黄、渤海沉积物耗氧速率的时空分布特征和环境影响因素

沉积物耗氧(SOC)是海洋沉积物重要参数,是海底沉积物有机质矿化速率的重要表征参数,开展沉积物耗氧的研究有助于了解整个海洋的碳循环过程。陆架边缘海作为有机质矿化和埋藏最重要和最活跃的场所之一,在全世界已经受到广泛关注与研究,但是对于具有海洋环境典型季节变化的中国边缘海区域,尤其是黄、渤海仍然缺乏相应的关注。本文使用整柱培养法,分别于2022年4月、7月和10月对黄、渤海沉积物耗氧进行研究,结果表明黄、渤海沉积物耗氧速率为7.11~17.33 mmol/(m^(2)·d)。黄海春季沉积物耗氧速率与渤海无显著差异(ANOVA,p> 0.05),夏季(ANOVA,p <0.01)和秋季(ANOVA,p <0.01)黄海沉积物耗氧速率低于渤海;黄海春季沉积物耗氧速率最高,秋季次之,夏季最小,渤海夏季和秋季接近,显著高于春季(ANOVA,p <0.05),温度和沉积物Chl a浓度是主要影响因素。同时,用沉积物耗氧速率来评估海底有机质矿化速率,并与初级生产力相比较,结果表明渤海海底有机质矿化与初级生产力的占比范围为42.8%~74.5%,是渤海碳循环的关键环节之一,黄海海底沉积物有机质矿化在黄海碳循环中作用不如渤海显著。本文系统研究了黄、渤海沉积物耗氧速率及其时空分布特征,探究了黄、渤海地区有机质矿化对初级生产力的贡献,为理解黄、渤海区域有机质矿化和埋藏提供理论支持。

木兰溪感潮河段沉积物耗氧速率及其相关影响因素研究

溶解氧(DO)是衡量水环境质量、水生态健康的主要指标,感潮河段DO浓度偏低是河口区域水生态环境质量显著改善亟待解决的问题.本研究以木兰溪感潮河段为研究对象,系统研究了不同温度条件下,不同区域沉积物耗氧速率(SOD)的变化,分析了不同区域沉积物中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、Fe、Mn、氨氮(NH_(4)^(+)-N)、S等耗氧物质的含量分布以及对沉积物SOD的影响,阐明了耗氧物质对沉积物SOD的影响机制.结果表明:(1)木兰溪感潮河段春秋季的SOD为3.06~16.64 mg/(m^(2)·h),夏季的SOD为14.02~52.44 mg/(m^(2)·h),温度对SOD有很大影响,夏季沉积物耗氧严重.(2)上游河流受化学耗氧影响较大,低温季节SOD大于海口区域,而海口受生物耗氧影响较大,高温季节SOD明显大于上游河流区域;左、右岸的SOD大于河道中间,夏季养殖区的SOD大于木兰溪河道.(3)相关性分析显示,SOD与沉积物中的TOC、TN和Fe含量均没有显著的相关关系,春秋季的SOD与沉积物中的Mn含量具有显著的正相关关系,夏季的SOD与沉积物中的NH_(4)^(+)-N和S含量均具有极显著的正相关关系,且夏季DO浓度与SOD具有显著的负相关关系.研究显示,木兰溪感潮河段沉积物SOD时空差异性明显,夏季沉积物SOD显著升高,对上覆水DO浓度偏低具有潜在风险.

太湖沉积物耗氧速率空间异质性研究

沉积物耗氧速率(sediment oxygen demand,简称SOD)在综合评价水体水质和环境特征时是一个非常有用的参数,对分析水体氧收支平衡和评价水环境质量具有重要意义。采集了由太湖大浦沿岸到湖心及太湖南岸到湖心不同位点的太湖沉积物,采用微体积法研究了太湖沉积物SOD的空间异质性。结果表明:随着离湖岸距离的增加,沉积物SOD逐渐降低;沉积物SOD与沉积物粒度分布和间隙水APA呈极显著正相关(R2=0.867,P<0.01;R2=0.929,P<0.01),与沉积物APA呈负相关,但不显著(R2=-0.331,P>0.05),与有机物含量呈极显著负相关(R2=-0.794,P<0.01)。

