不同方法测定沉积物中生物可利用性磷对铜绿微囊藻生长量的影响

采用梯度扩散薄膜(DGT)技术,以太湖9个采样点所采集的27个沉积物柱样为研究对象,研究沉积物中DGT所测量的磷浓度(DGT-P)与铜绿微囊藻生长量之间的关系,同时与4种常规的生物可利用性磷方法[(水溶性磷(WSP)、易解析磷(RDP)、藻可利用磷(AAP)和NaHCO3提取磷(Olsen-P))]进行比较,评价不同提取方法获得的太湖沉积物生物可利用性磷与铜绿微囊藻生长量的关系.结果表明,DGT-P与藻生长量的相关系数为R2=0.941(P<0.01),高于4种生物可利用性磷提取法的相关系数(WSP,0.780、RDP,0.806、AAP,0.849、Olsen-P,0.910).结果表明DGT技术可以作为预测原位沉积物磷的生物可利用性的工具.     

阿哈水库沉积物-水界面磷、铁、硫高分辨率空间分布特征

选取贵州典型高原亚深水型湖库阿哈水库为研究对象,利用薄膜扩散梯度技术获取夏季分层期不同湖区沉积物-水界面磷、铁、硫的原位、二维高分辨分布信息,并结合水化学及沉积物磷形态分析,探讨了沉积物P-Fe-S分布规律及控制因素.结果表明:沉积物-水界面DGT-P的浓度变化范围0.00~0.43 mg·L~(-1),DGT-Fe的浓度变化范围0.00~2.83 mg·L~(-1),DGT-S的浓度变化范围0.00~0.10 mg·L~(-1).阿哈水库沉积物孔隙水磷、铁、硫浓度在垂向分布上没有显著的相关性,DGT-P、DGT-Fe甚至还呈反向变化,这与很多湖泊的研究结果存在明显差异,其原因可能是阿哈水库沉积物具有很高的Fe/P和Fe/S比值,过剩的Fe导致还原态S以FeS/FeS_2形式沉淀后,P仍然被Fe(Ⅲ)固定在沉积物中.阿哈水库沉积物磷形态以Na OH-SRP和BD-P为主,Na OH-SRP含量变化范围为192~604 mg·kg~(-1),平均值约为392 mg·kg~(-1),BD-P含量变化范围为143~524mg·kg~(-1),平均值约为225 mg·kg~(-1).阿哈水库底层水体长期处于厌氧环境,Fe、S地球化学循环对沉积物内源磷释放起着重要控制作用.     

洪湖国际重要湿地沉积物磷空间分布特征及释放风险

洪湖国际重要湿地沉积物磷不同空间分布研究发现,洪湖入湖口沉积物TP含量范围为781.31~1955.84 mg·kg^-1,平均值为（1287.21±437.28）mg·kg^-1;湖区沉积物TP含量范围为438.33~1554.04 mg·kg^-1,平均值（718.10±238.15）mg·kg^-1.入湖口沉积物TP含量显著高于湖区沉积物（P<0.05）,养殖围垸沉积物TP含量高于湖面沉积物,但无显著差异（P>0.05）.湖区西北和东北区域沉积物TP含量高于西南区域,四湖总干渠入湖口沉积物TP显著高于螺山干渠入湖口（P<0.05）,四湖总干渠磷输入可能是洪湖沉积物磷主要来源.洪湖不同类型采样点的沉积物磷形态组成存在显著差异,入湖口沉积物磷形态以Fe/Al-P和Ca-P为主,而湖面沉积物以OP和Ca-P为主,空间磷形态组成变化与人类活动影响和水生植物分布有关.通过沉积物Fe/Al-P和OP估算沉积物生物有效磷（BAP）含量,以BAP占TP比例来估算洪湖沉积物磷释放风险,BAP/TP为39.8%~69%,均值为（56.5±7.23）%,存在较高的磷释放风险.OP和BAP与上覆水TP显著相关（P<0.01）,BAP与上覆水正磷酸盐相关性最高,表明上覆水磷浓度可能与沉积物Fe/Al-P和OP向上覆水释放有关.     

