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天鹅河河口上游(澳大利亚珀斯)有一段与富营养化相关的氧气消耗的记载,这导致了河水水质差和鱼类死亡。为了缓解缺氧条件,2009年在吉尔福德(河口上游39公里处)建立了一个试验侧流过饱和度(SSS)氧化工厂。在取得显著成功后,2011年在Caversham(河口上游44.2公里)建造了第二个工厂,氧合植物通常被用来处理深水、淡水湖和水库,这是在浅水河口的一个先导性的应用。研究人员应用声学多普勒电流剖面仪和沉积物微剖面仪(MP4)监测了几个物理和化学参数收集的日常纵向横断面。研究氧合作用立即提高了水体中溶解氧的浓度,其作用距离受河口水动力的强烈影响。此外,氧合作用改善了沉积物-水界面的溶解氧浓度,从而增加了进入沉积物的氧通量。氧合在改善水质方面的有效性及其促进生态系统恢复的潜力。可以应用人工氧合的环境的多样性。
微电极的应用:积物水界面的氧微剖面的采集使用了原位剖面分析仪(MiniProfiler MP4,Unisense A/S),该仪器配备两个采样频率为1hz的氧微传感器(OX-100,Unisense A/S)。沉积物剖面仪部署在电厂下游175米处,位于航道以外的地点,有足够的水深(3.3-4.0米),易于到达岸上的安全位置,便于存放系统的编程和存储组件。微型传感器是Clark型尖端直径100μm的微电极,该类型的微电极响应快(90%在8 s内)、灵敏度高。由于测试天鹅河上游河口高度浑浊的自然环境阻碍了对传感器尖端高度的目视检测,因此沉积物-水界面的位置最初是通过剖面数据来估计的。剖面的线段与扩散边界层有关,坡度变化明显的深度可归因于水与沉积物的孔隙度差异,从而决定了沉积物-水界面的位置。
图1、(a)溶解氧(DO)浓度(mg L−1)通过植物排放(CAV)上游190米的水柱(交叉)在不同深度处测量,在采样日之间插值等高线。(b)用探针连续测量DO浓度(mg L−1),测量范围为地表以下0.5m和河床以上0.5m(电厂排放上游120m)。水深(m)的增加或减少分别表示洪水和退潮。
图2、河口航道(下游约4.8公里,上游约6.7公里)溶解氧(mg L−1)和盐度剖面。(a,f)工厂运营前一天(b,g)工厂运营一天后,(c,h)工厂运营五天后,(d,i)工厂运营停止后一天,(e,j)工厂运营停止后四天。
图3、在装置运作前两天(4月20日至21日)、运作后三天(4月25日至26日)及运作后三天(4月30日),在沉积物-水界面上方6毫米及下方6毫米的原位溶解氧分布图。
图4、(a)沉积物-水界面溶解氧(DO)浓度(mg L−1)(b)向沉积物扩散的DO通量(mmol m−2d−1)。对于(a)和(b),方框表示第25和第75个百分位,平均值和中位数分别用虚线和实线表示,散列块突出显示工厂运行的时期。用于确定这两个箱形图的沉积物剖面的数量由与每个日期对齐的n值表示。