湖泊沉积物溶解性有机氮组分特征及其与水体营养水平的关系

通过紫外-可见光吸收光谱,三维荧光光谱和气相色谱质谱联用(GC-MS)方法,比较研究了不同湖区与不同营养水平五个典型湖泊(洱海、滇池、鄱阳湖、武汉东湖、太湖)沉积物DON组分特征及其与水体营养水平间关系。结果表明:1与东部平原湖区相比,云贵高原湖泊沉积物DON结构较为稳定,生物可利用率较低;2同属云贵高原湖区,污染较严重的滇池,其沉积物DON来源和结构组分较复杂,生物可利用率较高;而污染程度相对较轻的洱海,其沉积物DON来源较简单,结构组分稳定性相对较高,有利于维持较好的水质;3东部平原湖区中,太湖和武汉东湖营养水平接近,其沉积物DON结构组分相近且相对复杂,但芳香度较低,芳香环取代基较少,对营养盐的固持能力较弱,对水污染的贡献较大,而鄱阳湖,其沉积物DON结构组分相对简单,但对营养盐的固持能力较强,对维持良好水质起积极作用;4P_((Ⅲ+Ⅴ,n))/P_((Ⅰ+Ⅱ,n))指数(类腐殖质与类蛋白质含量的比值)依次为滇池(33.14)>洱海(21.49)>太湖(15.65)>东湖(8.49)>鄱阳湖(5.21),E_4/E_6指数(465与665nm处的吸光度比值)依次为滇池(27.00)>东湖(6.65)>鄱阳湖(5.47)>太湖(3.50)>洱海(2.31),即P_((Ⅲ+Ⅴ,n))/P_((Ⅰ+Ⅱ,n))与E_4/E_6指数对不同营养水平湖泊的区分度较好,此外,两种指数与沉积物中多种氮具有较好的相关性,两者可在一定程度上指示湖泊营养水平。

太湖富营养化湖区秋季水体和沉积物中硝化微生物分布特征及控制因素

微生物参与下的氮循环是富营养化湖泊十分重要的生物地球化学循环过程.采用基于amoA功能基因和16S rRNA基因的荧光定量PCR、PCR-DGGE与高通量测序等分子生物学技术,调查秋季太湖不同水体和表层沉积物中氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)群落丰度和组成,探讨影响硝化微生物分布的关键环境因子.结果表明,中度富营养化的梅梁湾湖区水体表层、中层和底层水样和表层底泥中AOA amoA基因的丰度分别低于轻度富营养化的湖心区,而不同层水样中AOB amoA基因的丰度分别高于湖心区.梅梁湾湖区和湖心区水样中AOA群落组成基本相似,2个湖区表层沉积物样品中AOA群落组成亦基本相似,水体中AOA群落组成与表层沉积物中AOA群落组成有差异,AOA群落丰度显著受硝态氮、pH和DO影响;表层沉积物中AOB群落丰度有明显差异且显著受总氮含量影响,表层沉积物中NOB群落丰度也有明显差异且显著受亚硝态氮含量影响.太湖梅梁湾湖区和湖心区水体与表层沉积物AOA群落包括Nitrosopumilium和Nitrosotalea两大属;表层沉积物AOB群落主要包括亚硝化单胞菌(Nitrosomonas)和亚硝化螺菌(Nitrosospira)两大属,NOB群落主要包括硝化刺菌(Nitrospina)和硝化螺菌(Nitrospira)两大属,其中硝化螺菌属是淡水湖泊中比较少见的亚硝酸盐氧化菌.影响太湖水体和沉积物中AOA和AOB丰度的最主要环境因子为总氮、总磷与铵态氮.研究表明典型富营养指标(总氮、总磷、铵态氮、硝态氮和硝态氮等)是影响太湖梅梁湾和湖心区水体和沉积物中AOA或AOB丰度以及硝化微生物群落丰度的重要因素.

