巢湖十五里河沉积物氮磷形态分布及生物有效性

为了解巢湖十五里河底泥氮磷形态分布规律及生物有效性,在河道上采集7个柱状样,按10 cm厚度分层,共得样品41个.采用化学提取方法,获得氨氮(NH4+-N)、硝酸盐氮(NO3--N)、易交换态磷(Ex-P)、铝结合态磷(Al-P)、铁结合态磷(Fe-P)、闭蓄态磷(Oc-P)、钙结合态磷(Ca-P)、碎屑磷(De-P)和有机磷(Or-P)等各形态氮磷及总氮(TN)和总磷(TP)含量,进而对各形态氮和磷的空间分布特征及相关性进行分析,并评估氮磷的生物有效性.结果表明,十五里河沉积物中各形态氮磷在纵向和垂直方向上表现出一定的规律性,且主要氮磷形态之间还具有显著的相关性.此外,在0～10、10～20、20～30、30～40、40～50和50～60cm等沉积深度,生物有效性氮(NH4+-N与NO3--N两者之和)占TN的质量分数分别为8.17%、11.88%、7.99%、8.44%、8.97%和20.06%,生物有效性磷(Ex-P、Al-P、Fe-P三者之和)占TP的质量分数分别为50.18%、49.12%、42.41%、34.11%、32.71%和39.55%.     

巢湖十五里河沉积物生物有效性氮磷分布及相关性

在巢湖十五里河采集15个沉积物柱样,对表层(0～10 cm)沉积物生物有效性氮、磷含量和空间分布特征及相互关系进行研究. 结果表明,十五里河表层沉积物的各形态〔IEF(离子交换态),WAEF(弱酸可提取态),SAEF(强碱可提取态)和SOEF(强氧化剂可提取态)〕生物有效性氮、磷含量存在较为明显的空间变化性. w(生物有效性氮)占w(TN)的53.4%～67.9%,且w(SOEF-N)＞w(IEF-N)＞w(SAEF-N)＞w(WAEF-N),其中w(SOEF-N)为411.35～965.47 mg/kg,占w(TN)的33.4%～43.7%;w(生物有效性磷)占w(TP)的47.3%～89.4%,且w(SAEF-P)＞w(SOEF-P)＞w(WAEF-P)＞w(IEF-P),其中w(SAEF-P)为311.74～960.33 mg/kg,占w(TP)的33.0%～78.0%. 不同形态生物有效性氮的相关性较差,其中w(IEF-N)与w(WAEF-N)和w(SAEF-N)呈负相关,相关系数分别为-0.042和-0.122;w(WAEF-N)和w(SAEF-N)和w(SOEF-N)的相关系数仅为0.320～0.513. 生物有效性磷的相关性相对较强,其中w(IEF-P)与w(WAEF-P)呈显著正相关,相关系数为0.527,w(WAEF-P)与w(SAEF-P)呈极显著正相关,相关系数为0.653. 不同形态生物有效性氮、磷的相关性不显著.      

混合菌对表层沉积物中重金属形态及生物有效性的影响

采用改进的Tessier连续萃取法对表层沉积物中重金属(内源体系:Fe、Mn、Cu、Zn和Pb;外源体系:掺杂Cu、Zn和Pb后的Fe、Mn、Cu、Zn和Pb)一定时间(45d)内的形态分布进行分析,探讨了混合菌对体系中重金属形态及生物有效性的影响。混合菌的加入促进了沉积物中Fe向可交换态、碳酸盐结合态的转变,Fe的生物有效性显著提高;混合菌的掺杂导致了Mn向稳定态的移动,体系中Mn的各形态除可交换态含量均有所提高,且混合菌可以提高Mn的生物有效性;混合菌的存在增加了内源体系中Zn的铁锰氧化态稳定性,外源体系中混合菌的添加促进了其活化作用,与混合菌前33d降低金属有效性相矛盾;混合菌加入使内源体系中Pb残渣态和外源体系中有机质结合态升高,与混合菌加大Pb的有效性不吻合;混合菌可导致内源体系Cu的铁锰氧化物含量增加和铁锰氧化物态下降、Cu的生物有效性提高,而外源体系中前Cu的碳酸盐结合态上升,混合菌降低了Cu生物有效性。     

