滇池内源磷释放潜力的区域差异:来自沉积物磷形态的证据

采集了7组滇池近代沉积物柱芯,测定了其中总P(TP)、Fe、Al、Ca的含量,并首次获得了埋深大于25 cm的沉积物的不同形态磷的数据,分析了TP与不同形态磷的时空分布特征及TP与总Fe、Al、Ca含量的关系,探讨了滇池内源磷释放潜力的区域差异和制约因素。结果表明,自北向南,TP含量出现随深度先升高后降低的变化特征,各形态P之间的关系为:碎屑磷(DP)>有机磷(OP)≈铁结合态磷(Fe-P)>闭蓄态磷(Oc P)>钙结合态磷(Ca-P)>铝结合态磷(Al-P)>可交换态磷(SRP)。纵向上Fe-P随深度逐渐升高,Oc P逐渐降低,其它形态P的变化规律不明显;区域上TP、DP、OP、Fe-P、Ca-P和Al-P南部高于北部。在滇池南部DP通量较高的区域,TP与Fe、Al呈正相关关系,与Ca呈负相关关系,其它区域无相关性。分析表明,滇池南部内源磷的释放潜力大于中部和北部,而南部内源磷受DP输入的影响,风浪扰动对北部内源磷的释放有更强的抑制作用。     

土垫旱耕人为土中磷的分布特征及其土壤发生学意义

本研究以我国半干旱地区的土垫旱耕人为土为对象,分析在自然土壤发生过程和人类活动影响下,不同形成阶段内土壤中总磷（TP）、速效磷（AP）、有机磷（OP）和无机磷（IP）的含量和分布特征。同时也探讨现代土壤利用方式的影响。结果表明,与半干润淋溶土层相比,堆垫层总磷、速效磷、有机磷和无机磷平均分别增加0.29,4.67,0.20和0.30倍;堆垫层段内,现代耕作层（Aup1）中各形态磷含量最高,向下至亚耕层（Aup2）迅速降低,而由亚耕层（Aup2）至埋藏耕作层（Aupb）和半干润淋溶土表层（2A）总磷和无机磷逐渐降低,反映了不同历史时期人类活动强度不同;半干润淋溶土层段内,土壤中的磷主要来自于黄土母质,其变化以受自然成土因素影响为主,总磷、速效磷、有机磷、无机磷含量较低且层间变化不大。菜地土壤中堆垫层内各形态磷的含量显著大于农田土壤。土壤利用方式对磷的影响大于堆垫厚度。各形态磷在剖面中的分布模式与磷素自身的迁移、淋失到下层的钙等因素有关,同时也受根系的吸收、人为灌溉施肥等因素影响。剖面中OP与OP/IP之间以及各形态磷与其他土壤理化性质的关系可以指示自然条件和人为影响的差异。     

沱江沉积物-水界面磷形态垂向分布及时空变化特征

水体中富营养化水平与磷元素的赋存形态密切相关。目前围绕引起富营养化关键因子之一的磷形态的垂向分布特征、各磷形态间的迁移转化行为及其影响因素取得了比较明确的研究进展。为进一步揭示不同磷形态在沉积物-水体系中迁移转化行为随时空的变化特征,本文采用磷钼蓝分光光度法对沱江流域简阳段间隙水中可溶性活性磷(SRP)、可溶性非活性磷(SUP)及总溶解性磷(TDP)进行测定;采用SMT法和改进的沉积物无机磷形态连续提取法对沉积物中总无机磷(TIP)、总磷(TP)、难提取磷(Res-P)、可交换态磷(Exc-P)、铁结合态磷(Fe-P)、铝结合态磷(Al-P)、钙结合态磷(Ca-P)进行提取,磷钼蓝分光光度法进行测定,以揭示沉积物-水体系中磷的赋存形态垂向分布行为特征,并将实验数据与十年前该地区磷的赋存形态结果进行对比,探讨磷赋存形态的变化趋势及影响因素。结果表明:间隙水中SRP、SUP和TDP的含量分别为0.004～0.36mg/L、0.080～3.19mg/L和0.056～3.28mg/L;沉积物中TP、TIP、Res-P、Exc-P、Al-P、Ca-P含量分别为1235.40～1646.94mg/kg、860.00～1318.59mg/kg、130.31～537.13mg/kg、1.35～14.10mg/kg、0.007～0.12mg/kg、743.13～1109.91mg/kg,Fe-P未检出。对比十年前后沉积物-水体系中磷赋存形态的变化可知,由于受到外源磷输入的影响,间隙水中SRP、SUP以及TDP含量虽然在-10cm以上变化不明显,但在-10cm以下明显增大,且导致沉积物中TP、TIP含量增加;偏碱性的沉积环境导致Al-P的释放,其含量明显减小;Exc-P含量的减小与其转化为稳定的Ca-P或Res-P形态有关。研究认为:随着时空的变化,沱江简阳段沉积物呈现外源磷输入和内源磷释放的综合污染。总体而言,由于输入的磷形态大部分以稳定的Ca-P和Res-P形态存在于沉积物中,使得表层间隙水中生物可直接利用的磷含量总体变化不大,该地区富营养化程度不会加重。维持沉积环境的弱碱性,有利于Al-P、Exc-P等向Ca-P的有效转换,抑制河流富营养化。     