富营养水体沉积物磷素释放机理及控制技术研究进展

水体中的磷素主要来自外源磷的输入和内源磷的释放,目前内源磷释放已经成为水体富营养化中磷的主要来源,因此研究内源磷释放机理及其控制技术具有重要意义.文章介绍了沉积物循环机理,简述了沉积物磷释放的影响因素,溶解氧、水温和pH等因素对沉积物磷释放有很大影响.综述了当前控制沉积物释磷的常用技术手段,认为低成本高效率的化学修复技术具有良好的发展前景,疏浚技术与生态修复相结合的技术手段有可能成为今后控制沉积物磷素释放的发展方向.

不同水体营养盐浓度下沉积物添加镧改性膨润土(Phoslock^■)对轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)生长的影响

轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)是我国浅水湖泊常见的沉水植物,经常用于湖泊生态修复工程.然而在生态修复中后期,轮叶黑藻又往往会过度繁殖,影响其他湖泊功能的发挥.镧改性膨润土(锁磷剂)可以有效地降低沉积物中生物可利用磷含量,近年来被用于控制湖泊沉积物磷释放,其对轮叶黑藻生长和形态的影响还有待阐明.本研究在2种不同上覆水营养盐浓度条件下,设置添加和不添加锁磷剂2种处理,探究沉积物添加锁磷剂对轮叶黑藻生长及形态特征的影响.结果表明:1)沉积物添加锁磷剂之后,铁锰结合态磷、有机磷、铝结合态磷等生物可利用磷浓度显著降低,而生物不可用磷,如钙结合态磷浓度显著升高;2)沉积物添加锁磷剂显著降低了轮叶黑藻的生物量和生长率.添加锁磷剂的处理组植物的株高、地上部分生物量均明显低于无锁磷剂组;相反,添加锁磷剂显著增加了植物的根长和地下部分生物量,进而提高了植物的根冠比;3)锁磷剂对轮叶黑藻生长的影响程度与水体营养盐浓度有关,在低营养盐浓度水体中锁磷剂对植物生长和形态特征的影响更为显著.本研究表明,锁磷剂的添加能降低沉积物中生物可利用磷浓度,抑制轮叶黑藻的生长,同时这种影响程度与在水体营养盐浓度有关.

水体富营养化的成因及污染沉积物的防控措施研究

我国湖（库）水体的环境现状令人担忧，富营养化的进程大大加快。对我国131个主要湖泊和39个大中型水库按《湖泊富营养化调查规范》进行评价，结果表明：湖库的富营养化状况十分严重，131个主要湖泊中，已达富营养程度的湖泊有67个，占调查湖泊总数的51．3％；已达富营养程度的水库有12座，占调查水库总数的30％。

滇池沉积物磷内负荷及其对水体贡献的研究

在滇池全湖选取 1 1 0个采样点 ,调查了沉积物磷的营养状况 ;外海不同方位选取 6个采样点 ,研究了沉积物磷的赋存形态、剖面分布及其对水体的贡献 .结果表明 ,滇池沉积物表层 ( 0～ 5cm)总磷含量主要变化在 2～ 3g·kg-1 ,最大值为 6 6 6g·kg-1 .沉积物剖面表明 ,表层总磷含量远高于底层 ,在 0～ 1 0cm总磷含量随深度增加而迅速降低 .在点 4、点 5和点 6 ,不同形态磷的含量顺序为NaOH P ,Org P >HCl P >BD P >NH4Cl P .滇池南部 (S1、S2 )沉积物钙结合态磷含量较高 ,表现为HCl P >NaOH P ,Org P >BD P >NH4Cl P(表层 0～ 2 0cm) .沉积物表层 0～ 1 0cm活性磷含量很高 ,且随深度增加含量急剧下降 ,滇池北部沉积物具有很大的释磷潜力 .可溶性磷在水 土界面的浓度梯度为沉积物磷向水体扩散提供了条件 。

