藻源性黑水团环境效应:对水-沉积物界面处Fe、Mn、S循环影响

通过室内静态实验培养装置模拟了蓝藻细胞大量聚集、沉降死亡后对水-沉积物界面处Fe、Mn、S循环的驱动作用.结果表明,藻细胞沉降到沉积物表面50min内,溶解氧就消耗殆尽,形成厌氧、强还原环境,使得界面处大量的铁锰氧化物和硫化物发生厌氧还原.实验进行到第4d沉积物-水界面处Fe2+、Mn2+含量达到峰值,含量分别为4.40mg/L、2.35mg/L;实验结束时Fe2+含量表现下降,浓度仅为3.37mg/L;Mn2+急剧降低,浓度为0.97mg/L.而S2-含量变化则表现为第2d达到最高,含量为0.63mg/L;此后浓度一直降低,实验结束后浓度为0.12mg/L.在实验结束后测定的0～1cm处沉积物的ORP值为-150mV,表明沉积物处于强还原状态.藻体死亡引起的黑水团现象,在驱动沉积物中Fe、Mn、S发生强烈的生物地球化学过程的同时,也将对水体生态环境产生极大的影响.     

藻源性黑水团环境效应:对水-沉积物界面氮磷变化的驱动作用

利用自制的静态模拟实验装置,通过连续抽取间隙水来研究藻细胞沉降在沉积物表面后对水-沉积物界面处的N、P变化的驱动作用及影响效果.结果表明,藻细胞沉降后,在50 min内就完全消耗掉水-沉积物界面处的溶解氧,同时水体出现严重的发黑、发臭现象;形成的厌氧、强还原环境,使得死亡的藻细胞在界面处发生强烈的厌氧矿化作用,界面处的水溶性PO34--P、NH 4+-N在实验的第2 d开始向上覆水中扩散,含量不断增加.至实验结束时(实验第8 d),界面处PO34--P、NH 4+-N的含量分别达到4.00 mg/L、39.45 mg/L,分别为同期对照实验样柱中的10倍和241倍(对照样柱中的PO43--P、NH 4+-N的含量分别为0.42 mg/L、0.16 mg/L).藻细胞的厌氧矿化加剧了氮磷营养盐向上覆水的扩散,在加重水体营养盐含量的同时,也为藻华的再次发生提供了物质基础.     

风浪作用下太湖改性沉积物对藻体絮凝去除效果研究

以壳聚糖改性的太湖原位沉积物为分散介质,应用Y-型再悬浮发生装置,通过定量模拟太湖常见的中等级别风情,研究再悬浮作用下,改性沉积物对蓝藻水华的絮凝去除作用.结果表明,在黏土加入量为0.2　g·L^-1,壳聚糖分别为0.100和0.150　g·L^-1,其蓝藻的去除率分别为93.55%和99.19%;在静止30 min后,壳聚糖加入量为0.15 　g·L^-1时,水体的浊度去除率达到78.60%;静止8 h后,水体的浊度去除率达到93.88%.同时,短期内壳聚糖的加入对水体中PO^3-₄-P有一定的去除作用.初步结果表明,在中风风情下,壳聚糖的加入量为0.15　g·L^-1时,能更有效地去除蓝藻.表明利用壳聚糖改性沉积物来絮凝沉降太湖水华藻体,具有较好的应用前景.对比研究表明,引入水动力强度和水柱高度定量模拟方法,在确定壳聚糖投加量絮凝除藻中,具有明显的方法优势.     

太湖草型湖区沉积物再悬浮对水体营养盐的影响

再悬浮过程中沉积物对水体营养盐的内源贡献是湖泊,特别是浅水湖泊富营养化研究中的重要问题.采用原位沉积物柱样和原状上覆水的Y型扰动装置,被用来研究常规风情下太湖草型湖区沉积物的再悬浮和沉降过程对水体营养盐负荷的影响.结果表明,小风和中风的再悬浮过程导致水体氨氮和磷酸根磷含量显著下降,单位面积水柱含量最大变化量分别为-0.140 g·m-2和-1.59 mg·m-2;大风条件下,水体氨氮含量下降幅度很小,磷酸盐则出现明显增加趋势,最大增量为0.81mg·m-2.再悬浮过程之后的沉降过程中,中、小风条件的水体氨氮含量变小,大风条件的含量没有明显变化.磷酸根磷含量在中、小风条件下与风浪前差别较小,大风条件的含量则明显增大,最大增量为1.36 mg·m-2.因此,沉积物的再悬浮过程和沉降过程对上覆水体的营养盐动态负荷都产生重要影响.与太湖无植被湖区的研究结果对比说明,水生植物的存在对风浪作用下沉积物与上覆水的物质交换有一定的抑制作用.     

