基于原位调控的排水沟渠深潭氮磷滞留实证研究

为检验小河流氮磷营养盐滞留中深潭地貌作用，在合肥市境内两条源头排水沟渠，开展深潭容积和水深的土袋原位调控实验，并利用示踪实验和模型模拟技术，估算了调控前后深潭渠段的暂态存储潜力和氮磷滞留能力.结果表明：土袋调控情形下，板桥河支流深潭渠段F_med²⁰⁰下降85.42%,A_s/A比值降幅达43.49%；二十埠河支流F_med²⁰⁰下降82.67%～89.36%,A_s/A比值降幅达31.59%～39.78%，表明两条排水沟渠暂态存储潜力显著下降.与空白对照情形相比，板桥河支流深潭渠段NH₄⁺吸收长度S_w增幅达18.38%,PO₄^3-增幅达201.38%；二十埠支流源头NH₄⁺增幅为15.91%～19.92%,PO₄^3-增幅为7.05%～24.40%，意味着深潭容积减小、...     

秋季牟平海洋牧场及其邻近海域沉积物-水界面营养盐交换通量

本研究于2017年11月在牟平海洋牧场及其邻近海域采集表层沉积物样品,通过实验室模拟培养法估算了该季节沉积物-水界面营养盐的交换通量,并研究了溶解氧与温度对交换通量的影响。结果表明,目标海域沉积物水界面NO₂-N、NO₃-N、NH₄-N、PO₄-P的交换通量平均值分别为1.01、-181.91、-268.41、-45.69 μmol/（m2·d）,沉积物表现为NO₂-N的"源",NO₃-N、NH₄-N、PO₄-P的"汇"。溶解氧及温度均对交换通量有较大影响,富氧条件下NO₂-N、NH₄-N、PO₄-P交换通量大于贫氧条件,NO₃-N反之;温度升高,NO₂-N、NO₃-N、NH₄-N的交换通量增大,PO₄-P反之。     

南海东北部间隙水营养盐的空间分布及其交换通量

为探究南海东北部沉积物间隙水中生源要素的分布规律及其对海洋生态环境的影响,于2014年10月至11月秋季,对南海东北部海区5个站位的沉积物间隙水中营养盐的含量及其空间分布进行现场采样分析。结果发现,沉积物间隙水中NH₄-N、NO₃-N、NO₂-N、PO₄-P、SiO₃-Si的平均含量分别为:25.20、11.62、3.05、7.42、305.8μmol/L。其中SiO₃-Si和NH₄-N是沉积物间隙水中含量最大的两种组分,且NH₄-N占无机氮的比例为57.4%~75.1%,是溶解无机氮的主要成分。通过实验室培养对沉积物-水界面营养盐的交换通量进行估算,估算的营养盐NH₄-N、NO₃-N、NO₂-N、PO₄-P的平均交换通量分别为:8.34、1.89、-0.89、0.41μmol/m2/d。整体上沉积物作为NH₄-N、NO₃-N和PO₄-P的源,不断地向上覆水释放营养物质,对南海东北部海区浮游植物生长繁殖及生产力的发展具有重要意义;初步探讨了早期成岩过程中营养盐的地球化学行为,对沉积物中营养盐的积累和输运进行了探究。     

溪流营养盐滞留的水文与非水文过程分析方法

为评估溪流营养盐滞留中水文与非水文过程的影响及其贡献水平,首先定义了水文与非水文过程营养螺旋指标,并在将水文过程营养盐吸收长度S_w＿hyd、非水文过程营养盐吸收长度S_w＿nonhyd和溪流营养盐吸收长度S_w＿tot三者之间假设为“并联电路总电阻和各支路电阻”关系模式的基础上,提出了测算S_w＿nonhyd的技术方法;基于不同水文与非水文过程作用情景的OTIS（One-dimensional Transport with Inflow and Storage）模型模拟,构建了计算溪流水文与非水文过程营养盐滞留贡献率及估算溪流主流区和暂态存储区非水文过程营养盐滞留量的模型与方法,并将上述方法应用于溪流丁坝群NH₄⁺-N、PO₄^3--P滞留调控实验的案例中.结果表明：水文与非水文过程营养螺旋指标能够较好地反映溪流营养盐滞留潜力;与对照组相比,丁坝群结构显著降低了水文过程NH₄⁺...     

