不同湖泊表层沉积物氮形态的分布特征与影响因素

为了揭示东部平原骆马湖、高邮湖、滆湖和阳澄湖四个湖泊沉积物中氮的分布特征及其影响因素,采用分级浸取法研究了湖泊表层沉积物中离子交换态氮（IEF-N）、弱酸可浸取态氮（WAEF-N）、强碱可浸取态氮（SAEF-N）、强氧化剂可浸取态氮（SOEF-N）这四种可转化态氮（TTN）和非转化态氮（NTN）的赋存特征,并结合沉积物粒度、pH值、总有机碳（TOC）和总磷（TP）含量等理化性质,利用多元统计分析了影响各形态氮分布的主要因素.结果表明：四个湖中氮均以TTN为主,且四个湖泊中TTN含量组成均表现为SOEF-N最高,IEF-N最低.沉积物中IEF-N、SOEF-N和NTN的空间分布趋势均与总氮（TN）一致;四种形态TTN的含量均表现为滆湖、阳澄湖高于骆马湖、高邮湖,其中骆马湖中各氮形态空间变化最大,主要与该湖中水生植物分布不均和大量采砂活动有关.IEF-N与TN呈极显著相关性,说明IEF-N的变化趋势与TN类似,TN含量在一定程度上可反映湖泊内源污染释放的高低.pH值、粒径对氮形态的影响较小,而C/N、磷输入、TOC均不同程度的影响着氮形态的含量及分布,尤其以P和TOC最为明显.     

北方高盐景观水体表层沉积物氮形态及影响因素

为了解北方高盐景观水体沉积物中不同形态氮的分布特征及影响因素,以天津清净湖为研究对象,采用逐级分离浸取法对其表层沉积物中各形态氮进行监测。结果表明:1)表层沉积物中ω(TN)为698.1~1 450.0 mg/kg,平均值为1 214.5 mg/kg,属于中度污染水平,可转化态氮(TTN)为TN主要赋存形态,占TN的比例为61.2%~83.1%,潜在释放风险较大;2)沉积物中各形态TTN含量大小顺序为:ω(SOEF-N)>ω(SAEF-N)>ω(IEF-N)>ω(WAEF-N);3)相关性分析表明:TN与SOEF-N、TTN与SAEF-N之间呈显著相关,具有相同的生物地球化学行为;沉积物电导率(EC)与TN、TTN、含水率及LOI均显著相关,说明高盐景观水体表层沉积物氮形态与盐度有关。     

烟台四十里湾柱状沉积物氮形态地球化学特征

采用连续浸取法首次对烟台四十里湾柱状沉积物不同形态的氮进行分离,并对其垂直地球化学特征和影响因素进行分析研究.可转化态氮分为离子交换态氮(IEF-N)、弱酸浸取态氮(WAEF-N)、强碱浸取态氮(SAEF-N)、强氧化剂浸取态氮(SOEF-N).结果表明,在沉积物表层(0～10 cm)可转化态氮占总氮的26.14%,并随着深度的增加而含量降低.各形态氮占可转化态氮比例平均大小顺序为SOEF-N(89.7%)>IEF-N(7.97%)>WAEF-N(1.19%)>SAEF-N(1.14%),说明SOEF-N是可转化态氮中的绝对优势态.不同形态氮与沉积物地球化学参数之间的相关关系分析表明,沉积物含水率、总有机碳、pH值、氧化还原电位、粒度组成等因素在一定程度上影响各形态氮含量,但各站位柱状样因其沉积物特征不同受各参数影响程度也不同.     

梯级水库运行对沉积物氮形态时空分布的影响——澜沧江和怒江对比研究

为探究梯级水库运行对河流沉积物氮形态时空分布的影响,分别在枯水期和汛期对澜沧江和怒江沿程表层沉积物进行跟踪监测,并利用分级连续浸取分离法得到了离子可交换态氮(IEF-N),弱酸可浸取态氮(WAEF-N),强碱可浸取态氮(SAEF-N)和强氧化剂可浸取态氮(SOEF-N)等四种沉积物氮形态.结果表明:(1)怒江和澜沧江自然河流段可转化态氮(TTN)含量略低于水库段,沿程分布含量范围512.2～1548.5mg/L,同时期4种可转化态氮形态分布规律基本一致,枯水期SOEF-N>WAEF-N>SAEF-N>IEF-N,含量范围分别为486.6～1424.8,3.3～83.1,1.4～88.8和1.2～10.7mg/kg;汛期WAEF-N>SOEF-N>SAEF-N>IEF-N,含量范围分别为360.7～755.7,42.8～656.2,6.8～394.3和35.8～153.6mg/kg;(2)梯级水库运行导致有机质富集,颗粒物粒径变小,对WAEF-N的释放有抑制作用;梯级水库运行导致水库段沉积物粒径变小,而SOEF-N主要分布在细颗粒中,致使沉积物的矿化作...     

