太湖底泥的空间分布和富营养化特征

太湖是一个大型的浅水湖泊，周围有数十条入湖河流，陆地风化物质被携带入湖即形成了底泥，由于湖底地形的差异。底泥在湖中的分布并不均匀，根据浅地层剖面仪的测量，在湖的西部存在一条南北向分布，宽度不等的古河道，底泥主要分布于古河道，在湖的沿岸和东太湖也有分布，根据估算，太湖底泥的蓄积量约为13.5亿m^3。太湖周围人口密集，工农业发达，二十多年来经济的快速发展引起了湖泊的富营养化，太湖底泥中的营养元素不断增高，并在一定的条件下向水体释放，加剧了水体的富营养化，引起连续多年春夏季节的蓝藻爆发，经过政府的源头控制和治理。目前富营养化状况初步得到遏止，并有改善的迹象。但底泥中的营养元素可以在很长时间内释放，因此富营养化的治理将是一个长期的过程。     

巢湖东区底泥污染物分布特征及评价

测定了巢湖东区底泥样品中有机质、总氮、总磷、铅、铜、铬和锌的含量,其中,表层w(有机质),w(总氮)和w(总磷)的平均值分别为2 016%,0 108%和0 053%;w(Pb),w(Cu),w(Cr)和w(Zn)的平均值分别为40 2,40 1,79 2和123 8mg kg。研究了底泥污染物的垂直分布特征,其一般规律是严重污染层高于污染过渡层,污染过渡层高于正常湖泥层。用潜在生态危害系数法对底泥重金属污染作了评价,结果表明,巢湖东区底泥重金属含量高于安徽土壤背景值,但仍属于低生态危害。对有机质与其他污染物之间的关系作了相关分析,其中w(总氮)(y,%)与w(有机质)(x,%)之间的线性方程为:y=0 1194+0 0475x,相关系数0 975,线性高度显著,说明总氮与有机质具有同源性。底泥中的w(C) w(N)为18.62,w(N) w(P)为2 12,与其他富营养化湖泊比较,没有显著差异。有机指数均高于底泥肥污染标准。      

热改性凹土钝化底泥对水体磷的吸附特征研究

基于前期选择的廉价热处理富钙凹土为依据,通过向底泥中添加不同比例的热处理富钙凹土,研究材料添加后底泥对磷的吸附及对底泥磷的转化特征.结果表明,添加材料后会显著增强底泥对磷的固持能力和吸附速率,其中5%~20%的材料添加会增加底泥的磷最大吸附量1.5~2.0倍,吸附速率增加1.7~3.7倍.材料添加后的底泥具有较强的抗干扰能力,其中pH值、NO₃^-以及HCO₃^-对磷吸附的干扰作用明显减弱,而SO₄^2-和SiO₃^2-依然会对添加材料底泥产生较大的影响.磷形态分析表明,材料添加可以将可移动磷转化为Al-P和Ca-P,增加了底泥中惰性磷的比例,由此会显著降低底泥磷向上覆水体的释放.以上研究结果表明,热处理富钙凹土是湖泊富营养化控制的一种有效材料,可以用于底泥磷释放的控制.     

湖泊底泥中磷形态及分布特征研究

对湖泊底泥磷进行研究分析,结果表明:沉积物PO3-4含量约为350 mg/kg;有机磷Or-P含量约为226.19 mg/kg,无机磷Fe-P、Ca-P分别为112.23~166.14 mg/kg,115.42~130.11 mg/kg,底泥中各形态磷的平均浓度由高到低顺序为:Or-P>Fe-P>Ca-P>De-P>Ex-P>Oc-P>AI-P;对不同形态磷进行相关性分析,结果表明:TP与IP、Fe-P和Ex-P相关性显著;底泥生物有效磷含量为312.65~410.16 mg/kg;上覆水TP与沉积物TP浓度也存在一定相关性。     

湖泊富营养化治理的底泥疏浚工程

2000年对长春南湖的富营养化治理实施了底泥疏浚工程,经过连续两年多的底泥疏浚工程,已完成清淤量的60%。底泥疏浚工程运转后,水质有所好转,湖水的总氮、总磷浓度下降,浮游植物个体密度减小,浮游植物生物量、叶绿素a下降显著,但浮游生物的优势种仍为富营养化的指示种。疏浚底泥的治理工程与实施生态工程相结合是治理富营养化藻型浅水湖泊的有效途径。     