太湖人湖河道沉积物中生物利用磷和营养水平分析

为了解太湖入湖河道的营养状况,研究了太湖西部河流沉积物生物利用磷的组成与分布。研究结果显示,北部沉积物中营养元素较高,南部较低;沉积物中生物利用磷的含量次序为藻类可利用磷（AAP）〉NaHC03提取磷（0LP）〉水溶性磷（WSP）易解吸磷（RDP）,其中AAP是重要的生物利用磷,AAP的比例越高,富营养化程度越高。AAP与营养元素的相关性在不同区域河道有所不同,北部河道与总氮（TN）、总磷（TP）相关性较好,中部和南部河道与沉积物有机质总量（TOM）相关性较好。沉积物的生物利用磷受不同污染源影响较大。对比河道沉积物与湖泊沉积物的特征,发现湖泊沉积物中生物利用磷（BAP）／总磷（TP）、藻类可利用磷（AAP）／总磷（TP）都高于河道沉积物,表明湖泊沉积物中的磷更容易被植物吸收。     

云南安宁磷矿区水系沉积物磷赋存形态及分布特征

磷污染是水污染的重要组成部分,因其可造成水体富营养化、水质下降,从而引起人们的广泛关注。研究沉积物中不同磷赋存形态及其分布特征有助于了解沉积物中磷的行为特征及迁移能力,从而为水体富营养化防治提供支撑。磷矿的开采、冶炼对矿区内水资源环境可能产生严重影响,本文以安宁磷矿区内河流、水库为研究区域,分析了不同水系沉积物磷元素赋存形态及分布特征,并对其生态风险进行评估。采用X射线荧光光谱法测定研究区水系沉积物总磷(TP)含量,并基于顺序提取及Hupfer改进的磷形态分析方法,将研究区各水系沉积物中磷分为弱吸附态磷(NH₄Cl-P)、可还原态磷(BD-P)、金属氧化物结合态磷(NaOH-P)、钙结合态磷(Ca-P)、残渣态磷(Res-P)等5种形态,采用单因子污染指数法对其进行生态风险评估。结果表明：研究区水系沉积物样品中TP含量范围为567.6～48115.5mg/kg,NH4Cl-P含量范围为0.07～115.2mg/kg,BD-P含量范围为8.84～802.5mg/kg,NaOH-P含量范围为21.3～3129.5mg/kg, Ca-P含量范围为12～45098mg/k...     

