西流湖界面沉积物中溶磷细菌筛选及其溶磷能力研究

以无机磷酸钙为磷源,对河南省郑州市西流湖界面沉积物中溶磷细菌进行了分离和鉴定.筛选出4株高效溶磷细菌PS-1,PS-4,PS-11和PS-13,在无机磷培养基中28℃培养96 h溶出的上清液可溶性磷含量分别为580.00,437.98,417.40和283.60 mg.L-1,溶磷率分别为28.71%,21.61%,20.58%和13.89%,溶磷能力与pH之间呈现一定的负相关.根据16S rDNA序列的系统发育分析,PS-1,PS-4和PS-11属于Pseudomonas sp.,PS-13为Aeromonas sp.

腐殖酸与钙离子共存下ZVI界面沉积过程

为精准分析环境介质在零价铁(ZVI)界面沉积过程和沉积层特性,采用喷涂方法制备ZVI负载芯片,应用耗散式石英晶体微天平(QCMD)研究了腐殖酸(HA)与钙离子(Ca(Ⅱ))在ZVI界面沉积吸附过程的差异,并探讨了Ca(Ⅱ)浓度与HA/Ca(Ⅱ)投加顺序对沉积过程的影响机理.结果表明,在反应体系中先通入HA相较先通入Ca(Ⅱ),ZVI表面形成的沉积层质量更高、沉积层结构更稳定;HA沉积后可促进Ca(Ⅱ)沉积,然而Ca(Ⅱ)先沉积后HA沉积量较少,很大程度上与吸附层外层结构组成差异相关.此外,发现随着Ca(Ⅱ)浓度从10mg/L升高至200mg/L,Ca(Ⅱ)沉积速率加快,界面沉积量增多.QCMD耗散变化研究发现,当Ca(Ⅱ)浓度从10mg/L提高至100mg/L,沉积层耗散变化值(AD)逐渐下降,沉积层转变为刚性结构;Ca(Ⅱ)浓度继续加大到200mg/L,AD升高趋势,沉积层构象呈现疏松态.应用QCMD可实时监测ZVI钝化层形成的动态变化过程,提供了ZVI界面吸附层变化特征等关键信息.

海水多品种养殖池塘沉积物-水界面氮磷通量

为探明生源要素氮、磷在沉积物与水体间的迁移过程,比较3种不同养殖模式下、不同时间养殖池塘沉积物-水界面的氮、磷通量变化,2014年6—10月,在3种综合养殖池塘:海蜇+凡纳滨对虾+菲律宾蛤仔、海蜇+凡纳滨对虾+缢蛏和海蜇+凡纳滨对虾的整个养殖周期内,采集检测3口池塘沉积物-水界面样品中的亚硝态氮、硝态氮、氨氮和活性磷酸盐含量,分析沉积物-水界面的亚硝态氮+硝态氮、氨氮和活性磷酸盐的通量变化。试验结果显示,6—10月,3种综合养殖池塘沉积物上覆水中亚硝态氮和硝态氮均以向沉积物中扩散为主,仅10月海蜇+凡纳滨对虾池塘沉积物中亚硝态氮和硝态氮向上覆水释放。海蜇+凡纳滨对虾+菲律宾蛤仔、海蜇+凡纳滨对虾+缢蛏池塘沉积物上覆水中氨氮向沉积物扩散,6月海蜇+凡纳滨对虾+缢蛏池塘沉积物中氨氮向上覆水扩散;与海蜇+凡纳滨对虾+菲律宾蛤仔和海蜇+凡纳滨对虾+缢蛏池塘相比,海蜇+凡纳滨对虾池塘氨氮通量变化幅度较大,6—7月上覆水中氨氮向沉积物扩散,且扩散速率逐渐降低,9—10月沉积物中氨氮向上覆水释放,释放速率逐渐上升。6、7、10月海蜇+凡纳滨对虾+菲律宾蛤仔池塘沉积物中活性磷酸盐向上覆水释放,8—9月上覆水中活性磷酸盐向沉积物扩散;6—10月,海蜇+凡纳滨对虾+缢蛏池塘沉积物中活性磷酸盐向上覆水释放;海蜇+凡纳滨对虾池塘上覆水中活性磷酸盐向沉积物扩散,10月沉积物中活性磷酸盐向上覆水释放。试验结果表明,配养底栖贝类,可以通过改变综合养殖池塘沉积物-水界面的氮、磷通量,改善池塘的底质和水质环境。