巢湖底泥磷的释放模拟实验研究

在实验室条件下，模拟了DO控制、pH值调节、温度调节、水动力条件等，进行了底泥释磷实验。实验表明：（1）厌氧条件下，底泥中的磷向水体释放，且释放强度随pH值的升高而升高。好氧条件下，底泥非但没有向水体释放磷，反而从水体中吸附磷，呈“负释放”状态；且pH值越低，“负释放强度”越大。（2）温度升高有利于底泥中磷的释放，最大释放强度随温度的升高而提前。（3）搅动条件下的底泥磷释放量大于静置条件下的底泥磷释放量。（4）微生物对磷释放有明显的影响。从本次模拟实验结果看，体系温度升高、减少溶解氧、提高pH以及施以水动力作用，均可使底泥中的磷释放量增加，在常温（25℃）、厌氧、pH=7.5条件下，底泥中磷向水体的释放量将增加17％左右。     

广州市河涌底泥中主要污染物的垂直分布特征

分析了广州市3条河涌底泥中有机质、石油烃、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn等主要污染物的垂直分布特征。结果表明:曾边涌、南村涌、会江涌底泥中有机质平均值分别为43.15mg/kg、10.80 mg/kg、34.81 mg/kg,石油烃含量平均值分别为:1644 mg/kg,2427 mg/kg,6763 mg/kg。有机质和石油烃垂直变化特征相似,曾边涌呈现表层底泥含量低而底层高的特征,南村涌呈现随深度增加而降低的趋势,会江涌呈现先降低后上升的趋势,3条河涌底泥中不同重金属垂直变化规律不一样;河涌底泥中污染物所呈现的垂直分布规律并不总是上层污染物浓度高而下层低的正常沉积特征。因此,在考虑通过清淤改善河流水质时,应考虑河流污染的历史,并调查沉积物中污染物垂直分布的实际情况。     

底泥生态疏浚研究概况

总结了底泥生态疏浚的一些关键技术,介绍国内外研究应用的概况并对修复效果进行分析,针对生态疏浚的不足提出建议。     

长荡湖底泥污染特征及水体富营养化状况

根据长荡湖底泥和水体实测资料,分析了底泥的污染及营养物质释放特征,发现底泥释放再悬浮产生的污染负荷占到入湖污染负荷总量的比例分别是:高锰酸盐指数为16%,TN为25%,TP为21%,是引起近年来长荡湖水体富营养化加剧的重要因素,特别是湖西区和湖南区达到富营养水平,湖心区水体含氮磷浓度也较往年有明显增大。为控制长荡湖底泥污染及水体富营养化的加剧,提出了长荡湖水环境保护的相关对策措施。     

湖泊污染底泥疏浚工程技术——滇池草海底泥疏挖及处置

论述了环保疏浚工程的特点,工程方案的主要内容,设备选型,底泥处置,以及干化等。笔者以滇池草海污染底泥疏挖及处置工程为实例介绍了湖泊污染底泥疏浚工程技术。      

中国典型湖泊沉积物中脂肪烃的分布特征及来源

以我国13个典型湖泊的表层沉积物为研究对象,对沉积物的w(TOC)和w(TN)的分布特征进行了报道.结果显示,西南、华南地区湖泊沉积物的w(TOC)和w(TN)要高于西北地区,华东地区湖泊沉积物最低.结合多个脂肪烃来源参数,初步探讨了13个典型湖泊表层沉积物中脂肪烃的分布特征及来源. 结果表明:湛江玛珥湖、四海龙湾、洱海、红枫湖和程海受脂肪烃污染严重,鄱阳湖和双塔水库受脂肪烃污染程度最轻;受水体高矿化度的影响,双塔水库沉积物中有机质的δ13C值明显偏正;湛江玛珥湖中来自自身固氮藻类的脂肪烃含量明显高,致使湛江玛珥湖沉积物的δ15N值明显低;由于四海龙湾特殊的地理环境,四海龙湾沉积物中来自陆源木本植物的w(C_27+C29)明显高.      

