近海潮间带水体及沉积物中重金属的含量及分布特征

利用ICP-MS分析技术,系统测定了天津沿海潮间带表层海水、悬浮物、沉积物及沉积物间隙水中13种重金属元素的含量.结果表明,不同介质中重金属总含量和个体含量差别较大,最大相差4～7个数量级(水和悬浮物中).在相同介质中,各采样点重金属总含量差别不大,变异系数小于30%,个体重金属浓度除间隙水中差别较大外,变异系数均小于50%.潮间带海水中溶解态重金属含量均值为41.2μg·L^-1,原水、沉积物间隙水、悬浮物和沉积物中重金属含量均值分别为62.7μg·L^-1、112.7μg·L^-1、345.0mg·kg^-1和262.3 mg·kg^-1.潮间带各介质中重金属构成有显著差别,典型重金属元素Zn、Cu、Pb和Cr在原水和过滤水中约占40%～50%,而在悬浮物、沉积物及其间隙水中约占到50%～80%.潮间带水体、悬浮物、沉积物与滨岸土壤中重金属元素组成和分布模式的相似性表明其污染来源为陆源污染物.对悬浮物和沉积物中重金属含量与有机质含量的相关分析结果显示二者间相关性较弱,但各重金属含量之间有显著的相关关系,说明它们有相似的地球化学行为.     

太湖沉积物好氧细菌空间分布与氮磷来源及风险

沉积物中氮磷释放到湖水中会加剧湖泊的富营养化,危害生态安全和人类健康.微生物在氮磷转换中不可或缺,准确分析沉积物中氮磷分布特征和来源以及与微生物的关系是湖泊富营养化管控的重要前提.以太湖为研究区,采集30个表层沉积物样品,测定并分析了粒度、pH、有机质（OM）、溶解性有机碳（DOC）、全磷（TP）、全氮（TN）、硝态氮（NO₃^--N）和溶解性有机氮（DON）等指标含量及空间分布特征,同时利用营养琼脂（NA）培养基以平板计数法测定好氧细菌（AB）数量.结合主成分分析（PCA）和Pearson相关分析探究了太湖沉积物和AB空间分布特征和来源.采用综合污染指数法和有机污染指数法研究了太湖沉积物污染特征.结果表明,太湖表层沉积物指标平均值如下：AB为9.25×10⁴ CFU ·g^-1,平均粒径（M_Z）为17.59 μm,pH为7.62,ω（OM）为15.05g ·kg^-1,ω（DOC）为71.60mg ·kg^-1,ω（TP）为598.13mg ·kg^-1,ω（TN）为1113.92 mg ·kg^-1,ω（NO₃^--N）为3.22mg ·kg^-1,ω（DON）为22.60mg ·kg^-1.综合污染指数（FF）显示太湖中的点位13%为中度污染,87%为重度污染.TN除在湖心区、南部湖区和东太湖西部的部分湖区为轻度污染外,其余区域为中重度污染.除竺山湾为重度污染外,太湖中TP整体上为轻中度污染.有机污染指数（OI）表明,太湖沉积物有机污染较轻,主要与有机氮（ON）污染有关.太湖中DOC、DON、TN和OM主要来源于水生植物的影响,TP和AB主要来源于河流外源输入的影响.研究将为湖泊富营养化治理提供理论支撑,也为进一步研究AB去除沉积物中氮磷污染提供新思路.     

三峡库区次级河流营养状态及营养盐输出影响

通过对三峡库区15条次级河流TP、TN、Chla、高锰酸盐指数、SD和浮游植物的测定,分析了次级河流的营养状态及营养盐输出状况.结果表明,次级河流TN、TP、高锰酸盐指数、Chla含量和SD差异较大,SD范围为0.45～1.5 m,TN含量范围为0.65～4.27 mg·L^-1,TP含量范围为0.011～0.432mg·L^-1,高锰酸盐指数范围为0.657～5.37mg·L^-1,Chla值范围为0.57～12.2mg·m^-3.次级河流受到不同程度污染,水体中N含量丰富,部分次级河流富营养化的限制因子为P.利用综合营养状态指数法评价了次级河流富营养化程度,结果表明3条达到轻度富营养化,2条为贫营养,10条河流为中营养.次级河流藻类7门67属129种,种类数以硅藻、绿藻和蓝藻最多.浮游植物的群落类型以硅-绿藻型、硅-蓝藻型和蓝-绿藻型为主,种类和数量随水域不同而呈现差异,水体营养特征为浮游植物响应型.15条次级河流年排放TN、TP和高锰酸盐指数分别为3.14×１０⁵ t、1.76×１０⁴ t和2.74×１０⁵ t.三峡水库完工后,由于次级河流河口区水体流速减缓,富营养化趋势可能加重.     

