洱海湖心区沉积柱芯营养盐垂向分布及时间演化特征

连续的沉积物记录为研究湖泊富营养化的长期过程提供了可能。分析了洱海湖中心沉积柱的营养盐浓度垂向分布和沉积物年代记录,并结合湖心水质变化情况,研究了洱海沉积物营养盐的时间演化特征及生态意义。结果显示:Cal.AD 1960年以前,洱海沉积物营养盐稳定在较低水平,总有机碳(TOC)平均质量分数为1.45%,总氮(TN)平均质量分数为0.20%,总磷(TP)质量分数低于1 000 mg·kg~(-1);Cal.AD 1960年以后,TOC和TN质量分数均急剧升高,尤其在1990年之后呈直线上升态势,最高值分别为5.8%和0.84%,TP质量分数从1 000 mg·kg~(-1)。左右直线上升至1 345 mg·kg~(-1),反映了洱海近几十年来的人为富营养化加剧过程。沉积物TP与TOC、TN呈极显著正相关(P=0.001),TOC与TN的Pearson相关系数最大。洱海沉积物的TOC/TN比值总体比较稳定,数值在5.8~11.5之间波动,反映出这3种营养物质的藻类同源性。沉积物的营养物累积过程伴随水质变化呈不断恶化趋势,1990年后沉积物营养盐的时间演变规律与湖心区水质随时间的变化趋势基本一致。洱海表层沉积物TN、TP浓度明显高于东部平原湖区的湖泊,其营养盐内源负荷不容忽视。与同地区湖泊相比,沉积物TN浓度水平与抚仙湖和滇池相当,而TP浓度明显低于这两个湖泊,说明洱海沉积物对P仍具有较强的吸附容量及潜在缓冲能力。     

粤西三座重要供水水库沉积物营养盐负荷与重金属污染特征

为揭示粤西3座供水水库（高州水库、鹤地水库、大水桥水库）沉积物营养盐负荷及重金属污染特征,于2008年6月在各水库大坝前湖泊区采集柱状沉积物,运用SMT法、碱性过硫酸钾消解法、烧失法和ICP-MS法分别测定其柱状沉积物中氮磷营养盐、有机质和7种重金属（Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr与Hg）的含量,并采用潜在生态风险指数法对表层重金属污染的潜在生态风险进行评价,同时通过相关性分析重金属的可能来源。结果表明：3座水库沉积物总氮质量分数为1.13~3.37 mg·g-1,有机质为11.83~20.37 mg·g-1,其表层总氮、有机质的质量分数大小顺序为高州水库〉大水桥水库〉鹤地水库,总磷的质量浓度在0.22~0.77 mg·g-1之间,其表层总磷质量分数大小顺序为高州水库〉鹤地水库〉大水桥水库,在垂直剖面上,总氮、总磷与有机质的质量分数在16 cm至表层沉积物垂直断面显著高于其他断面,表明近些年来水库内源营养盐负荷逐渐加重。重金属质量分数平均值均高于广东省土壤环境背景值,总体呈现随深度增加而降低的趋势,但3座水库间重金属质量分数差异较大,其中鹤地和高州水库的Zn和Pb污染相对严重（质量分数分别为Zn：353.15、693.35 mg·kg-1;Pb：74.51、127.91 mg·kg-1）,大水桥水库的Cr和Ni污染相对严重（质量分数分别为Cr：238.69 mg·kg-1;Ni：251.06 mg·kg-1）。潜在生态风险评价表明,3座水库Cd和Hg具有高的生态危害,应引起重视,其他重金属则处于轻微的生态危害等级。同时沉积物高有机质的质量浓度经矿化分解可能加剧水体重金属生态危害。根据相关性分析和其他相关资料可知,粤西农业区大量化肥农药面源污染汇入造成水库初级生产力提高并最终沉降可能是沉积物营养盐、有机质与重金属的主要来源。     

