曝气复氧对富营养化水体底泥氮磷释放的影响

采用实验室模拟，研究了曝气复氧对富营养化水体底泥氮磷释放的影响，结果表明，①溶解氧是影响底泥氮磷释放的重要因素，厌氧状态会加速底泥氮磷的释放。②正常条件下曝气复氧可以有效的控制底泥总磷的释放；曝气条件下高pH值无法控制底泥总磷的释放，搅动会对底泥总磷的释放产生轻微的影响，上覆水总磷浓度较高时底泥会发生吸磷现象，而温度则影响较小。③正常条件下曝气复氧可以控制比较封闭水体底泥氨氮的释放；曝气条件下温度对底泥氨氮和总氮的释放影响较大，即温度越高，抑制氨氮和总氮的释放效果越好，且低温会导致底泥氨氮和总氮的大量释放；曝气条件下搅动导致底泥释放更多的氨氮和总氮。     

广州市流花湖表层底泥磷的形态与生物可利用性

应用经改进的Psenner连续提取法对广州市流花湖表层底泥中的磷进行了连续提取和测定。结果表明,流花湖底泥中总磷含量在1.28~2.15 mg/g,流花湖总磷含量最高在L2点,最低在L3点。湖泊表层底泥总磷主要由金属氧化物结合态磷、有机磷和钙结合态磷组成,可还原态磷和弱吸附态磷仅占很少部分。不同形态磷的含量顺序是金属氧化物结合态磷NaOH-P>有机磷Org-P>钙结合态磷HCl-P>可还原态磷BD-P>弱吸附态磷NH4Cl-P。底泥中生物可利用性磷的含量达0.76~1.00 mg/g,平均含量为0.91 mg/g,占总磷的45.47%~64.71%。说明流花湖底泥的磷有较好的生物可利用性,将为水体藻类大量繁殖提供潜在的有利条件,因此在湖泊治理恢复过程中,应该采样有效的措施来控制底泥磷的内源释放。     

再悬浮条件下底泥对磷固定作用的研究

通过室内模拟试验,研究了底泥再悬浮对磷的强化固定作用.结果表明:底泥再悬浮促进了磷由上覆水向底泥的迁移,并且强化了底泥对磷的固定作用.底泥曝气与机械搅拌使内源磷释放量从618.51mg·kg-1分别降至424.99mg.kg-1和581.55mg·kg-1.底泥再悬浮对易释放态磷向难释放态磷转化具有显著的促进作用,铁结合态磷小幅度下降,而钙结合态磷显著增加,其余赋存形态磷变化不显著.说明底泥再悬浮对磷的固定机理可能是易释放态磷向难释放态磷的转化.     

竹银水库库底氮磷营养盐释放潜力研究

竹银水库是珠海新建的目前最大的对澳门供水水库,总库容达4500×104 m3。氮和磷是浮游植物生长繁殖的主要限制性营养元素,氮、磷的供应很大程度决定着水生生态系统的初级生产力和有机质的微生物循环,而水体氮、磷营养盐的一个重要来源就是沉积物,即底泥。以竹银水库蓄水前库内不同区域的底泥为对象,对水库内代表不同区域的10个位点底泥进行采样,通过水库蓄水模型装置,模拟无氧条件下各区域底泥在蓄水后短期内向上覆水体释放氮、磷营养盐的情况,并对释放到水体中的总氮、总磷进行2天一次的定期监测,评估该水库底泥氮、磷营养盐的释放潜力。结果表明：竹银水库库底氮、磷营养盐的释放存在空间差异,农业种植区和畜牧养殖区附近的采样点具有较大的总氮和总磷释放潜力;各采样点的总氮平均释放潜力达15 g·m-3,总磷平均释放潜力达30 mg·m-3,磷释放的风险远低于氮,磷仍将是竹银水库最主要的限制性营养元素;预计该水库在蓄水后10 d内最多可释放近1.7×105 kg的氮和1.5×103 kg左右的磷,按满库容计算,则底泥营养盐的释放使水库水体氮、磷营养盐质量浓度分别提高4.25 mg·L^-1和0.038 mg·L^-1。建议对不同区域性质的底泥采取具有针对性的处理措施：对农业种植区与牲畜养殖场区域的底泥应以清淤为主,对于其他区域可采取底泥覆盖等技术降低其营养盐释放风险。     

