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。     

辽河保护区七星湿地磷的空间分布特征

为明确七星湿地水体和沉积物中磷的迁移转化过程,分析了上覆水和间隙水中磷的浓度及分布,研究了沉积物中磷的形态分布特征,计算了沉积物-水界面正磷酸盐(PO43--P)的扩散通量,并对水体及沉积物中不同形态磷进行了Pearson相关性分析。结果表明,水体和沉积物中总磷(TP)空间分布特征为在西小河和万泉河汇入口处二者浓度均较高;在羊肠河处二者浓度均较低;在湿地出口处,干流中TP浓度有所降低。沉积物中的TP以无机磷(IP)为主,所占比例为68.27%~87.41%。IP中各形态磷所占比例为金属(水合)氧化物结合态磷(NaOH-rP)钙结合态磷(HCl-P)残渣态磷(Res-P)有机质和腐殖质中的磷(NaOH-nrP)氧化还原敏感态磷(BD-P)。沉积物-水界面PO43--P扩散通量为正值,表明沉积物是上覆水中磷元素的重要来源。Pearson相关性分析结果表明,沉积物中BD-P是水体中磷的重要来源之一,NaOH-rP是沉积物中TP和IP的重要控制因子。     

香溪河沉积物、间隙水的磷分布特征及释放通量估算

采集香溪河沿程5个样点不同季节、不同深度的沉积物,用Hedley分级方法分析磷形态及垂向变化特征,同时研究上覆水和间隙水理化性质对沉积物中磷释放的影响.香溪河上覆水及间隙水pH值范围为4.72~8.55,夏季呈弱酸性,秋季、冬季及次年春季pH值呈弱碱性;沉积物处于较强还原性环境;上覆水及间隙水总磷质量浓度(TP)年变化范围为0.02~0.48mg·L~(-1),沉积物TP含量为0.48~1.45 g·kg~(-1);沉积物中磷形态的含量为HCl-P(HCl提取态)Res-P(残余磷)NaOH-P(NaOH提取态磷)NaHCO_3-P(NaHCO_3提取态磷)H_2O-P(水提取态磷).沉积物-上覆水体交界面还原性环境有利于沉积物中磷向上覆水中释放;春季水体的弱碱性、夏季的弱酸性有利于沉积物向上覆水释磷,从而增加了上覆水体富营养化的风险;间隙水TP与沉积物TP含量密切相关;5个样点中有4个样点的PO_4~(3-)-P由间隙水向上覆水扩散,释放通量为0.01~0.04mg·(m~2·d)~(-1).沉积物是底层水体营养盐的重要来源.     

南四湖沉积物磷形态及其与间隙水磷的相关性分析

利用柱状沉积物采样器和Peeper间隙水采集器分别获取南四湖不同湖区原位柱状沉积物和间隙水,在分析沉积物磷形态和间隙水PO3-4-P空间分布特征的基础上,比较离心法和Peeper法获取间隙水的差异性,并探讨其沉积物各磷形态组分与间隙水PO3-4-P的相关性研究表明,南四湖4个湖区沉积物各磷形态含量由大到小的顺序是IP＞ Ca-P＞ Fe/Al-P＞ OP＞ L-P,其中,IP平均含量最高,约占TP的71％ ～90％.在空间分布上,不同湖区各磷形态组分含量差异显著,尤其以Fe/Al-P含量差异最大,总体呈现由北向南依此递减的趋势,这与南四湖北部距离济宁市区较近,受污染较重有关各磷形态组分在垂向分布上比较复杂,既有随深度增加的,也有随深度减小的,规律性不明显,这可能与南四湖本身是一个航运型和季节性湖泊,常年受大理航运船只的扰动、季节性降水、洪涝灾害以及突发性污染事件等各因素的影响有关Peeper法及离心法获取间隙水的研究结果表明,南阳湖区(NSH1)间隙水PO3-4-P含量最高,平均值约0.4 mg·L-1,4个不同湖区,pO3-4-P含量在垂直方向均具有先增加后降低的趋势,且浓度均高于上覆水浓度,具有向上覆水释放的趋势.Peeper法获取间隙水中PO3-4-P的平均含量比传统离心法高出约20％,且相关性很好,两种方法获取间隙水的研究结果一致表明,南四湖沉积物Fe/Al-P和Ca-P与间隙水pO3-4-P的含量具有显著正相关.     