太湖表层沉积物中多磷酸盐检出的环境意义

在氮限制型富营养化湖泊中,沉积多磷酸盐(Poly-P)可以用来示踪营养盐磷的输入和湖泊的富营养化过程。太湖是一个典型的磷限制型富营养化湖泊,通过对太湖表层沉积物中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、氢氧化钠可提取磷(NaOH-P)以及Poly-P的提取分析,初步探讨了太湖营养盐磷输入的历史记录,并揭示了该湖Poly-P的主要来源和保存机制。太湖Poly-P的质量浓度较低,变化范围为0.004~0.065mg·g-1。NaOH-P占TP组成的22%,是太湖沉积物总磷的主要组成部分之一。结果显示,在湖泊水体藻类生物量较大和NaOH-P是沉积物TP重要组成部分的磷限制型湖泊中,Poly-P也是沉积物磷汇组成的一个重要部分,同时还是一个可以反映由人为磷输入增大导致湖泊富营养化程度加剧的敏感指标。     

贵州百花湖沉积物磷、氮及有机碳的空间分布特征

采集贵州百花湖沉积物柱芯,测定沉积物总磷(TP)、总氮(TN)和有机碳(Corg)含量,并进行TP、TN及Corg含量相关性分析.结果表明,百花湖沉积物TP、TN及Corg含量平均值分别为976 mg.kg-1,0.34%、2.91%,表层沉积物污染严重,随着沉积物深度的增加沉积物TP、TN及Corg含量逐渐降低.不同沉积物柱芯相同层位TP、TN及Corg含量存在较大差别,表明不同湖区底泥污染程度存在较大差异,在实施内源污染控制工程时需充分考虑这一特点,对不同湖区采用不同的治理与控制措施.     

东昌湖表层沉积物的磷赋存形态

对东昌湖表层沉积物,应用Ruban等在欧洲标准委员会框架下发展的淡水沉积物磷形态分离法(SMT)测定铁铝结合态磷(Fe/Al-P)、钙结合态磷(Ca-P)、无机磷(IP)、有机磷(OP)和总磷(TP),分析TP与总氮(TN)和总有机碳(TOC)之间的相关性,结果表明,东昌湖表层沉积物的总磷含量在428.67—933.95 mg.kg-1之间,平均含量为597.78 mg.kg-1;沉积物的磷以IP为主,占TP的70.06%—91.08%,以OP为辅,占TP含量的12.31%—26.40%.IP中以Ca-P为主,占TP含量的64.67%—94.51%,Fe/Al-P仅占TP的2.57%—10.40%,从各形态磷占TP的百分比来看,Ca-P>OP>Fe/Al-P.东昌湖表层沉积物向上覆水体释放磷的潜力不大.东昌湖沉积物TP含量与梁子湖、太湖、洪泽湖、东湖和南四湖的TP含量相当,低于玄武湖和滇池;Fe/Al-P含量比我国其它湖泊要小1—2个数量级;Ca-P含量较国内其它湖泊的Ca-P含量高.表层沉积物的TP与TN、TOC之间呈极显著正相关关系,TP分布受到TN和TOC的输入影响.     

金盆水库表层沉积物中营养盐分布特征与污染评价

为探究西安黑河金盆水库表层沉积物中营养盐的分布特征及其污染状况,本研究测定了表层沉积物中总氮(TN)、总磷(TP)和有机质(OM)的含量,并与其它湖库进行比较,分析了TN、TP和OM的相关性,并探究了表层沉积物中营养元素的来源及其污染状况.结果表明,TN平均含量为1132 mg·kg~(-1),TP平均含量为1131 mg·kg~(-1),OM平均含量为7.02%,三者空间变化趋势基本一致,从上游至库区,含量先减小后增加.与其它湖库相比,金盆水库表层沉积物中TN含量相对较小,TP和OM含量均处于中等水平.TOC/TN值表明,水库表层沉积物中OM均来源于高等陆生植物.TOC与TN、TP均存在显著的相关性,且与TN相关性更高,表明金盆水库表层沉积物有机质的矿化过程与氮、磷,尤其是氮的物质来源和沉积变化过程关系更为密切.根据沉积物质量评价指南,TN、TP和TOC含量均达到最低级别,说明金盆水库已受到一定程度的污染.     

