湖湾沉积物磷吸附特征与微生物群落的响应关系

沉积物作为湖湾水体中磷的主要来源之一,其微生物群落在磷的吸附过程中扮演着重要角色。选取太湖梅梁湾和贡湖湾为研究区域,首先对研究区域水体和沉积物中氮、磷浓度进行空间分布特征研究,同时,进一步分析沉积物磷吸附特征和微生物群落差异性,阐明沉积物磷吸附特征与微生物群落的响应关系。结果表明,两个区域水体总磷(TP)质量浓度分别为0.136、0.220 mg/L,总氮(TN)质量浓度分别为1.279、2.004 mg/L,沉积物TP质量分数分别为440.29、586.37 mg/kg,TN质量分数分别为1161.21、1445.84 mg/kg。梅梁湾区域沉积物理论最大磷吸附量(Q_(max))较高,最高可达0.799 mg/g,且对磷的吸附速度快,吸附动力学常数达1.997 g/(mg·min),两个区域沉积物均存在扮演“源”的点位(M11和A10)。通过微生物群落结构演替规律分析,结果显示,贡湖湾藻型区域微生物多样性高于草型区域,变形菌门(Proteobacteria)是两个区域门分类级别上丰富度最高的门。M11和A10点位沉积物具有较大的磷吸附量,在微生物群落演替过程中,可能是解磷功能微生物解磷能量来源,从而加剧沉积物磷的释放,也进一步说明在微生物介导下,两个区域沉积物均有较强的磷释放风险。

农村生活污水处理设施出水排放对湖荡水质影响分析

为探究嘉兴市下辖农村生活污水处理设施出水排放对湖荡水质的影响,于2019年6月采集44个湖荡的上覆水、沉积物和间隙水样品,并将湖荡及附近160个污水处理设施区域划分为9个区域,分析了各区域污水处理设施出水对湖荡水质的影响。结果表明,研究区域夏季湖荡水体污染严重,上覆水化学需氧量(COD)、氨氮(NH_(3)-N)、总氮(TN)、总磷(TP)质量浓度均值分别为6.58、1.38、2.47和0.27 mg/L,间隙水的4项指标分别为51.12、18.13、30.32和0.58 mg/L,大部分湖荡为劣Ⅴ类水体。研究区域上覆水COD与间隙水COD呈极显著正相关(p<0.01),间隙水NH_(3)-N与沉积物TN呈极显著正相关(p<0.01),上覆水TN和TP浓度与设施出水排放氮磷浓度均呈显著正相关(p<0.05),与氮磷去除率呈显著负相关(p<0.05),表明农村生活污水处理设施氮磷去除率对湖荡上覆水中氮磷营养盐浓度存在影响。

城市河网区河流沉积物磷形态分布特征及释放贡献

以嘉兴城市河网区为研究区域,在调查区域水质和沉积物磷空间变化特征的基础上,分析沉积物中各形态磷的垂直与空间赋存状态,通过吸附释放参数计算EPC0值,明确了沉积物-水界面磷迁移影响因素和沉积物中活跃磷素的释放风险和贡献.结果表明,研究区域水质氮磷污染较为严重,沉积物TP含量均值呈北部河网区>西部河网区>南部河网区,基于单因子指数法的生态风险评价为Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级的样本比例分别为10.91%、25.45%和63.64%.沉积物各形态磷整体呈现TP>IP>HCl-P>NaOH-P>OP,沉积物生物有效磷(BAP)整体呈现Olsen-P>AAP>WSP>RDP;在沉积物垂直剖面中,部分位点受到外界因素的强烈影响垂向波动较大,整体上是随深度的递增而减小,这与近年来研究区域接收的外源磷积累过程在加重有关.相关性分析表明,沉积物磷吸附容量(Q_(max))与铁铝氧化物呈显著相关性(p<0.05);释放参数EPC0与TP、IP与HCl-P呈显著相关性(p<0.05).结合BAP形态,研究区域河流沉积物NaOH-P、HCl-P、AAP、Olsen-P及WSP存在较高的释放潜力.南部河网区沉积物主要呈现磷“源”角色,西部和北部河网区部分区域沉积物充当磷“源”角色.南部河网区在长短时间尺度下的磷主要释放形态为NaOH-P、HCl-P和OP,北部河网区在长时间尺度下主要释放磷形态为NaOH-P、HCl-P,西部河网区在短时间尺度下主要释放形态以HCl-P为主,在长时间尺度下3种磷形态的释放风险仍然较高.

蓝藻越冬期湖湾沉积物磷吸附特征和释放风险

越冬过程是蓝藻暴发的前置阶段,该时期沉积物内源磷是蓝藻水华发生的主要磷源之一.在调查藻型湖湾蓝藻越冬两个时期(休眠期和复苏期)水质和沉积物污染物指标的基础上,进一步分析了水平和垂直方向上沉积物磷吸附特征,阐明沉积物磷释放风险及微生物群落结构变化.结果表明,研究区域两个时期湖湾基本为中度富营养水平,并且水质和沉积物氮磷污染较为严重,越冬期叶绿素a含量(Chl-a)仍然处于较高水平.准二级动力学模型和修正后的Langmuir模型能分别较好地描述沉积物对磷的动力学和等温吸附行为,沉积物理论磷最大吸附量(Q_(max))呈现:底层>中层>表层的规律,最高可达1.648 mg·g^(-1),且底层对磷的吸附速率较高,其准二级动力学模型吸附常数达6.292 g·(mg·min)^(-1),其吸附参数(Q_(max)、NAP和EPC_(0))主要受沉积物自身理化性质和湖体营养水平影响.休眠期沉积物主要扮演着磷汇角色,而复苏期部分沉积物扮演着磷源角色,存在较高的内源磷释放的风险.沉积物微生物群落结构分析结果显示,蓝藻休眠期沉积物中微生物多样性高于复苏期,且部分具有解磷功能的微生物门类相对丰度较高.