珠江广州河段上覆水和间隙水中磷的形态分布研究

通过研究污染比较严重的珠江广州河段（雅岗至琶洲大桥）的6个断面,共10个采样点的上覆水和间隙水的磷形态分布特征,得上覆水总磷（TP）值为0．705-3．893mg／L,均为劣V类水质。总溶解性磷（TDP）与磷酸盐磷（PO4^3-）在各采样点的浓度分布不均匀,由PO4^3-浓度显示,各采样点已经有明显的富营养化趋势。通过分析各采样点间隙水磷浓度和引起其上、下层浓度差异的环境因素知间隙水TP与TDP有一定相关性。间隙水上、下层TP,TDP,PO4^3-浓度差异可能与沉积物有机质和氧化、还原环境有一定相关性,总体上认为厌氧环境有利于促进沉积物的磷释放到间隙水。     

骆马湖泥-水界面磷铁硫原位同步变化特征

利用薄膜梯度扩散（DGT）原位采样装置获取了骆马湖全湖8个典型湖区泥-水界面（SWI）活性磷（P）、铁（Fe）、硫（S）垂向分布信息，据此定量估算三者交换通量.结果表明，骆马湖沉积物剖面P、Fe、S浓度范围分别为0~2.05，0~11.10和0.01~0.63mg/L，并在微小尺度呈高度空间异质性.在水平方向上活性P、Fe主要表现为西北湖区高于东南湖区，而活性S则未表现出明显的分布规律；就垂直剖面而言，活性P、Fe、S自界面向下呈升高趋势，并在60mm深度内出现峰值，且活性P和Fe剖面呈明显的同步变化特征；活性P、Fe在多数点位具有显著的正相关性（r>0.65，P<0.01），且各采样点沉积物中的总铁与总磷比值[w（∑Fe）/w（∑P）]均高于15，这表明Fe的地球化学循环过程对于骆马湖内源磷释放起重要控制作用；8个采样点样品中活性P、Fe、S交换通量分别为0.066~0.698，1.671~5.592和0.007~0.071mg/（m²·d），表明P、Fe、S由沉积物向水体释放.西北湖区表现出较高的P通量和活性P浓度，这可能会增加南水北调过程中水质污染的风险，应予以重视.以上结果支持了P、Fe耦合释放机制，明确了骆马湖SWI的活性P、Fe、S迁移特征.     

黄河上中游沉积物理化特征及磷赋存形态研究

对黄河上中游10个沉积物样品进行了理化性质及磷赋存形态分析,在此基础上探讨了沉积物各理化性质与磷赋存形态间的相关关系.结果表明,黄河上中游表层沉积物的总磷含量为97.86～129.33 mg·kg^-1,有机质总量为0.11%～1.96%,沉积物中活性态Fe和Al的含量分别为2.02～7.40 mg·g^-1和0.29～0.90 mg·g^-1;颗粒组成以粉砂级为主,主要矿物组成为石英和长石,粘土矿物以伊利石/蒙混层矿物为主,其次是伊利石、绿泥石和高岭石;磷的形态以无机磷为主,钙结合态P的含量为37.61～64.04 mg·kg^-1,是沉积物中的主要赋存形态.沉积物理化性质中阳离子交换量与沉积物中粘粒和粉砂粒总量表现正相关（R²=0.76）;沉积物的有机质总量与沉积物中的无机磷存在一定的线性关系（R²=0.66）;氧化还原敏感态P和金属(水合)氧化物结合态P含量的总和与活性态Fe和Al的(水合)氧化物的含量总和之间有显著的线性关系（R²=0.80）.     