柘林水库表层沉积物氮、磷、有机质的时空分布及污染评价

柘林水库是鄱阳湖流域的大型峡谷型水库，具有水源涵养、洪水调蓄、旅游开发、渔业养殖以及生物多样性保护等重要生态功能.研究其表层沉积物营养盐和有机质的污染特征，对了解其污染生态风险、揭示富营养化的演化规律具有重要意义.于2020年9月、2021年1月、4月和7月对33个监测点的表层沉积物(0―10 cm)进行季度采样，分析了沉积物总氮(TN)、总磷(TP)和有机质(OM)的时空分布格局及相关性，并分别运用综合污染指数法(FF)和有机质污染指数法(OI)对其污染现状进行评价.结果表明，柘林水库表层沉积物TN、TP和OM含量范围分别为334―4800 mg·kg^-1、98―1900 mg·kg^-1和0.2%―8.6%，均值分别为1832.6 mg·kg^-1、657.5 mg·kg^-1和3.2%，且呈现一定的时空异质性. Pearson相关分析表明，柘林水库沉积物OM与TP、C/N均呈显著正相关(P<0.05)，相关系数分别为0.21和0.45，但OM与TN、TP与TN的相关性均不显著(P>0.0...     

长江中下游湖泊沉积物酶活性及其与富营养化的关系

为揭示富营养化湖泊沉积物营养物分解合成过程的生物化学机制,研究了长江中下游6个浅水湖泊沉积物氮、磷、有机质和铵氮含量,水解酶、氧化还原酶活性,微生物种类与数量及之间的关系.结果表明:大通湖、珊珀湖、赛城湖和军山湖等养殖型湖泊,污染严重,其沉积物脲酶活性明显高于污染程度轻的大型湖泊鄱阳湖和洞庭湖,且与沉积物总氮(TN)、有机质(OM)含量呈极显著正相关(r=885,P<0.01;r=0.900,P<0.01);沉积物碱性磷酸酶(APA)活性与总磷(TP)含量呈极显著正相关(r=0.986,P<0.01).湖泊沉积物过氧化氢酶、多酚氧化酶与过氧化物酶活性变化趋势相近,分布状况与湖泊污染程度、人类活动干扰程度等紧密相连.湖泊沉积物微生物以细菌为主,放线菌次之,真菌最少.各湖泊氨化细菌数量差异较小,而反硝化细菌数量差异较大,反硝化细菌可能是导致该区域湖泊沉积物氮素累积的重要生物指示因子,可以作为反映湖泊富营养化程度的生物指示因子.     

闽北建溪流域表层沉积物营养元素分布特征及生态风险评价

为了解闽江上游流域沉积物环境的现状,本文研究闽北建溪流域表层沉积物中营养元素的分布特征及生态风险,描述了表层沉积物中有机碳(TOC)、总氮(TN)和总磷(TP)的含量分布,运用单因子指数法进行生态风险评价,并分析碳、氮、磷的比例,阐述其相关关系及其环境意义.结果表明,沉积物中TOC、TN和TP的含量均值分别为3.05%、1858.05 mg·kg~(-1)和624.68 mg·kg~(-1),对多数底栖生物处于安全范围; TOC的单因子污染指数范围为2.0—5.8,TN污染指数范围为2.3—4.4,TP指数范围则为0.4—1.7,具有潜在的生态风险;沉积物营养元素比值中TOC/TN均值为16.9,TOC/TP均值为53.7,TN/TP均值为3.2,表明建溪流域沉积物营养元素受内、外源共同输入影响,且以外源作用为主导,其中林地营养物质输出是沉积物营养累积的主要原因之一.总体而言,建溪流域沉积物TN的生态风险较高且主要受流域面源排放影响,TOC与TP的生态风险较低.因此,应着重加强流域氮素面源污染调查并对重点污染源加以严控,减轻流域总氮的生态风险.     

