湖泊有机质降解过程生源要素活化行为研究进展与展望

水体富营养化是全球面临的最突出的生态环境问题之一。大量研究表明,碳(C)、氮(N)、磷(P)等生源要素是控制富营养化的关键因子。随着日益强化的流域污染治理工程的实施,流域外源氮磷输入通量显著减少,但很多湖泊水体的氮磷浓度并未如预期那样显著降低,藻类水华依然频发,湖泊内负荷被认为是罪魁祸首。湖泊内负荷聚焦的C、N、P等生源要素在湖泊生态系统中的生物地球化学循环往往以有机质为主要载体,藻类生长过程伴随着C、N、P的吸收和有机质形成,而有机质在水体沉降和沉积物早期成岩过程中的矿化降解则伴随着C、N、P的释放。虽然C、N、P等生源要素都伴随着颗粒有机质矿化而活化再生,但它们在此过程中并不是等比例活化释放。国内外有关有机质降解过程中生源要素活化行为的研究已取得重要进展,主要体现在：(1)水体颗粒物的C∶N和C∶P比值随水体深度增加而逐渐增大,表明水体颗粒态氮和颗粒态磷通常具有比颗粒态碳更快的矿化速率;(2)缺氧条件下有机质降解过程磷比碳优先释放且强度远高于富氧环境;(3)微生物及其驱动的聚磷酸盐循环和酶水解作用可能是导致有机质降解过程磷优先活化的重要原因。水体富营养化后,有机质降解过程磷优先活化...     

长江中下游浅水湖泊沉积物对磷的吸附特征

研究了长江中下游浅水湖泊1 1个沉积物对磷的吸附等温线及其吸附动力学,并分析了沉积物理化特征对磷吸附特征的影响,研究发现:①沉积物对磷酸盐的吸附主要在前1 0h内完成,在0.5h内吸附反应十分迅速,并逐渐达到吸附平衡;②沉积物本底吸附态磷与其有机质、CEC、总磷、无机磷、有机磷、Fe/Al 磷和总氮显著正相关;对磷酸盐的最大吸附量与其CEC和无机磷、有机质和总磷呈显著负相关;而总最大吸附磷量与其有机质、CEC、总磷、无机磷、有机磷、Fe/Al 磷和总氮含量呈显著正相关;③就目前长江中下游浅水湖泊的水质而言,其沉积物存在解析;沉积物对磷酸盐的吸附 解吸平衡浓度与其有机质,CEC ,总氮,总磷以及各形态磷含量均有显著的正相关关系.本研究条件下,即使是污染较为严重的湖泊,其沉积物也具有向上覆水体释磷酸盐的趋势.     

普者黑岩溶湿地干湿季沉积物氮、磷、有机质分布及污染风险评价

探究典型岩溶湿地沉积物营养物质的污染状况及其富营养化风险,以期为岩溶湿地水-沉积物污染的控制与治理提供参考和依据.以典型岩溶流域普者黑为研究区,运用抓斗式底泥采样器对流域内河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地和库塘湿地的表层沉积物进行采样,并采用国家标准方法对沉积物中总氮（TN）、总磷（TP）及有机质（OM）的含量进行测定,并运用单因子指数法、有机指数法及有机氮指数法对普者黑岩溶流域不同类型湿地沉积物的污染程度进行评价.结果表明：①在干季,河流湿地TP含量最高,为1.18 g·kg^-1,沼泽湿地TN和OM含量最高,分别为2.93、2.71 g·kg^-1;库塘湿地TN、TP和OM含量最低,分别为1.44、0.63、1.43 g·kg^-1.在湿季,河流湿地TP和OM含量最高,分别为0.95、2.16 g·kg^-1,湖泊湿地TN含量最高,为2.22 g·kg^-1;沼泽湿地TP和OM含量最低,分别为0.42、1.28 g·kg^-1,库塘湿地TN含量最低,为1.22 g·kg^-1.②普者黑不同类型湿地沉积物TN、TP、OM在干、湿季下的污染程度不同.在干季,河流湿地和沼泽湿地沉积物磷污染均为重度污染,4种湿地沉积物氮污染均为重度污染,有机污染除库塘湿地属于轻度污染外,其他3种湿地均为中度污染.在湿季,河流湿地沉积物磷污染为重度污染,河流湿地和湖泊湿地沉积物氮污染均为重度污染,湖泊湿地沉积物有机污染属于重度污染.总体上看,各类湿地沉积物氮磷污染干季的污染程度比湿季严重,干季以外源为主,湿季以内源为主;故干季湿地沉积物营养盐潜在释放风险较湿季大.     