巢湖沉积物磷铁硫形态记录及其环境变化指示

分析了巢湖表层和柱状沉积物中磷（P）、铁（Fe）和硫（S）元素的形态组成、分布、相互关系及其指示的湖泊环境变化.西半湖S3采样点位柱状沉积物总磷（TP）记录表明,巢湖西半湖区自20世纪60年代开始受人类活动影响逐步明显,其中钙磷（Ca-P）指示的流域径流输入增加早于铁铝磷（Fe/Al-P）指示的居民生活污水输入;西半湖区沉积物15~0cm有机质埋藏持续增加伴随着pH值的逐步升高,指示了水体富营养化导致藻类生产力（光合作用）提高并显著影响pH值;而东半湖S7采样点位柱状沉积物磷形态则记录了东半湖区不同的环境变化特征.巢湖沉积物活性铁组分以Fe （Ⅱ）为主,S3和S7沉积剖面Fe （Ⅲ）/Fe （Ⅱ）值整体均呈上升趋势且与Fe （Ⅲ）同步变化,表明其比值由Fe （Ⅲ）变化驱动;Fe （Ⅲ）/Fe （Ⅱ）指示沉积物上层为弱氧化性,其余层位为还原性环境.沉积物还原性无机硫（RIS）以酸可挥发性硫（AVS）为主,沉积物高有机质含量、低元素硫和还原条件降低了AVS向黄铁矿硫（CRS）的转化.巢湖沉积物中与P,S结合的Fe占比很小,高Fe/P和Fe/S比值会抑制沉积物磷的释放,导致柱状剖面P,Fe和S之间的相互作用关系整体上并不显著.     

基于DGT技术的黄河上游典型水库沉积物氮磷释放与污染源解析

针对黄河上游河库连通背景下水库的污染源解析不足的问题,基于薄膜梯度扩散和高分辨率孔隙水采样,分析了黄河上游典型水库——沈家河水库的污染特征和扩散通量.结果表明,清水河入库口水质为劣Ⅴ类,沉积物为重度污染状态.各点位上覆水可溶性磷酸盐（SRP）平均值低于孔隙水,表明沉积物SRP因浓度梯度向上扩散.各点位DGT-P与DGT-Fe的相关性及沉积物-水界面浓度差存在空间异质性,1号的沉积物DGT-P释放受Fe-P还原释放主导,2号的表层沉积物DGT-P释放能力较差,3号的表层沉积物DGT-P的释放能力较强,可根据释放机制采取不同治理措施.沉积物-水界面附近1号（4～8 mm）、 2号（8～20 mm）和3号（-8～8 mm）发生NH⁺₄-N浓度减小和NO^-₃-N浓度增加的现象.沉积物释放导致的TP、 TN和NH⁺₄-N负荷增加量分别占总量的100%、 78.3%和56.5%,表明沉积物释放是负荷的主要来源,但是清水河输入对氮的影响不可忽略.结果为黄河上游水库污染源...     

海岸带表层沉积物中磷的地球化学特征

通过连续提取法对莱州湾主要入海河流及近岸海域表层沉积物中5种形态磷进行了定量分析.结果表明,近海沉积物自生钙结合磷含量(45.6%)高于河流(37.3%),而铁结合磷(Fe-P)含量(18.2%)却低于河流(31.3%).在近海,可交换或弱结合磷含量和粉砂比例呈正相关,表明该形态磷主要吸附于细粒粉砂.河流沉积物Fe-P与Fe浓度呈显著正相关(P0.01),表明河流沉积物Fe-P分布受沉积物活性铁含量的控制.河口处Fe-P普遍低于相应河流,这可能与海相泥沙输入及河口厌氧区硫酸盐还原或硫化物累积有关.近海沉积物总可提取态磷平均浓度总体呈现出由海洋向河口方向递减的趋势.     

