苏州太湖湖滨土壤中营养盐的垂直分布特征

为了考察湿地建设对太湖湖滨环境的生态修复效应,作者在苏州太湖湖滨选取了4个经过湿地修复的土壤和2个未修复的湖滨土壤进行对照研究。对不同深度(0~10 cm,10~20 cm,20~40 cm,40~60 cm)土壤中的土壤有机质(SOM)、总氮(TN)和总磷(TP)等理化性质进行分析。苏州太湖湖滨湿地土壤的pH值主要为中性;湿地土壤中TN、TP和SOM含量随土壤深度增加而降低;已修复湿地土壤中TN、TP、SOM的含量低于未修复土壤;某水产养殖场附近土壤中TN、TP、SOM含量均明显高于其它采样点。太湖湖滨湿地的建设有效地净化了湖滨土壤,也显著美化了苏州太湖湖滨带的生态环境。     

太湖草藻型湖区间隙水理化特性比较

选择了太湖具有代表性的草型湖区-东太湖和藻型湖区-梅梁湾进行间隙水和沉积物理化指标的研究.对间隙水中pH值、E_h、EC等参数进行了比较分析,并讨论了间隙水氧化还原特征对间隙水中氮磷营养盐、溶解性有机碳和无机碳的影响;对沉积物中形态磷与间隙水理化指标的相互关系做了初步分析.结果显示,草型湖区间隙水还原性高于藻型湖区,间隙水氮磷分布和氧化还原特征显著相关;沉积物中Fe-P含量与间隙水氧化还原特征及正磷酸盐含量均有显著相关关系.     

深圳红树林湿地沉积物氮磷分布与来源分析

对采自深圳湾红树林秋茄湿地柱状沉积物的含水率(MC)、总有机碳(TOC)、总氮(TN)和总磷(TP)等的含量及其垂直分布格局进行了研究,并结合210Pb沉积物年代测定技术,探究了近60 a来深圳红树林湿地沉积物中有机质、氮和磷的来源。结果表明深圳红树林秋茄湿地的沉积速率为1.26 cm/a,TOC、TN和TP的含量范围分别为0.44%~1.41%、609.67~1 562.34 mg/kg和95.93~823.18mg/kg。随着深度增加TOC含量呈递减趋势,但在70 cm处会出现一高值。TN和TP的垂直分布格局相似,随深度增加含量递减,其中40 cm以下,递减幅度增大至底层出现最低值。通过C∶N、C∶P和N∶P的比值进一步分析了沉积物中有机质和氮、磷来源,结果表明深圳红树林秋茄湿地有机质主要来自浮游生物,氮磷的来源在20世纪80年代中期以前主要来自农业污染,此后城市污染逐步取而代之成为主要污染源。     

洪湖沉积物内源污染及其氮磷释放特征

为研究洪湖沉积物污染特征及内源营养盐释放规律,在不同季节对洪湖13个沉积物采样点进行调查,并利用柱状沉积物采样器原位采集沉积物开展静态模拟释放试验. 结果表明:①洪湖沉积物有机质、总氮和总磷含量的平均值分别为19%、4 407.4 mg/kg和1421.0 mg/kg,内源污染严重;②洪湖沉积物污染可能是水体中氮磷营养盐的重要来源之一,在5 d的静态释放模拟试验中,夏季上覆水中总氮和总磷平均浓度分别升高1.467和0.042 mg/L,冬季分别升高0.224和0.036 mg/L;③洪湖沉积物中氮磷的释放表现出显著的时空差异,夏季洪湖沉积物总氮、总磷的平均释放速率分别为133.9和4.0 mg/(m2·d),冬季分别为32.1和3.4 mg/(m2·d);④根据试验结果估算,洪湖沉积物氮的释放潜力为3 500~14 000 t/a,磷的释放潜力为350~400 t/a. 研究显示,在控制流域外源污染输入和减少湖区面源污染的同时,应从根本上改善洪湖水质并重塑洪湖湿地生态系统结构与功能,在科学指导下采取远近结合的方式分区域在洪湖开展受污染沉积物的修复工作.      