水体沉积物中磷分级及其影响因素--以Hupfer方法为例

根据Hupfer方法可将沉积物中磷形态划分为弱吸附态磷(NH_4Cl-P)、铁磷(Fe-P,BD-P)、铝磷(Al-P,NaOH-P)、钙磷(Ca-P,HCl-P)和残渣态磷.本文通过数据提取和分析,发现全磷(TP)与以上各部分磷之间存在极显著的相关性(P<0.001),其中,TP与NH_4Cl-P、BD-P和HCl-P之间的关系符合一元二次方程,与其他组分的关系符合线性关系.进一步分析表明:沉积物自身磷质量分数、外源磷负荷、悬浮条件和氧化还原电位是影响磷形态分级和生物有效性的主要因素,并就湖泊中磷的形态分级和转化进行了探讨,为今后评价磷的内源循环提供理论参考.

深圳市近岸海域水体和沉积物环境质量评价

采用多种方法定量评价了深圳市近岸海域水体和沉积物的环境质量,并分析了其影响因素。研究结果表明:(1)深圳市近海水体主要受到沿岸陆源污染和海上交通污染的影响,主要超标物为无机氮(TIN)和PO4-P。(2)由于污染源空间分布的差异,西部海域水体污染较为严重,为IV级水质;而东部海域的污染较轻(除小梅沙湾口外),其水质大多达到I类标准。(3)东部海域水质富营养化程度小于西部海域.东部海域水体大多为贫营养水体;西部海域所有监测点的水体都是过营养水体,且TIN(>PO4-P)为主要的限制性因子。(4)深圳市近海沉积物受到一定程度的污染,但总体尚好,大多能达到II级标准。除了有机污染物外,沉积物还受到重金属污染。沙头角湾口以Hg和Cd污染的潜在生态危害系数较大,而其他海域以Hg污染的潜在风险系数较大;沉积物重金属污染的潜在生态危害指数只有沙头角湾口和固戍近海在2002年达到强的程度,其他监测点较轻微。

沉积物-水体界面氮磷的迁移转化规律研究进展

沉积物-水体界面氮磷等营养物质的迁移转化对湖泊生态系统的研究具有重要意义。综合分析了沉积物和水体的氮磷浓度、比例、形态特征及其与藻类生长的关系,系统概述了沉积物-水体界面氮磷的迁移转化研究进展,并介绍了滇池该方面的研究现状。

武夷山九曲溪水体营养水平与原生动物群落变化相互关系研究

2 0 0 0年研究了武夷山九曲溪水体的营养状态与原生动物群落结构关系。发现并非水越清洁PFU原生动物种类就越多 ,这要决定于水体的营养状况。当水体是贫营养时 ,水越清洁 ,PFU原生动物种类反而会越少。研究结果表明 ,即使在低营养水平的水体中 ,PFU法一样能准确反映人类活动对当地水环境的影响。

骆马湖沉积物重金属及营养盐污染研究

利用137 Cs定年技术对骆马湖沉积物柱状样进行了定年,同时测定了沉积物中重金属和营养盐含量的垂直剖面与水平分布。结果显示:骆马湖沉积物的平均沉积速率为3.5mm/a;在垂向上,随着沉积物深度变浅,营养盐含量逐渐升高,而大部分金属元素含量保持稳定或减少,只有Cd和Pb含量明显升高;在平面上,大部分金属元素的含量峰值出现在湖心区域,而营养盐的含量峰值出现在西部和南部湖区。可见骆马湖受人为污染影响严重的主要是重金属中的Cd与Pb和营养盐,且湖心区域污染较重。