平水期洞庭湖不同形态磷赋存特征

通过现场调查和室内实验,对平水期洞庭湖24个断面上覆水-沉积物磷的污染程度、分布特征进行研究;同时,分析了各形态磷间的相关性,探讨了磷的赋存形态对水体富营养化的影响、沉积物释放量和释放风险。结果表明,水体内总磷分布规律为南洞庭西洞庭东洞庭大通湖,东洞庭湖以颗粒态磷为主,西洞庭湖、南洞庭湖、大通湖均以溶解态磷、无机磷为主。沉积物中总磷的分布规律为南洞庭西洞庭东洞庭大通湖。东洞庭湖、西洞庭湖、南洞庭湖则以Ca-P为主,大通湖以Fe/Al-P为主。Ca-P与Fe/Al-P呈现较显著的负相关关系。大通湖释放风险较大,可释放量大;东洞庭湖有一定的可释放量,应对这两个湖泊给予较多的关注。与国内其他湖泊比较,洞庭湖沉积物中TP处于中下水平,IP在沉积物中占据较高比例。湖区沉积物中Fe/Al-P与水体中DIP、DTP、TP均具有较显著的负相关关系,存在磷的内源释放。     

湖泊沉积物中三种磷提取方法比较

水体沉积物中磷的分级提取没有统一的方法,大多数的提取方法只对沉积物中无机磷(IP)进行了研究,有机磷(OP)是作为一个整体被研究,OP的形态尚不清楚。文章探讨了SMT法、Ivanoff法和Golterman法三种方法对湖泊沉积物中磷形态提取的特征,分析了各方法应用于IP和OP形态提取的联系和差别。结果表明SMT法提取的钙磷(Ca-P)是Golterman法提取Ca-P的16倍,Golerman法提取的铁铝结合态磷(Fe/Al-P)是SMT法提取的近3倍。从OP提取结果来看,Goterlman法>Ivanoff法>SMT法,Golterman法和Ivanoff法提取的酸可提取有机磷相差较大,其他形态OP含量则相当。研究结果对于沉积物磷形态分析提取方法的合理选择具有指导意义。     

长江河口及其上海岸带水体沉积物中磷的存在形态

讨论了磷的 5种存在形态及其分布规律。河口及岸带水体沉积物中磷主要是以有机磷 (OP)和无机磷 (IP)形式存在的 ,有机磷是有机质的组成部分 ,无机磷又可分为可溶性磷(DP)、铁结合磷 (Fe P)、铝结合磷 (Al P)、钙结合磷 (Ca P)。研究发现 ,沉积物中总磷含量水平在 6 92 79～ 1570 99μg/g之间 ,无机磷含量在 2 2 0 0 2～ 92 8 33μg/g之间 ,占总磷含量的31 8%～ 6 0 5% ,而有机磷含量在 394 89～ 6 4 2 6 6 μg/g之间 ,为总磷含量的 39 5%～ 6 8 2 %。在分析水体沉积物中各形态磷的含量和变化的基础上 ,对磷在时空上的变化、与有机碳、总氮的关系以及污水输入影响等进行了初步的论述 ,并提出沉积物中铁结合磷 (Fe P)和铝结合磷 (Al P)可作为判断污染的指标之一。     

库布齐沙漠颗粒物中磷的化学形态分析

采用7步连续浸提法对库布齐沙漠响沙湾沙粒中磷的各种存在形态进行了分析测定，并对沙粒样进行了分级形态研究。结果表明：在库布齐沙漠响沙湾沙粒中总磷（TP）的含量为137．21～362．09μg／g，其主要成分为无机磷（IP），平均占TP的比例为94．60％；而有机磷（Or—P）的含量为7．88～19．12μg／g，平均占TP的5．40％。在所有不同粒度的沙样中，自生钙结合磷（Ca—P）含量最高，占TP的58．95％～80．05％，其次是原生碎屑磷（De—P）。占TP的8．13％～30．22％，二者占IP的绝大部分；其他各形态磷含量的高低顺序为：有机磷（Or—P）〉吸附态磷（Ads—P）〉铁结合态磷（Fe—P）〉闭蓄态磷（Obs—P）〉铝结合态磷（AI—P）。在所取沙漠颗粒物样中TP、Ca—P、De—P、Or—P、AI—P各自的含量都是随颗粒物粒度的减小而增大，而Ads—P含量则相反；Fe—P、Obs—P的含量受颗粒物粒度变化的影响不大。     

