滇池现代沉积物中磷的地球化学及其对环境影响

湖泊沉积物中,磷是产生富营养化的重要元素.湖泊中磷元素含量、地球化学行为以及它的复杂矿物学特征,使人们对磷的研究极为重视.滇池湖中总磷超标10.3倍,底泥沉积物中P2O5平均含量0.52%,最高可达1.92%.滇池地处磷矿区,是磷质来源最丰富的湖泊,统计表明,磷含量每年在不断增长.滇池沉积物中磷主要以吸附态、有机态、铁结合态、钙结合态、铝结合态等几种形式存在.这些形态磷在底泥中是不稳定的,它们在环境改变条件下,又将磷释放到水体中.微生物在磷的循环过程中起了重要作用,乳酸菌对不溶性磷酸盐的分解,使湖泊中可溶磷含量增高.聚磷菌对磷元素的富集以及聚磷菌死亡后发生有机磷的矿化作用,是湖泊中水合磷酸盐矿物沉积的重要途径.当湖泊中这种不稳定的水合磷酸盐矿物在条件具备的情况下,经沉积物覆盖成岩作用后,最终形成磷灰石。     

乌梁素海和岱海沉积磷形态分布的差异性研究

湖泊沉积物中磷的含量及形态分布等地球化学信息可以用来反演湖泊流域的古环境及污染历史。本文以乌梁素海和岱海两个不同类型的湖泊为研究对象,对两个湖泊沉积柱芯中磷形态分布的差异性进行了研究。结果表明,乌梁素海和岱海沉积柱芯中沉积磷的主导形态均为ACa P、De P和 Or P,但乌梁素海表层沉积物和沉积柱芯中Al P和 ACa P的含量水平明显高于岱海,而Ex P、De P和 Or P的含量水平明显低于岱海。两个湖泊沉积磷形态分布的差异性能较好地揭示出湖泊流域的地理环境、化学风化程度以及湖泊富营养化类型的差异性,沉积柱芯中ACa P含量及其分布特征能很好的指示湖泊自身发展过程中的富营养化水平,而De P含量及其分布特征则能较好的揭示出整个湖泊流域的古环境古气候信息。     

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。     

沉积物中磷的赋存形态及磷形态顺序提取分析方法

阐述了当前我国水体富营养化的现状,水体的富营养化与水体中磷、氮的浓度以及二者的浓度比值有着密切的关系。水体富营养化时氮和磷的浓度均很高,但没有一个固定的值,是在一个较宽泛的富营养范围内,氮和磷的浓度比值大多在10∶1～20∶1。湖泊沉积物作为湖泊水体中磷的重要蓄积库,是湖泊流域磷循环的重要归属,也是湖泊水体内源性磷的主要来源,沉积物中极少量的稳定磷转化为活性磷就会造成湖泊水体富营养化。文中介绍了沉积物中无机磷形态的分类,评述了欧盟标准局在研制湖泊沉积物磷形态标准物质时比对采用的4种提取方法(Willimas法、Hieltjes-Lijklema法、Ruttenberg法、Golterman法),总结了国内外学者所应用的沉积物中磷的各种形态提取方法和磷各形态的分析测定方法,国内学者应用的方法是在国外学者方法的基础上提出的,阐述了顺序提取方法及其地球化学意义。简要评述了湖泊沉积物中磷的生物释放、物理释放和化学释放三种释放机制,这三种释放机制相辅相成,在一特定的环境条件下某一过程可能占主导地位来控制沉积物磷的释放。最后提出应该加强对沉积物中磷的各种形态的专属提取剂及其提取有效性的分子表征和检测,更加细化对于沉积物中磷形态的分类和创新各种磷形态的分析方法,建立沉积物-水体磷的迁移、循环和转化模型,这对于从根本上解决富营养化问题具有重要意义。     

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。     

太湖入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)>NaHCO3提取磷(OLP)>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。     

利用薄膜扩散梯度技术估算红枫湖沉积物磷释放通量

湖水因季节性分层而导致底层滞水带缺氧的亚深水型湖泊,其沉积物内源磷释放对水体磷循环和富营养化有着重要影响。选取典型的高原亚深水型湖泊——贵州红枫湖为研究对象,借助氧化锆薄膜扩散梯度技术获取了5个代表性湖区沉积物有效磷(labile P)的原位、二维、高分辨分布信息,在此基础上估算夏季红枫湖沉积物内源磷释放通量。结果表明,红枫湖后五沉积物有效磷浓度最高,羊昌河、大坝次之,南湖中与北湖中较低。红枫湖沉积物labile P浓度在亚毫米水平上有很大差异,空间分布不均一,时间上夏季磷释放量为6270~7999kg,占全湖水体总磷的22%~28%。沉积物磷释放是红枫湖水体磷的重要来源,在湖泊富营养化防治过程中应予以重视。     

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...     