三江平原典型沼泽湿地养分累积与沉积特征

研究了三江平原两类典型沼泽湿地(毛果苔草沼泽和芦苇沼泽)沉积物剖面有机碳、全氮、全磷和全硫的垂直分布规律,初步分析了三江平原湿地的沉积速率与沉积通量.结果表明,土壤有机碳、全氮、全磷和全硫在垂直方向上具有明显的分层和富聚现象,自上而下,有机碳的含量逐渐降低;全氮含量呈先增加后减少的分布趋势;毛果苔草沼泽全磷含量呈先减少后增加的"V"型分布,芦苇沼泽全磷含量逐渐降低;全硫的分布和有机碳的分布规律一致.相关性分析表明,全氮、全磷和全硫与有机碳之间呈极显著的正相关关系(P<0.01);有机碳与容重之间呈极显著的负相关关系(P<0.01).植被类型是影响沼泽湿地土壤有机碳、全氮、全磷和全硫的空间分布的主要因素之一.应用137Cs、210Pb测定沉积年代,并结合恒定放射性通量(CRS)模式推算年龄的结果表明,三江平原湿地平均沉积速率为0.33 cm·a-1,沉积通量为0.03～0.48 g·(cm2·a)-1,平均为0.29 g·(cm2·a)-1.     

长江口崇明东滩海三棱藨草对沉积物有机碳库的贡献研究

湿地植被通过光合作用、埋藏分解等方式将有机碳输送至沉积物中,为了探究植被对于湿地沉积物有机碳库的贡献率,本文使用埋管与长石粉样方两种手段,以崇明东滩为例,定量估算了海三棱藨草植被对潮滩沉积物有机碳库的贡献率.埋管研究显示,不同温度下死亡植被分解输入和沉积物呼吸降解过程的差异是造成沉积物中冬夏两季有机碳含量差异明显的主要原因.冬末时节埋管沉积物有机碳平均含量为5.72mg·g-1,碳库呈"积累"状态;夏季含量减少为4.89 mg·g-1,碳库呈"亏损"状态.海三棱藨草死亡、倒伏和掩埋,使得沉积物有机碳含量剖面出现显著分层,埋管样品中分层间隔为10 cm左右,与长石粉样方测研究区域当年沉积速率相对应(11.6 cm·a-1:2012年8月28日—2013年9月2日).沉积物有机碳含量与δ13C值的显著负相关性(p0.01)表明,植被输入有机碳的累积和降解是沉积物碳库动态变化的主要因素.忽略有机质降解中碳的分馏作用下,根据碳同位素质量平衡混合模型,计算得出春夏季植被有机碳净输入为0.65 mg·g-1,约占沉积物有机碳库含量的7.35%,秋冬季节植被有机碳净输入为2.06 mg·g-1,约为占有机碳库含量的31.20%.     

闽江口围垦养殖对沉积物有机碳组分及其矿化的影响

研究滨海湿地围垦养殖后沉积物有机碳库的动态变化,对科学评估沿海滩涂湿地开发利用对碳库的影响具有重要意义.以闽江口鳝鱼滩湿地为研究区,采集不同围垦年限(3 a和15 a)养殖塘和短叶茳芏(Cyperus malaccensis)(养殖塘围垦前主要土著植被)湿地沉积物,测定其总有机碳(TOC)、有机碳组分(微生物生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(EOC)、水溶性有机碳(WSOC))及有机碳矿化特征,并基于时空互代法,分析了围垦养殖对沉积物TOC、有机碳组分及矿化的影响.结果表明:围垦养殖3 a,沉积物TOC和WSOC含量总体上没有显著变化,但围垦15a,表层(0~10 cm)沉积物TOC和WSOC含量显著增加,其增加比例分别约为68.36%和68.01%;围垦养殖后,沉积物MBC没有显著变化,EOC含量则有所降低,围垦15 a后表层沉积物EOC含量约降低37.35%.围垦养殖后表层沉积物有机碳矿化速率和累积矿化量均高于短叶茳芏湿地,而亚表层(10~20 cm)沉积物矿化速率差异不显著,且表层累积矿化量高于亚表层.养殖塘沉积物TOC及有机碳组分受长期水淹和饵料添加等管理方式的影响,同时受黏粒、TN和TP等理化性质的间接影响,进一步影响沉积物矿化速率、累积矿化量和潜在矿化量(C0).上述结果预示着滨海湿地围垦养殖在一定程度上增加了沉积物有机碳的蓄积,同时也促进了有机碳矿化.     