九龙江流域典型汇水区地表径流氮磷流失特征分析

选取九龙江流域5个典型汇水区,通过流域主要雨季天然降雨径流过程监测,对所获得的氮磷营养盐的监测数据进行归纳与分析,着重探讨了暴雨事件下径流氮磷流失及其形态的变化规律。结果表明:暴雨事件下农业汇水区地表径流氮输出以水溶态为主,磷以泥沙结合态为主,天然林地为主的汇水区则相反,前者以泥沙结合态为主,后者以水溶态为主;5个汇水区暴雨事件中总氮最高浓度值为日常采样浓度值的2.9～11.3倍,暴雨事件中总磷最高浓度值为日常采样浓度值的2.9～20.5倍;氮磷输出量均值的差异反映氮磷输出量大小受土壤质地、施肥量、土壤氮磷含量、土壤保水保肥性能等因素的综合影响。整个径流过程中水量和氮磷浓度随时间变化幅度较大,且2者变化呈大体相同的趋势。氮磷及其各形态的浓度多数在相同时间内达到峰值。泥沙结合态氮、水溶态磷变化幅度较小,水溶态氮和泥沙结合态磷浓度变化幅度较大。统计各汇水区雨量不同的降雨事件下氮磷流失负荷表明,特大暴雨对汇水区氮磷负荷的贡献非常显著。     

九龙江流域典型汇水区地表径流氮磷流失特征分析

选取九龙江流域5个典型汇水区，通过流域主要雨季天然降雨径流过程监测，对所获得的氮磷营养盐的监测数据进行归纳与分析，着重探讨了暴雨事件下径流氮磷流失及其形态的变化规律。结果表明：暴雨事件下农业汇水区地表径流氮输出以水溶态为主，磷以泥沙结合态为主，天然林地为主的汇水区则相反，前者以泥沙结合态为主，后者以水溶态为主；5个汇水区暴雨事件中总氮最高浓度值为日常采样浓度值的2．9～11．3倍，暴雨事件中总磷最高浓度值为日常采样浓度值的2．9～20．5倍；氮磷输出量均值的差异反映氮磷输出量大小受土壤质地、施肥量、土壤氮磷含量、土壤保水保肥性能等因素的综合影响。整个径流过程中水量和氮磷浓度随时间变化幅度较大，且2者变化呈大体相同的趋势。氮磷及其各形态的浓度多数在相同时间内达到峰值。泥沙结合态氮、水溶态磷变化幅度较小，水溶态氮和泥沙结合态磷浓度变化幅度较大。统计各汇水区雨量不同的降雨事件下氮磷流失负荷表明，特大暴雨对汇水区氮磷负荷的贡献非常显著。     

曝气复氧对底泥氮素生物地球化学循环影响的作用机制研究

通过分析底泥氮污染物释放规律和转化过程,以及底泥生境、氮形态变化和氮循环功能微生物群落结构变化的规律,探讨了不同曝气复氧条件影响底泥氮生物地球化学循环的生物代谢、物理化学联合作用的机制。结果表明：曝气复氧对底泥中氮的生物地球化学循环影响是一个包括微生物代谢作用和物理化学作用的复杂联合作用过程。水体好氧环境的改变主要引起参与底泥氮循环的硝化、亚硝化和反硝化功能菌群群落结构的演变,对异养菌和氨化菌的影响不大,证明环境好氧条件的改变对底泥有机质生物分解产生氨氮的微生物代谢过程影响不大,主要对底泥释放的氨氮硝化、反硝化等生物转化过程产生大的影响。不同溶解氧条件下,底泥释放的氮素在微生物作用下主要以NH4＋-N和NO3--N的形式进入试验体系,并在特定的氧化还原电位（临界值-200 mV）和pH（临界值6.70）条件下通过物理化学作用在底泥中以离子交换态氮（IEF-N）、碳酸盐结合态氮（CF-N）、铁锰氧化态氮（IMOF-N）及有机态和硫化物结合态氮（OSF-N）等不同形态氮相互转化,同时,在氮的转化和循环过程中部分输入上覆水体。在低溶解氧组实验条件下[ρ（DO）〈0.5 mg.L-1],底泥向水体输出氮总量为底泥可转化态氮的19.7%,主要为氨氮,最大释放速率达到289.13 mg.m-2.d-1,释放的质量浓度可达到18.8 mg.L-1;好氧条件下（DO饱和）,底泥向水体输出氮总量为底泥可转化态氮的1.8%;好氧-缺氧条件下为11.7%,主要以N2的形式释出系统。     