太湖五里湖表层沉积物中不同形态磷的分布特征

利用连续提取法(SEDEX)详细调查了太湖五里湖表层沉积物中不同形态磷的组成和分布特征。结果显示：其中磷的含量较高，受人为污染输入的影响较大，并且已经有了一定的释放。总磷的变化范围为2．05～4．05mg/g。平均约为2．80mg/g。总磷主要由无机磷组成(70％～90％)，大多数无机磷为CDB溶液提取的铁结合态磷(75％～85％)。CDB溶液的n(Fe)／n(P)都较小(2．0～5．3)。说明CDB溶液提取的铁主要是以无定形态存在的，并且铁与磷酸盐之间的吸附可能已经达到了平衡状态。除底部个别样品以外。多数样品n(Gorg)／n(Norg)较小(8．8～10．6)，所有样品的n(Gorg)／n(Porg)都较大(135～320)，表明沉积物在早期成岩作用过程中，湖泊内源自生有机质降解时有机磷优先释放。无机磷，特别是铁结合态磷，在氧化还原条件变化的情况下。能够通过沉积物一水体界面被再次释放到水体中去，这可能对湖泊的水体质量和营养状况有一定的影响。     

沉积物磷原位钝化技术研究进展

水体磷含量是湖泊富营养化最主要的限制因子之一.伴随着湖泊流域工农业发展,外源污染物的长期输入致使沉积物中蓄积了大量的磷及其他污染物.湖泊沉积物一方面是水体磷重要的汇,但另一方面还是水体磷重要的源.在单纯控制湖泊外源污染条件下,沉积物磷的释放仍可导致水体持续富营养化,湖水水质得到明显改善通常需要数十年,因此控制湖泊沉积物内源污染释放是快速恢复湖泊水质必不可少的措施.沉积物内源污染控制技术包括生物修复、环保疏浚以及原位钝化技术.受水深等环境条件限制,生物修复技术和环保疏浚在深水、亚深水型湖泊难以实施.沉积物磷原位钝化技术具有生态、经济、快速和效果稳定等特点,在控制湖泊底泥内源污染中可望发挥重要作用,尤其适合于深水、亚深水型湖泊内源污染控制.系统阐述了不同沉积物原位钝化剂的钝化原理,对比分析了铝盐、铁盐、钙盐和粘度矿物作为磷钝化剂的优缺点和应用条件,概述了国内外沉积物原位钝化技术的应用现状,在此基础上提出了沉积物原位钝化技术未来的重点研究方向:一是研究发展新型钝化剂;二是因地制宜,探索适合不同类型湖泊的底泥原位钝化技术体系;三是加强底泥原位钝化技术与其他技术的联合应用研究与示范;四是加强钝化剂负面影响评价,建立科学的应用技术方案.     

云南滇池微生物对磷循环与沉积作用的实验研究

对滇池磷的现代沉积作用的研究中发现,滇池微生物种群和数量繁多,但能对磷溶解、转化、迁移、聚集、沉积的微生物主要有解磷菌和聚磷菌两类。在底泥磷高含量区域,解磷菌的种群和数量与底泥磷含量成负相关关系,与水体磷含量成正相关关系,而聚磷菌的种群和数量与底泥磷含量成正相关关系,与水体磷含量成负相关关系;在底泥磷低含量区域,上述相关性则相反。表明当解磷菌的种群与繁衍量大于聚磷菌的种群和繁衍量时,底泥中的磷向水体迁移,反之,水体中的磷向底质迁移、聚集。这个事实令人信服的证明了微生物对磷循环的重要作用。滇池这种活着的微生物在自然环境条件下对磷的溶解、转化、迁移、聚集和沉积的作用,对古磷块岩微生物成矿说提供了可靠的证据,且对以磷为限制性因子的湖、海、江河环境污染的防治提供了理论资料。     