特大城市河流表层沉积物磷形态分布及有效性:以成都市为例

为研究河流沉积物内源污染与人类活动的响应关系,采集成都市内33个点位的河流表层沉积物,采用SMT和DGT方法监测沉积物中各形态磷及生物有效性磷含量,结合多元统计方法分析其空间分布特征,计算沉积物及其孔隙水中有效态磷的释放通量.结果表明,成都市河流表层沉积物各形态磷存在空间差异性;成都市河流表层沉积物TP的平均含量为1 132.41 mg·kg~(-1),高于成都市土壤背景值365.00 mg·kg~(-1),Ca-P为最主要磷形态,平均占TP的70.58%;研究区域可划分为3类,第1、3类的磷形态结构差异大,而第2类小,且第1、3类各形态磷含量普遍高于第2类;ω(DGT-P)分别与水体ω(DTP)、具有生物有效性的ω(Fe/Al-P)和ω(OP)均有良好的相关性,DGT技术可作为快速原位检测沉积物生物有效磷含量的可靠方法;有效态磷释放量较高的为N8 W11 N2,分别为20.05、17.13、14.79 mg·(m2·d)-1,其释放能力与人类活动密切相关.     

长江口沙洲表层沉积物磷的赋存形态及生物有效性

利用磷的连续分级提取方法,研究了长江口沙洲沉积物中磷的赋存形态分布特征,并探讨了沉积物中磷的生物有效性.结果表明,沙洲沉积物中总磷的含量为437.6～1103.7μg·g-1,其中79.5%以无机磷的形式存在,而无机磷中以碎屑态磷灰石磷为主;有机磷约占总磷的20.5%.磷的生物有效性分析结果显示,潜在的生物有效性磷主要包括弱吸附态磷、铁结合态磷和有机磷等3种赋存形态,而长江口沙洲沉积物中潜在的生物有效性磷含量较少,约为60.5～510.9μg·g-1,平均仅占沉积物总磷的28.86%.     

合肥城区地表灰尘氮磷形态分布及生物有效性

为了解合肥市城区地表灰尘氮磷形态分布特征及其生物有效性,在城市不同功能用地的不透水地面采集52份灰尘样品.利用化学提取方法,分析测得氨氮(NH4+-N)、硝酸盐氮(NO3--N)、易交换态磷(Ex-P)、铝结合态磷(Al-P)、铁结合态磷(Fe-P)、闭蓄态磷(Oc-P)、钙结合态磷(Ca-P)、碎屑磷(De-P)和有机磷(Or-P)等各形态氮磷及总氮(TN)和总磷(TP)含量.在此基础上,开展各形态氮磷的空间分布特征、相关关系及生物有效性分析.结果表明,合肥市地表灰尘中氮的主要组成为有机氮(Or-N)、磷的主要组分为无机磷(IP);各形态氮和磷的空间分布受城市土地利用类型影响较大,部分氮磷形态表现出了较为显著的相关性;在工业区、商业区、居住区、文教区、交通区和公园绿地等功能区,生物有效性氮含量分别占TN的质量分数为8.87%、9.60%、6.68%、9.37%、8.20%和8.17%,生物有效性磷含量分别占TP的质量分数为6.70%、18.19%、10.10%、9.69%、10.64%和14.03%.     

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。     

巢湖水华暴发期水-沉积物界面溶解性氮形态的变化

2008年4~10月,连续对巢湖8个样点进行采样,分析了上覆水和表层沉积物间隙水中溶解性氮形态在水华暴发过程中的变化,估算了水-沉积物界面无机氮的扩散通量.结果表明,上覆水中NH4+-N含量随水华暴发强度的增加而减小,溶解性总氮(DTN)含量在水华暴发后明显升高,而NO3--N含量只在水华暴发严重时才明显减少.在大规模水华暴发前(4~5月)上覆水中DTN的主要组成部分是NO3--N和NH4+-N,在水华暴发后则是溶解性有机氮(DON).间隙水中PDTN以NH4+-N为主,其浓度随温度的增加而升高; DON在水华暴发过程中呈先下降后上升的趋势.通量计算结果表明,沉积物作为NH4+-N的“源”一直由间隙水向上覆水释放,西半湖扩散通量在13.06~32.94mg/(m2·d)之间,东半湖扩散通量在4.54~17.41mg/(m2·d)之间.沉积物-水界面交换是湖泊营养盐重要的补充途径,为水华持续暴发提供营养来源.     

