胶州湾潮滩沉积物-水界面交换对海湾营养盐的影响

2004年9月在胶州湾红石崖(HSY)和河套(HT)潮滩进行了沉积物-海水界面的营养盐交换通量培养实验,结果表明:DIN 在胶州湾沉积物-海水界面的交换以NH4-N的扩散为主,交换方向是由上覆水向沉积物迁移,NO3-N 的扩散方向与NH4-N的相反;SiO3-Si的交换和PO4-P的相似在潮滩各站位均是由上覆水向沉积物的方向迁移,表明潮滩沉积物是水体中营养盐的汇.NO2-N、NH4-N、PO4-P、SiO3-Si在沉积物-海水界面的交换通量为净吸收,分别为河流输入通量的25、7、9、2倍.但NO3-N的交换是由沉积物向海水方向,通量仅为河流输入通量的20%.潮滩沉积物-海水界面受到大量底栖动物的生理活动及其它作用的影响,因此营养盐培养实验得到的通量与利用间隙水浓度梯度法估算的结果存在明显差异.     

HgCl_2对网箱养殖海域营养盐在沉积物——水界面上交换速率的影响

在滴加HgCl2的状况下,应用实验室培养法研究了大亚湾大鹏澳网箱养殖海域各营养盐(NO2-N、NO3-N、NH4-N、PO4-P、SiO3-Si)在沉积物-海水界面上的交换通量;并根据改进的连续函数法计算了各营养盐在沉积物-海水界面上的交换速率.结果表明,在滴加HgCl2后,上述营养盐在沉积物-海水界面上的交换速率均明显下降,其减小幅度分别达到31.91%、52.27%、44.06%、48.05%和43.10%.加入HgCl2后,沉积物中微生物的分解作用和小型底栖生物的扰动作用受到抑制,有机物质向无机营养盐的转化能力和营养盐由沉积物向水体中的扩散能力减弱,各营养盐在沉积物-水界面上交换速率随之减小.     

大亚湾典型养殖区沉积物-海水界面营养盐扩散通量及其环境意义

通过2005年6月对大亚湾两部的大鹏澳养殖海域进行沉积物柱状样采集分析,探讨了间隙水中NH4-N、NO3-N、NO2-N和PO4-P含量及空间分布特征,估算了沉积物-海水界面营养盐的扩散通量.结果表明,网箱养殖区柱状样间隙水中NH4-N、PO4-P平均含量分别为325.3μmol/L、20.4 μmol/L,远高于贝类养殖区及对照区.网箱养殖区NH4-N、PO4-P、NO2-N 平均扩散通量在三个区域中均居首位,分别为692.9、36.5和6.1 μmol/(m2·d),贝类区次之.网箱养殖大大提高了营养盐由沉积物向海水界面的扩散通量,使养殖海域成为一个极具潜力的污染内源.     

象山港河鲀养殖区沉积物—海水界面N、P营养盐的扩散通量

2008年1月、5月和7月3次对象山港河鲀网箱养殖区海底沉积物进行了底质表层间隙水和上覆水营养盐(NH4-N,NO2-N,NO3-N,PO4-P)的分析,并使用Fick第一定律对该港湾沉积物——海水界面N、P营养盐的扩散通量进行了估算。研究结果表明,养殖区沉积物间隙水中N、P营养盐含量显著高于非养殖区,上覆水和沉积物间隙水中的N从1月份NH4-N为主逐渐转变到7月份以NO3-N为主。养殖区上覆水中NH4-N最高浓度为234.66μmol/L,NO3-N最高浓度为79.25μmol/L。养殖区上覆水中N、P营养盐的含量均严重超标。N、P营养盐的扩散通量估算结果显示:随着养殖高峰期的到来,沉积物—海水界面N、P营养盐的扩散方向由从沉积物向上覆水扩散逐渐转向从上覆水向沉积物扩散;养殖区扩散通量值相对于非养殖区显著扩大化;NH4-N通量变化最大,从1月份最高700.41μmol/(m2.d)降低到7月份27.87μmol/(m2.d)。海水养殖对沉积物中N、P营养盐扩散通量影响显著。     

基于正交试验的沉积物-水界面营养盐交换通量研究——以海州湾海洋牧场为例

为了研究沉积物-水界面营养盐交换特性,采用正交试验设计,对海州湾海洋牧场2016年5月3个站位沉积物-水界面营养盐交换通量进行了研究,分析了沉积物类型、温度、DO和pH值对沉积物-水界面营养盐交换通量的影响.结果表明:影响营养盐交换通量的因素间存在主次关系,影响NH_4~+-N交换的因素依次:DO温度沉积物类型;影响NO_3~-+NO_2~--N交换的因素依次为:沉积物类型DO温度;影响PO_4~(3-)-P交换的因素依次为:DO沉积物类型温度;影响SiO_3~(2-)-Si交换的因素依次为:温度pH值.因素之间的交互作用对各项营养盐交换通量有着重要的影响,在建立沉积物-水界面营养盐交换模型时,更应着重考虑交互作用的影响效果.本研究实验得出的沉积物类型、温度、溶解氧和pH值这4种因素对海州湾营养盐交换影响的结果与海州湾往年调查研究结果大致相符.     