蓝藻暴发对莫愁湖水体和沉积物营养盐的影响

以莫愁湖水体和表层沉积物为研究对象,分别于蓝藻暴发前(6月、7月)、蓝藻暴发期(8月)、蓝藻暴发后(9月、10月)采集水样和沉积物样品,分析了氮磷等营养盐及其形态赋存变化特征和水体的富营养化程度及水质变化,并探讨了水体和沉积物营养盐与蓝藻水华暴发的关系。结果表明,在蓝藻暴发期间,水体氮磷等营养盐急剧增加而沉积物中营养盐含量维持稳定,造成莫愁湖蓝藻暴发的主要原因是外源性氮、磷营养盐的输入而不是湖泊沉积物中氮、磷的释放;在蓝藻暴发前、中、后期,莫愁湖水质均为Ⅴ类,富营养化程度在轻度以上,水质污染严重。蓝藻暴发期间,水质整体呈下降趋势,水质恶化富营养化程度加重;通过相关分析发现,水体中叶绿素a含量与水体中总氮、总磷、高锰酸盐指数、亚硝态氮和氨态氮存在显著正相关关系(P0.01或P0.05),与水体中氮磷比存在显著负相关关系(P0.01),而与沉积物中总氮、总磷及水体硝态氮未发现显著相关性(P0.05),水体中营养盐浓度特别是磷含量的增加对蓝藻暴发具有重要影响,而沉积物氮磷及有机质含量与蓝藻暴发的关系较弱,同时蓝藻暴发对水体还原态氮的影响比氧化态氮影响更为显著。     

大冶水库夏秋季热分层对沉积物氮磷释放的影响

水库夏秋季节的热分层现象影响水体垂向交换和水-沉积物界面环境。为研究济南市大冶水库夏秋季节热分层现象对沉积物氮磷释放的影响,作者于2022年6-10月对水库进行现场监测及采集水样、沉积物,分析水体水温和溶解氧分层特征及氮磷营养盐分布情况,并结合室内模拟实验,研究热分层导致的缺氧环境对沉积物中氮磷释放速率及迁移转化的影响。结果表明：大冶水库在6-9月热分层现象明显,10月份分层现象消失,水库表层与底层的水温差最高可达15.6℃;水体溶解氧浓度随热分层结构的形成出现垂向分层,6-8月水库底层水体出现缺氧甚至厌氧现象,7月份溶解氧浓度低至0.84 mg/L;底层水体氮磷含量显著高于表层和中层,总氮和总磷含量约为表层水体的1.5倍和4倍;溶解氧是沉积物氮磷释放的重要驱动因子,室内模拟实验表明厌氧状态下总氮和总磷的释放速率约为自然状态的1.5倍,其中沉积物氮的释放以氨氮形式为主,铁铝结合态磷是潜在磷源。大冶水库内源污染引起的水质风险不容忽视。     

山美水库沉积物氮磷和有机质污染特征及评价

为揭示山美水库沉积物中污染物的空间分布状况,测定了山美水库47个采样点(包含8个柱状样)的TN、TP及OM含量,分析了各污染因子之间的相关性以及C/N,并对山美水库沉积物的污染层进行了污染状况评价.结果表明,污染层TN平均含量为1 180 mg·kg~(-1),TP平均含量为642 mg·kg~(-1),OM的平均质量分数为3.30%.其中TN与TP含量随着深度加深到正常层呈现稳定或较低的状态.污染层C/N整体远高于普通湖泊,有机质大多由自然陆源贡献,少部分由浮游动植物及藻类转化而来.相关性分析表明TN、TP和OM三者之间都呈极显著相关,说明沉积物中氮磷多以有机形式存在,且具有一定同源性.评价结果中有机氮及有机指数都为尚清洁的状态,总磷为中度污染,接近重度污染.     