潮滩沉积物—水界面营养盐N、P分布及交换特征

通过2月枯季和8月洪季样品的采集、室内分析和测试,对滨岸带潮滩沉积物孔隙水中营养盐含量的分布、迁移和扩散通量进行了初步研究。结果表明,NH_4^--N和N0_3^--N的平均含量8月洪季比2月枯季低,但是NO_2-N含量在8月份却达到最高,为0.04 mg/L;TP在季节分布上变化不大,8月洪季时含量较高。在空间分布上发现,排污口及大面积围垦对营养盐局部分布的影响较大。营养盐剖面分布总体趋势为NH_4^--N含量随深度增加而增加,NO_3^--N随深度增加而减少,但同时受到沉积速率和污水排放的影响。潮滩沉积物—水界面间无机氮磷的平均扩散通量分别为7.15、-0.53μg/(cm^2·d),因此沉积物是N的输入源,P的汇。同时还发现,污染物的排放能极大地改变该地区的N、P迁移量甚至迁移方向。

北京四海浮游藻类叶绿素含量与水体营养水平的研究

1987年1—12月对北京四海叶绿素含量进行了逐月测定,结果表明,各海叶绿素含量明显不同。四海叶绿素含量年均变化在0.0075—0.0259mg/L之间,其中以前海为最低,北海为最高。叶绿素含量有明显的季节变化,冬季最低,夏、秋季最高。四海叶绿素a的含量随水温、色度、悬浮物、BOD_5、COD、总磷、总氮、藻类数量的增加而增加,随水体透明度的上升而下降。用叶绿素含量作为指标对四海富营养程度评价结果为:西海、后海、前海为中略偏富营养,北海为富营养水体。

清水江水体和沉积物中氮、磷的分布及变化趋势

为了解西南山区河流上游干流的水质现状,采集贵州清水江上游水体和表层沉积物样品,分析测试营养元素的总量及各形态含量,研究其在流域的空间分布特征及变化趋势。研究结果表明,水体及沉积物中N,P含量变化呈现明显的空间分布特征,具体表现为上下游城市段明显高于中游农村段,水体中N,P含量的变化波动较大,受人类活动影响明显,而沉积物中N,P含量的变化相对稳定。N在水体的无机态形式较高,在沉积物则以有机态的形式存在,P在水体和沉积物中则均主要以无机态形式存在。水体及沉积物中N,P的各项比例表明,营养元素的组成受局部环境影响较大。相关性分析表明,沉积物中无机态氮是水体中N的重要来源之一。

广西铁山港红树林区水体的营养水平与结构特征

根据2008年1、5、8和11月间对铁山港红树林生态区进行的4个季度月调查取得的数据资料,首次从水体营养盐的时空变化规律入手,探讨了营养盐水平、结构与环境、生物因子的相互关系,初步揭示了营养盐限制因子的成因和规律。结果表明,研究海区N、P、Si营养盐含量表现为Si、N含量较高、P含量较低,季节变化多呈春、夏季高,秋、冬季低的特征,陆源输入、养殖排废和红树林区凋落物的释放补充对海区营养盐含量和结构的变化起关键作用。陆源输入对Si的影响最大,P次之,对N的影响最小。营养盐与环境因子之间的关系中,以Si出现显著性的几率最高(23次),P次之(19次),N相对较低(18次)。但N、P的含量变化对海区的初级生产力和浮游动、植物生物量的影响比Si明显,其中春季突出了N、P的影响作用,秋季则以Si影响为主。P为该海区营养盐的限制因子,N呈富足状态,而Si是最丰富的营养盐。海区的营养水平为春季显著富营养状态,夏季中营养状态,秋、冬季均处于贫营养状态。

不同营养水平城市水体温室气体溶存特征及影响因素研究

为了解不同营养水平城市水体温室气体溶存浓度的变化特征,于2015年4月~11月对聊城市城区铃铛湖和徒骇河表层水中CO_(2)、CH_(4)和N_(2)O浓度进行了定点监测并计算了温室气体的饱和度和水—气界面的排放通量,同步测定了水体的理化指标,以探究在不同营养水平下影响水体温室气体溶存和排放的主要因子。结果表明,铃铛湖和徒骇河的富营养化水平分别为中~富营养级和富~重富营养级;两水体溶存温室气体均为过饱和状态,是大气温室气体的“源”;富营养化水平对N_(2)O和CH_(4)浓度影响显著,徒骇河中N_(2)O和CH_(4)的浓度、饱和度和通量均显著高于铃铛湖,而CO_(2)无显著性差异;铃铛湖和徒骇河水体富营养化指数EI与N_(2)O的含量、饱和度和通量呈显著正相关关系,而与CH_(4)和CO_(2)的相关性则不显著;铃铛湖中三种温室气体主要受到NO^(-)_(2)-N、NO^(-)_(3)-N、水温(WT)的影响,而徒骇河N_(2)O和CO_(2)的主要影响因子为Chl-a、NH_(3)-N、pH和WT,CH_(4)则受多种因子的综合影响。