太湖西岸湖滨带沉积物氮磷有机质分布及评价

采集了太湖西岸湖滨带的表层沉积物,研究了沉积物中氮、磷和有机质的空间分布并进行评价.结果表明,表层沉积物氮、磷和有机质含量基本上呈由近岸向远岸递增的趋势,各点表层沉积物有机质平均含量7 124.00 mg.kg-1,介于2 261.78～11 963.10 mg.kg-1;总氮平均含量819.20 mg.kg-1,介于343.20～1 390.12 mg.kg-1;总磷平均含量379.39 mg.kg-1,介于197.46～570.85 mg.kg-1.沉积物中C/N值为9.5.沉积物中有机质及营养盐来源于湖中藻类和水生高等植物.采用有机指数和有机氮评价太湖西岸湖滨带沉积物的环境质量,有机指数平均为0.037,有机氮为0.044%,总体上属于尚清洁范畴.远岸端点位沉积物有机指数及有机氮含量均较高,存在转为有机污染的风险.     

湖滨带氧化还原环境的时空变化及其环境效应

在太湖梅梁湾,沿开阔水体至湖滨带方向,对植被型湖滨带(A区)、裸露型湖滨带(B区)和开阔水体(D区)水体中DO和水/沉积物Eh进行为期1a的现场观测.结果发现,梅梁湾水体DO时空变化明显.B区和D区水体中DO常年饱和,而A区DO浓度较低(年均(5.5±1.7)mg·L-1).在植物生长季,从开阔水体至湖滨植被区溶解氧浓度从12.7 mg·L-1降到4.5 mg·L-1;在非植物生长季则从9.7 mg·L-1降到6.2mg·L-1.湖滨带水体Eh在150 mV左右波动,空间变化趋势与溶解氧变化同步.沉积物Eh也表现出明显的时空变化,在植物生长季,各区沉积物均处于较强的还原状态(-158～-101 mV);而在非植物生长季,由开阔水体向植被型湖滨带Eh逐渐升高.在沉积物的垂直剖面上,开阔水体Eh自表层沉积物向下逐渐降低,而在A区的植被覆盖区则是先降低,大概在5 cm深处开始逐渐升高,于20 cm深左右达到峰值.根据上述植被型湖滨带氧化还原环境的特点,可以推知进行湖滨带生态修复,有利于去除湖泊氮污染.     

草海湖滨带沉积物微生物群落对磷形态的影响

为探究高原湖泊湖滨带沉积物中微生物群落对磷赋存形态的影响,以草海湖滨带沉积物为研究对象,分析了磷素赋存形态;通过高通量测序技术分析了细菌和古菌的群落组成.结果表明,草海湖滨带表层沉积物的总磷含量范围在662.89~881.26mg/kg之间,平均值为750.36mg/kg;各磷形态中NaOH-NRP＞Res-P＞BD-P＞HCl-P＞NaOH-SRP＞NH₄Cl-P.细菌群落由变形菌门(Proteobacteria)等59个门和硫杆菌属(Thiobacillus)、厌氧粘细菌属(Anaeromyxobacter)等1259个属组成;古菌群落由泉古菌门(Crenarchaeota)等8个门和甲烷丝菌属(Methanosaeta)等67个属组成.冗余分析、主成分分析和共现性网络分析表明,微生物群落能驱动草海沉积物中磷的形态转化,细菌主要通过影响铁的氧化/还原和碱性磷酸酶的活性;古菌则通过改变有机质和酸性磷酸酶活性来调控沉积物磷形态.     