不同类型湖泊沉积物中氮释放规律研究

通过对武汉市东湖子湖郭郑湖、庙湖以及南湖这3个不同类型的湖泊进行释氮模拟实验,结果表明:(1)在厌氧条件下,不同污染程度的湖泊中沉积物释氮作用均比较明显。为了抑制沉积物向上覆水释氮,控制湖泊富营养化,保持湖泊较高的溶解氧水平是必要的。(2)在厌氧条件下,高温对不同类型湖泊总氮和氨氮的释放均能起到促进作用。(3)沉积物与上覆水间污染物的浓度梯度越大,总氮和氨氮的释放速率与释氮量也越大,此时温度的影响不明显。(4)通过比较3类湖泊沉积物上覆水中总氮和氨氮两者的释放浓度可知,氨氮的释放贡献十分显著,因此控制氨氮的释放量对于控制湖泊氮释放量具有显著效果。     

西大海湖沉积物营养盐垂直分布特征变化分析

通过对西大海湖心柱状沉积岩芯有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)、磷形态和粒度指标的测试和分析,探讨其垂向分布特征及影响因素.结果表明,营养盐中OM、TN和TP的含量分别为0.633%~2.756%、0.150%~0.429%和648.00~1 480.67 mg·kg-1.Ca-P是TP的主要部分,占TP含量66.04%.1843~1970年间,Ca-P、IP、OM含量变化较小,Fe/Al-P、OP、TP、TN含量波动较大;1970~1996年间,Ca-P、IP、TP含量变化均呈减小趋势,Fe/Al-P、OP、OM含量不同程度上先减少后增加,TN波动较大;1996~2009年营养元素含量相对波动较大,Fe/Al-P、OP和OM的平均含量是3个阶段中最高的.西大海湖沉积岩芯营养元素污染来源以工业废水、生活污水和化肥农药的流失为主.沉积物中C/N比值显示有机质主要来源于水生生物.沉积物粒度组成以黏土和细粉砂为主.相关性研究表明,Ca-P、IP与TP均呈显著的正相关关系,表明Ca-P对IP、TP的增长贡献大.     

中国南方河流和湖泊沉积物对菲的吸附特性

采用循环吸附/解吸实验法,研究了西湖,滇池,太湖,甬江和钱塘江表层沉积物对菲的吸附特性.结果表明5水域沉积物对菲的吸附行为与沉积物有机碳含量有关,西湖和滇池沉积物对菲的吸附表现出明显不可逆性.研究发现当将总吸附量分解成可逆和不可逆吸附2个部分后,其可逆吸附部分可以很好地用脂/水分配机理进行预测.本工作认为河流和湖泊表层沉积物中的有机碳是控制菲环境行为的一个重要因素,但是其生态风险同时取决于沉积物的不可逆吸附特性.     

华阳河湖群沉积物内源磷释放风险及控制策略

为研究沉积物内源磷释放对浅水湖泊水体总磷的影响,以华阳河湖群为对象,根据不同季节全湖水质监测数据,分析总磷的空间和季节性分布特征;结合沉积物间隙水磷浓度数据,采用浓度梯度扩散模型估算湖泊沉积物内源磷静态释放量;基于2019年在线水质监测站连续数据,分析典型沉积物再悬浮过程内源磷释放对水体总磷贡献及估算其年累积释放量.结果表明:①华阳河湖群现场监测总磷浓度变化范围为0. 014～0. 297 mg/L,龙感湖与黄大湖总磷浓度空间变幅大于泊湖;②典型再悬浮过程中内源磷动态释放对水体总磷的贡献可达75%,华阳河湖群内源磷的年释放量在1. 129×10⁴～1. 684×10⁴t之间;③静态的内源磷年释放量为12. 92 t,仅占动态释放量0. 1%.研究显示:华阳河湖群总磷浓度时空差异较大,内源磷释放对总磷短期波动具有重要作用,静态释放量对全年内源磷释放量的贡献几乎可以忽略;严格控制入湖营养盐通量的同时,恢复草型湖泊生态系统以控制内源释放已成为解决华阳河湖群水环境问题的重要管理决策方向.     

南京市湖泊沉积物中重金属垂直分布及污染状况评价

为了解城市湖泊沉积物中重金属污染概况及其垂直分布规律,文章选取南京市前湖和月牙湖2个小型浅水湖泊为研究对象,应用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)对沉积物中Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn 7种重金属在垂向上的分布进行测定,并采用地累积指数法对重金属的污染情况进行评价。结果表明,月牙湖沉积物中重金属污染程度较前湖严重,整体上,沉积物中7种重金属质量分数由大到小的顺序为:Mn>Zn>Ni>Pb>Cu>Cr>Cd。沉积物中重金属垂向分布规律表明,7种重金属质量分数在表层0~10 cm无明显差别,而10~20 cm波动较大。地累积指数法的评价结果显示,重金属元素中Cd累积最严重,其污染程度处于中度到偏重污染水平之间。前湖沉积物中重金属Zn、Pb和Mn也发生明显累积,而污染较为严重的月牙湖7种元素都处于不同程度的污染状态。     

