, 除深潭与砾石滩、流水区, 浅滩与点砂坝, 砾石滩与流水区不存在显著关系外, 其它地貌单元两两之间均存在极显著关系(P < 0.009).也就是说, 无论是PNR还是ANR, 5种地貌单元并没有表现出完全的显著差异性.
2.4 硝化速率与环境因素的关系采用回归分析技术, 针对5种地貌单元的PNR、ANR与其相应的水质指标(NO3--N、SRP、COD、ORP和T)、沉积物理化指标(TN、NO3--N、NH4+-N、TP、OM和含水率)等因素进行拟合(n=12).由PNR与水质指标的回归分析结果(表 4), 不难看出, 半数以上地貌单元类型中PNR与COD、ORP和T存在显著的相关性, 并且PNR与ORP、T均呈显著正相关, 而与COD存在显著负相关, 这与COD需要消耗溶解氧, 从而抑制硝化作用有关.
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表 4 PNR与水质指标回归分析结果1) Table 4 Regression models of PNR and water quality indexes |
具体来说, 深潭PNR与水体T、ORP分别存在线性和指数关系, 并与T呈现显著的正相关性, 而与COD呈显著的线性负相关, 与SRP存在指数关系; 浅滩中PNR与NO3--N、SRP和T均存在极显著的指数或线性关系, 而与COD呈现极显著的幂函数关系; 砾石滩PNR仅与ORP有极显著的指数函数关系, 与其他水质指标没有表现出显著的相关性; 点砂坝PNR与COD表现为显著的指数关系, 而与ORP呈极显著指数关系; 流水区与SRP和T呈幂函数关系, 与ORP呈线性关系且为正相关.
类似地, ANR也与COD、ORP和T存在较好的相关性(表 5), 其中与ORP均呈指数关系、与T存在指数或线性关系, 而与COD存在多种函数关系.这里, 深潭ANR与T呈极显著的正相关性, 而与NO3--N未表现出明显的相关关系; 浅滩ANR与NO3--N、T呈显著或极显著的正相关性, 砾石滩ANR与NO3--N也为正的线性关系, 与其他指标表现为幂函数或指数函数关系; 同时, 点砂坝ANR与SRP、COD和ORP之间均表现出显著的指数关系.相对而言, 常规流水区与上覆水指标的相关性偏弱, 除与NO3--N呈幂函数关系、与T表现为指数关系外, 与其他指标关系不明显.
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表 5 ANR与水质指标回归分析结果1) Table 5 Regression models of ANR and water quality indexes |
与上覆水相比, 沉积物理化性质对于表层沉积物硝化速率的影响较弱.总体上, 深潭的PNR与OM表现为极显著的相关性(y=0.000 2e0.638 8x, R2=0.522, P=0.008), ANR与OM呈显著的相关关系(y=0.007 4e0.803 8x, R2=0.416, P=0.024);浅滩PNR、ANR及砾石滩ANR均与NO3--N呈极显著的线性正相关性, 相应的函数关系分别为: y=0.000 3x+0.001 1 (R2=0.810, P=0.000)、y=0.013 8x+1.030 5 (R2=0.575, P=0.004)和y=0.036x+1.034 (R2=0.376, P=0.034).文献[16]也发现PNR、ANR均与OM、NO3--N呈现正的相关关系, 这与本研究结果一致.
砾石滩PNR、ANR与TN均存在指数函数关系, 相应地数学表达式为y=0.471e-0.002x (R2=0.803, P=0.000)和y=114.780e-0.002x (R2=0.612, P=0.003).同样地, 点砂坝PNR、ANR也与TN呈现指数函数关系, 相应地数学表达式分别为y=1.583e-0.002x (R2=0.822, P=0.000)和y=1 786.700e-0.004x (R2=0.841, P=0.000).