长江口及邻近海域营养盐的季节变化特征

2014年2月和7月,采集了长江口及其邻近东海陆架海域106和104个站点的样品,测定了其中的营养盐（NO₃-N、SiO₃-Si、PO₄-P、NH₄-N、NO₂-N）浓度,发现长江口海域营养盐的时空分布具有明显的季节变化特征。在夏季,长江径流量加大,海水层化,含有高NO₃-N、SiO₃-Si、PO₄-P浓度海水的扩散范围明显大于冬季;而在外海,夏季上述营养盐的表层浓度却低于冬季。由于在长江淡水端元NH₄-N和NO₂-N浓度的季节变化较大,这两种营养盐与盐度在长江口的相关关系呈现出"季节性反转",在夏季其浓度与盐度呈现出正相关关系,而冬季则相反,呈现出负相关关系。长江冲淡水是以"斑块化"的形式向外海传递的,通过在不同斑块中采集样品并比较其中营养盐的浓度,验证了夏季长江口海域对大部分营养盐是一个显著的"汇"。此外,营养盐的不保守行为既发生在盐淡水混合海域,也发生在长江口门以内的淡水端元海域。     

2013年胶州湾溶解营养盐时空分布特征

依据从2012年11月至2013年11月,每月一次对胶州湾海域溶解无机营养盐的调查资料,分析了该海域营养盐的分布特征和季节变化。结果表明:NO₃-N是溶解无机氮(DIN)的主要存在形态,其次是NH₄-N,NO₂-N所占比例最低。从整体上来看,胶州湾溶解无机营养盐湾内浓度较高,湾外浓度较低,海域无机营养盐主要为陆源输入。湾内水体营养盐季节性变化明显,夏季7月水体中无机营养盐浓度较高,而冬末、春季无机营养盐浓度较低。湾口、湾外由于受陆源影响小,所以季节性变化不明显,且溶解无机营养盐浓度也偏低;但夏季7月各溶解无机营养盐浓度仍略高于其它月份。与上世纪90年代相比,NH₄-N和PO₄-P浓度明显降低,NO₃-N和SiO₃-Si的浓度增加两倍左右,NO₂-N浓度没有明显变化。     

污水厂尾水占主导溪流养分滞留潜力及影响因素

为了解污水厂尾水排入对小河流养分滞留的影响,选择南淝河流域二十埠河上游污水厂尾水占主导的磨店小溪流为对象,根据野外示踪试验和模型模拟结果,利用养分螺旋指标定量评估溪流NH₄⁺-N、NO₃^--N和SRP滞留潜力,识别主要影响因素.结果表明,NH₄⁺-N和SRP的主流区一阶吸收系数（λ）较暂态存储区（λ_s）高1个数量级,而且两者的λ或λ_s数值大小颇为接近.S_w-NH₄、S_w-SRP和S_w-NO₃平均值分别为12.71,14.09,7.48km,均远高于溪流总长度,意味着溪流已不具备氮磷养分的去除能力.NH₄⁺-N和SRP吸收长度高于NO₃^--N,但其吸收速度却较NO₃^--N低,表明NO₃^--N滞留潜力相对较高.与该溪流上已有研究的比较,未发现污水厂尾水排入对溪流养分滞留带来明显的不利影响.回归分析表明,水文条件是影响溪流氮磷滞留的重要因素,虽然V_f-SRP、U-SRP都与暂态存储显著相关（P<0.05）,但NH₄⁺-N、NO₃^--N吸收指标与其关系并不显著.     

2018年莱州湾无机氮、磷平面分布及其结构特征

本文利用2018年5月和8月现场调查数据,对莱州湾DIN和PO₄-P的浓度频率分布、平面分布及结构特征进行了分析。结果显示,2018年莱州湾海水中DIN浓度变化范围为0.0203～1.49 mg/L,平均值为0.339 mg/L,5月浓度明显高于8月,DIN浓度为0.1～0.4 mg/L的站位比例为64.5%,超过四类海水水质标准的站位比例为17.8%。海水中PO₄-P浓度变化范围为未检出～62.3×10?3 mg/L,平均值为5.63×10?3 mg/L,8月浓度明显高于5月,PO₄-P浓度低于一类海水水质标准的站位比例为95.3%;N/P大于16的站位比例为96.3%,海水呈富营养化状态的站位比例为13.1%。DIN浓度、PO₄-P浓度、N/P及富营养化指数高值区主要位于小清河口和黄河口附近海域。DIN形态结构中,NO₃-N、NO₂-N、NH₄-N占比分别为66.6%、9.1%、24.3%,夏季NH₄-N占比较高;PO₄-P浓度过低是导致该海域N/P增高的主要因素。     