蓄水前后三峡库区香溪河沉积物磷形态分布特征及释放通量估算

三峡库区汛末蓄水过程改变了支流库湾沉积物赋存环境,继而影响沉积物磷形态的分布特征和沉积物-水界面过程.本文通过对2016年8月(蓄水前)和10月(蓄水后)香溪河库湾沉积物和上覆水样品的采集分析,分析了蓄水前后库区干流和支流库湾底部沉积物磷形态分布特征及赋存的环境条件,估算了沉积物-水界面PO3-4-P交换通量.结果表明:蓄水后沉积物上覆水pH增加,碱性增强;Eh减少,还原性增强.沉积物中各形态磷相对含量由Na OH-PHCl-POP转变为HCl-POPNa OH-P,沉积环境的改变是磷形态变化的根本原因.沉积物中TP增加了1.3倍,上覆水ρ(PO3-4-P)是蓄水前3.7倍,间隙水ρ(PO3-4-P)是蓄水前8.3倍,增加了香溪河库湾沉积物营养盐释放风险.蓄水前后香溪河沉积物PO3-4-P总体均表现为"源",但PO3-4-P扩散通量由蓄水前的-0.002 9~0.005 9 mg·(m~2·d)~(-1)增加为蓄水后的0.006 7~0.107 1 mg·(m~2·d)~(-1),蓄水后香溪河库湾底部沉积物磷释放量增加.     

湖泊底泥中磷形态及分布特征研究

对湖泊底泥磷进行研究分析,结果表明:沉积物PO3-4含量约为350 mg/kg;有机磷Or-P含量约为226.19 mg/kg,无机磷Fe-P、Ca-P分别为112.23~166.14 mg/kg,115.42~130.11 mg/kg,底泥中各形态磷的平均浓度由高到低顺序为:Or-P>Fe-P>Ca-P>De-P>Ex-P>Oc-P>AI-P;对不同形态磷进行相关性分析,结果表明:TP与IP、Fe-P和Ex-P相关性显著;底泥生物有效磷含量为312.65~410.16 mg/kg;上覆水TP与沉积物TP浓度也存在一定相关性。     

城市浅水湖泊沉积物磷形态分布及其与间隙水磷的关系

研究了典型城市浅水湖泊莫愁湖沉积物中磷形态及间隙水中TDP、PO43--P含量的垂向分布情况,沉积物中IP是TP的主要组成部分,与湖泊富营养化密切相关的Fe-P占IP的30%左右,Or-P占TP的30%左右。柱状沉积物中磷形态的垂向分布规律比较复杂,但基本上随深度先增后减的趋势。沉积物中TPI、P、Or-P、Ca-P、Fe-P、DP之间都具有极显著的正相关关系,但与Al-P、Oc-P的相关关系不明显,间隙水中TDP、PO43-P浓度与沉积物中Or-P含量具有显著的正相关关系,但相关程度并不高,与其他形态则没有明显的相关关系。     

物理改良对湖泊沉积物和间隙水特征的影响

采用物理改良措施覆沙和底质疏松,对南四湖湿地沉积物-水微界面氧化还原状况及间隙水营养盐垂向分布特征的影响进行了研究.结果表明,改良措施能够有效地改善沉积物的物理结构及氧气的垂向分布.在沉积物-水界面附近,覆沙和底质疏松均能显著提高界面处氧化层的厚度,覆沙效果最佳.随着剖面深度的增加,间隙水中NH4+和可溶性PO43-浓度呈指数关系增长,改良措施能有效降低间隙水中PO43-的含量,轻度底质疏松的效果最佳,差异显著(P<0.05).而界面以下NO3-和氧气浓度呈指数关系下降,在沉积物中10cm以下时营养盐接近一个常数,在4mm以下溶解氧接近0.对剖面沉积物不同形态的磷组分进行统计检验表明,改良措施能有效提高表层沉积物中NH4Cl-P 及BD-P(铁磷)的含量.     

大亚湾表层沉积物和间隙水及上覆水中N、P分布特征

通过2007年8月对大亚湾内13个站位的采样分析,探讨了表层沉积物、表层沉积物间隙水和上覆水中N、P含量的空间分布特征,估算了沉积物-海水界面N、P的扩散通量,并对表层沉积物与间隙水、间隙水与上覆水中N、P含量进行了相关性分析。结果表明,表层沉积物中TN含量的分布总体上是西北高东南低,而TP的分布则表现出东高西低的分布趋势。大部分表层沉积物间隙水中N、P含量远高于上覆水,但两者不具有相同的含量分布趋势。PO4-P、NH4-N、NO2-N和NO3-N在沉积物-海水界面的平均扩散通量分别为6.20、4.83、15.33、4.13μmol/(m2.d)。统计分析表明,表层沉积物TN、TP含量分别与间隙水中N、P的含量大约呈负的线性相关,但相关程度并不高,这与沉积物中有机质分解速率缓慢有关;而N、P在间隙水和上覆水中的含量却无明显相关性,说明间隙水中赋存N、P的浓度并不是其上覆水中N、P含量的决定因素。     

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.     