太湖湖滨带底泥氮、磷、有机质分布与污染评价

采集了环太湖湖滨带表层(0~10cm)底泥,研究分析了湖滨带底泥中有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)的空间分布特征,并对太湖湖滨带底泥进行营养评价.结果表明,湖滨带底泥中OM含量在1.42%~9.96%之间,空间分布趋势为:东太湖>竺山湾>贡湖>梅梁湾>南部沿岸>东部沿岸>西部沿岸; TN含量在458~5211mg/kg之间,空间变化趋势为东太湖>竺山湾>东部沿岸>贡湖>南部沿岸>梅梁湾>西部沿岸; TP含量在128.56~1392.16mg/kg之间,空间变化趋势为竺山湾>梅梁湾>东太湖>南部沿岸>贡湖>东部沿岸>西部沿岸,OM与TN分布趋势相似,TN与OM之间极显著正相关(r = 0.903, P<0.01),TP与OM之间弱相关(r = 0.073, P<0.332).结合综合污染指数和有机指数评价法可知,太湖湖滨带底泥环境质量整体较好,氮、磷污染除东太湖和竺山湾属重度污染外其他各区属轻中度污染;有机污染除东太湖外大部分区域属较清洁区.     

草海沉积物营养元素分布特征与控制因素

选取贵州草海这一典型高原湖泊湿地作为研究对象,在代表性湖区共布设17个采样点,采集了表层沉积物和沉积物柱芯,对沉积物总有机碳(TOC)、总氮(TN)和总磷(TP)分布特征及控制因素开展了对比研究。研究结果表明,草海表层沉积物营养盐分布主要受外源输入和湖泊初级生产控制:表层沉积物TOC、TN含量平均值分别为232.98mg/g和25.21mg/g,远高于国内其他湖泊,且呈现湖心高、近岸区低的分布特征,由于氮较高的迁移性和生物可利用性,草海沉积物TN明显受湖泊水生植物生长控制,主要以有机质形式赋存于沉积物中;表层沉积物TP含量平均值为1.03mg/g,其空间分布特征显著不同于TOC、TN,在湖心、东南湖区和出水口其含量较低,主要受外源输入控制,且主要以沉淀、吸附等无机形态赋存于沉积物中。草海沉积物柱芯中TOC、TN、TP含量总体上呈现随深度增加先迅速降低而后趋于稳定的变化趋势,但不同湖区其含量差异较大,反映了人为干扰强度和沉积环境的差异。草海流域外源污染物输入和沉积物较高的营养盐内负荷是其水体富营养化面临的主要威胁,一方面应采取有效手段消减外源污染物输入,另一方面应通过合理的生态修复措施控制内源营养盐释放。草海繁茂的沉水植物增强了水体自净功能,优化草海水生植物种群结构、恢复草型健康湖泊生态系统对保护草海生态环境具有重要意义。     

大亚湾柱状沉积物中C、N、P的分布特征及其环境意义

对大亚湾典型柱状沉积物中C、N、P的含量及其分布特征进行了研究。结果表明,大亚湾柱状沉积物中C、N、P含量的变化范围分别为(0.48~1.53)10-2、(316.24~570.47)10-6 、(206.02~342.02)10-6 ,C与N的垂直分布具有由深层向浅层增加的趋势,而P含量随深度的增加而增大。根据沉积物中TOC/TN比值及两者的相关性,可以判断沉积物中有机质一直以陆源输入为主,其比值垂向变化主要受控于TOC含量的变化。另外,沉积物中TN和TN/TP的垂直变化也和近年来大亚湾水体中营养盐含量的变化相一致。低沉积速率是导致大亚湾沉积物中各生源要素埋藏通量小的主要因素。从20世纪80年代中期开始,随着沿岸工农业的快速发展和排污的增加,TN和TOC的埋藏通量有所增加;近年来,随着治污措施发挥作用,TN和TOC的埋藏通量有所降低,大亚湾的整个生态环境有所改善。     