白塔堡河上覆水与沉积物间隙水N、P分布特征

为研究河流沉积物与间隙水间营养盐的迁移规律,采集白塔堡河干流平水期上覆水和沉积物间隙水样品,分析N、P分布特征,计算沉积物-水界面N、P扩散通量,并对上覆水与间隙水中营养盐含量进行回归分析. 结果表明:上覆水和间隙水中ρ(TN)、ρ(NH₃-N)和ρ(TP)均为农村带河段最低,城镇带和城市带河段较高. N、P的主要来源,农村带河段为农村灰水和面源污染,城镇带河段为生活污水和工业园排水,城市带河段为城市生活污水和工业废水. 间隙水中各营养盐质量浓度基本上都高于上覆水,空间分布趋势相似. NH₃-N、NO₂--N、NO₃--N和PO₄3--P在沉积物-水界面的平均扩散通量分别为0.429、0.134、0.080和0.143μmol/(m2·d),表明沉积物是上覆水重要的N、P源. 表层沉积物间隙水与上覆水中的ρ(NH₃-N)(R2=0.874,P=0.0002)和ρ(PO₄3--P)(R2=0.704,P=0.0005)均呈极显著相关,ρ(NO₂--N)呈显著相关(R2=0.501,P=0.0020),ρ(NO₃--N)的相关性(R2=0.353,P=0.0150)不显著,说明白塔堡河沉积物间隙水中的N主要以NH₃-N形态向上覆水中扩散;而间隙水中的P主要以PO₄3--P形态向上覆水中扩散.      

2019年渤海氮磷营养盐季节变化及富营养化状况

本研究采用2019年渤海四个季节表层的氮磷营养盐数据,对渤海氮磷营养盐浓度、N/P和富营养化状况的季节变化进行了分析和评价。结果表明:DIN和PO₄-P的季节分布明显不同,DIN平均浓度表现为秋季最高、冬季和春季次之、夏季最低的季节分布特征,而PO₄-P平均浓度最高值出现在秋季,其他季节浓度相近;空间分布上,DIN及各组分（NH₄-N除外）均呈现近岸高、中部低的空间分布,受河流输入影响显著,虽然在近岸海域如辽河口出现PO₄-P的高值区,但PO₄-P各季节分布变化较大,并在秋、冬季节出现渤海中部浓度升高的情况,可能是受陆源输入和海洋中磷的内源循环的共同影响;同一季节近岸海域N/P远高于近海海域,渤海近岸海域呈现显著的磷限制,近海海域由于出现大片N/P小于16的区域,可能出现潜在氮限制的现象;富营养化指数（EI）结果显示,渤海富营养化区域主要集中在辽河口,该海域常年为中度富营养化区域,过量的DIN是富营养化的主要原因。     

三沙湾水质分布特征对陆源污染、湾内养殖的响应

根据福建三沙湾海域2018年洪季一个定点站和12个走航站的5项营养盐及水文资料,研究发现:（1）三沙湾沿岸城市排放水是主要的污染源。其中,蕉城区外大金溪湾的硝酸盐、氨盐、悬沙含量、硅酸盐和磷酸盐浓度,在落潮盐度最小时期（宁德城区排放水）分别是涨潮盐度最大时期（海水）水质浓度的1.2倍、3.6倍、6倍、2.5倍和2倍。（2）三沙湾营养盐从陆向海的变化既受陆域河流排放的影响,也受湾内养殖排放的影响。其中NO₃-N和SiO₃-Si浓度受陆源排放影响较大,从陆向海分别下降了31%和50%。而NO₂-N、NH₄-N和PO₄-P浓度变化受湾内养殖的影响,从陆向海下降的趋势不明显。（3）12个走航站无机氮（DIN）的平均值为57.33 μmol/L,大于21.41 μmol/L;PO₄-P平均值为2.28 μmol/L,大于1.45 μmol/L;DIN/DIP基本为8~30。这些参数表明三沙湾水质已经超四类海水水质标准,并达到富营养化状态。     