基于沉积物中总氮和总磷垂向分布与吸附解吸特征的白洋淀清淤深度

针对白洋淀清淤示范区2种主要水体类型：开阔淀和鱼塘,采用沉积物总氮（TN）和总磷（TP）的垂向分布拐点法和吸附解吸平衡浓度法,开展了清淤深度确定研究.根据沉积物TN和TP含量垂向分布拐点法与吸附解吸平衡浓度分别确定的清淤深度是一致的.南刘庄示范区淀水体清淤深度为（50±10）cm,南刘庄示范区鱼塘水体清淤深度为（30±10）cm,采蒲台示范区鱼塘水体清淤深度为（30±10）cm.沉积物对NH₄⁺-N吸附/解吸平衡浓度（ENC₀）与交换态NH₄⁺-N含量和TN含量显著正相关;沉积物对溶解态活性磷（SRP）吸附/解吸平衡浓度（EPC₀）与沉积物交换态SRP含量和TP显著正相关.沉积物TN和TP含量可以预测沉积物对上覆水体释放氮、磷的风险.南刘庄和采蒲台清淤示范区沉积物有向上覆水释放氮、磷的趋势,沉积物是水体营养的来源.建议判别清淤深度TN控制值为750mg·kg^-1、TP控制值为500mg·kg^-1,沉积物剖面TN含量大于750mg·kg^-1、TP含量大于500mg·kg^-1,可设计为清淤层.     

三峡水库入库支流水体中营养盐季节变化及输出

三峡水库成库后,对三峡水库13条主要支流入库断面有机物、营养盐、生物量含量季节变化进行了初步研究.结果表明,支流高锰酸盐指数、化学需氧量（COD）、总氮（TN）、氨氮（NH⁺₄-N）、总磷（TP）、叶绿素a（Chl-a）含量季节间差异较大.高锰酸盐指数范围为0.20～5.91 mg·L^-1,COD含量范围4.06～30.2 mg·L^-1,TN含量范围为0.542～7.44 mg·L^-1,NH⁺₄-N含量范围0.034～2.83 mg·L^-1,TP含量范围为0.010～0.449 mg·L^-1,Chl-a值范围为1.02～128 mg·m^-3.支流受到不同程度污染,水体中N含量丰富,部分支流富营养化的限制因子为P.除苎溪河外,其余支流Chl-a含量较低,仅为贫-中营养水平.双因子方差分析表明,营养因子在时间、空间分布上均有不同程度差异.利用相关分析方法,分析了叶绿素a与营养盐之间的关系,叶绿素a与有机物、营养盐都呈显著正相关关系.支流营养盐、有机物输出负荷主要受流量控制,表现为丰水期>平水期>枯水期. 13条支流不同季节排放COD、高锰酸盐指数、NH⁺₄-N、TN和TP范围分别为1 772～6 701、 380～1 875、 40.1～172、 249～922和9.97～50.5　g·s^-1.三峡水库支流有机物、营养盐的排放应引起关注.     

三峡水库支流回水区营养状态季节变化

三峡水库成库后,对三峡水库13条主要支流回水区有机物、营养盐、生物量含量季节变化进行了初步研究.结果表明,支流高锰酸盐指数、化学耗氧量（COD）、总氮（TN）、氨氮（NH⁺₄-N）、总磷（TP）、叶绿素a（Chl-a）含量季节间差异较大.高锰酸盐指数范围为0.20～9.61　mg·L^-1,COD含量范围4.58～42.0　mg·L^-1,TN含量范围为0.601～10.1　mg·L^-1,NH⁺₄-N含量范围0.044～6.82　mg·L^-1,TP含量范围为0.011～0.756　mg·L^-1,Chl-a值范围为2.0～161　mg·m^-3.支流回水区受到不同程度污染,水体中N含量丰富,部分支流富营养化的限制因子为P.双因子方差分析表明,营养因子在时间、空间分布上均有不同程度差异.回水区Chl-a含量高于上游区,季节分布有丰水期>平水期>枯水期.Chl-a与COD、高锰酸盐指数、TN、TP呈显著正相关关系.利用综合营养状态指数法评价了回水区富营养化程度,综合营养指数范围在35～72,所有支流达到中营养以上水平,不同季节营养状态表现为丰水期>平水期>枯水期.支流回水区富营养化程度较成库前严重,该区域水体富营养化应引起重视.     