海岸带表层沉积物中磷的地球化学特征

通过连续提取法对莱州湾主要入海河流及近岸海域表层沉积物中5种形态磷进行了定量分析.结果表明,近海沉积物自生钙结合磷含量(45.6%)高于河流(37.3%),而铁结合磷(Fe-P)含量(18.2%)却低于河流(31.3%).在近海,可交换或弱结合磷含量和粉砂比例呈正相关,表明该形态磷主要吸附于细粒粉砂．河流沉积物Fe-P与Fe浓度呈显著正相关(P<0.01),表明河流沉积物Fe-P分布受沉积物活性铁含量的控制．河口处Fe-P普遍低于相应河流,这可能与海相泥沙输入及河口厌氧区硫酸盐还原或硫化物累积有关.近海沉积物总可提取态磷平均浓度总体呈现出由海洋向河口方向递减的趋势.     

特大城市河流表层沉积物磷形态分布及有效性:以成都市为例

为研究河流沉积物内源污染与人类活动的响应关系,采集成都市内33个点位的河流表层沉积物,采用SMT和DGT方法监测沉积物中各形态磷及生物有效性磷含量,结合多元统计方法分析其空间分布特征,计算沉积物及其孔隙水中有效态磷的释放通量.结果表明,成都市河流表层沉积物各形态磷存在空间差异性;成都市河流表层沉积物TP的平均含量为1 132.41 mg·kg~(-1),高于成都市土壤背景值365.00 mg·kg~(-1),Ca-P为最主要磷形态,平均占TP的70.58%;研究区域可划分为3类,第1、3类的磷形态结构差异大,而第2类小,且第1、3类各形态磷含量普遍高于第2类;ω(DGT-P)分别与水体ω(DTP)、具有生物有效性的ω(Fe/Al-P)和ω(OP)均有良好的相关性,DGT技术可作为快速原位检测沉积物生物有效磷含量的可靠方法;有效态磷释放量较高的为N8 W11 N2,分别为20.05、17.13、14.79 mg·(m2·d)-1,其释放能力与人类活动密切相关.     

沉积物电缆细菌研究进展

目前,在沉积物中发现一种丝状多细胞微生物-电缆细菌,该菌属于变形菌门的脱硫球茎菌科（Desulfobulbaceae）.电缆细菌通过远距离电子传输将沉积物表面的氧还原与深处缺氧层的硫化物氧化电耦合进行完整的氧化还原反应,调节氧分子和硫化物迁移转化.电缆细菌有3种连接方式,表层存在脊段结构进行电子运输,并在富含硫酸盐和季节性周期变化的自然环境中广泛存在.这种新型的多细胞合作方式对沉积物的生物地球化学循环产生显著影响,促进沉积物硫化区铁锰的溶解,并抑制硫和磷等元素的释放.此外,电缆细菌参与硫化物和烃类污染物的降解,为污染沉积物生物修复领域提供新的研究方向.本文对电缆细菌的发现、生理代谢、栖息环境以及生物地球化学循环的影响等研究进行了综述.     

钱塘江杭州段沉积物中铁锰的分布特征

针对钱塘江杭州段水污染现状,对钱塘江杭州段12个采样断面的沉积物进行了系统研究。结果表明,沉积物Fe、Mn的平均含量分别为2.05%,449 mg/kg,变异系数分别为16%、27%。主成分分析结果表明,Fe、Mn、K具有一定的同源性,代表沉积物的自然来源,Fe、Al的分布情况反映两者之间可能存在一定的同源性。相关性分析结果表明,Fe、Al、K均与粘粒显著或极显著相关,反映了地球化学作用和水文条件相互作用的结果;Mn与有机污染(OM)呈显著负相关,说明Mn的污染源与OM不存在同源性,相反,有机质污染导致沉积物锰含量有所降低,两者可能存在密切关系。     