扎龙湿地水体N,P营养物质空间异质性研究

在2003年夏季采集了扎龙湿地地表水样,结合GIS技术及地统计学原理,分析了TN,NH₄+-N,TP及PO₄3-在湿地水体中的空间变异特征.通过半方差函数分析发现,TN,NH₄+-N,TP及PO₄3-均受到结构性因素的影响,具有较小的块金值和较高的空间结构比例,表现出一定空间相关性变异特征,同时分形特征表明了其空间变异复杂性较低.应用普通克里格插值法绘制的含量分布图,反映出TN,NH₄+-N,TP及PO₄3-具有一致的空间分布趋势,其与采样区水位变化显著的空间负相关性说明了水位空间变化是影响湿地N,P营养物质空间分异的结构性因素.      

盐沼植物对沉积物间隙水营养盐分布的影响

通过2007年8月~2008年5月对长江口崇明东滩中部潮间带4个不同植被带沉积物间隙水营养盐进行季节观测来研究盐沼植物对沉积物间隙水营养盐分布的影响.结果表明,大型植物生长带间隙水的NH4+-N、PO43--P浓度低于光滩,尤其是夏、秋两季NH4+-N的浓度比光滩低1个数量级以上.在植物生长季节,间隙水各种营养盐含量要明显高于冬季,且植物生物量与间隙水氮、磷有明显的相关关系.氮盐受植物的影响最明显,NH4+-N在互花米草与芦苇带分别是44.21、74.38μmol.L-1,明显低于光滩与海三棱草带(分别是340.14、291.87μmol.L-1);NOx--N的浓度比NH4+-N低1~2个数量级,但以芦苇带最高(5.94μmol.L-1).沉积物-水界面分子扩散通量结果表明,潮滩沉积物是上覆水中SiO32--Si、NH4+-N、PO43--P的源,NOx--N(NO3--N、NO2--N的总和)的汇,其中NOx--N从上覆水向沉积物的扩散通量[16.23μmol.(m2.h)-1]大于NH4+-N从沉积物向上覆水的扩散通量[15.53μmol.(m2.h)-1].植物的生长还通过影响沉积物-水界面的物质交换与间隙水中营养盐比值及其与上覆水间营养盐比值,对毗邻富营养化河口生态系统营养盐结构起到调节作用.     

饮用水中的磷及其在常规处理工艺中的去除

对某市某水厂水源水和出厂水中磷的存在形式、常规处理工艺对总磷 (TP)和微生物可利用磷 (MAP)的去除进行了研究 .结果表明 :①水源水中的磷主要以非溶解性形式存在 ,溶解性总磷酸盐约占总磷 30 % ;溶解性正磷酸盐只在个别月份检出 ,且浓度很低 ;②水源水中微生物可利用磷浓度一般高于溶解性总磷酸盐浓度 ,说明微生物也可以利用非溶解性磷 ;③出厂水中溶解性总磷酸盐占总磷的比例较水源水中溶解性总磷酸盐占总磷的比例升高 ,说明其去除较非溶解性的磷困难 ;④常规处理工艺对总磷和微生物可利用磷去除效果较好 ,平均去除率分别为 6 6 %和 6 9% ,混凝沉淀单元和过滤单元对总磷去除效果均较好 .强化混凝工艺 ,降低出厂水中的MAP ,有可能保证饮用水生物稳定性     