河岸带土壤磷素空间分布及其对水文过程响应

野外观测太湖地区典型农业河岸带——浯溪荡河岸带土壤总磷（TP）和溶解性总磷（DTP）含量以及当地降雨量、河水水位和地下水水位,探讨了丰水年条件下该河岸带土壤TP和DTP的空间分布特征以及水文过程对其空间分布的影响。结果表明:①在水平方向上,土壤TP和DTP含量从远岸向近岸均呈现先减少后增加的变化趋势;在深度方向上,各断面TP和DTP含量随土层深度的增加均呈减少的变化趋势。②不同月份河水水位均低于地下水水位,地下水补给河水。河水水位和地下水水位随时间的变化规律与降雨量的相似,但具有一定的滞后性。③降雨是土壤水分运动的主要驱动力,降雨、河水水位以及地下水水位对河岸带土壤磷素空间分布的影响显著不同。     

乌梁素海湖泊沉积物粒度特征及其环境指示意义

结合放射性同位素测年,在对乌梁素海湖泊沉积物粒度的分析基础上,结合黄河以及河套地区相关文献资料,探讨乌梁素海在自然和人类活动共同作用下的演变过程。乌梁素海沉积物中黏土（<4 μm）平均含量28.7%、细粉砂（4～16 μm）平均含量34.4%、中粉砂（16～32 μm）平均含量17.3%、粗粉砂（32～64 μm）组分平均含量14.1%、砂质组分（>64 μm）含量整体较低,平均含量为5.5%。沉积物不同粒级范围颗粒含量的相关性分析表明,在1965年左右（岩芯深度20 cm）乌梁素海沉积物组分特征发生了明显变化。基于此,结合前期对湖泊沉积物中元素含量特征的分析,利用粒径-标准偏差方法,通过对比黄河泥沙以及流域沉积物的粒度特征,研究了约1965年前后两个时段的沉积物来源。尽管乌梁素海湖泊沉积物主要来源于黄河携带的泥沙以及河套平原灌溉退水携带的大量流域表土侵蚀物质,但同一物源组分在1965年前后这两个不同的演化阶段具有不同的粒级特征。1965年之前,<19.95 μm的粒级组分反映了河套平原灌溉退水携带的流域表层侵蚀物质组分特征,而19.95～181.97 μm的粗颗粒组分反映了黄河径流携带的泥沙,后者决定了乌梁素海沉积物的粒级特征。1965年以来,这两种不同来源组分的粒级变细,灌溉退水携带的流域表土侵蚀物质（<5.71 μm组分）控制了湖泊沉积物的粒度特征,并与总排干入乌梁素海的水量变化、围湖建堤以及扬水站的修建等人类活动强度密切相关。总体来看,上世纪六十年代以来,乌梁素海湖泊沉积物的粒度组成受人类施加的影响已经超越了自然作用的影响。     

不同干燥方式对湖泊沉积物磷提取的影响

以滇池5个典型区域表层沉积物为例,研究了自然风干、低温烘干和真空冻干等3种干燥方式对沉积物中磷的形态含量及其生物有效性测定的影响。结果表明：烘干、风干过程促进了沉积物有机磷的降解转化和微生物磷的释放,导致有机磷的含量偏低,总磷含量却比冻干高。各形态磷受不同干燥方式的影响程度不同,风干样品中BD-P较高,冻干样品中NaOH-rP含量最高,NH4Cl-P、HCl-P、残渣磷（Residual-P）由于含量较低或其化学性质比较稳定而差异不大。冻干样品中生物可利用磷分别比风干、烘干高26.7%、20.2%,表明冻干处理能较为真实地反映沉积物中磷的组成特征,是比较理想的样品干燥方式。各形态含量顺序为：藻类可利用磷（AAP）〉NaHCO3可提取磷（Olsen-P）〉水溶性磷（WSP）〉易解吸磷（RDP）。沉积物中Olsen-P与NH4Cl-P、BD-P、NaOH-rP、活性磷及上覆水体总磷水平呈显著正相关,因此可作为评价滇池沉积物磷的生物有效性的重要指标。     