冰封期湿地沉积物碳、氮、磷分布及污染评价

为研究冰封期湿地沉积物污染的变化规律和主要来源,采集了包头南海湿地南海湖中20个点位的沉积物,研究分析总有机碳(TOC)、总氮(TN)和总磷(TP)的空间分布特征,并对其污染进行评价.结果表明,随着采样深度的增加,沉积物污染物的含量均在逐渐降低,且在表层中累积明显;水平分布主要受进出水口、人类活动、水体流动、外源输入、沉积物-水界面物质交换等影响,呈现一定规律.沉积物中C/N均值为10.44,说明南海湖有机物主要以外源有机质为主.此外,由相关性分析得出,沉积物中TOC、TN、TP含量两两具有极显著正相关关系(P0.01,n=20),由此说明C、N、P具有同源性.由评价结果可知,高寒旱区湖泊与其他平原浅水湖泊的碳、氮、磷沉积特征存在明显差异.     

程海冬季水华暴发期间氮、磷营养元素的形态与分布

氮、磷营养元素是湖泊生态系统中极其重要的生态因子,它们以不同形态存在于湖泊水体中,表现出不同的地球化学行为和生态效应,从而支配着湖泊生态系统的生产力水平和湖泊富营养化进程。通过设置3个断面9个采样站14个采样点,研究了程海湖水体中氮、磷营养元素的形态与分布,结果表明：2009年11月23日—2010年2月20日,以铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa Kutz.）为主的程海冬季水华暴发期间,总氮质量浓度0.540~3.906 mg.L-1,平均0.836 mg.L-1;总磷质量浓度0.036~0.166 mg.L-1,平均0.061 mg.L-1。其中,溶解态氮、溶解态磷分别为61.7%和50.8%。溶解态氮以有机氮为主,溶解态磷则以无机磷为主。水华期间生物可直接利用氮质量浓度0.118 mg.L-1;生物可直接利用磷质量浓度0.021 mg.L-1,分别占总氮、总磷质量浓度的14.1%和34.4%,显示出此特定时期,氮的消耗速度较磷快。氮素、磷素及其赋存形态在程海的时间分布上有不同的节奏;水平分布差异不明显;垂直分布在水表层至亚底层的水柱中差异也不明显,而在湖底层最高。     

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。     

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。     

武汉严东湖近代沉积物中总氮、总磷与生物硅沉积及营养演化的动态过程

选择武汉近郊一中型浅水湖泊——严东湖为研究对象,对其进行了2个柱状沉积物的总氮、总磷、生物硅含量测试。结果表明：严东湖表层沉积物中总氮、生物硅含量总体均有所上升,而总磷近代含量有所下降。近代以来,硅藻的生长消耗了水体大量的硅与磷,表现为生物硅含量的显著上升,严东湖的营养程度有所上升。硅藻的生长与沉积影响到湖泊的沉积系统与过程,使营养盐比例与结构发生了变化,导致严东湖水体出现硅限制。     

白洋淀沉积物中磷的存在形态及垂直变化规律研究

湖泊沉积物中磷的含量及其形态分布是影响湖泊营养化进程的极为重要因素,对研究湖泊营养化等环境问题具有重要意义。采用化学连续提取分析法,对白洋淀环淀中村水域不同地点的沉积物中磷的形态及其在垂直方向上的变化进行了研究。结果表明,研究区域内,环淀中村水域表层沉积物总磷（TP）质量分数在544.424～608.197mg·kg-1之间,无机磷（IP）是沉积物中磷的主要形态,有机磷（OP）质量分数较小,约占10%～27%,无机磷中钙磷（Ca-P）占的比例相对较大,在质量分数上约占75.8%～94.1%。从各形态磷质量分数的变化范围来看,Ca-P〉OP〉Fe/Al-P;人类活动对湖泊沉积物中磷的形态及其水平和垂向变化影响很大。     