泉州湾海岸湿地沉积物C、N的空间变化

在泉州湾不同类型海岸湿地采集了6根短柱状样,利用激光粒度仪分析了沉积物的粒度并计算了中值粒径,利用元素分析仪分析了沉积物中的总有机碳（TOC）、总无机碳（TIC）和总氮（TN）含量.结果显示,泉州湾海岸湿地的沉积物以粉砂和粘土质粉砂为主,中值粒径介于9.2～18.5 μm之间;水头光滩湿地沉积物TIC含量约为0.137%,高于附近互花米草湿地的含量（0.014%～0.038%）,TIC主要集中在粗颗粒部分.沉积物TOC、TN含量分别介于0.939%～2.057%和0.163%～0.260%之间,互花米草对C、N具有很强的富集能力,红树林对C、N的富集能力很弱;周边的排污活动使水头地区的TOC含量明显高于洛阳江河口地区.沉积物TOC、TN含量与中值粒径之间的相关性很弱,TOC与TN之间具有显著的正相关关系,互花米草湿地TN含量与C/N、互花米草湿地和光滩湿地的TOC与C/N均表现为显著的正相关,这些初步说明泉州湾海岸湿地沉积物的TOC主要来源于周边污染物的排放及植被自身生产.     

太湖竺山湾沉积物碳氮磷分布特征与污染评价

为了揭示太湖竺山湾沉积物中碳、氮和磷的分布特征,本研究在太湖竺山湾设置3个断面(湖湾内,A断面;湖湾中部,B断面;开敞湖区,C断面) 10个采样点,采集沉积物柱状样,每2 cm间隔分层测定沉积物中总氮(TN)、总磷(TP)和总有机碳(TOC)含量,以揭示其水平分布和垂向分布特征.结果表明,在空间上竺山湾表层沉积物呈现开敞湖区向湖湾富集的特征,湖湾内部碳、氮和磷含量显著高于开敞湖区(P 0. 01),其中湖湾内(A断面)表层沉积物TN、TP和TOC含量分别为1. 53、1. 55和11. 31 mg·g~(-1),而靠近开敞湖区(C断面)表层沉积物TN、TP和TOC含量仅为0. 75、0. 57和6. 70 mg·g~(-1).垂向分布特征表现为表层富集,3个断面TN、TP和TOC含量随着底泥深度的增加均呈现出下降趋势,表层沉积物TN、TP和TOC含量分别是底层的2～3、2～5和2～3倍.整体而言,竺山湾沉积物TP含量均值为0. 93 mg·g~(-1),属于重度污染,而TN平均含量为1. 11 mg·g~(-1),属于轻度污染;有机氮指数和综合污染指数显示,竺山湾北部地区污染水平为重度污染区,有机污染相对较强,TP的污染指数(STP)处于1. 03～3. 87之间,属于重度污染.     

滇池近代富营养化加剧过程的沉积记录

为认识滇池内源污染特性在湖泊环境演变过程中的变化,采集滇池北部和中心2根柱状沉积物样品,分析了TOC(总有机碳)、TN(总氮)、BSi(生物硅)及磷形态含量剖面变化规律,并探讨了其与滇池富营养化历史的关系. 结果表明,滇池沉积物中w(TOC)与w(TN)自20世纪50年代后增加显著.n(TOC)/n(TN)介于7.0～13.5之间,表明滇池内源藻类和细菌等对沉积物中有机质贡献大. 滇池沉积物中w(TP)剖面变化规律反映了滇池由中营养化向富营养化过渡的过程. 沉积物中w(TP)与w(TOC)呈显著相关(R=0.91,P<0.01),表明滇池外源磷的输入与生物量的增长以及蓝藻水华暴发的一致性和外源磷污染控制的必要性. 滇池不同区域w(BSi)剖面变化及其与w(TOC)、w(TP)的关系表明,滇池在长期演变中,生态系统结构发生了变化. 滇池北部近年来富营养化加剧,蓝藻大量繁殖成为优势种群而导致生物群落结构单一化;而中部等地区硅藻仍保持大量增长趋势,表明藻类在该区域处于大量增长的过程中.      