三峡水库对大宁河沉积环境的影响——碳酸盐和常量元素含量的变化

对2006年10月采自长江巫山段一级支流大宁河河底的三根岩芯作了常量元素（K、Na、Ca、Mg）的分析。研究结果表明,沉积物中稀酸可溶相常量元素的含量能够反映沉积物的特征和来源。大宁河中—上游沉积物中碳酸盐含量平均为23%,反映岩溶地区石灰岩风化的影响;而与长江交接处的沉积物中碳酸盐含量平均为10%,显示长江主流有明显不同的沉积物来源。三峡大坝的建成蓄水,水位提高,使得碳酸盐含量低的红色粘土进入双龙镇段大宁河沉积,造成碳酸盐含量、稀酸可溶相常量元素含量急剧下降、沉积物的颜色发生显著变化。受到蓄水作用的影响,大宁河泥沙沉积速率大幅度提高,自2004年12月蓄水以来,大宁河双龙镇附近沉积物厚达10cm以上。     

辽东湾周边河流沉积物碎屑矿物组成及其物源意义

对辽东湾周边七条河流下游段河漫滩沉积物的碎屑矿物进行了鉴定,分析了轻重矿物组分的差异、流域基岩类型和沉积物粒度对碎屑矿物组成的影响。轻矿物组成以石英和长石占绝对优势。由于辽东湾西侧河流（六股河、小凌河和大凌河）和东侧河流（双台子河、大辽河、复州河）位于两个构造块体之上,不同的基岩类型导致重矿物组合差别很大。湾西河流普通角闪石含量低、金属矿物含量高,湾东河流则相反,这两种组分能有效区分辽东湾东西两侧的河流,同时也可将滦河与上述河流区分开。石榴子石和普通辉石含量特征可区分湾西三条河流,特征为大凌河前者含量高,小凌河后者含量高,六股河两者含量都很低。绿帘石和阳起石的含量在湾东河流沉积物中差别较大,特征为双台子河前者含量高,大辽河后者含量高,复州河两者含量都很低。七条河流片状矿物和碳酸盐矿物含量低的特征有别于黄河沉积物。     

柴达木盆地那棱格勒河及其尾闾盐湖锂成矿物源：来自水化学和锶、硫同位素证据

柴达木盆地那棱格勒河尾闾盐湖（一里坪干盐滩、东台吉乃尔盐湖、西台吉乃尔盐湖和察尔汗盐湖别勒滩区段）赋存了我国目前最大的卤水锂矿床。那棱格勒河及其尾闾盐湖锂的物源仍存在一定争议,主要有围岩风化、古湖残留、含盐系地层淋滤、油田水、深部水等,目前缺乏有力的地球化学证据。本文系统采集了那棱格勒河流域及其尾闾盐湖不同水体样品16件,分析了其主、微量元素含量及锶、硫同位素组成。结合前人的研究成果,对区域水体中锂的来源进行了探讨,得出结论如下：那棱格勒河水锂含量（0. 45~0. 79 mg/L）比楚拉克阿拉干河支流（0. 00~0. 05 mg/L）高出一个数量级,其高锂含量主要受洪水河支流的补给;洪水河高锂含量与其上游热泉水的补给有关,该热泉水锂、锶含量高、 87 Sr/ 86 Sr比值偏高, δ 34 S值偏低,与青藏高原典型热泉水地球化学特征（锂含量0. 4~34. 8 mg/L,锶含量0. 07~4. 24 mg/L, 87 Sr/ 86 Sr比值0. 71224~0. 71259, δ 34 S值- 10. 6‰~7. 6‰）较一致。那棱格勒河水（0. 71170）和尾闾盐湖卤水（0. 71143~0. 71156）相似的 87 Sr/ 86 Sr比值,以及研究区河、湖水硫同位素组成符合主要蒸发浓缩过程 δ 34 S值逐渐下降的变化趋势,均证明研究区尾闾盐湖卤水锂资源主要受那棱格勒河的补给;而古湖残留水、盆地西部含盐系地层淋滤水或油田水具有明显不同的水化学特征和锶、硫同位素组成,这些水体对研究区尾闾盐湖锂补给的贡献较小,可忽略不计。     

赣江南昌段江心洲沉积特征

通过赣江南昌段一江心洲的实地考察,分析了江心洲不同部位沉积物特征、落淤层发育特征、江心洲发育过程。江心洲头部水动力最强,沉积物较粗,连续性最好;侧翼也以粗粒沉积物为主,但含有大量泥砾;顶部和尾部发育横向连续的落淤层。落淤层易板结,边缘龟裂,被河水打碎搬运。保留下来的落淤层分布局限,头部和侧翼均不易保存,顶部和尾部保存较好。另外,保存下来的落淤层近于水平,对非均质性的影响主要为垂向的,侧向连通性好。     