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）.     

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.     

剑湖沉积物、间隙水、鱼体砷汞分布及风险评价

为了解剑湖沉积物、间隙水、鱼体中砷（As）和汞（Hg）含量特征,评价其风险,使用双道原子荧光光度计测定了剑湖表层沉积物、间隙水、鱼体中As和Hg含量,并利用潜在生态风险指数法、目标危险系数法、致癌风险指数等评价了其风险状况.结果表明：①剑湖表层沉积物中As、Hg平均含量分别为（12.62±0.66）mg·kg^-1和（0.050±0.002）mg·kg^-1,As含量呈东高西低的分布特征,Hg含量呈北部高、中南部湖区低的分布特征.剑湖流域内农地对剑湖As含量影响较大,流域煤炭开采与堆积、水泥加工对剑湖Hg含量分布影响较大.②间隙水中As、Hg平均含量分别为（0.64±0.03）μg·L^-1和（0.020±0.001）μg·L^-1,As含量在湖区内呈东高西低的分布特征,Hg含量最高值出现在湖心区.③6种鱼体中As、Hg含量平均值分别为（0.21±0.04）mg·kg^-1和（0.020±0.003）mg·kg^-1,两者分布在食性方面均呈现杂食性>草食性特征,在活动范围上呈底栖 > 中层 > 上层特征.④据相关性分析可知,As、Hg各自在间隙水和表层沉积物中的含量呈显著正相关（r>0.5,p<0.01）,6种鱼体As、Hg含量也呈显著正相关（r=0.92,p<0.05）.⑤沉积物样品中As均为轻微风险,Hg元素除部分样点（19.35%）为中度风险外其余为轻微风险,因此,需要对Hg进行重点防控.剑湖所选食用鱼体目标危险系数值均小于1,表明其不会对人类健康造成潜在非致癌危害;剑湖鱼体As元素存在一定的潜在致癌风险,但尚在人体可接受范围内.     

中国农田土壤重金属污染分析与评价

为掌握中国农田土壤八大重金属元素（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn）的污染现状,探究其时空变化和在不同耕地类型之间的差异,通过中国知网和Web of Science收集并整理了2005~2021年449篇相关文献数据,采用基于“样点数”、“研究区面积”和“标准差”的加权方式进行Meta分析.结果显示,中国农田土壤八大重金属的含量平均值为：ω（As）11.00 mg·kg^-1、ω（Cd）0.350 2 mg·kg^-1、ω（Cr）62.91 mg·kg^-1、ω（Cu）28.87 mg·kg^-1、ω（Hg）0.135 1 mg·kg^-1、ω（Ni）28.91 mg·kg^-1、ω（Pb）34.67 mg·kg^-1和ω（Zn）90.24 mg·kg^-1.与土壤背景值相比,中国农田土壤中各重金属元素（除As外）均存在一定累积,其中Cd和Hg的累积量最大,分别超过对应土壤背景值177.9%和340.3%.污染评价结果表明,我国农田土壤重金属污染以Cd和Hg为主,人类活动是造成其在土壤中累积的主要影响因子;从时空变化上看,云贵高原和东部沿海是污染案例最集中的区域,污染重心随时间变化由长江中游向西南地区偏移;不同耕地类型之间土壤重金属含量存在差异,蔬菜地和水田中重金属的累积量明显大于其他耕地类型.     

中国区域土壤表观氮磷平衡清单及政策建议

利用OECD表观氮平衡模型框架,建立了中国表观氮磷平衡核算的框架、方法和数据库.模型结果表明,2003年中国土壤表观氮磷盈余总量分别为640×10⁴　t和98×10⁴　t,氮磷盈余强度分别为16.56 kg/hm²和2.53 kg/hm².由于中国氮磷平衡区域分布严重不平衡,面临着氮磷盈余管理和氮磷缺损管理的双重压力.化肥和畜禽粪便是中国土壤氮磷投入最主要的来源,因此是中国氮磷盈余管理最佳切入点.由于各地氮磷投入结构各异,在氮磷盈余严重的中东部地区,不宜采用“一刀切”的政策,而应针对不同地区氮磷输入的特点进行氮磷盈余管理.     