洱海沉积物中不同形态氮的时空分布特征

为揭示沉积物中氮形态变化的影响因素及其生态效应,对洱海表层沉积物中不同形态氮的空间分布和季节性变化特征进行了研究. 结果表明:洱海表层沉积物中w(TN)在2354～6174mg/kg之间,空间分布呈湖区北部＞南部＞中部的趋势;w(TTN) (TTN为可交换态氮)在1158～2921mg/kg之间,占w(TN)的43%,其分布趋势与w(TN)相同;各形态TTN表现为SOEF-N(强氧化剂可提取态氮,w为974～2515mg/kg)＞WAEF-N(弱酸可提取态氮,w为91～210mg/kg)＞SAEF-N(强碱可提取态氮,w为38～198mg/kg)＞IEF-N(离子交换态氮,w为66～130mg/kg),w(WAEF-N)和w(IEF-N)的分布趋势与w(TTN)相同,w(SAEF-N)中部较高,w(SOEF-N)南部较高. 沉积物中w(TN)和w(NTN)(NTN为非转化态氮)7月较高,TTN及其各形态氮质量分数1月较高. 不同形态氮质量分数随沉积物深度的增加均呈下降趋势,NTN的富集速率高于TN. 洱海沉积物中w(TN)高于长江中下游湖泊,表层TN富集明显. 沉积物氮释放风险较大,但其w(TTN)和w(IEF-N)占w(TN)的比例低于长江中下游湖泊,即洱海沉积物氮释放量小于长江中下游湖泊;洱海沉积物中各形态氮质量分数与w(TOM)均呈显著正相关,与水深呈负相关,显示有机态氮与有机质同步沉积且受外源输入影响较大,w(IEF-N)分布同时受水生植物等影响.      

城市内河表层沉积物氮形态及影响因素

采用连续分级提取法对许昌市清潩河河道10个表层沉积物样品中氮形态含量进行测定, 分别得到离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可提取态氮(WAEF-N)、强碱可提取态氮(SAEF-N)、强氧化剂可提取态氮(SOEF-N)和非可转化态氮(NTN), 探讨了不同形态氮分布特征、影响因素及其对河道水环境潜在的风险. 结果表明,沉积物中总氮(TN)含量为2140~9470mg/kg, 与沉积物有机质含量沿河道变化趋势基本一致; 可转化态氮(TTN)的优势形态从上游至下游逐渐由IEF-N向SAEF-N再向SOEF-N转化, 逐渐趋于稳定; IEF-N含量受沉积物有机质、pH值及上覆水体氨氮和悬浮物含量影响, 且与TN极显著相关, 说明清潩河沉积物TN含量可以作为河道内源污染风险判断的重要指标; 此外上覆水体较高的COD含量对SAEF-N和NTN的沉积、较高的氨氮含量对IEF-N和TN的释放以及总磷含量对NTN活性的增强等都产生影响.因此, 在开展清潩河水环境综合整治时, 需考虑水相与沉积物相的相互作用, 同步开展治理工作.     

城市内河表层沉积物氮形态及影响因素——以许昌清潩河为例

采用连续分级提取法对许昌市清潩河河道10个表层沉积物样品中氮形态含量进行测定,分别得到离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可提取态氮(WAEF-N)、强碱可提取态氮(SAEF-N)、强氧化剂可提取态氮(SOEF-N)和非可转化态氮(NTN),探讨了不同形态氮分布特征、影响因素及其对河道水环境潜在的风险.结果表明,沉积物中总氮(TN)含量为2140~9470mg/kg,与沉积物有机质含量沿河道变化趋势基本一致;可转化态氮(TTN)的优势形态从上游至下游逐渐由IEF-N向SAEF-N再向SOEF-N转化,逐渐趋于稳定;IEF-N含量受沉积物有机质、pH值及上覆水体氨氮和悬浮物含量影响,且与TN极显著相关,说明清潩河沉积物TN含量可以作为河道内源污染风险判断的重要指标;此外上覆水体较高的COD含量对SAEF-N和NTN的沉积、较高的氨氮含量对IEF-N和TN的释放以及总磷含量对NTN活性的增强等都产生影响.因此,在开展清潩河水环境综合整治时,需考虑水相与沉积物相的相互作用,同步开展治理工作.     

