太湖梅梁湾沉积物中氮铁硫转化细菌的毫米级垂向分布及对氮磷迁移转化的潜在影响

本研究在太湖梅梁湾采集沉积柱,采用一种自制的毫米级柱状沉积物自动垂向分层切割装置对表层50 mm沉积物进行垂向切割(间隔2 mm),结合高通量测序技术分析沉积物中细菌群落的毫米级垂向分布;同时采用毫米级高分辨透析技术和薄膜扩散梯度技术(DGT)分析溶解态和DGT可获取态铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)、Fe、P的垂向分布特征。结果显示,沉积物中细菌群落与溶解态和DGT可获取态氮铁磷浓度在垂向上呈现显著的异质性。细菌硝酸盐还原主要发生在-16~0 mm沉积物深度,这可能导致了溶解态和DGT可获取态NO_(3)^(-)-N含量在该沉积物深度的明显减少。细菌铁还原主要分布在-32~-18 mm沉积物深度,细菌硫酸盐还原主要分布在-50~-34 mm的沉积物深度;细菌硫酸盐还原是导致沉积物溶解态和DGT可获取态铁磷浓度从-32 mm随沉积物的深度增加而显著增加的主要原因。本研究加深了对富营养化湖泊沉积物中细菌影响氮磷在垂向上迁移转化的认识。

摇蚊幼虫扰动对富营养化湖泊沉积物—水微界面磷释放的影响

为探讨摇蚊幼虫扰动对富营养化湖泊沉积物—水微界面磷释放的影响,以大纵湖湖心区域为研究对象,通过室内培养试验,模拟摇蚊幼虫扰动下沉积物中磷的释放情况。即利用微电极系统和高分辨率的渗析平衡技术(HR-Peeper),获取摇蚊幼虫扰动沉积物中的溶解氧(DO)和pH值,并同步获取间隙水中的溶解态反应性磷(SRP)和溶解态二价铁(Fe2+),分辨率分别为μm、mm级。结果表明,摇蚊幼虫扰动增加了沉积物中DO的渗透深度及pH值,降低了间隙水中60.7%的SRP及42.1%的溶解态Fe2+的浓度,增加了沉积物中铁结合态磷(Fe-P)的浓度,其他结合态的磷(TP、IP、OP、AP)无显著变化。说明摇蚊幼虫扰动沉积物间隙水中的SRP与Fe2+显著相关,因此摇蚊幼虫扰动沉积物中SRP的释放主要受Fe2+的氧化还原所控制。

微生物对阳澄湖间隙水溶解活性磷释放的影响

为揭示微生物对阳澄湖沉积物溶解活性磷释放的影响,取江苏省阳澄湖表层沉积物,设置对照组和抑菌组连续进行11d的沉积物柱样室内培养试验。利用微电极和高分辨率Peeper技术,获取两组柱样高分辨率溶解氧DO、氧化还原电位Eh和溶解活性磷垂向分布情况,并分级提取柱样磷形态。结果表明,抑菌组沉积物DO、Eh垂向分布明显高于对照组;外加抑菌剂显著降低了间隙水溶解活性磷(SRP)浓度(P<0.001),抑菌组间隙水SRP浓度约为对照组的一半;抑菌组结合态磷的含量较对照组有所增加,NaOH-P与BD-P含量的增量是总增量的主要部分,这两种形态的磷含量的变化与微生物活性相关。研究结果有助于揭示阳澄湖沉积物溶解活性磷释放机理。

厦门潮间带沉积物磷、铁和硫的时空分布及磷释放风险研究

为了解潮间带沉积物中铁和硫的氧化还原过程以及上覆水缺氧等对磷再活化和释放的影响,选择厦门翔安海岸带,应用原位、高分辨采样技术,对沉积物、孔隙水以及上覆水进行为期1 a的连续采样和监测。结果表明:上覆海水缺氧和磷含量超标较为严重,二者在多数月份分别低于2 mg/L和高于0.06 mg/L;在垂向剖面上,孔隙水中溶解活性磷含量同溶解铁含量变化规律一致,而薄膜扩散梯度技术有效态磷和有效态硫含量在局部硫高值区分布一致,表明磷的钝化和再活化主要受控于铁,局部受控于硫的氧化还原过程;在季度变化上,孔隙水中溶解活性磷同上覆水中溶解活性磷含量比较一致,归因于缺氧的沉积环境有利于溶解活性磷的跨界面交换,而多种环境因素的叠加,影响着溶解活性磷和膜扩散梯度技术有效态磷的时空变化;表层孔隙水中磷含量梯度不显著,即磷的释放风险不大,但环境因素的变化极易触发内源磷的释放。

亚热带河道型水库沉积物-水界面磷赋存形态与迁移转化机制

由水库建设引起的河流湖库化和富营养化,是全球普遍面临的重大生态环境问题.而内源污染负荷过大会加剧水库富营养化和水质恶化的风险.因缺乏亚热带河道型水库沉积物中内源磷污染解析,本文采用薄膜扩散梯度(DGT)和高分辨率渗析技术(HR-Peeper)以原位、高分辨率技术对河道型深水水库闽江水口水库中磷(P)、铁(Fe)、锰(Mn)、硫(S)进行监测,并研究河道型水库P-Fe-Mn-S的地球化学耦合机制以及磷的赋存形态和迁移释放机制.结果表明:氢氧化钠提取磷(NaOH-P)是沉积物中磷形态的主要形式,铁结合态磷是控制沉积物磷释放的关键因素,水口水库水体和沉积物营养化程度高,沉积物内源磷污染较严重;在垂直剖面上,沉积物中的P与Fe、Mn、S呈显著正相关,铁锰氧化物的还原溶解和硫酸盐还原有利于磷活化和释放;沉积物中P、Fe、Mn、S会形成正释放从而扩散到上覆水中,在水库开闸和泄洪期间,对流会暂时打破分层,内源磷的释放高于多数天然浅水湖库,这突出了河道型水库内源磷污染治理的重要性和紧迫性.

基于微尺度技术精准评估2种覆盖剂对砷的钝化效果

为探究原位覆盖材料对表层沉积物砷(As)的钝化效果,选择可推广应用的锁磷剂(LMB)和增氧剂(CaO_(2)+CaCO_(3)),通过室内培养实验,应用微电极技术和高分辨率平衡式间隙水采集技术(HR-Peeper),研究覆盖材料对沉积物中砷(As)钝化的影响机制。实验设置锁磷剂组、增氧剂组和对照组共3个处理组,分为4个实验阶段(分别以加入覆盖剂后的第4,30,90,150天为节点)。结果表明:锁磷剂与增氧剂可有效去除沉积物中的As。锁磷剂覆盖最高可降低50.86%的溶解态As,影响深度可达到-100 mm,有效期150 d。增氧剂覆盖最高可降低55.52%的溶解态As,影响深度为-100 mm,90 d后效果减弱。锁磷剂与增氧剂覆盖显著降低了溶解态As的释放通量。锁磷剂上的镧离子对砷酸盐有很强的亲和力,可去除溶液中的砷酸盐。此外,锁磷剂和增氧剂增加了沉积物-水界面中的Eh值,使Fe(Ⅱ)被氧化成Fe(Ⅲ),吸附As从而降低As浓度。此外,溶解态As与Fe(Ⅱ)在沉积物剖面上同步变化且显著正相关(P<0.001),证实了Fe和As的耦合释放机制。研究结果可为淡水生态系统中As污染的控制和治理提供支撑。