氮磷添加对荒漠草原土壤养分含量及生态化学计量特征的影响

为明确土壤养分含量及化学计量比对多种限制性养分添加的响应,分析土壤中速效养分与全量养分相关关系,以及土壤全量和速效化学计量特征的指示作用,阐明养分添加对荒漠草原土壤养分动态平衡关系的影响.以宁夏荒漠草原为研究对象,于2018年开始进行氮(N)和磷(P)养分添加控制试验,试验处理包括对照(CK)、N添加、P添加和NP共同添加这4个处理.结果表明：(1)养分添加第4年,土壤N含量显著增加;N添加显著增加土壤N∶P, P添加和NP共同添加显著增加土壤有机碳(SOC)含量.养分添加第3年和第4年,N添加显著提高土壤速效N∶P(AN∶AP);N添加和NP共同添加显著增加土壤铵态氮(NH⁺₄-N)和硝态氮(NO^-₃-N)含量,而降低土壤速效C∶N(C∶AN);P添加和NP共同添加显著增加土壤全磷(TP)和速效磷(AP)含量,而降低土壤全量和速效N∶P、C∶P.(2)N添加和P添加对荒漠草原土壤NH⁺₄-N、AP含量和土壤速效C∶N、AN∶AP的影响具有显著交互作用.(...     

钦州湾内湾茅尾海营养状况分析与评价研究

根据2011年-2012年茅尾海水质监测调查资料分析其营养特征,结果显示:茅尾海总体处于中度富营养状态,时空差异较为明显,以夏季最为严重,从湾顶河口往南部湾口减轻.有机污染等级为轻至中度,空间分布与富营养状况相似.水体盐度以湾顶河口区域向中南部呈梯度递增,与富营养化指数(EI)、有机污染指数(AI)、化学需氧量(COD)、亚硝酸盐(NH2-N)、硝酸盐(NO3-N)、铵盐(NH4-N)、溶解态无机氮(DIN)呈显著负相关,表明湾顶钦江、茅岭江的入海污染是茅尾海富营养和有机污染的主要物质来源,其径流输入与外湾潮流运动综合作用对茅尾海营养分布特征具有控制作用.茅尾海丰、枯水期氮磷比分别为60、18,丰、平水期均以磷营养限制为主,茅岭江是该海湾溶解态无机磷(DIP)的主要贡献者.DIP与盐度、EI、AI相关性不显著,对富营养和有机污染程度的贡献相比COD、DIN较为有限.     

中国食物链氮素资源流动特征分析

活化氮引起的资源环境问题成为国际关注的热点。研究利用养分流动方法,利用模型量化氮素流动特征的指标,阐明我国食物链氮素流动特征。结果表明：随着GDP增长,在食物消费拉动下,2005年人均化肥、饲料、食物氮素消费量分别为1980年的2.1、2.2和1.3倍,养活一个中国人的资源代价在增加。中国食物链氮素库存量和流量大幅增长,1980年到2005年农田氮素总流量从2104×10⁴t增加到4355×10⁴t,动物生产体系氮素流量从745×10⁴t提高到2255×10⁴t,家庭消费系统氮素流量从313×10⁴t增加到436×10⁴t。然而,2005年食物链氮素生产效率仅为9%,废弃物循环率下降。与此同时,食物链氮素流动排放造成巨大的环境压力,2005年食物链系统进入环境的氮素为4 288×104 t,是1980年的2.4倍。     

三峡水库支流营养状态评价方法

综合应用国内外湖库营养控制标准的制订方法的基础上,提出了湖泊富营养化评价的综合营养指数校验法,并对三峡库区支流进行了富营养化评价.结果显示,调查期间,30条支流中,19条支流的平均营养状态指数为富营养化水平,11条支流的平均营养状态指数为中营养水平.4～9月各支流的平均综合营养状态指数值均达到富营养化水平,8月份出现最大值(55.43),显示春、夏季节库区支流发生富营养化的风险较高,应为控制库区富营养化发生的敏感时期.与目前国内传统的由"七五"期间调查的26个湖泊总结得出的"湖库富营养化评价方法及分级技术规定"的评价方法相比,综合营养指数校验法的评价结果比较符合三峡水库支流的实际水质状况,适用于三峡水库支流的富营养化评价.     