白洋淀夏秋季沉积物氮赋存形态及分布特征

为研究白洋淀夏秋季各典型淀区沉积物中氮赋存形态及分布特征,采用逐级提取方法将沉积物中氮分为离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可浸取态氮(WAEF-N)、强碱可浸取态氮(SAEF-N)和强氧化剂可浸取态氮(SOEF-N),并对沉积物各形态可转化态氮与间隙水氨氮、硝氮的相关性进行分析。结果表明:夏季沉积物TN含量为3195.95~6335.34 mg/kg,秋季沉积物TN含量为3553.89~5786.3 mg/kg,原始区和养殖区的TN含量夏秋两季差异最大;夏秋两季15个采样点及5个功能区各形态氮含量均表现为WAEF-N>SOEF-N>SAEF-N>IEF-N,各形态可转化态氮含量无明显的季节变化特征;相关分析表明,沉积物中的弱酸可浸取态氨氮、硝氮与间隙水中的氨氮、硝氮在夏秋两季均相关性显著(P<0.05)。     

鄱阳湖沉积物可转化态氮分布特征及其对江湖关系变化的响应

选取不同高程鄱阳湖表层沉积物,通过研究其总可转化态氮与各形态可转化态氮含量及分布特征,试图揭示江湖关系变化导致的水位变化对鄱阳湖沉积物氮潜在释放风险的影响.结果表明:1鄱阳湖表层沉积物总氮(TN)含量在389~3 865 mg·kg-1之间,空间分布上呈"五河"入湖尾闾区湖心区北部湖区的趋势;总可交换态氮含量在319.36~904.56 mg·kg-1之间,占TN的52%,空间分布趋势与TN相同;2鄱阳湖3个湖区沉积物各形态可转化态氮的含量大小排列次序均为:SOEF-N(强氧化剂可提取态氮)≈SAEF-N(强碱可提取态氮)WAEF-N(弱酸可提取态氮)IEF-N(离子交换态氮);3江湖关系变化致使鄱阳湖枯水期沉积物出露时间提前并且延长,进而导致不同高程沉积物可转化态氮(TTN)含量差异明显,3个湖区沉积物可转化态氮含量均表现为枯水期丰水期,高程越高,由于其沉积物出露时间较长,可转化态氮含量较高,即可转化态氮含量12 m~13 m高程沉积物11 m~12 m高程沉积物10m~11 m高程沉积物;4随着高程的增加,沉积物各形态可转化态氮含量都呈现增加的趋势,其中SAEF-N和WAEFN含量及其占总可转化态氮的比例变化幅度较小,而IEF-N和SOEF-N含量以及其占总可转化态氮比例的增幅均较为显著.如果江湖关系进一步变化,枯水期水位继续下降,势必会引起沉积物出露面积增大及出露时间延长,从而导致沉积物TN、可转化态氮以及释放风险较高的氮形态IEF-N和SOEF-N含量的增大,来年丰水期可能会增加鄱阳湖沉积物氮释放风险.     

梯级水库建设对怒江与澜沧江沉积物氮形态分布的影响

为探究梯级水库建设对沉积物氮形态分布的影响,通过分级浸取方法得到沉积物的离子交换态氮（IEF-N）、弱酸提取态氮（WAEF-N）、强碱提取态氮（SAEF-N）以及强氧化剂提取态氮（SOEF-N）,对比研究了有梯级水库建设的澜沧江和干流无水电站建设的怒江沉积物中氮形态的分布特征,分析了可转化态氮的主要影响因素.结果表明,两条流域沉积物赋存环境存在差异,进而使沉积物的理化性质呈现明显的差异,最终导致沉积物可转化态氮的含量及空间分布也不同,澜沧江沉积物可转化态氮的含量高于怒江,且澜沧江的空间变化也大于怒江,怒江IEF-N、WAEF-N、SAEF-N与SOEF-N含量范围分别为1.56~2.55,16.91~46.42,1.83~10.66,486.61~719.27mg/kg,澜沧江IEF-N、WAEF-N、SAEF-N与SOEF-N含量范围分别为1.55~14.35,20.77~83.08,1.36~92.15,562.61~1404.82mg/kg.两条河流的可转化态氮含量大小排列顺序一致,均为SOEF-N > WAEF-N > SAEF-N > IEF-N,怒江与澜沧江上游自然河段可转化态氮含量及空间分布基本一致,但在澜沧江的梯级水库段上,4种可转化态氮空间分布特征发生了较明显的变化,产生这种现象的原因主要是水库的建设导致了沉积物理化性质的改变,总有机碳、粒度、氧化还原电位对可转化态氮的影响不同.     