水-沉积物界面重金属迁移转化影响因素研究进展

水-沉积物界面是重金属发生迁移转化的主要场所,环境中各种因素可对其过程产生影响,为探讨这些因素对重金属在水-沉积物界面迁移转化过程的影响,围绕沉积物周围的潜在因素进行全面分析,选择上覆水环境因子(pH值、氧化还原条件、离子强度和温度)、重金属赋存形态和沉积物颗粒大、小分别对重金属迁移转化的影响进行分析,探讨上述各因素对重金属迁移转化的影响机理机制过程,最后对重金属迁移转化方面的研究进行归纳总结和未来展望。

夏季桑沟湾沉积物–水界面溶解氧分布和消耗的微观变化研究

为探明高温条件下贝藻养殖区沉积物–水界面溶解氧(DO)分布和消耗的微观变化特性,在2022年夏季,采用微剖面法对桑沟湾贝类区、贝藻区、藻类区和外海区内沉积物DO、H2S、pH的剖面分布进行了调查,测定了沉积物中有机碳含量、粒径等因子的剖面分布,计算了不同养殖区域沉积物–水界面的DO交换通量和沉积物的耗氧率。研究发现,贝类区、贝藻区、藻类区和外海区沉积物扩散边界层(DBL)厚度分别为(1.5±0.3)、(1.0±0.3)、(2.0±0.8)和(1.3±0.2)mm,区域间差异不显著;氧渗透深度(OPD)分别为(12.49±1.59)、(12.17±0.09)、(15.49±0.79)和(14.87±1.27)mm,其中,贝类区和贝藻区氧渗透深度显著低于藻类区和外海区。贝类区、贝藻区、藻类区和外海区的DO扩散通量分别为(24.10±1.89)、(49.53±10.24)、(26.69±13.13)和(24.79±7.95)mmol/(m^(2)·d),贝藻区沉积物–水界面DO扩散通量显著高于其他区域。沉积物–水界面DO扩散通量受上覆水DO浓度和沉积物耗氧率的显著影响,贝类区沉积物–水界面DO扩散通量受上覆水DO、DBL厚度及水–沉积物界面处DO的共同影响,贝藻区、藻类区沉积物–水界面DO扩散通量主要影响因素为沉积物上覆水DO。研究结果为深入了解养殖活动在养殖生态系统碳循环中的作用提供了科技支撑。

凡纳滨对虾盐碱水养殖池塘沉积物-水界面氮元素交换通量的研究

为探究凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)盐碱水养殖池塘沉积物-水界面中氮元素的转化规律,于2019年5—7月测定了山东省滨州市3个不同盐度(28、45和55)的池塘上覆水和沉积物间隙水中各种形态氮的含量。利用Fick第一定律估算了池塘沉积物-水界面氮元素交换通量,分析了环境因素与交换通量的相关性。结果表明:(1)总体来讲,DIN、DON、TN由沉积物向水体扩散,即沉积物为DIN、DON和TN的源;NO_(3)^(-)-由水体向沉积物扩散,沉积物为NO_(3)^(-)的汇。在养殖期间,盐度28、45和55组,DIN总交换通量分别为1.69、23.07和19.36 mg/m^(2),DON总交换通量分别为36.60、27.90和19.98 mg/m^(2),TN总交换通量分别为38.09、43.66和32.56 mg/m^(2)。(2)从季节变化来看,DIN、DON、TN在养殖初期(5月)的交换通量显著高于养殖末期(7月);从盐度组来看,在5月,盐度28、45和55组,DIN平均交换通量分别为2.08、6.37和12.47 mg/(m^(2)·d),7月分别为-0.48、0.06和1.47 mg/(m^(2)·d),盐度55组显著大于其他两组(P<0.05);DON交换通量5月分别为13.91、5.32和6.79 mg/(m^(2)·d),盐度28组显著大于其他两组(P<0.05),7月分别为5.82、10.94和5 mg/(m^(2)·d),盐度45组显著大于其他两组(P<0.05);5月TN平均交换通量分别为15.9、8.79和19.16 mg/(m^(2)·d),盐度45组显著小于其他两组(P<0.05),7月分别为5.31、9.1和3.28 mg/(m^(2)·d),盐度45组显著大于盐度55组(P<0.05)。(3)冗余分析结果显示,盐度与NO_(2)^(-)-N、NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N交换通量显著正相关;有机质与NH_(4)^(+)、TN通量显著正相关;温度与NH_(4)^(+)交换通量显著负相关;含水率、孔隙度与NO_(3)^(-)-N、DON交换通量显著正相关。综上所述,沉积物是氮的潜在污染源,此污染潜力在养殖末期显著小于养殖初期;高盐度组有利于释放DIN,中低盐度组有利于释放DON。研究结果将有助于认识盐碱水养殖池塘的氮交换通量,为该种养殖模式的科学管理提供数据支撑。