茅尾海入海河口区表层沉积物磷形态特征研究

以茅尾海两个主要入海河口区表层沉积物为研究对象,采用改进后的连续提取法（SEDEX）对15个采样点沉积物中磷的组分、含量、分布及其影响因素进行研究,探讨了磷的生物有效性。结果表明,无机磷（IP）是茅岭江和钦江入海河口区表层沉积物中总磷（TP）的主要存在形式,平均分别占TP的64.4%和65.9%,有机磷（OP）均占较小的比例。IP均以铁结合态磷（Fe-P）为主要赋存形态,平均分别占TP的31.2%和28.1%,原生碎屑磷（De-P）、自生磷灰石磷（Ca-P）和可交换态磷（Ex-P）平均占TP比例依次递减。河流输入、沉积物粒度和沉积环境是影响茅尾海入海河口区表层沉积物中不同形态磷含量及分布的主要因素。磷生物有效性分析表明,茅岭江、钦江入海河口区表层沉积物中生物可利用磷（BAP）含量分别为2.95~22.52 μmol/g和2.67~13.83 μmol/g,平均占TP的73.9%和68.8%,呈现较强的释磷潜力。     

洪泽湖表层沉积物氮形态分布及影响因素

为探究洪泽湖不同区域沉积物中各形态氮的分布特征及影响因素,文章采用分级浸取的方法将沉积物中氮分为离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可浸取态氮(WAEF-N)、强碱浸取态氮(SAEF-N)、强氧化剂浸取态氮(SOEF-N)和非转化态氮(NTN),并运用多元统计分析研究沉积物的理化性质与各形态氮的关系。结果表明:沉积物可转化态氮(TTN)的含量为377.84～1 085.08 mg/kg,均值为765.93 mg/kg,占总氮(TN)的69.76%,是总氮的主要组成部分,洪泽湖沉积物中氮具有较高的潜在释放风险。各类可转化态氮的含量大小顺序为WAEF-N>SOEF-N>SAEF-N>IEF-N。IEF-N与TN的相关性较低,说明沉积物中TN高低并不一定能代表湖泊内源氮污染释放程度的高低。除了IEF-N和SAEF-N,其余形态氮的空间分布特征均与TN一致,即西湖区>成子湖等中部湖区>东部敞水区。TTN、SOEF-N、NTN分别与TOC、TN均具有极显著相关性(p<0.01),IEF-N与TOC、pH均具有显著相关性(p<0.05),粒度与各形态氮之间的相...     

巢湖藻华暴发对沉积物典型重金属空间分布格局的影响

为探究湖泊富营养化过程对沉积物中重金属空间分异及生态风险的影响,本研究以大型浅水湖泊—巢湖为研究对象,剖析了藻类暴发前、后巢湖表层沉积物中典型重/类金属（Cr、Ni、Cu、As、Cd、Pb）含量及其赋存形态的空间分布特征,并采用次生相与原生相比值、潜在生态风险指数法评估了沉积物重/类金属的污染程度与生态风险的变化规律.结果表明：(1)藻类暴发前6种重/类金属含量空间分布特征均表现为西部湖区显著高于中部和东部湖区（p<0.05,p<0.01）,而暴发后沉积物中重金属含量均有所增加,且空间上呈现均一化趋势;(2)藻类暴发前Cr、Ni、Cu、As和Pb均以残渣态为主,Cd以弱酸提取态为主;藻类暴发后6种重/类金属的残渣态相对质量分数均有所降低,可氧化态相对质量分数均有所增加;(3)藻类暴发后沉积物重金属综合污染程度由暴发前的中等污染程度提升为较高污染程度,且单一重金属污染程度表现出空间分布均一化的趋势;(4)潜在生态风险指数结果表明藻类暴发增加了沉积物重金属污染（As除外）的生态风险.本研究阐明了藻类暴发对巢湖沉积物重金属空间分异及其生态风险的影响,可为大型浅水湖泊生态健康评估与...     