近百年来滇南双龙水库沉积物中氮的赋存特征变化

为研究沉积物中氮形态及其质量分数对湖库水体富营养化的影响,在滇南双龙水库采集沉积柱样,分析TN、TIN（可转化态氮）、IEF-N（离子交换态氮）、WAEF-N（弱酸浸取态氮）、SAEF-N（强碱可浸取态氮）、SOEF-N（强氧化剂可浸取态氮）质量分数的剖面特征.通过Pearson相关、RDA（冗余分析）和回归分析探讨沉积物理化性质对氮迁移转化的影响,并结合TLI（综合营养状态指数）和ON（有机氮）指标评估水库氮引起的富营养化程度.结果表明:①柱芯（70 cm）的沉积年代为1871—2011年.②沉积物中w（TN）范围为0.832~5.744 mg/g,其中w（IEF-N）和w（SAEF-N）范围分别为0.027~0.142和0.033~0.131 mg/g,且随深度的增加均呈下降趋势;w（WAEF-N）和w（SOEF-N）范围分别为0.044~0.108和0.114~0.586 mg/g,且随深度的增加均波动变化.③单因子分析表明,各形态氮质量分数与粒度呈负相关,与w（TOC）呈极显著正相关（P < 0.01）,pH与各形态氮（WAEF-N除外）质量分数存在极显著负相关;综合因子分析表明,各形态氮质量分数主要受w（TOC）和pH共同作用.④污染评价结果表明,沉积物中w（TN）和w（ON）较高,双龙水库长期处于中度富营养化水平.研究显示,沉积物中TIN的迁移转化和外源氮的输入会引起水库上覆水中氮质量分数的增加,进而加剧水库富营养化,需重点关注沉积物中氮的内源性释放及流域土壤侵蚀引起的氮外源输入.      

不同湖泊入湖河流沉积物可转化态氮的空间分布及其影响因素

研究河流沉积物氮形态的分布可以了解流域的水环境现状.本研究通过分级浸取方法得到沉积物的离子交换态氮(IEF-N)、弱酸浸取态氮(WAEF-N)、强碱浸取态氮(SAEF-N)以及强氧化剂浸取态氮(SOEF-N),对比研究了太湖西部入湖河流(东苕溪、西苕溪)和洪泽湖西部入湖河流(安河、濉河)沉积物中氮形态的空间分布特征,分析了可转换态氮的主要影响因素.结果表明,不同流域之间沉积物的基本理化性质存在明显的差异,导致沉积物总氮以及可转化态氮的含量及空间分布也不相同.总体而言,太湖西部河流沉积物中总氮和总可转化态氮的含量略高于洪泽湖西部河流,但前者的空间变化小于后者.太湖西部河流沉积物与洪泽湖西部河流沉积物的可转化态氮含量大小排列顺序也有所不同,前者为SOEF-NSAEF-NWAEF-NIEF-N,后者为SOEF-NSAEF-NIEF-NWAEF-N,且后者各形态氮的含量变化更为明显,这主要与沉积物的组成和氮来源有关.研究区沉积物中可转化态氮的分布受其理化性质的影响明显,尤以有机质和粒度的影响最明显.     

胶州湾沉积物氮的环境生物地球化学意义

利用氮的分级浸取技术,研究了胶州湾不同粒级沉积物中氮的赋存形态.研究表明,胶州湾沉积物中可转化态氮可分为离子交换态、弱酸浸取态、强碱浸取态和强氧化剂浸取态.不同粒级沉积物中各形态氮占可转化态氮的比例各不相同.在细、中和粗粒级沉积物中,强氧化剂浸取态氮是可交换态氮的优势形态,分别占可转化氮的35.38%、44.38%和58.69%.在中、粗粒级沉积物中,强碱浸取态氮是无机氮的主要赋存形态,分别占可转化态氮的26.31%和25.85%.在细粒级沉积物中,离子交换态氮是优势态的无机氮,占可转化态氮的27.67%.相关分析表明,对于胶州湾来说,沉积物的粒度越细,氮的含量就越高,各形态氮大致与细、中粒级沉积物含量呈正相关,而与粗粒级沉积物含量呈负相关.研究还表明,不同粒级沉积物中氮与浮游植物数量、叶绿素a以及上覆水体中硝酸盐的含量大致都在一定程度上呈正相关,这一方面说明了沉积物对上覆水体元素的含量有着不可忽视的影响,另一方面也说明了沉积物中的氮对海水的富营养化水平有着较好的指示和十分重要的环境意义.     