白洋淀夏季入淀区沉积物间隙水-上覆水水质特征及交换通量分析

为揭示白洋淀夏季入淀区上覆水-间隙水氮磷营养盐相互作用,本研究于2019年7月对白洋淀主要6条入淀河流取样,通过分析上覆水、间隙水水质特征以及营养盐在沉积物-水界面的扩散通量,评估了营养盐扩散对沉积物与上覆水的影响.结果表明白洋淀水质呈弱碱性;溶解氧（DO）含量较低,为沉积物内源污染物的释放提供了厌氧环境;氨氮（NH₄⁺-N）浓度在0.35~1.76mg·L^-1,作为主要给水来源的潴龙河淀区最高;硝氮（NO₃^--N）浓度在0.75~1.97mg·L^-1;溶解性总氮（TDN）浓度在0.99~2.70mg·L^-1,位于自然区的S2瀑河含量最高;溶解性总磷（TDP）浓度在0.03~0.15mg·L^-1,靠近居民区的白沟引河含量最高.间隙水氨氮浓度在5.24~10.64mg·L^-1,是上覆水体的10倍,内源污染严重;硝氮浓度在0.36~0.79mg·L^-1;溶解性总氮浓度在5.36~12.02mg·L^-1,是上覆水体的5倍;溶解性总磷浓度在0.03~0.3mg·L^-1.应用综合污染指数法对水质进行评价发现间隙水污染程度远高于上覆水,各采样点呈现出严重污染状态.对NH₄⁺-N、TDN和TDP进行交换通量分析显示,NH₄⁺-N的扩散通量在1.71~7.43mg·（m²·d）^-1,作为保定市纳污河流的府河采样点内源氨氮向上覆水扩散速率最快;TDN的扩散通量除白沟引河较低,其余5个采样点均值达到9.11mg·（m²·d）^-1,夏季水体中溶解氧含量较低且沉积物-水界面TDN浓度差较大,导致沉积物中含氮营养盐在厌氧条件下大量释放到上覆水中,对水质造成严重污染;萍河采样点TDP的扩散通量是负值表示上覆水体的磷污染物向沉积物聚集的状态,剩余5个采样点的扩散通量范围在0.03~0.16mg·（m²·d）^-1,表现出磷营养盐向上覆水释放的状态.扩散通量显示内源污染物是上覆水污染物的重要来源,为有效治理入淀区水质,沉积物氮磷营养盐的清淤处理迫在眉睫.     

太湖流域典型河网水体氮磷负荷及迁移特征

对西太湖流域典型河道水体及沉积物氮磷含量进行分析,利用原柱样培养实验测定了沉积物-水界面氮磷交换通量及需氧量(SOD),并探讨他们之间的关系,结果表明:研究区域河道水体和沉积物氮磷总体含量水平较高,水体TN和TP平均含量分别为4.12mg/L和0.16mg/L,沉积物TN和TP平均含量分别为1658.76mg/kg和712.25mg/kg, NO₃^--N为水体无机氮的主要存在形态,NH₄⁺-N为沉积物无机氮的主要存在形态.沉积物需氧量(SOD)区域间差异较大,大体呈现西、南部区域较高,北部区域较低的特征;沉积物-水界面各无机氮磷交换通量分别为:NH₄⁺-N为-188.08~329.45mg/(m²·h),均值为13.05mg/(m²·h);NO₃^--N为-118.68~42.86mg/(m²·h),均值-28.09mg/(m²·h);NO₂^--N为-18.37~-4.81mg/(m²·h);均值-8.22mg/(m²·h);溶解性活性磷(SRP)为-10.94~10.58mg/(m²·h),均值1.34mg/(m²·h). NH₄⁺-N整体表现为由沉积物向上覆水释放,且与沉积物有机质(LOI)呈极显著正相关,SRP交换通量与沉积物中TP和TDP均显著正相关,表明NH₄⁺-N的释放与沉积物有机质的分解有关,SRP释放主要受沉积物TP和TDP影响.总体看,西部区域点位沉积物及水体氮磷污染最为严重,氮磷交换通量也较大,在区域内又表现为下游入湖口 > 上游的特征,表明人类活动对太湖流域典型河网氮磷水平及迁移转化特征影响较大.     

太湖大浦口河口区沉积物中铁、磷的地球化学特征

对太湖西部大浦口河口区沉积物中的w(Fe2+),w(TP)和w(Fe-P)及间隙水中ρ(Fe2+)和ρ(PO₄3-)的空间及垂向分布特征进行了测定分析. 结果表明,上覆水中,河道的各项指标均大于湖区及河口,而在河道与河口沉积物中w(TP)基本相似,均小于湖区. 在河口沉积物垂向剖面上,存在约5,9及11 cm 的3个明显变化阶段. w(Fe-P)占w(TP)的16.7%～47.8%,与ρ(TP)的相关性较好(R0.526),但与其他指标的相关性并不明显. Fe-P是重要的磷形态,厌氧状态下有向间隙水解析扩散的潜力,并形成Fe3+与Fe2+间的转换. 间隙水中ρ(PO₄3-)与w(Fe-P)/w(TP)和ρ(Fe2+)存在非对应性,但与ρ(Fe)呈显著相关(R0.853).河口区PO₄3-的迁移转化受多种因素的作用,复杂的水动力活动和地球化学作用是主要控制因素.      