3 讨论在河流上覆水与沉积物垂直交换过程中, 溶解氧会随之被带到附着在颗粒物表层的生物膜表面, 并刺激好氧作用过程的发生[22]; 随着这种交换作用的减弱, 溶解氧补给量也将随之减少, 导致沉积物供氧不足, 甚至引起厌氧反应的发生, 使得氮的生物地球化学循环发生改变[23].十五里河上覆水与沉积物中氮、磷和有机质丰富, 严重的氮素污染状况和显著的还原性条件, 使得溶解氧成为该河流硝化反硝化作用的限制性因素[16].深潭与浅滩、砾石堆、流水区等地貌特征相比, 水深较大、水流速度较为和缓, 上覆水中溶解氧传输至沉积物表层的量相对偏少[24].不仅如此, 深潭沉积物多属于细质状淤积物, 其渗透性较弱, 而且沉积物中微生物的呼吸作用加快了溶解氧的消耗, 导致表面硝化能力不足, 这可能是深潭表层沉积物ANR相较于其它地貌单元明显偏低的主要原因.
氨氮是硝化作用的底物, 适量的氨氮浓度可以促进亚硝化和硝化细菌数量的增加, 从而直接或间接影响河流沉积物的硝化速率.但水体氨氮也具有一定的生态毒性, 对水生动植物、微生物等具有生态危害性[25, 26], 特别是高氨氮浓度可能由于对硝化细菌的毒性效应, 导致硝化作用受到抑制.此外, 硝化细菌对高浓度氨氮的敏感性显著高于亚硝化菌, 过高的氨氮浓度导致亚硝酸盐累积, 从而也可能抑制硝化作用.尽管十五里河水体pH仅处于中性偏弱碱性状态, 相应条件下氨氮产生大量游离态氮的可能性并不很大, 但由于河水NH4+-N平均浓度高达11.35 mg·L-1, 生成的游离态氮依旧有可能抑制硝化细菌的生长发育, 这或许也是十五里河沉积物表面硝化速率总体偏低的重要原因之一.
十五里河中上游地区属于城市建成区和在建区, 河道岸线固定、两侧堤岸稳固, 渠道化程度较高, 河槽内无河漫滩, 河水动力学条件往往成为塑造河床地貌特征类型的主要驱动力.现场调查发现, 夏季暴雨带来的突增径流对十五里河河床地貌结构影响很大, 一部分地貌单元的沉积物被冲刷带起, 并在搬迁的过程中掺混合沉积.由于本研究中两个河段内各种地貌单元类型的空间相距不是很远, 容易导致河床沉积物混合现象的发生, 这可能是表 3中部分地貌单元硝化速率差异性不够显著的主要原因.
潜在硝化速率是表征沉积物的最大硝化潜力, 而表面硝化速率是反映实际条件下沉积物的硝化过程, 在溶解氧正常或较高的水生态系统中, 当PNR较高时, 相应地ANR应该也较高, 但在本文研究中, ANR却相对较低.笔者以为, 这可能与十五里河氮素污染严重, 上覆水因氧化还原电位较低而整体环境处于缺氧状态等有关, 从而导致硝化潜能难以充分发挥[27], 这与王超等[16]对滏阳河水系沉积物的研究基本一致.另外, 5种河床地貌单元PNR、ANR与上覆水水质指标的相关性较强, 而与表层沉积物理化指标的相关性弱一些, 表明十五里河上覆水环境条件, 特别是溶解氧对表层沉积物的硝化作用影响巨大.
4 结论(1) 十五里河中上游氮、磷污染较为严重, 水体处于显著的还原状态.
(2) 不同河床地貌单元沉积物具有较高的潜在硝化速率, 而表面硝化速率则明显偏低.
(3) 不同河床地貌单元PNR数值差异较为明显, 大体表现为：深潭＞点砂坝＞浅滩＞砾石滩＞常规流水区, ANR则表现为浅滩最高, 常规流水区次之, 砾石滩和点砂坝大体相当, 深潭最小; PNR和ANR表现出相似的季节性变化规律, 大致表现为：夏季＞春季＞秋季＞冬季.
(4) 差异性分析表明, 深潭、浅滩均与其他4种地貌单元类型的PNR存在显著或极显著的差异性, 而砾石滩、点砂坝和流水区三者两两之间的PNR差异并不明显; 除深潭与砾石滩、流水区, 浅滩与点砂坝, 砾石滩与流水区不存在显著关系外, 其它地貌单元两两之间均存在极显著关系.
(5) 回归分析表明, 河床地貌单元PNR、ANR与上覆水指标的相关性较强, 而与沉积物理化指标的相关性略弱, 表明十五里河表层沉积物的硝化作用受上覆水环境条件控制更显著.
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