不同类型湖泊沉积物碱性磷酸酶活性时空差异特征分析

沉积物是湖泊营养盐重要的蓄积库,是湖水氮、磷元素的重要来源之一.碱性磷酸酶是一种专一性的磷酸酯水解酶,可以催化所有的磷酸酯水解反应和磷酸基团的转移反应,在沉积物的生物释磷过程中具有关键作用.研究湖泊碱性磷酸酶的活力及其对湖泊营养盐的影响,对于控制内源磷污染,防治水体富营养化具有重要的意义.     

浮叶植物重建对富营养化湖泊氮磷营养水平的影响

利用太湖五里湖污染底泥，在不破坏表层沉积物形态和结构的情况下，利用大口径的采样器采集沉积物柱状样，研究浮叶植物荇菜（Limnanthemun nymphoides）在此底泥上适应性生长情况及其对水体以及沉积物中氮磷的影响。结果表明，在培养实验过程中，荇菜生长使上覆水体中的氮、磷营养水平逐渐降低，藻类的生长明显受到克制，水体透明度增加，水质逐渐改善。通过植物根系对沉积物和问隙水中营养盐的直接吸收，使表层（0～5cm）沉积物与问隙水中氮磷营养盐的水平在实验结束后有明皿下降，对于控制沉积物内源营养盐释放有重要的作用。因此，恢复以水生植物为丰的水生生态系统足重建富营养湖泊生态系统和控制湖泊内源负荷的重要措施。     

长江中下游湖泊沉积物酶活性及其与富营养化的关系

为揭示富营养化湖泊沉积物营养物分解合成过程的生物化学机制,研究了长江中下游6个浅水湖泊沉积物氮、磷、有机质和铵氮含量,水解酶、氧化还原酶活性,微生物种类与数量及之间的关系.结果表明:大通湖、珊珀湖、赛城湖和军山湖等养殖型湖泊,污染严重,其沉积物脲酶活性明显高于污染程度轻的大型湖泊鄱阳湖和洞庭湖,且与沉积物总氮(TN)、有机质(OM)含量呈极显著正相关(r=885,P<0.01;r=0.900,P<0.01);沉积物碱性磷酸酶(APA)活性与总磷(TP)含量呈极显著正相关(r=0.986,P<0.01).湖泊沉积物过氧化氢酶、多酚氧化酶与过氧化物酶活性变化趋势相近,分布状况与湖泊污染程度、人类活动干扰程度等紧密相连.湖泊沉积物微生物以细菌为主,放线菌次之,真菌最少.各湖泊氨化细菌数量差异较小,而反硝化细菌数量差异较大,反硝化细菌可能是导致该区域湖泊沉积物氮素累积的重要生物指示因子,可以作为反映湖泊富营养化程度的生物指示因子.     

浅水富营养化湖泊巢湖近百年重金属污染的沉积物记录

浅水富营养化湖泊巢湖近百年重金属污染的沉积物记录湖泊沉积物中重金属的富集主要与流域的人类活动密切相关,其剖面分布反映了流域人类活动与自然环境相互作用的过程,是评价湖泊环境现状及演变趋势、识别流域主要环境问题的一个重要标志.中国湖泊历史监测数据稀缺,利用高分辨率沉     

污染水体沉积物营养盐释放过程

通过实验室模拟试验,以富营养化湖泊-乌梁素海沉积物为试验材料,模拟了在零外源污染状态下沉积物中营养盐的释放特征,揭示了沉积物中TN、TP的释放规律和过程,量化了营养盐的释放速率.试验结果显示,在无扰动的静态水力条件下,沉积物中营养盐在向上覆水体的释放过程中,伴随着解吸-平衡的动态过程,其中TP的释放量是调控水体富营养化...     

通讯

浅水富营养化湖泊巢湖近百年重金属污染的沉积物记录 湖泊沉积物中重金属的富集主要与流域的人类活动密切相关,其剖面分布反映了流域人类活动与自然环境相互作用的过程,是评价湖泊环境现状及演变趋势、识别流域主要环境问题的一个重要标志．中国湖泊历史监测数据稀缺,利用高分辨率沉积柱状样品的分析,可以重建过去湖泊重金属的污染历史,     

100年来东湖富营养化发生的沉积学记录

在210Pb计年的基础上,运用水生生物遗存、色素、有机碳同位素和磁化率分析了东湖钻孔沉积物中的生物与环境信息,重建了东湖100多年来湖泊营养与环境演化历史.研究发现东湖100多年来在人类活动不断增强的背景下,指示重金属污染的磁化率和指示湖泊富营养化的色素指标如蓝藻叶黄素(Myx)、颤藻黄素(Osc)快速上升,相应的水生生物如介形虫、腹足类、水生高等植物等表现明显的组合和变化阶段,同时有机碳同位素偏正与湖泊生产力升高和藻类繁盛有关.沉积记录表明东湖生态系统近代发生了深刻变化,湖泊营养演化自早至晚呈现四阶段性:贫营养阶段(1900-1966AD)色素水平低、拥有较丰富的水生高等植物和腹足类;中营养阶段(1966-1983AD)色素含量增高、水生高等植物和腹足类减少;富营养化阶段(1983-1989AD)色素含量快速增高、水生高等植物消失;超富营养化阶段(1989AD－至今)色素含量稳定居高、某些耐污染的介形类较繁盛.结果对于认识湖泊生态环境演化与人类活动的关系、以及如何治理湖泊环境具有现实的意义.     