洞庭湖氮磷时空分布与水体营养状态特征

为揭示通江湖泊洞庭湖水体、沉积物营养盐的时空分布特征,分别于2012年1月和6月在入湖河道、湖区和出湖口共采集了13个具有代表性的水样和沉积物样品,分析了样品中氮、磷的含量及洞庭湖的营养水平. 结果表明,洞庭湖水体中ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(NH₄+-N)和ρ(NO₃--N)全湖平均值分别为2.34、0.06、0.27和0.54mg/L,沉积物中w(TN)、w(TP)、w(NH₄+-N)、w(NO₃--N)全湖平均值分别为1220.47、678.97、28.94、4.41mg/kg. 氮、磷含量总体表现为入湖河口大于湖体和出湖口,并且入湖河流中以湘江支流较高,湖体以东洞庭湖区较高. 不同季节间的对比表明,水和沉积物样品中氮、磷含量均表现为6月高于1月,尤其水体中ρ(TN),6月显著高于1月(P<0.01). 洞庭湖全湖TLI(∑)(综合营养状态指数)平均值为45.93,分布规律与ρ(TN)、ρ(TP)一致. 与其他富营养化湖泊相比,洞庭湖ρ(TN)、ρ(TP)较高,但没有发生大面积水华,主要是因为其换水周期短、流速较大所致.      

河蚬或藻存在下组合扰动对内源磷迁移的影响

为阐明河蚬(Corbicula fluminea)或铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)存在下,物理和摇蚊幼虫组合扰动对内源磷再生和迁移转化的影响,以太湖梅梁湾上覆水和沉积物为研究对象,分析了上覆水、间隙水、沉积物中不同形态磷的变化规律.结果表明,与摇蚊幼虫扰动和组合扰动相比,河蚬或藻类的出现都会使得上覆水中不同形态磷(总磷、溶解性总磷、溶解性磷酸盐、颗粒态磷)显著增加.河蚬或藻类均导致间隙水DIP明显降低,并致使DIP峰值区域向更深处迁移(3~4cm变为4~5cm),而对照试验则相反.与对照试验相比,河蚬或藻存在下组合扰动均导致0~4cm沉积物NH₄Cl-P含量及其占总磷百分比降低,Fe/Al-P含量及其占总磷百分比增加,并且河蚬或藻对NH₄Cl-P降低和Fe/Al-P增加的影响基本一致.在多种扰动因素存下,摇蚊幼虫对上覆水中DTP和DIP贡献最大,后者可能源于摇蚊幼虫显著降低了间隙水中DIP含量及沉积物中NH₄Cl-P含量.这暗示了在组合扰动基础上叠加河蚬或者藻类,均进一步促进了内源磷再生和迁移.     

白塔堡河上覆水与沉积物间隙水N、P分布特征

为研究河流沉积物与间隙水间营养盐的迁移规律,采集白塔堡河干流平水期上覆水和沉积物间隙水样品,分析N、P分布特征,计算沉积物-水界面N、P扩散通量,并对上覆水与间隙水中营养盐含量进行回归分析. 结果表明:上覆水和间隙水中ρ(TN)、ρ(NH₃-N)和ρ(TP)均为农村带河段最低,城镇带和城市带河段较高. N、P的主要来源,农村带河段为农村灰水和面源污染,城镇带河段为生活污水和工业园排水,城市带河段为城市生活污水和工业废水. 间隙水中各营养盐质量浓度基本上都高于上覆水,空间分布趋势相似. NH₃-N、NO₂--N、NO₃--N和PO₄3--P在沉积物-水界面的平均扩散通量分别为0.429、0.134、0.080和0.143μmol/(m2·d),表明沉积物是上覆水重要的N、P源. 表层沉积物间隙水与上覆水中的ρ(NH₃-N)(R2=0.874,P=0.0002)和ρ(PO₄3--P)(R2=0.704,P=0.0005)均呈极显著相关,ρ(NO₂--N)呈显著相关(R2=0.501,P=0.0020),ρ(NO₃--N)的相关性(R2=0.353,P=0.0150)不显著,说明白塔堡河沉积物间隙水中的N主要以NH₃-N形态向上覆水中扩散;而间隙水中的P主要以PO₄3--P形态向上覆水中扩散.