水源水库沉积物中营养元素分布特征与污染评价

为了揭示水源水库沉积物中的营养元素分布对水体富营养化的影响,以周村水库为研究对象,采用现场取样及实验室分析方法,探究了沉积物中营养元素的分布特征,并对TOC与TN、TP的相关性进行了分析,同时参考沉积物质量评价指南并采用综合污染指数对沉积物的污染状况进行了评价.结果表明,周村水库研究区域沉积物TOC含量均随深度增加而下降,而沉积物中氮负荷有增加的趋势,磷则表现出表层富集现象,表明周村水库沉积物营养盐负荷在加重;TOC与TN、TP存在较好的相关性,相关系数分别为r=0.68(P0.01)、r=0.89(P0.01),TOC/TN值表明,纤维束植物碎屑是水库沉积物有机质的主要来源;综合污染指数评价结果表明,3个采样点表层沉积物均达到重度污染程度,表层沉积物中TN、TP含量分别为3 273~4 870 mg·kg~(-1)、653~2 969 mg·kg~(-1),TOC含量为45.65~83.00mg·g~(-1),均超过沉积物质量评价指南规定的引发最低级别生态毒性效应的标准值,周村水库沉积物存在较大安全风险,水体面临富营养化威胁.     

潜流水平湿地对农业灌溉径流氮磷的去除

构建了潜流水平芦苇湿地,对农业灌溉径流(TN约为7mg/L,TP约为0.5mg/L)中氮磷进行了为期1年的去除研究.在水力停留时间(HRT)为2,4,6d时,TP和TN的去除率均大于87%和68%.湿地对TN、NH₄⁺-N和TP的去除受HRT的影响较大(P<0.05),对PO₄^3--P的去除受HRT的影响较小.在不同HRT情况下,NH₄⁺-N、NO₂^--N、NO3--N和PO₄^3--P的去除率均高于93%,出水浓度一般均小于0.04mg/L.且出水中的TP和TN主要为有机态,存在一个TP和TN背景浓度.TN去除率与负荷之间具有很好的相关性(R2=0.9968),但是TP去除率与负荷之间相关性较差(R²=0.5987).以HRT为2d计算,1m²的芦苇床处理该农业灌溉径流的能力为0.1m³/d,出水TN和TP浓度可控制在0.50mg/L和0.154mg/L以下.     

再生水补给下湿地沉积物中营养盐空间分布特征

以北京市近郊汉石桥湿地为研究对象,分析再生水补水对湿地沉积物中营养盐空间分布特征的影响,通过采集湿地25个表层沉积物样品和3个柱状沉积物样品,分析了沉积物中有机质（OM）、总氮（TN）和总磷（TP）含量,揭示了湿地沉积物中OM、TN、TP水平空间分布和垂直分布特征。结果表明:汉石桥湿地沉积物中OM、TN、TP含量整体处于较高水平,三者含量平均值分别为70.65,4.72,,0.96 g/kg;在水平空间分布上,OM和TN表现出一致的分布特征,均为上游含量低、中游和下游含量高,TP含量在不同区域间无显著差异;在垂直空间分布上,表层0~10 cm沉积物中OM、TN、TP含量最高,呈现随剖面深度增加含量先降低后逐渐稳定的趋势;化学计量特征表明,湿地表层沉积物中OM、TN、TP呈现显著正相关性（P<0.01）;综合污染指数表明汉石桥湿地沉积物整体上呈中-重度污染。再生水补给加剧了湿地沉积物中氮、磷元素的富集,湿地沉积物营养盐空间分布受补水中残存污染物浓度、水动力条件和湿地地形结构的影响,在水流速度缓慢、滞水区域,沉积物中营养盐含量明显升高,再生水补给是湿地富营养化的重要推力。