东海沉积物-海水界面营养盐交换通量的初步研究

用实验室模拟法研究了2002年4月30日～5月17日和2002年8月26日～9月10日东海两个航次硅、磷、氮营养盐12个站位沉积物-海水界面上的交换通量,采用连续函数拟合的方法计算了营养盐界面交换速率.结果表明,春、夏季SiO3-Si在东海沉积物-海水界面上均表现为由沉积物向水体的转移,平均交换速率为4 12 mmol/m2·d.PO4-P、NH4-N、NO2-N和NO3-N则随站位的不同有一定的差异,平均交换速率分别为-0.01、0.48、-0.02和-0.07 mmol/m2·d.平均两个航次的结果,SiO3-Si、PO4-P、溶解无机氮(DIN)在东海沉积物-海水界面上的交换通量分别为3 18×1012、-7 37×109和2.95×1011mmol/d,可提供维持东海初级生产力SiO3-Si的55%、DIN的5.1%.     

桑沟湾和胶州湾夏季的沉积物-水界面营养盐通量研究

1999年8月通过原样培养研究了黄海的桑沟湾和胶州湾潮下带沉积物-海水界面的营养盐通量.结果表明,两个湾的沉积物均向水层释放NH4-N,通量为0.76(桑沟湾)和0.67 mmol/m2·d(胶州湾),对水层初级生产所需无机氮的贡献为14%(桑沟湾)和12%(胶州湾);桑沟湾的沉积物对PO4-P有净吸收,通量为-1.17mmol/m2·d,而胶州湾的沉积物释放PO4-P,通量为0.01 mmol/m2·d.与其他近岸浅海环境相比,桑沟湾和胶州湾的沉积物-水界面营养盐通量及对水层初级生产的贡献率均处于较低水平.回归统计分析表明,桑沟湾和胶州湾沉积物-水界面的NH4-N通量与沉积物表层的C、N含量正相关,PO4-P通量与沉积物耗氧率和上覆水PO4-P浓度相关.     

象山港河纯养殖区沉积物-海水界面N、P营养盐的扩散通量

2008年1月、5月和7月3次对象山港河纯网箱养殖区海底沉积物进行了底质表层间隙水和上覆水营养盐(NH4-N,NO2-N,NO3-N,P04-P)的分析,并使用Fick第一定律对该港湾沉积物--海水界面N、P营养盐的扩散通量进行了估算.研究结果表明,养殖区沉积物间隙水中N、P营养盐含量显著高于非养殖区,上覆水和沉积物间隙水中的N从1月份NH4-N为主逐渐转变到7月份以NO3-N为主.养殖区上覆水中NH4-N最高浓度为234.66μmoL/L,NO3-N最高浓度为79.25μmol/L.养殖区上覆水中N、P营养盐的含量均严重超标.N、P营养盐的扩散通量估算结果显示:随着养殖高峰期的到来,沉积物-海水界面N、P营养盐的扩散方向由从沉积物向上覆水扩散逐渐转向从上覆水向沉积物扩散;养殖区扩散通量值相对于非养殖区显著扩大化;NH4-N通量变化最大,从1月份最高700.41μmoL/(m2·d)降低到7月份27.87 μmoL/(m2·d).海水养殖对沉积物中N、P营养盐扩散通量影响显著.     

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.     

海蜇降解对生源要素的释放研究

以海蜇为研究对象,通过模拟实验研究了海蜇降解过程对水体溶解氧和营养盐的影响。研究结果表明:海蜇降解显著消耗水体溶解氧,在降解的前3 d溶解氧消耗速率最快,实验水体海蜇量越多其溶解氧消耗就越大。海蜇降解向水体释放大量的DOC、NH4-N,且随实验海蜇量的增多其NH4-N释放量逐渐增加;5 kg组NH4-N最高浓度可达2 150μmol/L,为对照组的100倍;由于反硝化作用NO3-N、NO2-N的浓度随实验时间的增加浓度逐渐降低,至第3 d其浓度降低至未检出。海蜇降解也向水体释放PO4-P和SiO3-Si,且随实验水体海蜇量的增多其PO4-P和SiO3-Si释放量逐渐增加,但SiO3-Si增加幅度较小。降解产物中N/P值较高,最高值高达1 707,平均值为195。水母大量暴发会对海洋生态系统产生重大影响。     

Degradation of crude oil by indigenous microorganisms supplemented with nutrients

Different kinds of mineral nutrients(NO3-N, NH4-N and PO4-P) were applied in the simulated oil-polluted seawater for enhancing oil biodegradation in the N/P ratio 10:1 and 20: 1. Although indigenous microorganisms have the ability to degrade oil, adding nutrients accelerated biodegradation rates significantly. For the group amended with NO3-N and PO4-P in the ratio 10:1, the reaction rate coefficient was 4 times higher than the natural biodegradation. Chemical and microbiological analysis showed that the optimal N/P ratio in the system is 10: 1, and microorganisms tend to utilize nitrate rather than ammonium as N source.     