巢湖沉积物中有机磷的生物可利用性研究

沉积物中有机磷通过转化为无机磷被藻类利用,加速水体富营养化进程。采集巢湖沉积物柱状样品,用Ivanoff连续提取法分级提取不同深度沉积物中有机磷,测定了沉积物中碱性磷酸酶的活性,并研究了碱性磷酸酶对沉积物中碳酸氢钠提取态有机磷(NaHCO₃-Po)、盐酸提取态有机磷(HCl-Po)、氢氧化钠提取态有机磷(NaOH-Po)的水解效果。结果表明:东半湖区C14采样点的有机磷浓度高于西半湖区C4采样点,C4采样点NaOH-Po、HCl-Po、NaHCO₃-Po和残渣态-Po浓度占总有机磷浓度的比例分别为41.70%、12.82%、11.05%和2.22%,C14采样点分别为43.75%、19.00%、6.12%和 4.22%,2个采样点不同形态有机磷浓度均为NaOH-Po>HCl-Po>NaHCO₃-Po>残渣态-Po;C4采样点的碱性磷酸酶活性高于C14采样点,这与西半湖区富营养化程度较高有关;NaHCO₃-Po、HCl-Po、NaOH-Po均能被碱性磷酸酶水解,C4和C14采样点表层沉积物中各形态有机磷的水解比例显著高于下层沉积物,说明人类活动产生的有机磷生物可利用性较高,其中,以简单小分子化合物为主的NaHCO₃-Po被水解的比例最高,为65.78%~69.47%。     

水体及沉积物氮磷水平对附植藻类的影响

为了探讨湖泊富营养化过程中沉积物及水体氮、磷浓度对附植藻类的影响,通过室内模拟实验,研究了水体及沉积物氮、磷升高对苦草(Vallisnerianatans(Lour.) Hara)上附植藻类生长、群落组成及其体内氮、磷含量的影响.结果表明,在实验条件下,随着水中氮、磷含量升高,附植藻类生物量及附植藻类氮、磷含量均呈极显著增加(p0.01).随着水体可获得的氮、磷浓度升高,附植藻类的相对丰度有所变化,舟形藻(Navicula)、小球藻(Chlorella)及微囊藻(Microcystis)相对丰度随着氮、磷水平的升高而下降,直链藻(Melosira)则相反,但舟形藻、直链藻、微囊藻、小环藻(Cyclotella)和小球藻均为群落的优势属种.沉积物氮、磷含量升高对附植藻类生物量、优势种丰度及群落氮、磷含量影响较小,均未达到显著水平(p0.05).在实验条件下,沉积物氮、磷含量对附植藻类影响不大,而水体氮、磷浓度升高显著地促进了附植藻类生长.研究结果也为解释富营养化湖泊沉水植物衰退及消亡提供了一定的科学依据.     

抚仙湖不同来源沉积物磷形态垂向分布特征

采用连续萃取法(SEDEX)对抚仙湖岸带代表不同污染来源的5个样点和湖心沉积物中磷形态的分布特征及垂向变化特征进行分析.结果表明,沉积物中无机磷(IP)是总磷(TP)的主要组成部分,占TP的70.46％ ±8.06％;磷形态以碎屑磷灰石(CAP)和闭蓄态磷(Org-P)为主,分别占TP的41.65％±17.04％和29.53％±8.06％,而可交换态磷(Ex-P)含量最低,仅占TP的2.42％±1.45％.不同点位TP含量和各形态磷分布特征不同,以磷矿开采污染为主的东大河口沉积物总磷含量及各形态磷含量远高于其它污染来源的沉积物,其中CAP含量达(131.46±84.78)μmol·g-1.沉积物磷形态垂向特征表征了流域人类活动对抚仙湖的污染历程.东大河口沉积物各形态磷含量随深度变化剧烈,尤其是CAP在8～14 cm随深度增加突然增大后又急剧降低,且均在11 cm处达最大值,这与抚仙湖流域磷矿开采兴起到矿点关闭的历史相吻合.湖心沉积物磷形态分布特征显示了湖岸各种污染来源“汇”的特点.     

南四湖沉积物对上覆水氮磷负荷的时空响应

利用SWAT模型模拟结合水质监测对南四湖水体总氮、总磷负荷在2010年9月的空间分布和1960-2010年的时间分布特征进行了分析同时,测定了 2010年9月获取的表层底泥和柱状岩芯样品的TOC、总氮、总磷含量,结合相关测年结果,分析了南四湖沉积物中总氮、总磷含量在2010年9月的空间分布和近50年来的时间分布特征,并对沉积物和上覆水中总氮、总磷负荷在时空分布上的响应关系进行了分析.结果表明:在空间分布上,南四湖沉积物对上覆水中的总磷负荷有很好的响应关系,相关系数达0.895(p＜0.01),都以无机磷为主;而由于沉积物中的氮多为有机氮,水体中氮以无机氮为主,因此,两者之间的响应关系不明显.在时间分布上,近50年来,南四湖沉积物对上覆水的氮、磷负荷有很好的响应关系,其变化大致可分为低含量、急剧增长、有所下降3个阶段,但沉积物的响应在时间上有所滞后.该变化与占南四湖流域面积最大的济宁市近50年的GDP变化有很好的一致性,说明人类活动与湖泊污染密切相关.     