长江中下游浅水湖泊沉积物中磷的形态及其与水相磷的关系

研究了长江中下游22个不同生态类型的浅水湖泊表层沉积物中磷的地球化学形态及水相磷含量等水质特征.对沉积物中磷形态的连续提取分析发现,自然粒度下,绝大部分湖泊的沉积物中90%以上的磷是以生物较难利用的形态存在的,活性磷所占比例很小.而在严重污染的城市湖泊中,活性磷含量则可以占到总磷的35%以上.沉积物中活性磷含量的高低与总磷含量并不一致.水草的存在对水相磷含量及沉积物中磷的活性都有显著的影响.水相磷的含量与沉积物中交换态磷的含量、沉积物铁磷比有显著的相关关系.研究表明,沉积物地球化学性质、水体营养盐含量及浅水湖泊生态类型之间存在复杂而密切的联系.

太湖沉积物磷形态及pH值对磷释放的影响

对太湖不同营养水平和不同特征的4种沉积物的总磷、磷形态、粒径组成、化学组成进行了分析,模拟研究了不同pH值对上覆水体中总溶解性磷和溶解性活性磷含量的影响.结果表明,太湖沉积物样品总磷含量在336.1～3408.01mg/kg,属于中富营养化到极富营养化水平.pH值是影响磷释放的重要因素,碱性条件下,促进NaOH-P的释放;酸性条件下,促进HCl-P的释放.严重富营养化湖区沉积物的磷主要由无机磷组成,其中主要是NaOH-P,该区中pH值增加会导致磷释放量的大幅度增加,而pH值下降对磷释放量的影响较小.中富营养化湖区沉积物的无机磷组成中,部分湖区NaOH-P含量高,部分湖区HCl-P含量高,所以该区中pH值变化对沉积物磷释放的影响,由于NaOH-P和HCl-P含量不同而存在差异,NaOH-P含量较高,pH值增加会导致磷释放量的大幅度增加;HCl-P含量较高,pH值下降会导致磷释放量的大幅度增加.

河口滨岸潮滩沉积物-水界面N、P的扩散通量

选择了长江河口及上海滨岸作为研究对象 ,分析了潮滩上覆水、沉积物孔隙水中营养物质N、P的含量 ,并初步估算了潮滩沉积物 水界面间N、P的扩散通量。上覆水中NH4 + N含量分布在 0 .0 0 82～ 2 .5 6mg/L ,NO2 - N为 0 .0 3～ 0 .5 8mg/L ,NO3- N为 0 .6 9～ 5 .38mg/L之间 ,溶解态磷 (DP)的含量为 0 .0 35～ 0 .5 3mg/L之间 ;表层沉积物孔隙水中NH4 + N的含量为 0 .0 0 2 5～ 1.35mg/L ,NO2 - N的含量为 0 .0 0 5 5～ 0 .2 0mg/L ,NO3- N的含量为 0 .6 1～ 1.14mg/L ,DP的含量为 0 .11～ 0 .5 3mg/L ;计算表明 ,沉积物 水界面间NH4 + N、NO2 - N、NO3- N和DP的扩散通量分布范围分别在 - 0 .0 2 4～ 0 .99、- 0 .39～ 0 .0 0 19、- 3 .0 9～ - 0 .12和 - 0 .48～ 0 .12 μg/ (cm2 ·d)之间。研究揭示 。