丘陵山区水库沉积物-水界面磷源汇转换机制

以东南丘陵山区典型深水水库对河口水库为研究对象,开展了1a的原位调研,在主要水域内采集原位柱状沉积物样品,分析了沉积物磷的含量、赋存形态、间隙水剖面特征以及沉积物-水界面交换通量的时空变化特征.结果表明:对河口水库表层沉积物总磷(TP)含量变化范围为(470.8~1012.3)mg/kg,平均值达到(688.4±186.48)mg/kg,呈现从上游至下游逐渐增加的趋势,下游坝前区域磷污染最为严重;沉积物中各形态磷含量大小顺序依次为:铝结合态磷(352.61mg/kg)>铁结合态磷(Fe-P)(98.10mg/kg)>闭蓄态磷(88.77mg/kg)>钙结合态磷(72.42mg/kg)>有机磷(33.38mg/kg)>可交换态磷(1.64mg/kg).全库沉积物总体表现为磷的释放源,其中,秋季释放风险最高,冬季大部分区域沉积物从磷释放的源转变为汇;全年平均静态释放通量和扩散通量分别为(0.81±2.34)mg/(m^(2)·d)和(2.15±3.47)mg/(m^(2)·d),2种方法所得全年磷释放量分别为1.92和3.67t,秋季释放量最大.铁结合态磷(Fe-P)的转化可能是控制沉积物-水界面磷源-汇转换的重要原因,由氧分层导致的沉积物厌氧及铁结合态磷(Fe-P)溶解释放将增加下层水体磷浓度,并在水体逆温后增加水柱总体磷浓度.在秋季大量磷释放之后,应更加关注随后的逆温对整个水体磷浓度的影响.

南四湖出湖口沉积物-水界面中营养盐分布特征分析及释放风险评估

为了解决南四湖出湖口沉积物-水界面中磷酸盐、氨氮和硝态氮等营养盐释放风险控制缺乏科学依据的问题,利用薄膜扩散梯度技术、高分辨率孔隙水采样技术分析南四湖出湖口沉积物-水界面中营养盐浓度的垂直剖面分布特征,并根据有效态磷、有效态氨氮和有效态硝态氮的浓度,计算三者的净扩散通量,评估三者的释放风险。结果表明:非泄洪期南四湖出湖口上覆水中的溶解态磷浓度低于孔隙水中的,表明沉积物孔隙水中的溶解态磷可能会因浓度梯度的存在而向上覆水中扩散;根据连续分级提取法,钙结合态磷是南四湖出湖口沉积物中磷元素的主要赋存形态,表层沉积物中的不稳定磷元素含量高于深层沉积物中的;有效态磷与有效态铁呈显著正相关,说明南四湖出湖口沉积物-水界面中有效态磷的释放受铁氧化物还原释放影响;有效态磷、有效态氨氮和有效态硝态氮的净扩散通量分别为17.58、1.16、-40.72 ng/(cm^(2)·d),说明有效态磷和有效态氨氮有从沉积物向上覆水中释放的潜在风险。