巢湖十五里河沉积物生物有效性氮磷分布及相关性

在巢湖十五里河采集15个沉积物柱样,对表层(0～10 cm)沉积物生物有效性氮、磷含量和空间分布特征及相互关系进行研究. 结果表明,十五里河表层沉积物的各形态〔IEF(离子交换态),WAEF(弱酸可提取态),SAEF(强碱可提取态)和SOEF(强氧化剂可提取态)〕生物有效性氮、磷含量存在较为明显的空间变化性. w(生物有效性氮)占w(TN)的53.4%～67.9%,且w(SOEF-N)＞w(IEF-N)＞w(SAEF-N)＞w(WAEF-N),其中w(SOEF-N)为411.35～965.47 mg/kg,占w(TN)的33.4%～43.7%;w(生物有效性磷)占w(TP)的47.3%～89.4%,且w(SAEF-P)＞w(SOEF-P)＞w(WAEF-P)＞w(IEF-P),其中w(SAEF-P)为311.74～960.33 mg/kg,占w(TP)的33.0%～78.0%. 不同形态生物有效性氮的相关性较差,其中w(IEF-N)与w(WAEF-N)和w(SAEF-N)呈负相关,相关系数分别为-0.042和-0.122;w(WAEF-N)和w(SAEF-N)和w(SOEF-N)的相关系数仅为0.320～0.513. 生物有效性磷的相关性相对较强,其中w(IEF-P)与w(WAEF-P)呈显著正相关,相关系数为0.527,w(WAEF-P)与w(SAEF-P)呈极显著正相关,相关系数为0.653. 不同形态生物有效性氮、磷的相关性不显著.      

三峡库区淹没消落区土壤氮素形态及分布特征

利用分级浸取分离法对三峡水库腹心地带(巫山-重庆主城区段)淹没消落区土壤中的不同形态氮含量进行了测定,并对各形态氮之间及氮形态与土壤理化特征之间的相关性进行了分析.结果表明:研究区域内,淹没消落区土壤全氮(TN)含量在676.0~1769.7 mg·kg^-1之间,均值为1182.3 mg·kg^-1,TN主要由可转化态氮(TF-N)和非可转化态氮(NTF-N)组成,占TN的百分比分别为46.3%、53.7%;消落区土壤中TF-N组分在适宜的环境条件下会成为水体的二次污染源,其对水体富营养化的影响不容忽视.淹没消落区土壤弱酸可浸取态氮(WAEF-N)、有机态和硫化物结合态氮(OSF-N)在TF-N中占的比例较高,分别为47.3%、33.9%,表明WAEF-N和OSF-N直接影响着淹没消落区土壤TF-N的含量;从各形态氮含量及相对含量的变化范围来看,均表现为WAEF-N>OSF-N>铁锰氧化态氮(IMOF-N)>离子交换态氮(IEF-N).相关性分析结果表明,TN与NTF-N的相关性显著(p<0.01),与IMOF-N及OSF-N含量之间也具有显著相关性(p<0.05),表明TN的增加主要来自NTF-N,其次是IMOF-N及OSF-N;TF-N与WAEF-N、OSF-N之间显著正相关(p<0.01), 与IMOF-N也具有显著相关性(p<0.05),表明TF-N的增加主要来源于这3种形态的氮.TN与有机质(SOM)之间显著正相关(p<0.01),TF-N、OSF-N与SOM之间也呈正相关关系(p<0.05),表明它们可能具有相似的来源或SOM的输入对消落区土壤氮形态的分布有一定的影响.     

太湖西部河网中沉积物氮的空间分布特征

选取太湖主要入湖水系(西苕溪水系和宜溧-洮滆水系)为研究对象,于2014年1月完成水体及表层沉积物各102个样品的采集,分析了沉积物中氮(N)不同形态的空间分布特征及其影响因素.结果表明,西苕溪水系表层沉积物总氮(TN)含量高于宜溧-洮滆水系,均值分别为2164.91 mg·kg~(-1)和983.52 mg·kg~(-1),两个水系间沉积物TN含量存在显著差异.西苕溪和宜溧-洮滆两个水系沉积物中无机氮(IN)以氨氮(NH+4-N)为主,平均含量分别为120.90 mg·kg~(-1)和49.85 mg·kg~(-1),而硝态氮(NO_3~--N)平均含量仅为9.60 mg·kg~(-1)和13.95 mg·kg~(-1).沉积物中有机氮(ON)含量及分布与TN相似,西苕溪和宜溧-洮滆水系ON均值分别为2034.41 mg·kg~(-1)和917.77 mg·kg~(-1),占各自TN的百分比分别为93.90%和92.99%.表层沉积物各形态N之间及与上覆水体之间均具有显著的相关性,表明沉积物与上覆水之间的浓度梯度可能会驱动IN向上覆水体进行释放.