黄河包头段不同粒级沉积物中重金属形态分布特征

以黄河包头段为研究对象,探讨了该河段不同粒级沉积物中重金属的形态分布特征,并估算了各粒级沉积物对各形态重金属的贡献率。结果表明,铁锰氧化物结合态是黄河干流各粒级沉积物中Cu、Pb和Zn非稳定态的主导形态;总体上,黄河干支流沉积物中3种重金属各形态含量均随粒级增大而减小,表现明显的粒度效应;重金属形态分布的粒度效应是沉积...     

黄河包头段颗粒物中轻稀土元素的分布特征

干流表层沉积物和悬浮物中各轻稀土元素的总量、非稳定态及非稳定态之和的横向分布特征,以及稀土元素的配分模式和地球化学特征参数均揭示,来自包头市工业废水的外源轻稀土元素对黄河包头段干流具有一定的迭加作用;柱状沉积物中各轻稀土元素的含量、非稳定态及其非稳定态之和的纵向变化规律则揭示,这种迭加作用呈逐年递减之势,但又由于支流柱状沉积物中非稳定态稀土元素的含量较高,从而仍有对干流产生进一步迭加的潜势。     

渤海湾盆地垦东凸起北坡新近系馆陶组上段沉积相模式探讨

主要通过岩心观察、粒度分析、参数计算、录井及测井分析等手段,充分吸收国内外河流研究成果,结合研究区区域地质背景,总结出渤海湾盆地垦东凸起北坡新近系馆陶组上段沉积相模式。研究认为：馆上段为河流相沉积,从沉积物特征和平面形态角度可以将研究区馆上段河流理解为介于辫状河与曲流河之间的过渡河型。其平均河道弯曲度大于1.7,垂向层序表现为泥多砂少,具有曲流河的特征;但沉积层序顶部常直接覆盖河漫/洪泛平原沉积,特别是河道内砂坝发育造成河道分汊河,砂坝沉积物粒度特征反映的受洪水控制的震荡性特点而与曲流河有重要差别。作者借用在水利学界和地貌学界广为使用的分汊河概念,建立了馆上段沉积相模式,包括河床、堤岸、河漫/洪泛平原和废弃河道等4个亚相,其沉积物组成下粗上细的正韵律。其中,河道砂坝是其主要砂体,顶部常被洪泛平原直接覆盖;决口扇是仅次于河道砂坝的次要砂体。     

不同洪水重现期下橡胶坝调控对洪水风险的影响

现有针对河湖水系连通伴生风险分析的方法或不具备物理过程模拟,或缺乏对风险随机性的探讨。以沂沭河水系连通工程为例,在水力学模型的基础上,考虑连通河网不同河流洪峰相关性,创建随机水情条件下河湖水系连通伴生风险分析模型。通过1 200组水情条件,对沂沭河水系上游进行洪水过程模拟,针对橡胶坝可能造成的洪峰叠加问题,提出不同洪水重现期下橡胶坝运行调度风险管控建议。结果表明:① 50年一遇与100年一遇洪水重现期条件下,均呈现出橡胶坝坝址处水位风险极高（概率P>0.8）,流速风险较低（P < 0.3）的规律,且每当橡胶坝高度升高25%的设计坝高时,沂河与沭河坝前水位风险皆提高约70%,沭河坝址处流速风险降低约50%。②若在汛前塌坝下泄蓄水,人为洪峰的叠加会使沭河中下游河段产生极高风险。③通过划分水位、流速综合洪水风险安全域,洪水重现期50年一遇时,建议沂沭河橡胶坝在汛前调节至低于50%设计坝高,且控制沭河水深和流速分别在12 m和2.23 m/s以内,可以降低水位和流速风险至低风险（P < 0.4）;洪水重现期100年一遇时,需将橡胶坝调至25%设计坝高以下,或者汛前尽早缓慢塌坝下泄蓄水,才能有效降低沂沭河水系防洪压力。