巢湖水华暴发期水-沉积物界面溶解性氮形态的变化

2008年4-10月,连续对巢湖8个样点进行采样,分析了上覆水和表层沉积物间隙水中溶解性氮形态在水华暴发过程中的变化,估算了水-沉积物界面无机氮的扩散通量.结果表明,上覆水中NH4^＋-N含量随水华暴发强度的增加而减小,溶解性总氮（DTN）含量在水华暴发后明显升高,而NO3^--N含量只在水华暴发严重时才明显减少.在大规模水华暴发前（4-5月）上覆水中DTN的主要组成部分是NO3^--N和NH4^＋-N,在水华暴发后则是溶解性有机氮（DON）.间隙水中PDTN以NH4^＋-N为主,其浓度随温度的增加而升高;DON在水华暴发过程中呈先下降后上升的趋势.通量计算结果表明,沉积物作为NH4^＋-N的“源”一直由间隙水向上覆水释放,西半湖扩散通量在13.06-32.94mg/（m^2·d）之间,东半湖扩散通量在4.54-17.41mg/（m^2·d）之间.沉积物-水界面交换是湖泊营养盐重要的补充途径,为水华持续暴发提供营养来源.

藻源性黑水团环境效应Ⅲ:对水-沉积物界面处Fe-S-P循环的影响

利用静态模拟实验装置研究了藻源性黑水团发生过程中沉积物表层上覆水和沉积物间隙水中Fe-S-P的变化过程.结果表明:加入藻细胞后很快形成厌氧、还原环境,使得沉积物中Fe-S-P发生强烈的生物地球化学变化;实验第1d,表层上覆水中的Fe2+、SO42-、S2-含量高达4.993,242.0,387.57mg/L,为对照样柱中的1.8倍、2.2倍和18.8倍;在沉积物4cm处其浓度分别为8.5,40.0,65.3mg/L.随后,沉积物表层上覆水中Fe2+、S2-含量表现出一个先快速增加、随后降低的趋势,其浓度分别在实验的第3,2d达到最大值为11.1,634.6mg/L.沉积物中PO43--P浓度受Fe-P解析等具有滞后性,从实验的第2d后开始直至实验结束时表现为其含量持续增加,到实验结束时其浓度为39.450mg/L,为对照样柱中的242倍.上覆水和间隙水中Fe-S-P含量的变化,反映了藻华聚集形成的厌氧环境中发生了剧烈的生物地球化学反应,从而使得沉积物中形成的Fe2+、S2-和PO43--P不断向上覆水体中扩散,对形成黑水团的水体生态系统的恢复造成阻碍和不良影响.

夏季太湖浊度分布特征及其在水-沉积物界面识别中的应用

基于2014年8月对太湖61个采样点的浊度和各物理化学指标的测定,分析夏季太湖浊度空间、垂直分布特征及其影响因素,利用实测的湖泊底层浊度垂直分层对水-沉积物界面进行定量识别.结果表明,夏季太湖浊度表、中、底层浊度平均值分别为(28.3±21.4),(23.0±13.3),(31.7±15.0)NTU,总体分布趋势为太湖北部贡湖湾、梅梁湾最大,其次为西部及湖心区,较低值出现在胥口湾及东太湖;线性回归分析表明,表、中、底层浊度分别与叶绿素a、无机悬浮物、总悬浮物浓度的拟合关系最好;基于浊度垂直分层定量识别的太湖水-沉积物界面厚度均值为(156.4±53.5)mm,其中贡湖湾及太湖西部厚度最大,其次为湖心区及梅梁湾,东太湖、胥口湾、竺山湾界面厚度最小,界面厚度与中层浊度存在显著的正相关(R2=0.552),风浪引起的频繁的沉积物再悬浮将增加水-沉积物界面厚度.太湖浊度的垂直分层可用于水-沉积物界面的定量识别,为水-沉积物界面营养盐交换和物质循环研究提供科学依据.