长江中下游浅水湖泊沉积物固定态铵特征及影响因素

研究了长江中下游浅水湖泊10个沉积物对氨氮固定的动力学和热力学特征,沉积物固定态铵含量与其理化参数的相关关系.结果表明:①湖泊沉积物对氨氮的固定具有相似的变化趋势,总体上均具有快反应和慢反应2个过程.在0～10 min内,各沉积物对氨氮的固定量均较大,快反应主要发生在前10 min内.而在10 min之后,沉积物对氨氮的固定量逐渐减小,12 h后基本达到平衡.②湖泊沉积物对氨氮固定的热力学等温线符合Langmuir方程.10个沉积物的本底固定态铵含量(w(NFN))、最大固铵量(Q_max)和固铵容量(w(NFN)+Q_max)分别为157.73～462.74,35.58～348.45和201.17～748.94 mg/kg.③湖泊沉积物的本底固定态铵含量、最大固铵量均与固铵容量有极显著正相关关系.本底固定态铵含量与TN,TP,TOC,粘粒,Fe₂O₃含量及CEC有显著或极显著正相关关系;固铵容量与TN,TP,TOC含量和CEC有显著正相关关系;最大固铵速率与Fe₂O₃含量有显著正相关关系;最大固铵量与沉积物理化性质相关性较差.      

我国不同营养状态湖泊沉积物有机磷形态分级特征研究

研究了我国不同区域的7个不同流域特征、生态结构、污染程度的湖泊表层沉积物中有机磷（P_o）形态的分布特征,分析了P_o各组分与沉积物其他组分的关系和生物有效性. 不同湖泊沉积物中P_o相对含量的差异表明其来源和生物地球化学循环的不同,不同湖泊沉积物中有机质（OM）与P_o表现出显著相关关系（R>²=0.80,p>＜0.01）,除杞麓湖外,其它湖泊的OM与活性P_o、中活性P_o和非活性P_o也表现出显著相关关系（R>²分别为0.85、0.52、0.80,p>＜0.01）. 沉积物中有机磷中以中活性有机磷和非活性有机磷为主,其含量分别占总P_o的15.12%～66.73%和27.99%～77.72 %,活性P_o的平均相对含量为6.1%. 不同P_o组分的相对含量顺序为：residual P_o> HCl-P_o >fulvic acid-P_o>humic acid-P_o> NaHCO₃-P_o,平均的相对比例为8.3∶3.1∶2.2∶1.8∶1.0. 活性P_o和TP、P_i、P_o、NaHCO₃-P_i、NaOH-P_i呈显著正相关,非活性P_o与TP、P_o、NaOH-P_i呈显著相关,说明活性P_o很容易转化为生物可利用磷,同时非活性P_o也可能成为生物可利用磷的潜在源,非活性P_o只是化学溶解上的相对“惰性”,它仍具有潜在的生物活性.     

乌梁素海和岱海沉积物有机碳的形态特征

以富营养化类型不同的乌梁素海和岱海为对象,开展湖泊沉积物中有机碳的形态特征研究,对比分析了2个湖泊沉积物有机碳的形态特征及其差异性.结果表明,乌梁素海沉积物中总有机碳(TOC)含量范围为4.50～22.83 g·kg-1,平均11.80g·kg-1;重组碳(HFOC)含量范围为3.38～21.67 g·kg-1,平均1...     

西藏湖泊沉积物重金属元素特征及生态风险评估

为了探究青藏高原湖泊沉积物中重金属的来源以及对生态环境的危害,本文分析了青藏高原共18个湖泊的表层沉积物样品.微量元素Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Co、Ni、As含量采用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS,X-7series)测定,全氮全碳分析仪(Vario Max CN,Elementar,Germany)测定了湖泊沉积物中的总碳氮含量.18个湖泊沉积物中Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Co、Ni、As这8种重金属平均含量分别为24.61、70.14、0.26、25.43、74.12、7.93、33.85、77.69 mg·kg-1.西藏湖泊沉积物中元素含量都要高于南极,但与人类活动频繁地区的湖泊沉积物重金属含量相比却较低,并且除了Cd、Ni和As之外都要低于西藏土壤背景值.运用Pearson相关性分析和主成分分析法分析了湖泊沉积物中重金属元素的来源,结果表明Cu、Zn、Cd、Pb、Co、Ni、As受流域内土壤及大气沉降影响较大,而Cr主要受人类活动的影响.用Hakanson潜在生态风险指数进行生态风险评估并聚类分析的结果显示只有普莫雍错、龙木错和班公错的综合生态污染程度低,其他湖泊生态系统均有不同程度的潜在生态风险,别若则错具有最强的生态风险.