Growth characteristics of algae during early stages of phytoplankton bloom in Lake Taihu, China

Three treatments, sediment plus lake water (S+W), sterilized sediment plus lake water (SS+W), and sediment plus filtered lake water (S+FW), were recruited to investigate the growth characteristics of algae during pre-bloom and the importance of algal inocula in the water column and sediment. The results showed that in the water column, biomass of all algae increased in all treatments when recruitment was initiated, whereas this tendency differed among treatments with further increment of temperature. The process of algal growth consisted of two stages: Stage I, the onset of recruitment and Stage II, the subsequent growth of algae. Compared with S+W, in Stage I, SS+W significantly increased the biomass of cyanophytes by 178.70%, and decreased the biomass of non-cyanophytes by 43.40%; In Stage II, SS+W notably stimulated the growth of all algae, thus incurring the occurrence of phytoplankton bloom. Further analyses revealed that both metabolic activity and photochemical activity of algae were enhanced in SS+W, which resulted from the releasing of nutrients from sediment. These results suggest that algal growth in Stage II and algal inocula in the water column can be important factors for the formation of phytoplankton bloom. In addition, possible mechanisms promoting algal recruitment and subsequent growth of algae were explored.     

乾务水库表层沉积物氮磷和重金属时空分布特征与生态风险评价

为了解乾务水库表层沉积物中的环境质量状况,于2019年丰、枯两季（8月和10月）对库区6个采样点的氮磷营养元素和8项重金属进行了监测,采用综合污染指数法、地累积指数法及潜在生态风险指数法开展生态风险评估和溯源分析。结果表明：乾务水库表层沉积物中TN和TP浓度在丰、枯水期的平均值分别为2 010和433、1 873和308 mg/kg,且总体呈现库中高、南北两端低的时空分布特征。综合污染指数评价结果表明,乾务水库整体TN为重度污染,TP为轻度污染。乾务水库表层沉积物中Hg、As、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn和Pb的平均浓度分别为0.22、10.64、30.97、293.25、17.51、21.01、102.65和55.32 mg/kg。时空分布方面,除Mn和Zn外,其他重金属在丰水期污染相对枯水期较重;受水库地形和季节性调水影响,除Mn和Pb外,其他重金属浓度水平在丰水期均表现出库首至库中区域（Q3和Q4采样点）为高值区,库中至库尾区域（Q2和Q3）在枯水期则为高值区。地累积指数法及潜在生态风险指数法评价结果均表明,Hg为主要的生态风险贡献因子,贡献率达75.8 %,库区综合潜在生态风险等级总体为中风险。

     

滇池沉积物中氮的地球化学特征及其对水环境的影响

采用连续分级提取法研究了滇池外海8个典型区域表层沉积物中总氮与生物有效性氮的含量分布特征,并探讨了不同形态氮释放的影响因素及其对水环境潜在的风险.结果表明,沉积物中总氮含量变化为1888.8~3155.8mg/kg,各形态氮的相对比例为残渣态氮(Residual-N,46.2%~66.3%)>强氧化剂可提取态氮(SOEF-N,22.9%~42.9%)>离子可交换态氮(IEF-N,4.5%~7.5%)>弱酸可提取态氮(WAEF-N,2.2%~4.0%)>强碱可提取态氮(SAEF-N,2.7%~3.8%).生物有效性氮包括IEF-N、WAEF-N、SAEF-N和SOEF-N,海埂沉积物中生物有效性氮的含量最高,与该区域的富营养化程度相一致.其中, IEF-N的分布与上覆水体中氮的含量关系密切,SOEF-N是水体中氮的重要来源.另外, NH4+-N是IEF-N、WAEF-N及SAEF-N中的主要组成部分.蓝藻水华严重的海埂沉积物IEF-N中的NH4+-N含量相对较低,可能表明了富营养化湖泊中浮游生物的大量繁殖与沉积物氮循环之间的耦合关系.