Phosphorus fractions in sediment profiles and their potential contributions to eutrophication in Dianchi Lake

Dianchi Lake is a eutrophic lake in southwestern China. Sediment and the bottom water samples were taken from six sites in the east, west, south, north and center of the lake, respectively, in December 2002. Total phosphorus (TP) concentrations in sediments were high and reached a maximum value of 6.66 g/kg. There was a soluble reactive phosphorus (SRP) concentration gradient at the sediment–water interface. In the present study, sediment P was divided into loosely adsorbed P (NH₄Cl-P), redox-sensitive P (BD-P), metal oxides bound P (NaOH-P), calcium bound P (HCl-P), and organic P (Org-P). At three of the six sites selected, the concentrations of different P forms in sediments followed the order: NaOH-P, Org-P>HCl-P>BD-P>NH₄Cl-P in the profile, and in the southern lake the order was HCl-P>NaOH-P, Org-P>BD-P>NH₄Cl-P in the top 15 cm layers of the sediments. The sediment profiles showed that different forms of P had an increasing trend upward toward the sediment surface. There is a considerable potential for release from the sediment into the overlying water and sediment P could be the dominant factor determining the trophic status of the lake if the external load is reduced. An erratum to this article can be found at     

滇池磷的现代沉积与环境污染防治对策

在滇池磷现代沉积的实验资料研究,特别是磷块岩生物成矿作用研究的基础上,提出了滇池污染防治的优化对策,即在滇池培养聚磷菌,使其种类及繁衍量大于解磷菌的种类与繁衍量,水体中的磷便可向底泥迁移沉积,底泥中的磷向水体释放也会得到有效控制,富营养化自然改观,环境污染逐渐改善。     

滇池湖滨带叶绿素a与营养盐空间分布特征

为探讨滇池湖滨带叶绿素a与营养盐空间分布特征及其对滇池水体富营养化的影响,在滇池湖滨带设置21个采样点进行水质调查,采集滇池水样,分析测定总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(CODCr)、叶绿素a(Chla)和悬浮固体(SS)。结果表明:滇池湖滨带水体TN、TP、CODCr、Chla、SS浓度均值的空间分布存在差异,叶绿素a空间分布呈现北高南低,西高东低的趋势。滇池湖滨带的北部和东部水体Chla与TN极显著相关,TN具有强变异性。南部和西部TN与CODCr、TP显著相关,南部Chla与营养盐空间变异性较小,污染风险相对较小。按照"一区一策"的原则,滇池北部和东部湖滨带富营养化以控制TN的水平为主,南部、西部的富营养化防控则需要控制整体营养盐元素浓度。     

论成油和成煤的若干基本条件--以云南三个湖泊为例

本文以云南三个湖泊水生生物的数量和质量、沉积环境与有机质的关系、有机质埋藏初期和成岩早期的演化趋势等方面,着重讨论了成油和成煤的基本条件,并联系我国新生代成油成煤的有关条件,提出六点主要认识:1.成油、成煤必须具有构造条件;2.湖泊所处气候带必须适中;3.湖水须属富营养型;4.成煤与成油要求湖水深度不同;5.湖水的氧化还原状况;6.成煤还需没有陆源碎屑物质的补入。     