互花米草入侵对杭州湾滨海湿地土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响

互花米草入侵对滨海湿地生态系统产生极大威胁.选取杭州湾滨海湿地为研究区,采用方差分析研究互花米草入侵下滨海湿地土壤碳氮磷生态化学计量特征,结合冗余分析(RDA)、增强回归树(BRT)和偏最小二乘结构方程模型(PLS-SEM)进一步探讨滨海湿地环境因子与土壤碳氮磷生态化学计量特征之间的驱动耦合关系.结果表明：(1)互花米草入侵后,湿地土壤全氮和氮磷比(N∶P)显著增加;随入侵时间增加,土壤全氮和N∶P显著降低,有机碳、碳氮比(C∶N)和碳磷比(C∶P)显著增加.(2) RDA分析表明,冬季影响表土C∶N∶P生态化学计量特征的主要因子表现为有机碳>电导率>全氮,夏季为有机碳>容重>全氮.(3) BRT分析表明,互花米草入侵下,全氮是影响土壤C∶N和N∶P的关键因子,而有机碳对C∶P影响最强.(4) PLS-SEM分析表明,互花米草入侵下,黏粒和含水率直接影响有机碳,进而影响C∶N和C∶P;黏粒和电导率直接影响全磷,进而影响N∶P和C∶P;电导率直接影响全氮,进而影响C∶N和N∶P.综上,互花米草入侵对研究区土壤C∶N∶P生态化学计量特征影响显著,土壤物理性质和养分含...     

黄土高原纸坊沟流域不同植物叶片及枯落物的生态化学计量学特征研究

以黄土高原纸坊沟流域3种不同植物类型(乔、灌、草)下优势物种的叶片及其枯落物为研究对象,通过对其碳、氮、磷、钾含量及生态化学计量学特征的研究,探讨退化生态系统植物内稳性、NP限制率以及营养元素的回流关系,以期为黄土高原植被恢复与重建以及不同物种的合理配置提供合理建议,为完善生态化学计量学理论提供支撑.结果表明,不同植物类型叶片碳氮磷含量变化较小,钾含量变化较大,表现为草本植物叶片钾含量显著高于乔木与灌木;叶片在凋落前将大量的养分转移至其它器官,防止养分的流失,使得枯落物碳氮磷钾含量均小于叶片.碳、氮、磷、钾的回流率分别为6.16%~22.84%、24.38%~65.18%、22.38%~77.16%、60.99%~89.35%,其中碳、磷、钾的回流率以草本最大,磷的回流率以灌木最大.乔木与灌木叶片与枯落物N∶P、N∶K、C∶N比差异不显著,草本植物差异显著.植物叶片N∶P比变化范围为12.14~19.17,叶片枯落物N∶P比变化范围为12.84~30.67.通常将N∶P比为16作为评价植物生长受氮或者磷限制的临界值,不同植物类型叶片N∶P比表现为灌木(19.17)乔木(15)草本(12.14),说明该区灌木主要受磷含量的限制,草本植物主要受氮含量限制,乔木主要受氮磷含量共同限制.叶片钾含量与N∶P呈极显著的负相关,枯落物钾含量与C∶P比呈极显著的负相关.综合研究表明,该区3种植物类型碳氮磷含量无差异,钾含量差异显著,叶片碳氮磷钾回流率较大,不同植物类型受氮与磷限制作用不一致植物在生长演替阶段对氮磷等元素的累积与回归表现出一定的特异性.     