氧化还原电位及微生物对水库底泥释磷的影响

为了解上覆水环境以及生物作用对水库底泥释磷作用的影响,本研究通过选取石砭峪水库底泥作为贫营养水库底泥代表,在实验室模拟了不同物理化学条件及不同微生物条件下水库底泥静态释磷过程.实验期间调查了上覆水处溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)、pH等条件的影响,定期监测了上覆水中的溶解性正磷酸盐(PO3-4)、总磷(TP)、亚铁离子(Fe2+),反应开始前与结束后测定了底泥中不同持留形态的磷组分,其中包括铁铝结合态磷(Fe/Al-P)、钙磷(Ca-P)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、总磷(TP),同时测定了反应前后底泥中碱性磷酸酶活性(APA).实验证明,ORP0 mV的强还原性条件能够促进底泥中的磷大量释放,同时伴随着大量的Fe2+进入上覆水中.底泥中释放的磷是以Fe/Al-P和IP为主,并且进入水体中的磷大部分是PO3-4,占超过水体中TP的50%以上.底泥中微生物的活动能够促进OP的分解和转化,对底泥中其他形态的磷转化为PO3-4进入水体影响不大.同时微生物也可以吸收上覆水中除PO3-4之外的磷营养进入底泥中储存起来.     

高原深水湖泊程海氮磷形态分布特征及其与叶绿素a的相关性

湖泊水体氮、磷形态分布特征及其与藻类生长的关系是湖泊富营养化研究的重要方面。采用GPS定位,在程海湖设置了3个断面9个采样点,研究了氮、磷形态分布特征,并分析了各形态氮磷与叶绿素a的相关性。结果表明：总氮（TN）质量浓度为0.773 mg.L-1,总磷（TP）质量浓度为0.046 mg.L-1,叶绿素a质量浓度为0.024 mg.L-1。氮素的赋存形态特征是以溶解态总氮（DTN）占大部分,DTN中又以溶解态有机氮（DON）占绝大部分;磷素的存在特点是溶解态无机磷（DIP）含量比重较大。各形态氮、磷都有明显的季节性波动但区域性差异不明显,叶绿素a则有明显的季节节律和时空差异。叶绿素a很好地响应了总氮（TN）、总磷（TP）、溶解态总氮（DTN）、溶解态总磷（DTP）、颗粒态总氮（PTN）、颗粒态总磷（PTP）的变化。程海富营养化受氮和磷共同限制,控制富营养化必须同时削减氮和磷。     

扰动对水体富营养化的改善作用

利用人工构建的模拟水体系统,观察搅拌和曝气条件下水体中氮磷含量和形态的变化规律,研究和探讨了扰动对水体富营养化的改善。结果表明：（1）扰动对上覆水体氮的去除效果不明显,但是能够有效促进底泥中氨氮向水体扩散,从而使底泥中氮含量明显降低,运行99 d后,曝气反应器中底泥总氮含量从初始3.46 g.kg-1降至0.68 g.kg-1,仅为对照反应器的1/4;（2）搅拌对上覆水中磷的去除效果最佳,反应器运行期间,总磷的平均去除率为37%左右;（3）扰动能增加底泥中微生物的数量和多样性,为污染物的生物降解提供了良好的基础。合理运用扰动能够提高水中溶解氧含量,改善微生态环境,增加微生物的数量和种类,有利于水体富营养化的改善。     