松辽盆地嫩江组泥页岩有机质富集模式探讨——以嫩江组一、二段油页岩为例

通过理论模型推演与地质研究实例相结合的方式,以松辽盆地白垩系嫩江组一、二段发育的富有机质页岩(油页岩)为例,重点利用松科1井(南孔)嫩江组取芯井已有测试分析资料,综合有机碳(TOC)含量、黄铁矿硫同位素、全岩元素,以及相关测井、地震资料,综合探讨分析了嫩江组油页岩的成因机制以及油气勘探意义。研究认为:(1)将松辽盆地嫩江组油页岩的形成机制完全归因于海水侵入湖盆很可能是不全面的。虽然海侵能够导致湖盆水体咸化以及藻类勃发,但由于海侵时富氧表层海水对湖盆底部氧化还原环境的改变,"海侵"发生时可能在一定程度上抑制有机质在沉积物中的富集保存,这一点可以从松科1井连续地化剖面上得到验证;(2)海侵对富有机质页岩沉积的促进因素很可能主要体现在海侵结束后湖盆的持续咸化带来的藻类勃发;(3)嫩江组泥岩内存在全盆地广泛分布的火山凝灰岩沉积,且通常与油页岩呈共生关系。古松辽湖盆生产力的提升与火山灰输入所带来的营养物质,如磷、铁等直接相关;(4)嫩江组一、二段油页岩的形成可能是海侵结束后湖盆水体咸化与火山灰瞬间大量输入所诱发的湖盆水体富营养化事件多因素共同作用的结果。油页岩含油率分布规律显示在湖盆生产力普遍较高的情况下,沉积区水体深度越深、越远离河流碎屑输入,则有机质的富集保存条件越好,油页岩品质越高。     

Modern Sedimentation of Phosphorus and Its Microbial Decomposition and Concentration: An Example from Dianchi Lake, Yunnan, China

Dianchi Lake is one of the lakes with the richest phosphorus source in the world, in which the P2O5 content in the bottom sediments reaches averagely 0.51 wt % and maximally 1.92%. Studies indicate that this: extremely P-rich state is attributed mainly to the large volume (as high as hundred thousands of tons) of phosphatic matter coming into the lake as many rivers feeding the lake pass through a vast area of phosphate-mining districts, which then undergo weathering and particularly some human activities, including waste water discharge. When phosphatic matter enters the lake, its grained parts are firstly decomposed by phosphorus-decomposing bacteria, and finally accumulated in some geographically special parts of the lake, such as a bay area where water flow is much more slower than elsewhere in the lake. With the involvement of phosphorus-concentrating bacteria, the accumulated phosphates in the bottom sludge ultimately form phosphate minerals through deep-burial diagenesis.     

南水北调对北方干旱化趋势可能影响的初步分析

使用地表土壤水量平衡模式和大气能量平衡模式，对南水北调中线工程对华北地区的可能局地气候效应进行了虚拟模拟试验，得出了在不同调水方案和气候情景假定下华北地区可能出现的局地土壤水分、蒸发、温度和降水的变化。结果表明，不同调水量在不同时间、不同气候条件下的气候效应是有差别的，并与降水的季节变化有关。总体而言，在给定气候背景下调入水可以改变土壤水含量和径流，并使局地夏半年温度降低、冬半年温度有所升高；夏半年局地降水量和蒸发量有所增加，而冬半年变化不大。因此，在目前情况下南水北调中线工程的实施不仅可以减缓华北地区水资源紧缺的矛盾，而且有可能在一定程度上改善当地的局地干旱气候环境，进而有利于生态环境的良性循环和有序人类活动的可持续发展。     

Phosphorus in suspended matter and sediments of a hypertrophic lake. A case study: Lake Dianchi,China

From June 2004 to December 2004, Lake Dianchi, which had large scale of cyanobacterial blooms was investigated in order to study P-fractionation in the suspended matter and the sediment. The investigation improves our understanding of phosphorus in Lake Dianchi and the relationship between phosphorus and cyanobacterial blooms. It contributes to the available literature on the behavior of P in hypertrophic lakes. The distribution of P-fractions in Lake Dianchi was not uniform from northwest to south, but was closely related to the trophic status of the whole lake. The concentrations of total phosphorus, labile P (NH₄Cl-P), Organic P (NaOH-NRP) and loss on ignition in suspended matter were positively correlated with the strength of cyanobacterial blooms. Total phosphorus in suspended matter was relatively stable for almost half an year and closely related to Chl. a concentration. The main content of organic phosphorus is in the cyanobacterial blooms. The concentrations of phosphorus bound to metal oxides and carbonates (NaOH-SRP and HCl-P) in sediment were similar to NaOH-SRP and HCl-P in the corresponding suspended matter. The latter two forms of P in suspended matter were not affected by cyanobacterial blooms, indicating that the inorganic phosphorus is derived from the sediment after resuspension from the sediment due to wind and wave action. The contribution of the different P-fractions to TP in sediment and in suspended matter indicates that NH₄Cl-P in the suspended matter is an important buffer for maintaining dissolved phosphorus in water.