纳米Fe3O4覆盖对沉积物-水界面砷释放的影响

为揭示纳米四氧化三铁（nFe₃O₄）覆盖对沉积物溶解态砷（As）和有效态As的钝化效果,在开展室内培养试验的基础上,利用微界面分析技术、高分辨率平衡式间隙水采集技术（HR-peeper）和薄膜扩散梯度技术（DGT）,探究nFe₃O₄覆盖下沉积物氧化还原环境、铁锰含量等因素对As的作用机制.结果表明：在nFe₃O₄覆盖下沉积物pH值较对照组逐渐增大,Eh先减小后增大;nFe₃O₄可以有效去除沉积物溶解态As,最大有效去除率为22%;nFe₃O₄覆盖使得有效态As的平均值降低了2.30mg/L;溶解态As与溶解态Fe （II）、溶解态As与溶解态Mn、有效态As与有效态Fe （II）、有效态As与有效态Mn均存在显著正相关关系（P<0.001）;nFe₃O₄的覆盖可以促进铁铝低结晶状无定形水合氧化态As含量的增加.     

Mobility and sulfidization of heavy metals in sediments of a shallow eutrophic lake, Lake Taihu, China

The technique of DGT (diffusive gradients in thin films) using three diffusive gel thicknesses was applied to estimate the mobility and bioavailability of heavy metals in sediments and porewater of Lake Taihu, China. The DGT results showed significantly positive correlations between Co, Pb, Cd and Mn, and Ni and Fe concentrations in porewater. Cu and Zn showed a significantly negative correlation with Mn, due to Cu combination with carbonates and Zn derived from agricultural pollution, respectively. The rank order of average concentrations of Co, Ni and Cd at each station was DGT_1.92 >DGT_0.78 >DGT_0.39, suggesting stronger resupply from sediments to porewater when using thicker diffusive gels. Comparing centrifugation and DGT measurements, Co, Ni and Cd are highly labile; Mn and Fe are moderately labile; and Cu, Zn and Pb are slightly labile. The variations of AVS concentrations in sediment cores indicate that metal sulfides in deeper layers are easily diffused into surface sediments.     

Mobility and sulfidization of heavy metals in sediments of a shallow eutrophic lake,Lake Taihu,China

The technique of DGT (diffusive gradients in thin films) using three diffusive gel thicknesses was applied to estimate the mobility and bioavailability of heavy metals in sediments and porewater of Lake Taihu, China. The DGT results showed significantly positive correlations between Co, Pb, Cd and Mn, and Ni and Fe concentrations in porewater. Cu and Zn showed a significantly negative correlation with Mn, due to Cu combination with carbonates and Zn derived from agricultural pollution, respectively. The rank order of average concentrations of Co, Ni and Cd at each station was DGT_1.92 > DGT_0.78 > DGT_0.39, suggesting stronger resupply from sediments to porewater when using thicker diffusive gels. Comparing centrifugation and DGT measurements, Co, Ni and Cd are highly labile; Mn and Fe are moderately labile; and Cu, Zn and Pb are slightly labile. The variations of AVS concentrations in sediment cores indicate that metal sulfides in deeper layers are easily diffused into surface sediments.     

外源硫酸盐对武汉南湖表层沉积物磷形态的作用

采用室内模拟实验,选取武汉市南湖表层沉积物及相应上覆水,研究了硫酸盐的输入对沉积物磷形态的影响.结果表明,硫酸盐输入水体后提高了沉积物磷的迁移活性,导致上覆水中总磷(TP)、溶解性正磷酸盐(SRP)含量升高,上升幅度随硫酸盐输入量的增加而增加.硫酸盐扩散到沉积物后,先是生成酸可挥发性硫(AVS),进而转变成铬还原硫.硫酸盐输入提高了沉积物pH值,而使Eh降低.沉积物不同磷形态对外源硫酸盐的响应有所差异,二钙磷(Ca2-P)含量随输入硫酸盐浓度的增加而增加,含量最高的铁磷(Fe-P)为800mg/kg左右,占总磷的51.4%~56.6%,受硫酸盐的影响极显著(P<0.01),在沉积物中含量降低而向上覆水中释放.上覆水中溶解性铁和TP、SRP均呈显著正相关.硫酸盐对沉积物中闭蓄态铁磷(O-Fe-P)也产生显著影响(P < 0.05),总体而言是促进其释放.