中国东部浅水湖泊沉积物总氮总磷基准阈值研究

受人类活动的影响,东部浅水湖泊沉积物中总氮、总磷负荷很高,当外来污染源得到控制时,底泥中的营养盐会逐渐释放出来,对湖泊水质与生态系统影响很大。为合理削减湖泊内源污染,控制沉积物中营养盐向上覆水体释放,研究制定东部浅水湖泊沉积物总氮、总磷基准阈值,分别测定了100个湖泊的896个表层沉积物样品和8个典型湖泊11个柱芯的沉积物总氮（TN）、总磷（TP）含量,分析了沉积物TN、TP浓度剖面分布特征。通过频度分布法对100个湖泊沉积物总氮总磷的污染状况进行评价,通过背景值比较法确定了8个典型湖泊沉积物的TN、TP背景值。结果表明,100个湖泊的表层沉积物TN浓度范围在479.70~5 573.65 mg·kg-1,TP浓度范围在248.44~1000.33 mg·kg-1,不同湖泊表层沉积物中TN、TP值差异较大。8个典型湖泊沉积物总氮、总磷含量整体上表现出随着深度增加而下降变化趋势,在深层沉积物中含量保持稳定。所调查8个湖泊TN均值为1443.83 mg·kg-1,变化范围为247.45~3719.46 mg·kg-1,各湖泊中TN均值表现为：沱湖〉焦岗湖〉花园湖〉七里湖〉北民湖〉大通湖〉城东湖〉瓦埠湖;TP均值为519.62 mg·kg-1,变化范围为225.41~1944.89 mg·kg-1,各湖泊中TP均值表现为：北民湖〉大通湖〉七里湖〉焦岗湖〉沱湖〉瓦埠湖〉城东湖〉花园湖。不同湖泊沉积物总氮、总磷背景值差异很大。通过对100个湖泊表层沉积物TN、TP的频度分析发现,沉积物营养盐含量上25%点位对应的TP质量浓度398.51mg·kg-1,TN质量浓度为1106.24 mg·kg-1,沉积物营养盐含量下25%点位对应的TP质量浓度664.58 mg·kg-1,TN质量浓度为2916.66 mg·kg-1。通过互相之间的比较分析,推荐采用背景值比较法确定的各湖泊沉积物总氮、总磷背景值均值与频度分步法25%点位对应的总氮值和40%点位对应的总磷值作为东部浅水湖泊沉积物总氮、总磷基准阈值。因此,?     

浮叶植物重建对富营养化湖泊氮磷营养水平的影响

利用太湖五里湖污染底泥，在不破坏表层沉积物形态和结构的情况下，利用大口径的采样器采集沉积物柱状样，研究浮叶植物荇菜（Limnanthemun nymphoides）在此底泥上适应性生长情况及其对水体以及沉积物中氮磷的影响。结果表明，在培养实验过程中，荇菜生长使上覆水体中的氮、磷营养水平逐渐降低，藻类的生长明显受到克制，水体透明度增加，水质逐渐改善。通过植物根系对沉积物和问隙水中营养盐的直接吸收，使表层（0～5cm）沉积物与问隙水中氮磷营养盐的水平在实验结束后有明皿下降，对于控制沉积物内源营养盐释放有重要的作用。因此，恢复以水生植物为丰的水生生态系统足重建富营养湖泊生态系统和控制湖泊内源负荷的重要措施。     

外加碳源及沉水植物对沉积物各形态磷的影响

以原沉积物（处理1）和添加0.4%葡萄糖（碳源,处理2）的沉积物作为底质培养狐尾藻,采用室内模拟实验,研究了外加碳源及沉水植物对沉积物有机和无机磷形态的影响。结果表明：随着培养时间的延续,狐尾藻的生长促进了沉积物中磷的释放,其衰退增加了沉积物中磷的沉积;沉水植物对磷的不同赋存形态的影响并不相同,其中对无机磷形态中的Fe/Al-P和有机形态磷中的活性有机磷有显著的影响（p〈0.05）,而对其它形态磷的影响没有表现出统计差异;无论有无种植沉水植物,外加碳源可促进了沉积物Fe/Al-P和有机磷释放,增加了Ca-P固定;外加碳源显著提高了有机磷中活性有机磷的质量分数（p〈0.05）,降低了稳定性有机磷的质量分数,而种植沉水植物可显著降低活性有机磷质量分数。说明碳源和沉水植物对沉积物中磷形态分布有重要影响。     

微生物和硬毛藻对天鹅湖不同湖区沉积物氮磷释放的影响

荣成天鹅湖为一天然瀉湖,近年来绿潮硬毛藻大量爆发,内源污染日益严重。以大型硬毛藻和不同湖区沉积物为试材,设置沉积物+水、沉积物+水(灭菌)、沉积物+水+藻、沉积物+水+藻(灭菌)4个处理,研究了不同微生物活性及藻类条件下上覆水体氮磷质量浓度的变化,同步监测水土界面DO和pH等理化参数,以探讨藻分解和微生物对天鹅湖不同湖区沉积物氮磷释放的影响,为藻华消亡过程中内源污染的治理提供理论依据。结果表明,微生物存在和硬毛藻分解可使水体氮质量浓度明显增加(P<0.05)。试验过程中,水体总氮在有藻和无藻条件下的质量浓度变幅分别为1.56-14.11 mg·L^?1和0.11-8.96 mg·L^?1,后期灭菌处理明显低于未灭菌处理。藻分解对水体磷质量浓度具有极显著影响(P<0.01),有藻条件下灭菌处理总磷质量浓度为0.31-1.27 mg·L^?1,未灭菌处理为0.27-1.41 mg·L^?1;而无藻条件下灭菌和未灭菌处理变幅分别为0.019-0.047 mg·L^?1和0.025-0.078 mg·L^?1。在天鹅湖,不同湖区沉积物氮磷的释放能力存在差异,水体氮质量浓度在有藻和无藻条件下均表现为西北部>湖中心>湖南部,磷质量浓度有藻条件下与氮一致,而无藻条件下则表现为湖中心>西北部>湖南部。湖中心沉积物处理水体营养盐浓度受微生物活性影响较大。3种因素对水体氮磷质量浓度的影响效应表现为:藻类>微生物>沉积物。可见,在藻类大量暴发且微生物活性较高的湖中心及西北部,沉积物氮磷的释放潜力较大,尤其在藻类堆积腐烂时期,应引起足够重视。     