东海春季赤潮前后沉积物-海水界面营养盐交换速率的研究

应用实验室培养法现场研究了3～5月东海硅藻赤潮发生前后10个站位的营养盐在沉积物-海水界面的交换,并应用连续函数拟合法计算了营养盐的界面交换速率.结果显示,NO^-₃-N在赤潮前向沉积物中汇聚［-1.33～－0.68 mmol/(m²·d)］,赤潮后却基本由沉积物向海水中释放［－0.69～0.82 mmol/(m²·d)］.NH⁺₄-N在赤潮前后大都从沉积物中释放［－0.65～1.46 mmol/(m²·d)］,赤潮后释放速率小于赤潮前.NO^-₂-N赤潮前后除Zc17站外都向沉积物中汇聚［－0.09～0.05 mmol/(m²·d)］,赤潮后汇聚速率稍高.SiO^2-₃-Si在所有站位都由沉积物向海水释放［0.85～9.23 mmol/(m²·d)］,其赤潮后速率高于赤潮前.PO^3-₄-P在赤潮前向沉积物中汇聚［－0.06～－0.01 mmol/(m²·d)］,在赤潮后却由沉积物向海水中释放［0～1.26 mmol/(m²·d)］.NO^-₃-N和PO^3-₄-P向东海近海沉积物的汇聚在春季不利于硅藻赤潮的暴发,但其在硅藻赤潮暴发后从沉积物的大量释放为后面紧接的大面积甲藻赤潮的暴发提供了重要的营养物质补充.     

人工湿地净化海水养殖外排水影响因素与效果实验研究

以海水养殖外排水为处理对象,构建芦苇复合垂直流人工湿地模拟系统进行处理效果的影响因素(盐度,水力负荷,污染负荷)实验。植物选择芦苇,种植密度为48株/m2,基质填料选择细纱、蛭石、高炉矿渣、沸石和砾石。实验结果显示,随着盐度的升高,人工湿地对CODMn和NH4-N的去除率差异不显著(P>0.05),对PO4-P的去除率在逐渐降低,变化显著(P<0.05),但芦苇表现出较强的耐盐性,在盐度20时生长良好。随着水力负荷的增加,人工湿地对CODMn、NH4-N和PO4-P的去除率呈现出降低的趋势,变化显著(P<0.05);而当污染负荷增加时,去除率呈现出先增加后降低的趋势。综合考虑运行合理性及运行效果,得出合理工况为盐度20,水力负荷0.4 m3/(m2.d),污染负荷CODMn 10 mg/L,NH4-N 2 mg/L,PO4-P 0.5 mg/L。在此工况下,系统稳定运行2个月,显示人工湿地对海水养殖外排水中的污染物具有较好的去除效果。     

滇池福保湾底泥内源氮磷营养盐释放通量估算

在滇池福保湾采集柱状芯样,室内静态模拟沉积物NH4 -N和P3-4-P的释放.结果表明,底泥NH4 -N和PO3-4-P的释放速率分别为22.941～163.117 mg·(m2·d)-1和0.90～2.06 mg·(m2·d)-1,不同区域释放速率差异极大.相对较低的释放速率与湖湾接纳高浓度污水使上覆水与沉积物孔隙水间浓度势减弱有关.通过Peeper(原位渗析膜采样器)法获取间隙水-上覆水剖面样品分析,并根据Fick扩散定律计算出福保湾底泥NH4 -N和pO3--P的释放速率分别为2.85～81.96 mg·(m2·d)-1和0.118～0.265 mg·(m2·d)-1.比较2种方法,利用Fick定律计算出的界面氮磷释放通量明显小于柱样模拟方法.经面积加权,按静态释放计算出福保湾底泥NH4 -N和PO3-4-P的年释放通量分别为(49.9±8.8)t和(0.79±0.53)t.     