深圳红树林湿地沉积物氮磷分布与来源分析

对采自深圳湾红树林秋茄湿地柱状沉积物的含水率(MC)、总有机碳(TOC)、总氮(TN)和总磷(TP)等的含量及其垂直分布格局进行了研究,并结合210Pb沉积物年代测定技术,探究了近60 a来深圳红树林湿地沉积物中有机质、氮和磷的来源。结果表明深圳红树林秋茄湿地的沉积速率为1.26 cm/a,TOC、TN和TP的含量范围分别为0.44%~1.41%、609.67~1 562.34 mg/kg和95.93~823.18mg/kg。随着深度增加TOC含量呈递减趋势,但在70 cm处会出现一高值。TN和TP的垂直分布格局相似,随深度增加含量递减,其中40 cm以下,递减幅度增大至底层出现最低值。通过C∶N、C∶P和N∶P的比值进一步分析了沉积物中有机质和氮、磷来源,结果表明深圳红树林秋茄湿地有机质主要来自浮游生物,氮磷的来源在20世纪80年代中期以前主要来自农业污染,此后城市污染逐步取而代之成为主要污染源。     

感潮闸控型河流水污染特征及其对引水的响应

感潮河流闸门引水在有效补充内河水资源的同时也会带来较高的营养盐负荷,目前相关研究多集中于河网大尺度方面,而针对内河水质变化响应的机制尚不清晰.本研究以南通市感潮闸控河流—通吕运河为研究对象,系统阐明引水前后河流水体氮、磷等含量的时空变化特征,并对水体污染特征和富营养化程度进行评价.结果表明,通吕运河研究区水质整体为IV类,水体和沉积物总磷呈中度污染(P_j=0.61,Si=1.16),富营养化程度为富营养(EI=60.87),且夏、秋季节的水体污染程度相对较高,水体各点位颗粒态磷含量占比平均为57.2%,氮磷比平均为5.34.引水期水体总氮含量及形态没有明显变化,而总磷、颗粒态磷含量及占比明显增加,总氮与总磷比值明显降低,溶解态氮磷比值有所增加,表明引水在一定程度上加重了水体磷限制状态.高潮位引水能够使水体由中污染恶化至重污染,引水期水体悬浮颗粒物含量、颗粒态磷和总磷含量均与流速呈显著正相关(r=0.76、0.85和0.84),表明流速(引水量)深刻影响着引水输入的颗粒物和磷含量.低潮位引水期水体仍维持在中度污染,引水输入的泥沙在下游4号点位之后即发生淤积,增加了沉...     

海洋沉积物的质量评价与管理

海洋管理者迫切需要建立评估海洋中沾污沉积物引发海洋资源负效应程度的方法。本文就此考察了评价海洋沉积物受人类活动影响的方法,以及相关的海洋生物和人类健康的风险,通过总结过去的评价工作,确定辨别天然沉积物、人类活动干扰（沾污的）的沉积物和引发负效应（污染的）的沉积物状况的经验程序。在一定程度上指出了符合科学有效性和管理实用性标准的方法,为管理者在海洋环境评价和管理中使用章程、法规、标准和规范的提供了指导,而且对审批疏浚和废物排放、实施环境法规和解释监测计划结果也会起到一定作用。     

海港工程悬浮泥沙对大连湾底质的影响

2003年9月大连湾和尚岛建港施工中产生大量悬浮泥沙,致使其附近筏养扇贝死亡.2004年我们对该工程附近海域养殖环境进行专项调查研究.本文通过40个站位样品分析实测资料对比,阐述了海湾沉积物类型的分布和变化状况,并通过聚类群分析对沉积物性态进行归类,划分了四个区(流塑浮泥区,软塑一流塑砂粘土区,软塑含砾粘土砂区,松散砂砾堆积区),其中流塑浮泥区为工程悬浮泥沙对海域底质影响区,其面积4～5 km2,文章最后对工程悬浮泥沙问题进行讨论.     

疏浚土扩散数学模型及其应用

在潮流数学模型的基础上,进一步建立了疏浚土扩散数学模型,并利用该模型对黄骅港海区疏浚土水抛后的扩散过程进行了模拟,从而为黄骅港工程环境评价工作提供了依据.     