梅梁湖和五里湖水-沉积物界面的物质交换

研究了25℃条件下太湖北部湖区水－沉积物界面的物质交换结果表明：五里湖沉积物中的氮、磷和CODMn的释放程度明显高于梅梁湖，其NH4＋－N、DTP和DCOD的平均溶出速率分别为158．2、2．05和27．8mg／（m2·d）；梅梁湖北部湖区形态氮处于“负释放”状态，DTP和DCOD溶出速率分别为0．584mg／（m2·d）和8．9mg／（m2·d）．此外，形态氮、磷和DCOD的水－沉积物界面物质交换量与底泥中总氮、总磷和有机质含量有显著对应关系根据内源负荷分析．认为减少局部湖区沉积物氛、磷和COD的释放。

湖泊水-沉积物界面三相结构模式的初步研究

论述了湖泊水-沉积物界面研究中传统的两相结构模式及其存在的不足,讨论了生物相在湖泊水-沉积物界面中的存在和作用,初步构建了界面三相结构模式,明确了其结构模式和特征,并提出了今后关于界面研究的重点科学问题。

沉积界面控制的三角洲前缘精细地层对比方法

针对三角洲前缘岩性变化大,旋回性对比易产生多解性的问题,以东营凹陷胜坨油田沙二段8砂组三角洲前缘为例,提出了以沉积界面为约束的精细地层对比方法。将三角洲前缘地层中的沉积界面按规模大小划分为五级,采用沉积界面逐级识别和界面趋势逐级借鉴的原则,通过五级界面的识别与对比建立复合成因砂体格架,通过四级、三级界面的识别和对比建立单一成因砂体及增生体格架。研究表明:三角洲前缘地层中各级沉积界面的分布主要受古地形控制,且具有继承性,在古地形平坦条件下以近水平产状为主,在坡折带则以倾斜产状为主。受沉积界面控制,三角洲前缘复合成因砂体、单一成因砂体以及增生体总体上表现为低角度前积特征,但在坡折带具有高角度前积特征。利用沉积界面逐级对比方法建立的地层格架具有沉积学的意义,能够客观反映三角洲前缘对湖盆的充填过程。

光照与通气方式对蓝、绿藻竞争生长和磷的水-沉积物界面过程的影响

室内模拟研究了太湖普遍存在的浮游藻类蓝藻(铜绿微囊藻)和绿藻(四尾栅藻)在不同光照和通气条件下的生长过程,以及该过程对水体理化性质以及水-沉积物界面磷交换过程的影响.研究结果表明,实验条件下(光照:2500lx;温度:27℃),蓝藻(铜绿微囊藻)具有绝对的竞争优势,成为水体中优势藻类.铜绿微囊藻在通空气和通氮气条件下均可以生长繁殖,在通氮气条件下需要较长时间的适应期,但达到的最大生物量远高于通空气条件.实验过程中,上覆水可溶性无机磷(DIP)浓度的变化为:无光环境>有光环境,通氮气环境>通空气环境,这种变化与有无藻类生长过程密切有关.有光条件下,藻类生长对磷的需求刺激了沉积物中生物可利用磷(AAP)的释放,同时也刺激了沉积物各种不同形态磷之间的相互转化.通氮气条件下,沉积物中磷的释放以Fe-P为主,Ca-P含量有所提高;通空气条件,Fe-P含量变化不大,Ca-P在有光组略有下降,但无光组变化不大;各试验组中有机磷和残渣磷的变化量基本相同;各试验组TP含量的变化不大.

渤海莱州湾沉积物-水界面溶解无机氮的扩散通量

为了解不同条件下沉积物中有机物对水体无机氮的贡献，采用野外采样和现场培养法，在１９９７－０５和１９９７－０７莱州湾２个航次进行了沉积物－水界面营养盐扩散通量的实验研究，ＮＯ－３和ＮＨ＋４的扩散通量分别为０．０３８—３．６５ｍｍｏｌ／（ｍ２·ｄ）和０．９６—２．５２ｍｍｏｌ／（ｍ２·ｄ）．培养结果说明充氮或充空气与加氯化汞或不加氯化汞对沉积物－水界面溶解无机氮的扩散通量没有明显影响．莱州湾底部营养盐的扩散通量与其它地区比较处于中等偏上水平．