玉足海参和半叶马尾藻净化网箱养殖沉积物的初步研究

初步探讨了综合利用玉足海参(Holothuria Leucospilota)和半叶马尾藻(Sargassum hemiphyllum)的生态互补性净化网箱养殖沉积物中的氮、磷污染物的研究。结果表明:玉足海参的活动能增加海水中NH4-N、NO2-N、NO3-N、PO4-N、TN(总氮)、TP(总磷)和叶绿素a(Chl-a)的浓度;半叶马尾藻的生长活动能显著降低水体中的NH4-N、NO2-N、NO3-N和PO4-P的浓度,并抑制海水中浮游微藻和沉积物表面微型藻类的生长繁殖。综合利用前者的释放作用和后者的吸收作用可以使网箱养殖沉积物中TN和TP的浓度有略微的降低,并有利于维持小水体环境的pH值的稳定。     

太湖浮游硅藻时空演化与环境因子的关系

利用1992年至2002年每月1次的监测资料,系统分析了太湖北部3个区域(河口、梅梁湾、湖心)浮游硅藻(Planktonic diatoms)生物量周年变化和空间分布情况.同时,水中磷酸盐(PO43--P)、氨氮(NH4+-N)、硝氮(NO3--N)和硅酸盐(SiO23--Si)含量等相关资料也被用于解释太湖浮游硅藻时空分布的原因.结果显示,直链硅藻(Aulacoseira sp.)是太湖浮游硅藻的优势种,其它常见种有小环藻(Cyclotella sp.)、针杆藻(Synedrasp.)等.硅藻总生物量占浮游藻类生物量百分比平均值约为20%.太湖浮游硅藻生物量在河口最大,梅梁湾其次,湖心最小,究其原因可能与河口的特殊生态环境(水流速度)有关,另外,河口丰富的营养盐,特别是磷酸盐和氨氮也是一个重要因素.温度可能是影响太湖浮游硅藻生物量季节变化的关键因素.Pearson相关分析证实,磷酸盐、氨氮和温度均与硅藻生物量显著相关(p<0.01),且蓝藻生物量百分比与硅藻生物量百分比呈显著负相关.研究结果说明,太湖浮游硅藻的生长分布受多种环境因子(磷酸盐、氨氮、温度)的影响限制,太湖浮游硅藻与蓝藻可能存在着竞争演替的趋势.     

GFH用于提高再生水回用景观水水质研究

研究了再生水回用于景观水体过程中,GFH(granulated ferric hydroxide)对磷、DOM和氮等污染物的吸附去除机制.结果表明,GFH对磷的去除效果最显著,TP浓度为0.059～0.725mg/L、PO34--P浓度为0.004～0.684mg/L的进水,GFH出水能够实现TP0.05mg/L(去除率91.1%)、PO43--P0.023mg/L(去除率95.4%);GFH优先去除DOM中大分子的腐殖酸,实现对DOM28.5%的去除率,同时提高DOM的芳香性;由于GFH和臭氧的强氧化性,再生水中NH4+-N和NO2--N可发生硝化反应,NH4+-N平均去除率达37.3%,NO2--N平均去除率达59%.     

钦州湾秋季营养盐分布特征及营养状态分析研究

根据2010年9月对钦州湾海域的现场调查资料,分析了钦州湾表层海水中营养盐的分布特征及其富营养化。结果表明：该湾亚硝酸盐（N02-N）,硝酸盐（NO,-N）,铵盐（NH4-N）,磷酸盐（PO4-P）和活性硅（SiO3-Si）平均含量及范围分别为0．032（0．006-0．059）mg／L,0．262（0．018-0．663）mg／L,0．076（0．032-0．120）mg／L,0．009（0．001～0．02）mg／L和1．213（0．191-4．078）mg／L。在空间分布上,各营养盐含量均呈现出湾内高,湾外低的分布趋势,体现出秋季陆地径流的主导控制作用。相关性分析表明,秋季营养盐的补充均以陆源输入供应为主,对整个海湾的营养水平起到了主导控制作用。根据营养状态指数评价模式计算结果显示,秋季钦州湾调查海区总体表现为中度营养水平。     

两种海洋硅藻对生源要素N、P浓度变化的响应

近年来大量废水排放导致生源要素N、P成为近海重要污染物之一,本文研究了两种海洋硅藻对培养液中生源要素N或P浓度变化的响应.结果发现:中肋骨条藻在NO3-N浓度为3.0～600 mg/L、三角褐指藻在NO3-N浓度为8.0～600 mg/L时,都能保持旺盛的生长;相比而言,中肋骨条藻在PO4-P浓度为0.6～20 mg/L的实验组生长较好,而三角褐指藻在0.6～10 mg/L的实验组生长较好.实验发现PO4-P浓度过高或过低都不利于两种海洋硅藻的种群增殖.本实验结果表明两种海洋硅藻都具很强的适应高浓度NO3-N的能力,与之相比,PO4-P浓度对控制硅藻种群的增殖起着非常重要的作用.本实验结果也表明:关于N、P对海洋硅藻生长的影响,除了考虑N/P比外,N、P浓度阈值也是一个不容忽视的问题.