洞庭湖浮游植物增长的限制性营养元素研究

近20年水质监测资料表明,洞庭湖水体富营养化日趋严重。洞庭湖水体主要污染物为氮和磷,而营养盐赋存形态及其含量对浮游植物生长的影响在洞庭湖尚未见报道。2011年9月至2012年8月对洞庭湖浮游植物生物量及主要营养盐赋存形态与含量进行监测,同时利用藻类增长的生物学（NEB）评价方法对限制浮游植物增长的营养盐进行了研究,并分析了浮游植物生物量与各营养元素之间的相关性。结果表明：洞庭湖主要污染物总氮（TN）和总磷（TP）的年平均值分别为1.90 mg·L-1和0.093 mg·L-1,溶解态无机氮（DIN）平均占ρ（TN）比例为87%,溶解态总磷（DTP）平均占ρ（TP）比例为70%。洞庭湖水体中,DIN是TN的主要贡献者,且不同形态DIN的贡献大小依次为ρ（NO3--N）〉ρ（NH4＋-N）〉ρ（NO2--N）;磷形态组成中,TP主要以溶解反应性磷（SRP）存在。春季洞庭湖水体中ρ（TN）、ρ（TP）较高,这一结果可能源于春季面源污染。洞庭湖水体中ρ（Chla）与氮显著正相关,与磷显著负相关。NEB 实验结果表明氮对洞庭湖浮游植物生长有明显的促进作用,其幅度随氮浓度的增加而加强,而磷对浮游植物的生长影响不大,有时出现抑制作用,硝态氮与磷之间不存在交互作用。因此,氮可能是洞庭湖浮游植物增长的主要限制性营养因子,这一研究暗示在洞庭湖富营养化控制过程中应特别注重氮的控制。     

草、藻型湖泊水体生态及理化特性的实验对比

2006年9月,根据营养水平和种植水草的差异设计了6个浅水湖泊模拟系统,实验用水草为菹草(Potamogeton crispusLinn.)和马来眼子菜(Potamogeton malaianus-Miq).在15个月实验期间,通过多次监测各系统的景观外貌和水质,对草、藻型湖泊生态及理化特性的差异进行研究,得出以下结论:(1)草、藻型系统分别对应清水和浊水2种状态,景观外貌差异很大.(2)水草可使湖泊系统维持在清水状态,在一定条件下,甚至可使富营养化湖泊维持在清水状态;但是水草腐烂分解等也可使水质迅速恶化,甚至引起湖泊草、藻状态的转变;关键在于,对于不断变化的环境条件,系统内水草能否健康生长.(3)由于营养和生产力水平低,贫营养系统的水质指标随时间变化较小,草、藻型系统间的差异不明显,DO变化范围分别为8.1～14.4 mg·L~(-1)、7.5～11.6 mg·L~(-1),pH 8.71～9.89、8.25～9.22,TP 0.006～0.012 mg·L~(-1)、0.006～0.053 mg·L~(-1),TN 0.11～0.71 mg·L~(-1)、0.10～0.83 mg·L~(-1),NH_4~+-N 0.01～0.17 mg·L~(-1)、0.01～0.26 mg·L~(-1),PO_4~(3-)-P 0.002～0.012 mg·L~(-1)、0.000～0.008mg·L~(-1).(4)由于水草和藻类的大量生长等,中营养与富营养系统湖水的DO、pH、水温和NH_4~+-N的日变化明显,日变化曲线呈“⌒”形,且具有季节性变化规律;由于水草向底泥中输氧气等原因,与藻型湖泊相比,草型湖泊水中TP、TN和NH_4~+-N的浓度较低,PO_4~(3-)-P浓度较高,草、藻型系统的TP均值分别为0.16、0.51 mg·L~(-1),TN 1.30、8.32 mg·L~(-1),NH_4~+-N 0.19、0.43mg·L~(-1),PO_4~(3-)-P 0.07、0.01 mg·L~(-1).     

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。