天鵝河河口上游(澳大利亞珀斯)有一段與富營養(yǎng)化相關(guān)的氧氣消耗的記載,這導(dǎo)致了河水水質(zhì)差和魚類死亡。為了緩解缺氧條件,2009年在吉爾福德(河口上游39公里處)建立了一個試驗側(cè)流過飽和度(SSS)氧化工廠。在取得顯著成功后,2011年在Caversham(河口上游44.2公里)建造了第二個工廠,氧合植物通常被用來處理深水、淡水湖和水庫,這是在淺水河口的一個先導(dǎo)性的應(yīng)用。研究人員應(yīng)用聲學(xué)多普勒電流剖面儀和沉積物微剖面儀(MP4)監(jiān)測了幾個物理和化學(xué)參數(shù)收集的日??v向橫斷面。研究氧合作用立即提高了水體中溶解氧的濃度,其作用距離受河口水動力的強烈影響。此外,氧合作用改善了沉積物-水界面的溶解氧濃度,從而增加了進入沉積物的氧通量。氧合在改善水質(zhì)方面的有效性及其促進生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的潛力。可以應(yīng)用人工氧合的環(huán)境的多樣性。


微電極的應(yīng)用:積物水界面的氧微剖面的采集使用了原位剖面分析儀(MiniProfiler MP4,Unisense A/S),該儀器配備兩個采樣頻率為1hz的氧微傳感器(OX-100,Unisense A/S)。沉積物剖面儀部署在電廠下游175米處,位于航道以外的地點,有足夠的水深(3.3-4.0米),易于到達岸上的安全位置,便于存放系統(tǒng)的編程和存儲組件。微型傳感器是Clark型尖端直徑100μm的微電極,該類型的微電極響應(yīng)快(90%在8 s內(nèi))、靈敏度高。由于測試天鵝河上游河口高度渾濁的自然環(huán)境阻礙了對傳感器尖端高度的目視檢測,因此沉積物-水界面的位置最初是通過剖面數(shù)據(jù)來估計的。剖面的線段與擴散邊界層有關(guān),坡度變化明顯的深度可歸因于水與沉積物的孔隙度差異,從而決定了沉積物-水界面的位置。

圖1、(a)溶解氧(DO)濃度(mg L?1)通過植物排放(CAV)上游190米的水柱(交叉)在不同深度處測量,在采樣日之間插值等高線。(b)用探針連續(xù)測量DO濃度(mg L?1),測量范圍為地表以下0.5m和河床以上0.5m(電廠排放上游120m)。水深(m)的增加或減少分別表示洪水和退潮。

圖2、河口航道(下游約4.8公里,上游約6.7公里)溶解氧(mg L?1)和鹽度剖面。(a,f)工廠運營前一天(b,g)工廠運營一天后,(c,h)工廠運營五天后,(d,i)工廠運營停止后一天,(e,j)工廠運營停止后四天。

圖3、在裝置運作前兩天(4月20日至21日)、運作后三天(4月25日至26日)及運作后三天(4月30日),在沉積物-水界面上方6毫米及下方6毫米的原位溶解氧分布圖。

圖4、(a)沉積物-水界面溶解氧(DO)濃度(mg L?1)(b)向沉積物擴散的DO通量(mmol m?2d?1)。對于(a)和(b),方框表示第25和第75個百分位,平均值和中位數(shù)分別用虛線和實線表示,散列塊突出顯示工廠運行的時期。用于確定這兩個箱形圖的沉積物剖面的數(shù)量由與每個日期對齊的n值表示。