黄河上中游表层沉积物磷的赋存形态特征

利用淡水沉积物中磷形态的标准测试程序（SMT）,研究了黄河上中游10个沉积物样品中磷的赋存形态变化规律和分布特征,并分析了沉积物中磷的来源和释放潜力。研究结果表明,黄河上中游沉积物中总磷（OP）的含量为82.0～113.5mg·kg-1,无机磷（IP）的含量范围在45.3～76.6mg·kg-1,有机磷（OP）的含量范围在27.6～56.6mg·kg-1。其中主要以无机磷的形式存在,而无机磷中以钙结合态磷为主。线性回归分析结果表明,NaOH-P的含量与活性态Fe、Al含量总和有一定的线性关系。黄河沉积物向上覆水体释放磷的潜力不大。     

黄河中下游表层沉积物磷的赋存形态特征

利用淡水沉积物中磷形态的标准测试程序（SMT）,研究了黄河中下游10个沉积物样品中磷的赋存形态变化规律和分布特征,并分析了沉积物中磷的来源和释放潜力。研究结果表明,黄河中下游沉积物中总磷（TP）的含量为85.0~128.2 mg.kg-1,无机磷（IP）的含量范围在52.4~80.0 mg.kg-1,有机磷（OP）的含量范围在28.4~48.2 mg.kg-1。其中主要以无机磷的形式存在,而无机磷中以钙结合态磷为主。线性回归分析结果表明,NaOH-P的含量与活性态Fe、Al含量总和有一定的线性关系。黄河沉积物向上覆水体释放磷的潜力不大。     

武汉东湖近代沉积物中总氮、总磷与生物硅沉积与营养演化的动态过程

选择富营养化程度较高的武汉东湖作为研究对象,于2011年对其中4个子湖湖心的沉积物进行了采集,并分析了沉积物中总氮、总磷与生物硅含量。结果表明：对照东湖沉积速率（约0.33 cm·a-1）,在底层41～50 cm（1860—1890年）与31～40 cm（1890—1920年）,东湖4处子湖氮、磷、硅基本为湖泊自然沉积;在中层21～30 cm（1920—1950年）,人类活动有所增强,沉积有所变化;表层沉积物0～10 cm（1980—2010年）、11～20 cm（1950—1980年）中氮、磷、硅沉积普遍上升,这一时期对应着东湖人类干扰活动的普遍增加。对东湖4个子湖的沉积物氮、磷与硅的对比研究表明：人类活动增加了对东湖氮、磷的排放,促进了东湖硅藻的生长及硅的消耗,东湖不同子湖之间氮、磷、硅的沉积存在着明显差异,这可能与人类活动的影响差异有关。     

静态条件下底泥中不同形态磷的变化规律

上覆水中磷被结合到底泥中时,不同形态磷的数量将会改变, 由此导致磷的释放能力和生物有效性被显著改变.以富营养化河道上覆水和底泥为材料,考察了静态条件下,底泥中不同形态磷的变化规律及其对磷的生物有效性的影响.结果表明, 潜在活性磷(PMP)含量显著增加,NH4Cl-P、BD-P、NaOH-nrP分别增加了297.68%、1O.73%、30.49%.难释放态磷则基本保持不变.潜在活性磷对生物有效磷的形成具有显著的影响,4种生物有效磷中的3种(WSP、Olsen-P、AAP)均与其在a<0.01水平上显著正相关,并且其对AAP形成的影响最为显著.因此推测,静态条件下,当上覆水中磷向底泥迁移时,首先会形成潜在活性磷和生物有效磷.