沉水植物对水-沉积物界面各形态氮含量的影响

在室内模拟条件下研究沉水植物对水-沉积物界面的上覆水、不同层次的间隙水和沉积物中不同形态氮含量的影响.结果表明:总体上,上覆水和间隙水中不同形态氮含量的顺序为有机氮>氨氮>硝态氮;沉积物中可交换态无机氮以氨氮为主,沉水植物的存在并没有改变这一格局.不同处理不同层次的间隙水中,各形态氮含量均为下层>中层>上层,但沉积物中氨氮和硝态氮含量变化规律不明显.水-沉积物界面氨氮和硝态氮含量呈现明显季节性变化.总之,水-沉积物界面氨氮是沉积物向上覆水扩散的主要氮组分,沉水植物降低了氨氮和硝态氮的扩散通量.

环境治理工程对蠡湖水体中氮空间分布的影响

为评估蠡湖水环境治理工程措施对蠡湖水体营养状况的影响,于2012年4月及10月对蠡湖湖区及环湖河口共64个采样点进行了采样及分析,探讨了水体及表层沉积物中各形态氮的空间分布特征及其影响因素.结果表明:蠡湖上覆水中ρ(TN)为0.82～3.20 mg/L,平均值为1.35 mg/L;间隙水中ρ(DTN)为1.28～5.36 mg/L,平均值为2.51 mg/L.上覆水和间隙水分布趋势均为自西向东递增,并且环湖河口ρ(TN)显著高于湖区.研究期间蠡湖NH4+-N平均扩散通量为4.80 mg/(m2.d),并且NH4+-N扩散通量与表层沉积物中w(TN)和w(E-NH4+-N)呈显著正相关.2003年以来,经过一系列水环境治理工程后,蠡湖水质改善较为明显,但仍未从根本上解决蠡湖的富营养化问题,因此在外源污染得到严格控制的情况下,需加强对蠡湖水体沉水植物的恢复,优化调控蠡湖目前的生态系统结构.

沙土覆盖和沉水植物措施对污染沉积物氮磷释放的影响

采用沙土覆盖和疏浚疏松以改善疏浚表泥紧实度。研究了沉水植物重建和沙土覆盖等表层改良方式对污染湖泊底泥营养盐释放的组合控制效果。结果发现,对于未种植菹草处理,不同泥沙掩蔽方式在短期内均能显著降低沉积物中氮磷营养盐的释放速率,但随着时间的延长,氮磷释放速率有回复增加的趋势;而沉积物泥沙掩蔽后(表层覆盖5cm土,表层覆盖5cm细沙),同时进行菹草种植后发现,与未种植菹草空白相比较,氮磷释放速率均有明显的降低;不同改良方式间的比较结果发现,疏浚疏松后进行菹草种植对沉积物营养盐的释放控制效果最佳。

3种沉水植物根际对沉积物中典型氮循环微生物功能基因丰度的影响

【目的】硝化—反硝化和厌氧氨氧化是湖泊生态系统重要的脱氮方式,而氮循环微生物的丰度和群落结构的变化能反应湖泊生态环境的情况,作为评判生态修复的重要指标。【方法】本研究通过模拟培养实验、原位悬挂实验和荧光定量q PCR的方法,探讨水蕴草(Egeria densa)、狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)和苦草(Vallisneria natans)对根际沉积物中无机态氮含量和氨氧化古菌(ammonia oxidizing archaea,AOA)、好氧氨氧化细菌(aerobic ammonia-oxidizing bacteria,AOB)、反硝化细菌、厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonium oxidation,Anammox)数量的影响。【结果】3种沉水植物均能显著降低根际沉积物中的铵态氮含量(P<0.05);狐尾藻和苦草根际沉积物nir S、nir K、nos Z基因拷贝数升高;苦草和狐尾藻AOA amo A拷贝数升高,AOB amo A拷贝数降低;水蕴草根际沉积物nir S、nir K和nos Z功能基因拷贝数均降低,但hz O基因拷贝数显著增加(P<0.05)。【结论】反硝化是狐尾藻和苦草根际沉积物的主要脱氮方式;苦草和狐尾藻对AOA amo A具有选择性,AOA是沉积物中氨氧化过程的主要承担者;厌氧氨氧化过程是水蕴草根际沉积物的主要脱氮方式。

苦草-鲢鱼-铜锈环棱螺组合系统对湖泊氮素的去除效果和途径研究

以太湖沉积物及上覆水为处理对象,通过室内微宇宙模拟实验,对比探究了苦草(V)、苦草-鲢鱼(VH)、苦草-铜锈环棱螺(VB)、苦草-鲢鱼-铜锈环棱螺(VHB)4种处理系统对沉积物及上覆水氮素去除特性的影响.结果表明:系统对上覆水及沉积物氮素去除率依次为VHB系统(17.65%)>VB系统(14.57%)>V系统(11.96%)>VH系统(9.05%);(动)植物对氮素的富集以及微生物脱氮作用是各系统去除氮素的主要途径,贡献率依次为微生物作用(83.41%~89.43%)>植物富集(9.97%~11.44%)>动物富集(4.06%~6.07%);苦草-鲢鱼-铜锈环棱螺(VHB)组合系统的协同作用能有效提升微生物脱氮效率,与其他处理组相比,沉积物亚硝化假单胞菌属(Nitrosomonas)、OLB12属、硝化螺旋菌属(Nitrospira)和硫曲菌属(Sulfuricurvum)等关键脱氮菌属丰度增加了29.83%~381.72%,沉积物硝化和反硝化速率分别增加了17.47%~117.72%和19.36%~146.65%,微生物脱氮量提升了15.61%~98.76%,强化了系统对氮素的去除效果.

植物分布对洱海沉积物间隙水DOM光谱特征及对氮磷释放影响研究

沉水植物分解导致大量溶解性有机质(DOM)进入水环境,进而对水质产生重要影响.然而,关于沉水植物分布对沉积物间隙水DOM的变化特征及其对氮磷释放的影响研究较少.本研究利用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和三维荧光光谱结合平行因子(EEMs-PARAFAC)技术对比研究了洱海沉水植物分布/非分布区沉积物间隙水DOM组分变化特征,并探讨DOM变化对氮磷释放的影响.结果表明,沉水植物分布区沉积物间隙水DOM主要以富里酸为主,而沉水植物非分布区DOM则以腐殖酸为主.通过UV-vis分析发现,沉水植物分布区沉积物间隙水DOM a_(355)、a_(440)、SUVA_(254)、A_(253)/A_(203)、S_(R)平均值高于植物非分布区,这表明沉水植物分解作用能够促进沉积物间隙水DOM含量、芳香性、分子量、以及取代基数量增加.沉水植物分布区上覆水和间隙水氮磷浓度均高于沉水植物非分布区,这主要是由于沉水植物衰亡期腐烂分解释放氮磷.此外,DOM中的羟基和羧基能够与磷酸盐竞争沉积物颗粒上的吸附位点,有利于磷酸盐从沉积物颗粒表面解吸和释放,进而促进沉积物磷酸盐向上覆水释放.本研究为增强沉水植物对沉积物DOM特征和氮磷释放机制理解提供有价值的信息,并为通过沉水植物修复和控制湖泊沉积物内源污染提供科学指导.