黑臭水体治理Ⅱ:沉积物耗氧方式对重金属形态及生物有效性的影响

缺氧导致水体黑臭已成为我国许多河流普遍存在的污染问题,而沉积物耗氧是水体溶解氧减少的重要过程.本文通过构建一套室内模拟装置,利用薄膜扩散梯度(DGT)技术和改进的BCR三步连续提取法来探索黑臭水体沉积物不同耗氧方式对水体氧化还原体系和沉积物中重金属(Co、Ni、Cu、As、Sb和Pb)形态及生物有效性的影响.结果表明,厌氧培养过程中上覆水氧化还原电位为-65.50~0 mV,属于铁锰控制区;沉积物氧化还原电位为-170.30~-370.10 mV,主要由硫体系控制.化学耗氧,主要是其中的铁锰耗氧,会使沉积物中生物有效态Fe、Mn、S浓度增加,进而影响重金属的迁移转化.化学耗氧组上覆水中As浓度增加至9.64μg·L^(-1),铁锰耗氧组上覆水中Co、Ni和As浓度分别增加至20.79、20.53和6.97μg·L^(-1).化学耗氧组表层沉积物中生物有效态Co、Ni和As浓度增加至7.03、6.18和6.98μg·L^(-1),而铁锰耗氧组其浓度增加至8.62、11.80和2.44μg·L^(-1).说明不同耗氧方式会对沉积物氧化还原体系产生影响,并通过改变铁锰硫体系影响沉积物种重金属的形态和生物有效性.

北京市典型城市河流(凉水河)沉积物耗氧污染特征

针对北运河水系沉积物耗氧污染严重问题,选择凉水河上、中、下游作为研究对象,探讨了沉积物中NH+4-N、TOC、SOD的分布特征,初步判断了沉积物耗氧情况。结果表明凉水河表层沉积物中NH+4-N和TOC含量均较高。其中:NH+4-N在凉水河上游最高,均值为114.38 mg·kg,中游最低,均值为54.06 mg·kg-1;TOC在凉水河上、中、下游依次降低,均值分别为3.64%、3.36%和1.81%。凉水河表层沉积物SOD较高,且变化范围较大,沉积物耗氧污染较为严重。其中:凉水河中游SOD最高,均值为1.012 g·(m^2·d)-1;上游最低,均值为0.939 g·(m^2·d)-1。

白洋淀沉积物耗氧速率及氧亏效应研究

沉积物耗氧是影响水体溶解氧平衡的重要因素,受到沉积物有机质矿化的影响.本文采用柱培养法测定了白洋淀不同水文地貌分区和生境类型的表层沉积物耗氧速率(sediment oxygen demand,SOD),并基于地表水质量标准评估了白洋淀沉积物耗氧对水体产生的氧亏效应,探讨了白洋淀SOD与有机质(OM)的关系.结果表明,白洋淀沉积物有机质含量为4~14%,均值为9%;SOD为0.14~0.59 g·m^(-2)·d^(-1),均值为0.28 g·m^(-2)·d^(-1).不同水文地貌分区的SOD顺序为:西南入流区<混流区<北部入流区<南部通道区<西北入流区.各生境顺序为:台田沟壕<鱼塘<开阔水面<水道<沼泽.水质效应分析发现,白洋淀现状SOD水平可导致沉积物-水界面溶解氧(DO)在11.5~29.1 h后由氧饱和状态降到3 mg·L^(-1)(Ⅳ类水质标准),在13.7~34.6 h后降到2 mg·L^(-1)(Ⅴ类水质标准),可能对底栖生物生命活动产生严重影响.相关性分析显示,白洋淀SOD与沉积物有机质无显著相关,白洋淀沉积物有机质含量不能作为表征其沉积物耗氧水平的指标.

珠三角感潮河口区耗氧速率及影响因素研究

珠江三角洲感潮河口区底层缺氧现象严重,为分析测算主要感潮河口区耗氧速率,识别沉积物耗氧速率(SOD)主要影响因素,系统布设了17个点位,于2021年10月底进行沉积物采样,在实验室分别测定了各点位的SOD值并分析了与有机质含量间的相关性,选取沙田泗盛、莲花山点位的沉积物为研究对象,研究了温度、上覆水流速、上覆水溶解氧对SOD的影响。结果表明,各点位沉积物的SOD值范围为1.143~5.480 g/(m^(2)·d),沉积物SOD与有机质含量间无相关关系,沙田泗盛、墩头基、鸡啼门大桥3个点位的SOD值排名前三,SOD值随温度升高、流速增大、溶解氧浓度升高而增大。