中国玉米生产-消费体系养分流动分析

采用物质流和养分流相结合的分析方法, 沿玉米生产的肥料投入到玉米消费过程, 研究氮、 磷养分流动; 以2004 年为例, 分析了中国玉米生产消费过程中氮、磷养分流动特点和资源的利用效 率。2004 年玉米生产投入化肥氮(N) 549.6×104t、磷( P2O5) 211.2×104t; 共收获养分氮(N) 342.9×104t、 磷( P2O5) 139.4×104t, 其中75%的氮和68%的磷被利用, 最终进入家庭的氮占22.3%, 磷为15.0%; 秸 秆中氮的还田率只有47%, 磷的较高, 在80%左右, 可见秸秆还田是归还土壤磷的有效措施。玉米 生产要消耗大量的资源, 2004 年生产1t 玉米养分, 消耗的化肥氮、磷养分相当于煤5.2t、磷矿资源 12.1t。因此, 优化玉米整个生产与消费体系中养分的流动, 对于提高养分资源利用效率和减少资源 浪费具有重要作用。     

Throughfall and stemflow nutrient depositions to soil in a subtropical evergreen broad leaved forest in the Wuyi Mountains

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｏｕｒｃｅｏｆｎｕｔｒｉｅｎｔｉｎｐｕｔｔｏｆｏｒｅｓｔｅｄｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｙｗｈｅｒｅｒｏｃｋｗｅａｔｈｅｒｉｎｇｉｓｓｌｏｗ（Ｐａｒｋｅｒ，１９...     

生物炭改良剂对小白菜生长及低质土壤氮磷利用的影响

生物炭技术是近年来新兴的具有多重农业和环境效益的土壤改良技术.本研究以宁夏低质淡灰钙土为研究对象,以"中白78"小白菜(Brassica chinensis)为供试作物,分别按0、1.5%、3%和5%(质量分数)的比例添加花生壳生物炭(Biochar,BC)和基于花生壳生物炭研发的生物炭改良剂(BC-based amendment,AD),系统研究了BC和AD对小白菜植株生长、产量及土壤养分利用有效性的影响.结果表明:BC和AD的添加均增加了小白菜的株高和产量,与BC相比,AD对小白菜的增产效果更为显著(BC和AD处理的产量分别为对照的2.34~3.77倍和4.37~4.60倍).各剂量BC处理中,小白菜地上部、根系生物量的顺序为1.5%BC3%BC≈5%BC;而对于AD处理,3种添加量处理的小白菜生物量无显著性差异.增产的主要原因包括两方面:第一是两种材料中主要养分对小白菜生长的直接贡献;第二则是两种材料均促进了小白菜根系的生长,增强了根际效应,从而改变了N、P等土壤养分的利用有效性.BC和AD的加入均增加了小白菜对N的利用有效性,AD促进了小白菜对P的利用有效性.可见,BC和AD均可作为土壤改良剂,改善宁夏低质淡灰钙土的养分状况,提高作物产量.     

溪流营养盐滞留的水文与非水文过程分析方法

为评估溪流营养盐滞留中水文与非水文过程的影响及其贡献水平,首先定义了水文与非水文过程营养螺旋指标,并在将水文过程营养盐吸收长度S_w＿hyd、非水文过程营养盐吸收长度S_w＿nonhyd和溪流营养盐吸收长度S_w＿tot三者之间假设为“并联电路总电阻和各支路电阻”关系模式的基础上,提出了测算S_w＿nonhyd的技术方法;基于不同水文与非水文过程作用情景的OTIS（One-dimensional Transport with Inflow and Storage）模型模拟,构建了计算溪流水文与非水文过程营养盐滞留贡献率及估算溪流主流区和暂态存储区非水文过程营养盐滞留量的模型与方法,并将上述方法应用于溪流丁坝群NH₄⁺-N、PO₄^3--P滞留调控实验的案例中.结果表明：水文与非水文过程营养螺旋指标能够较好地反映溪流营养盐滞留潜力;与对照组相比,丁坝群结构显著降低了水文过程NH₄⁺...     

我国湖泊营养物基准的制定方法研究

湖泊富营养化的程度日益严重,已经对人类的生产生活、水生动植物的生存造成了危害。西方一些发达国家尤其是美国已经制定了水体水质基准,形成了一系列的基准制定的方法体系,建立了水质的管理体制。文章描述了我国的湖泊富营养化的现状、美国营养物基准的研究进展;列举了几个能够辅助基准制定的数学模型,探讨了我国的湖泊富营养化基准的制定方法步骤;通过几种模型的比较,并结合我国各方面的特点,确定我国基准制定中参照状态向基准的转化方法以及基准模型的应用和成果。