辽河口浮游细菌和附着细菌群落结构及多样性分析

通过MiSeq高通量测序在盐度梯度变化下对辽河口海水中浮游细菌群落和附着细菌群落结构变化特点及与环境因子间相关性进行研究。环境因子包括盐度（S）、温度（T）、溶解氧（DO）、悬浮物（SS）、叶绿素a（Chl a）、细菌生产力（BP）、化学需氧量（COD）、硝酸盐（NO₃-N）、磷酸盐（PO₄-P）、硅酸盐（SiO₃-Si）和铵态氮（NH₄-N）。在对辽河口不同盐度区域表层选取代表站位并对其海水环境因子、细菌群落多样性指数、相似度、结构组成进行统计分析。结果显示:由河口向外海过程中水体的S和Chl a逐渐升高,DO、BP、COD以及N、P、Si营养盐的浓度逐渐降低。河口淡水区域β变形菌数量占优势,海水区域α变形菌和γ变形菌的数量逐渐增多。群落结构与环境因子相关性分析结果表明浮游细菌对环境因子变化较为敏感,而附着细菌对环境因子的变化敏感度较低。浮游细菌丰度与S、PO₄-P和BP有显著相关性（P < 0.01）,相关性系数分别为-0.963、0.996和0.995;附着细菌丰度与SS的相关性最为显著,相关性系数为0.997（P < 0.01）,此外与NH₄-N和Chl a也有显著相关性。实验结果表明S、PO₄-P、BP、DO和COD是影响浮游细菌丰度的影响因子,浮游细菌丰度与SS、NH₄-N和Chl a关系较为密切。相对附着细菌而言,浮游细菌在河口生态系统物质循环和能量流动方面发挥着更加重要的作用。     

龙岛邻近海域水质状况调查与评价

依据2016年6月、11月对龙岛邻近海域表层海水的水质要素（包括温度、盐度、pH、溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、亚硝酸盐（NO₂-N）、硝酸盐（NO₃-N）、铵氮（NH₄-N）、活性磷酸盐（PO₄-P）、硅酸盐、铜、铅、锌、镉、总铬、汞、砷和油类等）两个航次的调查数据,对龙岛邻近海域水质状况进行了评价。结果显示,该海域表层海水中各污染要素质量浓度大致呈现由龙岛向西南递增,向东南递减的趋势,且无机氮是主要的污染物。营养化评价模式和有机污染指数计算结果显示该海域表层海水总体营养水平较高,处于磷限制的潜在性富营养水平,有机污染程度较轻,水质状况良好。     

2017年丰水期莱州湾环境因子分布特征及网采浮游植物的响应

2017年丰水期（8月份）,在莱州湾开展了31个站位的综合调查,研究了莱州湾丰水期环境因子空间分布以及网采浮游植物的响应特征。结果发现:2017年丰水期莱州湾水环境呈现出明显的空间分布差异,西南近岸区域总体呈现出高表层水温（SST）、低表层盐度（SSS）、高营养盐的分布特征,小清河及邻近区域陆源输入是影响莱州湾SSS和营养盐空间分布的主要因素,小清河氨氮（NH₄-N）的减排对河口区NH₄-N浓度下降有重要影响;莱州湾浮游植物呈现出明显的空间分布差异,小清河口区呈现出高浮游植物丰度、低多样性指数H′的空间分布特征,H′高值区主要位于东部湾口区,浮游植物群落划分为4大不同类群,各类群之间群落结构差异明显;浮游植物丰度与SSS和Si/N呈显著负相关（p<0.05）,与硝酸盐（NO₃-N）、NH₄-N、无机氮（DIN）呈显著正相关（p<0.05）,浮游植物多样性指数H′与SST和DIN呈显著负相关（p<0.05）。活性硅酸盐（DISi）是影响浮游植物群落结构最主要的因素,而NO₃-N、NH₄-N、DISi、Si/N是影响浮游植物群落结构最主要的环境组合。浮游植物群落对环境变化有明显的响应。