太湖水土界面氮磷交换通量的时空差异

利用原柱样静态释放实验及间隙水分子扩散模型对太湖典型草型湖区(东太湖)及藻型湖区(梅梁湾)的氮磷释放通量进行了逐月研究.原柱样氮磷静态界面交换通量(F_i)在同一湖泊不同生态类型湖区有差异性,东太湖氨态氮和可溶性磷酸盐的年平均交换通量分别为(44.9±21.9)mg·(m²·d)^-1(平均值±标准偏差)和(2.06±1.71)mg·(m²·d)^-1,梅梁湾为(16.2±12.0)mg·(m^-1·d)^-1和(0.53±0.52)mg·(m²·d)^-1.2湖区的分子扩散通量(F_m)同样表现为这样的差异,但是其绝对值与静态释放通量相比有数量级的差异,该模型不能用于太湖这样风浪显著且底栖生物活性较高的湖泊水土界面氮磷营养盐交换通量的估算.仅从不同生态类型的湖区比较结果看,草型湖区比藻型湖区有更高的氮磷交换通量.F_i/F_m比值作为1种反映底栖生物活性的指标反映出东太湖有更高的底栖活性.在水体溶解氧水平通常保持在较高的水平,即好氧状态下,氮磷界面交换通量与溶解氧水平(DO)无显著相关.同样,在现有浓度水平下,其水土界面交换通量与水体氮磷浓度无显著相关.东太湖较高的释放通量与相对较低的水体营养盐负荷的差异来自于大型水生植被的消浪促沉降及其本身的吸附吸收作用,这是恢复水生植被以重建健康水生生态系统的重要理论依据.     

太湖沉积物中无机硫的化学特性

选取太湖富营养化相对较严重的梅梁湾北部(ML)与西五里湖(WL)为研究对象,对沉积物及其间隙水中的无机硫形态进行了分析.结果表明,WL 和ML 间隙水中Fe²⁺的平均含量分别为72.1~162.7µmol/L 和63.0~182.7µmol/L,是∑S^2-的18 倍和6 倍,分析认为,太湖沉积物中的还原环境是以Fe³⁺为主导而并非SO4^2-.沉积物中酸性可挥发性硫化物(AVS)的含量为1.0~11.7µmol/g,在未受污染湖泊范围之内.黄铁矿态硫(Pyrite-S)/AVS>3,表明AVS 能够高效地转化为黄铁矿,也说明黄铁矿是SO4^2-还原的主要产物.沉积物中黄铁矿化程度(DOP)<10%、硫化程度(DOS)<14%,说明黄铁矿的形成主要受SO4^2-的控制.     

巢湖重污染汇流湾区沉积物重金属污染特征及风险评价

对巢湖重污染汇流湾区沉积物中主要重金属分布和累积特征及生态风险进行了分析评价.结果表明:受底泥分布影响,湾区沉积物重金属主要累积于距岸边约700m以上的低洼区,且表层沉积物(0~2cm)重金属含量大致随泥深增加而增大.基于地积累指数法和潜在生态风险指数法的评价结果表明,除Hg(Eri=325.5)和Cd(Eri=240.28)外,大多数重金属处于低风险状态,各金属元素污染顺序为Hg>Cd>Zn>Pb>Cu>As>Cr>Ni.其中,富集倍数最高的Hg和Cd具有同源性,污染等级均为3级.垂向分析表明,受Hg和Cd的影响,0~14cm沉积物已达严重生态风险程度(RI>525),14~34cm沉积物中Hg具有中度生态风险.建议亟须从流域角度对该汇流湾区重金属特别是Hg和Cd进行控制.     

藻源性湖泛发生过程的季节差异

藻源性湖泛在春季和夏季均有发生,但湖泛发生的完整过程在野外很难被追踪到.本文利用专利装置进行了春季与夏季藻源性湖泛的室内发生模拟,研究了湖泛发生过程中水体视觉和嗅觉两方面特征指标的变化过程.结果表明:湖泛在春季比夏季需要更长的酝酿时间方可发生,且持续时间较短;春季湖泛发生时水体真色度与悬浮固体含量均要高于夏季,且波动更显著;夏季湖泛致臭物质的变化较春季更明显,具有迅速、持久的特点;春季与夏季藻源性湖泛过程均具有嗅觉特征先于视觉效果显现的现象,即呈现先臭后黑的特点.     

底泥中多环芳烃(PAHs)提取方法评析

总结了底泥中多环芳烃(PAHs)提取的处理流程和国内外多种提取方法,比较了几种在我国较为常用的提取方法的效率.同时还提出了PAHs分离纯化的方法和步骤,并指出了提取过程中影响实验回收率的几个因素.     

不同扰动方式对底泥/水系统中生物有效磷的影响

为了解底泥扰动对水体磷迁移转化的影响,通过模拟试验研究了底泥不同扰动方式(间歇扰动、持续扰动)下上覆水中生物有效磷(BAP)及其组成的变化规律.结果表明,间歇扰动作用下,在24～216h和216～624 h之间,BAP分别稳定在0.09mg·L-1和0.052 mg·L-1.显著低于初始状态(0.679 mg·L-1);持续扰动作用下,BAP在第6 h达到最大值(2.437mg·L-1),随后下降,24h后稳定在0.759mg·L-1.但其组成以颗粒态生物有效磷(BAPP)为主(超过93%).间歇扰动作用下,溶解性总磷(TDP)占BAP的百分比下降了约10%,而无扰动试验中,该值有所增加.说明扰动促进了TDP向BAPP的转化,降低了水体富营养化的直接风险.