云南滇池和抚仙湖沉积物-水界面营养盐通量及氧气对其的影响

采用间隙水连续采集法考察滇池和抚仙湖沉积物-水界面营养盐通量,并比较在氧气缺乏及氧气充足条件下界面的氮磷行为.结果表明,滇池草海沉积物-水界面营养盐通量显著高于滇池湖心及抚仙湖.对云南滇池及抚仙湖沉积物进行好氧和厌氧处理对照比较,结果显示,好氧组上覆水pH显著大于厌氧组,而间隙水pH在两处理组之间差异不显著;这可能与厌氧呼吸途径过程中产生酸性物质有关;而在两种处理条件下,间隙水均处于厌氧状态.较好氧条件而言,厌氧条件下间隙水磷和铵氮浓度的增加,与有机质矿化增强有关;而间隙水磷还可能受FeOOH-P模型控制.由分子扩散模型计算获得的界面磷或者铵氮扩散通量均高于表观通量,而且好氧条件下的扩散通量与表观通量之间的差异较厌氧条件下的大;这表明两种营养盐均存在释放潜力,但这种潜力的发挥受氧气的影响.较好氧条件而言,厌氧条件下使用分子扩散模型得到的界面营养盐扩散通量更接近于表观通量.

武汉东湖现代沉积界面时间标定的磁化率与工业事件分析

湖泊现代沉积特征界面高精度时间标定是进行综合环境研究的基础工作。本文通过东湖现代沉积五个样柱的磁化率、沉积界面、磁性物类型与武汉地区工业事件存在的对应关系 ,并结合空间分布特征 ,得出近 110年间东湖沉积速率存在由小增大的特点 ,并且确定两个早期沉积环境变化界面的时间约为 1740年和 1810年。研究表明 ,现代沉积物磁性特征与工业事件分析方法 ,不仅能准确标定沉积磁性界面的年代 。

龙景湖龙景沟汇水区沉积物-水界面氮形态空间分布特征

龙景湖是在原有河道基础上闸坝新形成的深水湖泊,为研究龙景沟汇水区沉积物-水界面氮形态的空间分布特征,了解其迁移转化过程,为内源负荷预测分析、内源控制及水质治理提供基础,依据形成历史和水位深度将沉积物分为原河道、新淹没底部和新淹没边坡3个区,分别采集沉积物柱样对沉积物上覆水和间隙水中各形态氮的浓度和表层沉积物泥样总氮的含量进行分析.结果表明,沉积物上覆水和沉积物间隙水的总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、溶解态有机氮(DON)的浓度以及沉积物泥样TN含量的分布趋势与水位深度变化趋势一致,表现为原河道>新淹没底部>新淹没边坡;原河道、新淹没底部、新淹没边坡沉积物间隙水TN的平均浓度分别为33.59,14.62,18.06mg/L,NH4+-N的平均浓度分别为23.01,8.39,13.75mg/L,DON的平均浓度分别为8.57,2.81,5.45mg/L,坡向变化显著且远高于上覆水,释放潜力较大;原河道、新淹没底部沉积物泥样TN含量分别为3789、2984mg/kg,都明显高于新淹没边坡的1270mg/kg.

崇明东滩沉积物再悬浮对沉积物-水界面氮、磷交换行为的影响

20 0 2年 7月采集崇明东滩低潮滩沉积物样和水样 ,运用模拟实验研究沉积物再悬浮作用对沉积物 水界面三态氮和可溶磷交换行为的影响 .实验发现 ,在沉积物不断发生再悬浮的过程中 ,水体中三态氮的含量明显增加 ,其中NO- 3 N变化最为显著 ,升高浓度值达 1 1 86 9μmol·L- 1,NH+4 N增长 2 1 71 3μmol·L- 1,NO- 2 N的释放约为0 2 μmol·L- 1,可溶磷的含量也有少量的增加 .同时 ,再悬浮作用对沉积物 水界面三态氮和可溶磷的环境地球化学行为也有一定的影响 ,与静置状态相比 ,NH+4 N和NO- 3 N表现出与静置状态截然相反的变化规律 ,NO- 2 N受多种因素的影响 ,变化比较复杂 ,初期与静置状态相反而后表现一致 .再悬浮颗粒物浓度也是制约沉积物 水界面三态氮和可溶磷变化的主要因子之一 .实验结果显示 ,NH+4 N在前 7h以内的变化和悬浮颗粒物浓度表现出较好的相关关系 ,后 5h呈负相关关系 ;NO- 2 N和可溶磷在整个过程中与悬浮颗粒物浓度的变化都有着很好的相关性 ,只有NO- 3 N的变化与其关系比较薄弱 .