Degradation kinetics and products of triazophos in intertidal sediment

This work presents taboratory studies on the degradation of triazophos in intertidat sediment. The overall degradations were found to follow the first-order decay model. After being incubated for 6 d, the percentage of degradations of triazophos in unsterilized and sterilized sediments were 94.5% and 20.5%, respectively. Between the temperatures of 15℃ and 35℃, the observed degradation rate constant（kob,d） enhanced as the incubation temperature increased. Triazophos in sediment degraded faster under aerobic condition than under anaerobic one. The water content of sediment had little influence on the degradation when it was in the range of 50%-100%. The values of kobsd decreased with increasing initial concentration of triazophos in sediment, which could result from the microorganism inhibition by triazophos. Four major degradation products, o, o-diethyl phosphorothioic acid, monoethyl phosphorothioic acid, phosphorothioic acid, and 1-phenyl-3-hydroxy-1, 2,4-triazole, were tentatively identified as their corresponding trimethylsilyl derivatives with a gas chromatography-mass spectrometer. The possible degradation pathway of triazophos in intertidal sediment was proposed. The results revealed that triazophos in intertidal sediment was relatively unstable and coutd be easily degraded.     

稀土元素镧在底泥及底栖生物螺蛳中的积累

通过140La放射示踪技术,研究了稀土元素镧（La）在底泥及底栖生物螺蛳（梨形环棱螺,Belamyapurificata）中的分布和积累作用。结果表明,稀土元素镧在底泥中较易积累,并主要以碳酸盐结合态（36％左右）、铁锰结合态（26％左右）及有机结合态（14％左右）形态存在;螺蛳对镧也有一定的富集能力,其各部位镧的积累量依次为：内脏囊＞螺壳＞头足部;高浓度（10mg/L）处理组底泥及螺蛳中镧的积累量明显高于低浓度（2mg/L）处理组,但富集能力差异不大。     

土壤与沉积物中天然有机物释放过程的动力学研究

根据不同流速条件下解吸及降解过程的模拟实验结果，探讨土壤与沉积物中天然有机物释放的动力学过程．研究发现，有机物的释放包括解吸与降解两个过程．影响二者时间尺度有所不同，均遵循一级动力学反应规律．流速对平衡浓度与速率常数均有影响，速率常数随流动相线速度的升高而加大．湿度与温度是降解过程的主要影响因素，湿润条件与高温有利于有机物降解．     

液化条件下沉积物中氮、磷的释放规律

湖泊、海岸沉积物中的氮(N)、磷(P)等营养物质可以通过静态扩散或沉积物再悬浮向水体中释放。沉积物再悬浮过程中N、P的释放量可能大于静态扩散的释放量,特别是沉积物液化时再悬浮过程会对水体中N、P浓度产生重要影响。本文利用波浪水槽试验,研究了沉积层中的N、P在静置固结阶段(I)、加波未液化阶段(Ⅱ)、加波液化阶段(Ⅲ)中的释放规律。试验结果表明:阶段I水中的总磷(TP)、溶解性总磷(TDP)、总氮(TN)、溶解性总氮(TDN)浓度最低。阶段Ⅱ水中TP比阶段I提高了数倍,阶段Ⅱ水中TDP浓度比阶段I平均仅提高了0.2倍;阶段Ⅲ水中TP和TDP比阶段I分别提高可达59倍和25倍。阶段Ⅱ和Ⅲ水中TN、TDN均比阶段I提高了数倍。     

海洋沉积物中的多氯联苯

综述了目前国内外对PCB的研究状况，并指出了PCB的来源、分布及其在沉积物和水相之间的循环受人为活动和生物活动等许多因素的影响。此外本文还概述了PCB的毒性研究近况以及测定其在沉积物中行为的方法，从而为控制环境污染提供了科学依据。     

Secondary pollution from sediment and red tide occurrence

ＳｅｃｏｎｄａｒｙｐｏｌｌｕｔｉｏｎｆｒｏｍｓｅｄｉｍｅｎｔａｎｄｒｅｄｔｉｄｅｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅＣｈｅｎＣｉｍｅｉ；ＬｉＹｕｅｌｉｎｇ；ＷｕＹｕｄｕａｎＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＯｃａｅａｎｏｇｒａｐｈｙ，ＸｉａｍｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｘｉａｍ...