山美水库表层沉积物黑碳分布特征及其对磷形态的影响

对亚热带水库福建山美水库表层沉积物黑碳的时空分布特征及其对不同形态磷的影响进行了研究.结果表明,山美水库表层沉积物黑碳(BC)含量为2.44~5.28g/kg,与国外研究水库水平相当,显著高于国内外海岸带沉积物黑碳水平.黑碳整体分布特征为:丰水期>枯水期, 入库区>库尾>近坝区>库中.沉积物中黑碳与总有机碳呈现显著的正相关性,与沉积物粒径分布无明显相关关系.黑碳与有机碳比值平均为24.95%,表明黑碳来源复杂,是陆源生物质燃烧和化石燃料燃烧的共同结果.黑碳与有机磷和铁铝结合态磷这两种易释放磷之间显著相关,其对有机磷和铁铝结合态磷具有一定的吸附固定作用,这种吸附作用可能对沉积物内源磷释放具有一定的抑制效应.     

澳门水域水体有机氯农药的垂线分布特征

对澳门水域水柱不同水深水体进行垂线采样,根据水样颗粒相和溶解相有机氯农药(OCPs)的定量分析结果,探讨水体中OCPs的垂线分布特征.结果表明,OCPs总量变化范围为25 1～67 5ng·L-1,六六六总量为8 7～27ng·L-1;DDTs总量是8 7～29 8ng·L-1;DDT (DDE DDD)垂线分布表明,水柱上层样品的DDT (DDE DDD)>1,说明目前可能仍有新使用的DDT农药进入该水域;据OCPs在颗粒相和溶解相中的分配及其垂线分布表明,水体中悬浮颗粒物主要以沉降和水平迁移输运为主;聚类分析结果亦表明,中层、上层水样的关联程度相对较高,与底部界面水的相关性较低,揭示OCPs在表层沉积物与水体间的垂向交换、迁移较弱,水环境受表层沉积物再次释放OCPs的影响较小.     

黄河湿地孟津段水体及沉积物中有机氯农药的分布特征

采集了黄河湿地孟津段滩区表层水体和沉积物样品,采用C18固相萃取柱和索氏提取分离富集、气相色谱-电子捕获（GC-ECD）检测、气相色谱仪-质谱（GC-MS）确证的方法对样品中20种有机氯农药进行分析和研究.结果表明,研究区表层水体中有α-HCH、β-HCH、γ-HCH、δ-HCH、4,4-DDT、七氯和艾氏剂等7种有机氯农药被检出,检出率为4.2%～62.5%,总含量为ND～12.21 ng/L;沉积物中只有4,4-DDE和4,4-DDT 2种组分被检出,检出率为50％～75％,总含量为ND～64.58 ng/g.表层水体中∑HCHs和∑DDTs含量均未超标,但表层沉积物中有机氯农药存在一定的生态风险.组分分布特征表明,有机氯农药各组分在湿地水体-沉积物的迁移过程中,HCHs在水体中含有较高的比例,沉积物则是DDTs的最终归宿.表层水体及沉积物中有机氯农药的含量具有明显的季节性,从高到低依次为：丰水期＞平水期＞枯水期.源解析的结果表明,表层水体中,HCHs可能主要来源于环境中的早期残留,丰水期可能有林丹的近期输入或附近有林丹的使用;沉积物中,枯水期有机氯农药的污染主要源自环境中的早期残留,而平水期和丰水期则可能有新的污染源输入.总体研究结果表明该区域有机氯农药的来源具有面源污染特征.     

南京市小河流表层沉积物中的有机氯农药残留及其分布现状

004年春,以南京市西南部4条通入长江的小河流为试区,采集不同断面表层沉积物和水样,以及相应流域内农田土壤样品,对所有样品中有机氯农药的残留及其分布状况进行研究,并讨论了农田土壤有机氯农药残留量和理化性质对河流表层沉积物中有机氯残留量的影响.结果表明:沉积物对水体HCHs和DDTs有明显的富集作用,不同河流富集状况不尽相同.农田土壤中HCHs与沉积物中HCHs残留量基本相近,土壤中DDTs残留量明显高于沉积物,可见土壤中HCHs更易迁移至水系.由于土壤有机质易于从偏碱性的土壤中淋出,吸附在有机质上的有机氯残留物易随之转移至沉积物中,因此在流经偏碱性土壤的河流沉积物中OCPs残留量较高.各流域内农田土壤与河水及沉积物中α/γ及DDE/DDT值的变化有一定程度的趋同性,反映了土壤是水体及沉积物中OCPs的主要来源.此外,有机氯各组分在土壤-水体-沉积物的迁移过程中,易迁移者在沉积物中含有较高比例.此外,沉降作用将大大降低小河流向长江输入的OCPs.     

大型底栖动物对长江口潮滩沉积物-水界面无机氮交换的影响

基于实验模拟,通过对比分析潮滩无机氮长短期通量交换、循环规律及沉积物中无机氮的剖面特征在有/无底栖动物活动背景下的差异,探讨了双壳类底栖动物河蚬对长江口潮滩沉积物-水界面无机氮交换的影响及其机制.研究发现:潮滩无机氮界面交换中,河蚬的钻穴活动能增加向上覆水方向氨氮和硝氮的通量值;河蚬长期栖息对界面的生物扰动和代谢物排放能促进氨氮向上覆水的释放并逐渐加强沉积物氧化层中的硝化活动;界面附近河蚬的扰动和喷灌活动改变了沉积物中无机氮的垂直剖面特征,加速了沉积物中有机质的矿化分解和两相界面间氨氮的离子交换,促进沉积物氮库向滨岸水体的释放输出.     

福建山美水库表层沉积物不同形态硅分布特征及其环境意义

采用Tessier连续提取法研究了亚热带典型山区深水水库-福建泉州山美水库沉积物中不同形态硅(可交换离子态硅[IEF-Si]、碳酸盐结合态硅[CF-Si]、铁锰氧化物结合态硅[IMOF-Si]和有机硫化态硅[OSF-Si])的时空分布特征及其环境意义.结果表明,山美水库平水期、丰水期、枯水期表层沉积物中不同形态硅总含量分别为3043.50~4414.24,2711.17~3676.89,3198.44~4444.28mg/kg,平水期>枯水期>丰水期;其空间分布特征为:库尾区>水库中部区>近坝区>入库区.该水库中IEF-Si和CF-Si相对含量少,活性大.虽然可交换态硅的含量较少,其释放潜能有可能对水生生态系统营养状况及初级生产产生影响;CF-Si对环境因子尤其是pH值特别敏感;IMOF-Si和 OSF-Si相对含量高,IMOF-Si可能是山美水库硅补充的最主要途径;而OSF-Si是比较稳定形态的硅,其分布规律与受不同时期沉积下来的沉积物类型和环境影响有关.平水期、丰水期CF-Si与IMOF-Si呈显著正相关关系(P<0.05,r=0.728;P<0.05,r=0.672),丰水期、枯水期IMOF-Si与OSF-Si均呈显著正相关关系(P =0.05,r=0.757; P <0.01,r=0.832).     

杭州湾泥沙中重金属元素的分布及影响因素

通过对杭州湾海域表层沉积物和悬浮泥沙中重金属等含量分析,并结合三维流场和沉积动力环境计算结果,研究了该海域泥沙颗粒中重金属元素的分布特征及影响因素,分析了动力沉积在重金属元素汇聚的作用.结果表明,杭州湾海域泥沙中重金属含量相比20世纪80年代有明显减少,环境质量有好转,表层沉积物中重金属含量相比国内其他重要河口海湾区域处于中等水平.湾口中部是重金属重要的汇集区域,表层沉积物中各重金属含量均为湾口高、湾顶低,Cu、Hg最大值出现在湾口中部,Pb最大值出现在湾口北侧,悬沙中金属含量均比在表层沉积物中略高,离散性相比更小,空间分布更为均匀.有机质对表层重金属含量和分布具有重要作用;悬浮颗粒物和表层沉积物中重金属的含量和空间分布具有较大的差异,一定程度上表明海湾颗粒物重金属是长江口输沙和杭州湾北岸排污的共同作用;研究海域水动力作用强烈,潮流对泥沙的沉积分异是造成悬沙和表层沉积物中金属含量和离散性差异的重要原因.     

蓄水前后三峡库区香溪河沉积物磷形态分布特征及释放通量估算

三峡库区汛末蓄水过程改变了支流库湾沉积物赋存环境,继而影响沉积物磷形态的分布特征和沉积物-水界面过程.本文通过对2016年8月(蓄水前)和10月(蓄水后)香溪河库湾沉积物和上覆水样品的采集分析,分析了蓄水前后库区干流和支流库湾底部沉积物磷形态分布特征及赋存的环境条件,估算了沉积物-水界面PO3-4-P交换通量.结果表明:蓄水后沉积物上覆水pH增加,碱性增强;Eh减少,还原性增强.沉积物中各形态磷相对含量由Na OH-PHCl-POP转变为HCl-POPNa OH-P,沉积环境的改变是磷形态变化的根本原因.沉积物中TP增加了1.3倍,上覆水ρ(PO3-4-P)是蓄水前3.7倍,间隙水ρ(PO3-4-P)是蓄水前8.3倍,增加了香溪河库湾沉积物营养盐释放风险.蓄水前后香溪河沉积物PO3-4-P总体均表现为"源",但PO3-4-P扩散通量由蓄水前的-0.002 9~0.005 9 mg·(m~2·d)~(-1)增加为蓄水后的0.006 7~0.107 1 mg·(m~2·d)~(-1),蓄水后香溪河库湾底部沉积物磷释放量增加.     

不同溶解氧条件下沉积物-水体系磷循环

磷是控制富营养化水平和水环境演变的关键元素.沉积物-间隙水体系是影响近海水体磷循环的主要界面,而上覆水溶解氧（DO）则是影响这一界面磷转化行为和界面通量的控制因子.针对近海环境特征,利用沉积物多管培养装置进行室内实验和动力学过程研究,探讨了DO变化对沉积物-间隙水体系磷的赋存形态、转化和释放的影响.结果表明,上覆水DO变化对沉积物-水界面溶解态活性磷酸盐（DRP）交换通量有显著的影响,低氧条件下沉积物具有较富氧和无氧更高的DRP交换通量;富氧条件下沉积物中总磷在表层富集量最高,具有较高的保存能力,低氧和无氧状态下沉积物对磷的保存能力降低;低氧条件下沉积物中铁结合磷的还原溶解和有机质的矿化是水体的主要磷源.在不同DO条件下,磷的转换呈现出差异化的特征,其中低氧状态下沉积物-水界面的变化和理想的早期成岩模式最为接近.可见,溶解氧对沉积物-间隙水体系磷的释放和转化有着显著的影响,是控制磷循环的重要因素.     

太湖北部三个湖区各形态氮的空间分布特征

通过对太湖北部竺山湾、梅梁湾和贡湖上覆水、间隙水和表层沉积物中各形态氮含量的分析,探讨了其中各形态氮的空间分布特征,计算了沉积物-水界面氨氮(NH4+-N)的扩散通量,并对上覆水、间隙水和沉积物中各形态氮进行了相关性分析.结果表明,空间上,上覆水、间隙水和沉积物中,NH4+-N的平均浓度为竺山湾>梅梁湾>贡湖的分布趋势;NO3--N在上覆水和沉积物中为贡湖>梅梁湾>竺山湾的分布趋势,但间隙水中梅梁湾>贡湖>竺山湾;TN在上覆水、间隙水和沉积物中的分布与NH4+-N相似.NH4+-N在竺山湾、梅梁湾和贡湖的平均扩散通量分别为1009.27μmol/(m2×d)、49.35μmol/(m2×d)和3.14μmol/(m2×d).相关性分析表明:上覆水、间隙水、表层沉积物之间NH4+-N存在相关性.     

再生水补给下湿地沉积物中营养盐空间分布特征

以北京市近郊汉石桥湿地为研究对象,分析再生水补水对湿地沉积物中营养盐空间分布特征的影响,通过采集湿地25个表层沉积物样品和3个柱状沉积物样品,分析了沉积物中有机质（OM）、总氮（TN）和总磷（TP）含量,揭示了湿地沉积物中OM、TN、TP水平空间分布和垂直分布特征。结果表明:汉石桥湿地沉积物中OM、TN、TP含量整体处于较高水平,三者含量平均值分别为70.65,4.72,,0.96 g/kg;在水平空间分布上,OM和TN表现出一致的分布特征,均为上游含量低、中游和下游含量高,TP含量在不同区域间无显著差异;在垂直空间分布上,表层0~10 cm沉积物中OM、TN、TP含量最高,呈现随剖面深度增加含量先降低后逐渐稳定的趋势;化学计量特征表明,湿地表层沉积物中OM、TN、TP呈现显著正相关性（P<0.01）;综合污染指数表明汉石桥湿地沉积物整体上呈中-重度污染。再生水补给加剧了湿地沉积物中氮、磷元素的富集,湿地沉积物营养盐空间分布受补水中残存污染物浓度、水动力条件和湿地地形结构的影响,在水流速度缓慢、滞水区域,沉积物中营养盐含量明显升高,再生水补给是湿地富营养化的重要推力。     

钦州湾沉积物有机氯农药赋存特征与生态风险

利用GC-ECD测定了钦州湾沉积物中17种有机氯农药的含量,并对其组分分布和来源进行了分析。结果表明,样品中有机氯农药的总量为1.50～129ng/g,滴滴涕(DDTs)浓度为0.59～126ng/g,六六六(HCHs)的浓度为nd～2.65ng/g。有机氯农药的分布特征为茅尾海>钦州外湾,茅尾海东岸>西岸。组分分布特征分析显示,DDTs主要来自于历史积累,林丹在某些采样区域内有近期输入。与国内外不同地区沉积物中有机氯农药残留相比,钦州湾沉积物中有机氯农药污染处于低到中等水平。以沉积物生态风险评估值为基准的分析表明,研究区内DDT含量存在较大的生态风险。     

DDTs在海河干流市区段沉积物/水间迁移行为研究

于2007年8月~2008年3月对海河干流表层水和沉积物中滴滴涕(DDTs)污染状况进行了采样调查.结果表明,海河干流水体DDTs含量为6.88~78.82 ng/L(均值28.54 ng/L),表层沉积物中DDTs含量为5.82~45.5 ng/g(均值21.55 ng/g),表层水和表层沉积物中DDTs主要成分分别为p,p-′DDT和p,p-′DDE.利用稳态非平衡逸度模型计算了p,p-′DDT在海河干流沉积物/水间迁移和分布,模型结果用现场实测浓度进行验证,计算值与实测值吻合很好.模型参数灵敏度分析进一步表明,生物降解速率常数、污染物在悬浮颗粒物/水间分配系数以及水体颗粒物沉降通量是影响p,p-′DDT在沉积物/水间迁移过程的主要因素.     

滴水湖水系中氮的污染特征及其影响因子

为探讨滴水湖水系各形态氮的污染特征、不同水体间的各形态氮对比特征、滴水湖水体各形态氮与环境因子的关系, 2013年春季,在上海市最大人工湖水系采集表层水样品28个、沉积物样品22个,测定各形态氮及总氮含量,并通过模拟实验着重探讨滴水湖水体盐度对沉积物向上覆水体释放NH3-N、NO3--N的影响.结果显示,滴水湖水体各氮污染水平较高,表层水体氮的空间差异性相对沉积物中氮的差异性较小.滴水湖水体无机氮以NO3--N为主,沉积物中氮以有机氮为主.周围水系含氮量较高,其中引入水源氮是滴水湖水体中氮的主要来源之一.盐度模拟实验显示,随着上覆水体盐度的增大,底泥中NO3--N的释放量会增加并趋于平衡,NH3-N的释放量则有降低并趋于稳定的趋势.     

Effects of physical and chemical characteristics of surface sediments in the formation of shallow lake algae-induced black bloom

Surface sediments are closely related to lake black blooms. The dissolved oxygen （DO） distribution and its penetration depth in surface sediments as well as the migration and transformation of redox sensitive elements such as Fe and S at the sediment-water interface are important factors that could influence the formation of the black bloom. In this study, dredged and undredged sediment cores with different surface properties were used to simulate black blooms in the laboratory. The Micro Profiling System was employed to explore features of the DO and ∑H2S distribution at the sediment-water interface. Physical and chemical characteristics in sediments and pore waters were also analyzed. The results showed that sediment dredging effectively suppressed the black blooms. In the undredged treatment, DO penetration depth was only 50 μm. Fe^2＋ concentrations, ∑H2S concentrations, and ∑H2S production rates were remarkably higher in surface sediments and pore waters compared to control and dredged treatments. Furthermore, depletion of DO and accumulation of Fe^2＋ and ∑H2S in surface sediments and pore waters provided favorable redox environments and necessary material sources for the blooms. The study results proved that physical and chemical characteristics in surface sediments are important factors in the formation of the black bloom, and could provide scientific guidance for emergency treatment and long-term pre-control of black blooms.     

大亚湾滨海湿地沉积物间隙水无机氮分布特征及其沉积物-水界面交换通量

为探讨大亚湾滨海湿地沉积物间隙水中无机氮的时空分布规律及其环境效应,于2017年3月（枯水期）和8月（丰水期）分别采集了大亚湾湿地3个断面的沉积柱,测定了间隙水中无机氮含量并对其在沉积物-水界面交换进行了实验室培养实验。结果发现,滨海湿地近岸上覆水中氮营养盐含量远高于大亚湾水体平均值,说明近岸人类活动对湿地生态系统中氮含量的影响较为严重,河流输送是其来源的主要途径。间隙水中NH₄-N、NO₃-N和NO₂-N的平均含量分别为:770.60、7.63和7.39 μmol/L,其中NH₄-N是DIN的主要组分,约占DIN的85.82%~99.67%。室内培养实验发现,NH₄-N、NO₃-N和NO₂-N的界面交换通量平均值分别为0.09、-0.18和0.36 mmol/（m2·d）,不同断面下DIN的交换速率存在明显差异。整体上,DIN的交换通量在枯水期约为0.41 mmol/（m2·d）,湿地沉积物表现为上覆水DIN的源;而丰水期沉积物则成为DIN的汇,其平均通量约为-0.23 mmol/（m2·d）。对照实验结果表明,灭菌之后NH₄-N、NO₃-N和NO₂-N的平均交换通量均有所降低,相比于原始组分别降低了76.5%、23.7%和50.3%,说明微生物在氮的转化中起到了非常重要的作用。     

冬季大黑汀水库沉积物-水界面氮磷赋存特征及交换通量

本文研究了大黑汀水库表层沉积物碳氮磷污染负荷及分布特征,利用Peeper （pore water equilibriums）技术获取沉积物-水界面氮磷剖面特征,分析大黑汀水库间隙水氮磷分布的空间差异;采集沉积物无扰动柱样用静态培养法对其水土界面氮磷交换速率进行估算.结果表明：沉积物中TN、TP和TOC的含量分别在729~5894mg/kg、1312~2439mg/kg和0.5%~5.6%之间,沉积物中氨氮（NH₄⁺-N）、硝酸盐氮（NO₃^--N）、亚硝酸盐氮（NO₂^--N）和活性磷（PO₄^3--P）含量分别在0.6~202.9、34.4~168.3、0.1~0.3和16.1~75.2mg/kg之间,主要表现为下游含量高于上游,空间分布特征明显;沉积物C/N表明该水库有机质主要来源于水体内部,与人类网箱养殖活动有关.间隙水中NH₄⁺-N和PO₄^3--P浓度远高于上覆水,表明大黑汀水库间隙水具有向上覆水体扩散营养盐的潜力.在垂直方向上间隙水中NH₄⁺-N浓度随深度的增加而变大,PO₄^3--P浓度具有在0~4cm快速增加,之后表现出逐渐降低的趋势.静态释放结果表明,沉积物-水界面NH₄⁺-N和PO₄^3--P的交换通量分别为3.5~110.5mg/（m²·d）和0.1~1.6mg/（m²·d）,NO₃^--N和NO₂^--N交换通量在-112.5~157.2mg/（m²·d）和0.04~0.94mg/（m²·d）之间.NH₄⁺-N、NO₃^--N和PO₄^3--P在下游表现出较高的释放速率.较高的沉积物内源负荷使得大黑汀水库沉积物具有较大的向上覆水释放营养盐的潜力,改善水库沉积物污染状况是治理大黑汀水库水体环境的必要之举.     

春季潘家口水库沉积物-水界面氮磷赋存特征及迁移通量

以春季潘家口水库沉积物为研究对象,分析了水库整体营养盐污染现状及内源释放特征.通过高分辨率间隙水采样器（HR-Peeper）获得沉积物间隙水,以此分析营养盐垂向分布特征及空间差异性;以原柱样沉积物静态释放试验获取沉积物-水界面营养盐迁移通量,并分析了潘家口水库内源负荷特征.结果表明：库区沉积物营养盐释放风险较高,TN、TP含量分别为3701.59~8221.28和756.28~1696.15mg/kg.通过C/N比确定2017年以前的网箱养殖残留的饲料和鱼粪是水体富营养化的主因.原柱样静态释放结果表明,NH₄⁺-N、NO₃^－-N、NO₂^－-N、SRP交换通量分别为23.71~156.80,-7.37~-161.78,1.64~33.4和0.56~2.86mg/（m²·d）,潘家口水库内源负荷相对较高.该结果与水库本身的高有机质及氮磷赋存量、生物分解耗氧及春季逐步提高的水温有关,导致营养盐加速释放进入上覆水柱.潘家口水库的内源负荷能够加速水库的富营养化进程,应采取措施控制潘家口水库内源负荷.     

白洋淀夏秋季沉积物氮赋存形态及分布特征

为研究白洋淀夏秋季各典型淀区沉积物中氮赋存形态及分布特征,采用逐级提取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)、强碱可浸取态氮(SAEF-N)和强氧化剂可浸取态氮(SOEF-N),并对沉积物各形态可转化态氮与间隙水氨氮、硝氮的相关性进行分析。结果表明:夏季沉积物TN含量为3195.95~6335.34 mg/kg,秋季沉积物TN含量为3553.89~5786.3 mg/kg,原始区和养殖区的TN含量夏秋两季差异最大;夏秋两季15个采样点及5个功能区各形态氮含量均表现为WAEF-N>SOEF-N>SAEF-N>IEF-N,各形态可转化态氮含量无明显的季节变化特征;相关分析表明,沉积物中的弱酸可浸取态氨氮、硝氮与间隙水中的氨氮、硝氮在夏秋两季均相关性显著(P<0.05)。