中国典型湖区湖泊富营养化现状、历史演变趋势及成因分析

通过现场调研及资料收集,对中国典型湖区25个湖泊的富营养化现状及演变趋势进行分析,并对其成因进行探讨。结果表明,2009—2010年,有52%的调研湖泊处于富营养状态,其中内蒙古呼伦湖和江苏湖泊富营养化最为严重,东北地区湖泊富营养化程度中等,新疆湖泊富营养化程度最低,而云南湖泊富营养化程度则呈现两级分化趋势。近30 a来,有16个湖泊的富营养化水平有所上升,占调研湖泊总数的80%,表明这一阶段是我国湖泊富营养化的快速发展期。其中云南高原湖泊富营养化趋势最为严重,而江苏湖泊的富营养化趋势也不容乐观。人类活动是导致我国湖泊富营养化的主要原因,但是随着点源污染得到逐步治理,农业面源污染已成为江苏、云南和东北3个地区湖泊营养物的主要来源,必须加以重视。     

太湖表层沉积物中多磷酸盐检出的环境意义

在氮限制型富营养化湖泊中,沉积多磷酸盐(Poly-P)可以用来示踪营养盐磷的输入和湖泊的富营养化过程。太湖是一个典型的磷限制型富营养化湖泊,通过对太湖表层沉积物中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、氢氧化钠可提取磷(NaOH-P)以及Poly-P的提取分析,初步探讨了太湖营养盐磷输入的历史记录,并揭示了该湖Poly-P的主要来源和保存机制。太湖Poly-P的质量浓度较低,变化范围为0.004~0.065mg·g-1。NaOH-P占TP组成的22%,是太湖沉积物总磷的主要组成部分之一。结果显示,在湖泊水体藻类生物量较大和NaOH-P是沉积物TP重要组成部分的磷限制型湖泊中,Poly-P也是沉积物磷汇组成的一个重要部分,同时还是一个可以反映由人为磷输入增大导致湖泊富营养化程度加剧的敏感指标。     

微生物和硬毛藻对天鹅湖不同湖区沉积物氮磷释放的影响

荣成天鹅湖为一天然瀉湖,近年来绿潮硬毛藻大量爆发,内源污染日益严重。以大型硬毛藻和不同湖区沉积物为试材,设置沉积物+水、沉积物+水(灭菌)、沉积物+水+藻、沉积物+水+藻(灭菌)4个处理,研究了不同微生物活性及藻类条件下上覆水体氮磷质量浓度的变化,同步监测水土界面DO和pH等理化参数,以探讨藻分解和微生物对天鹅湖不同湖区沉积物氮磷释放的影响,为藻华消亡过程中内源污染的治理提供理论依据。结果表明,微生物存在和硬毛藻分解可使水体氮质量浓度明显增加(P<0.05)。试验过程中,水体总氮在有藻和无藻条件下的质量浓度变幅分别为1.56-14.11 mg·L^?1和0.11-8.96 mg·L^?1,后期灭菌处理明显低于未灭菌处理。藻分解对水体磷质量浓度具有极显著影响(P<0.01),有藻条件下灭菌处理总磷质量浓度为0.31-1.27 mg·L^?1,未灭菌处理为0.27-1.41 mg·L^?1;而无藻条件下灭菌和未灭菌处理变幅分别为0.019-0.047 mg·L^?1和0.025-0.078 mg·L^?1。在天鹅湖,不同湖区沉积物氮磷的释放能力存在差异,水体氮质量浓度在有藻和无藻条件下均表现为西北部>湖中心>湖南部,磷质量浓度有藻条件下与氮一致,而无藻条件下则表现为湖中心>西北部>湖南部。湖中心沉积物处理水体营养盐浓度受微生物活性影响较大。3种因素对水体氮磷质量浓度的影响效应表现为:藻类>微生物>沉积物。可见,在藻类大量暴发且微生物活性较高的湖中心及西北部,沉积物氮磷的释放潜力较大,尤其在藻类堆积腐烂时期,应引起足够重视。     

基于氮磷指数的小流域氮磷流失风险评价

识别区域氮磷流失综合风险分布状况并对氮磷流失进行综合调控是控制非点源污染的有效措施。但传统的研究往往局限于氮或磷流失风险的单独评估和调控,以密云水库沿湖集约化农区东庄小流域为例,应用氮指数、磷指数及氮磷综合指数法,对区域氮磷流失风险进行综合评价。结果表明:流域氮、磷流失风险总体上较小,80%以上的区域均处于氮、磷流失的无风险或低风险区,但氮、磷流失的空间分布存在较大差异。其中氮流失的高度风险区集中在山地中土壤侵蚀指数较大的果园;而磷流失的高风险区域主要分布在河流沿岸的农业用地。氮磷综合风险指数显示,93.1%的区域处于无风险和低风险区,中度以上风险区占总面积的6.9%,主要集中在流域中部有着较高的肥料施用、地势陡峭且处在河流沿岸的农业用地或山地中。单独考虑氮指数或磷指数都难以反映区域氮磷流失的综合风险状况,容易忽略磷指数高氮指数低、氮指数高和磷指数低以及氮、磷风险在中等的区域。因此,在氮、磷流失风险评估基础上,进行氮磷流失风险的综合评价,可为氮磷流失的综合调控提供指导。     

基于氮磷指数的小流域氮磷流失风险评价

识别区域氮磷流失综合风险分布状况并对氮磷流失进行综合调控是控制非点源污染的有效措施。但传统的研究往往局限于氮或磷流失风险的单独评估和调控,以密云水库沿湖集约化农区东庄小流域为例,应用氮指数、磷指数及氮磷综合指数法,对区域氮磷流失风险进行综合评价。结果表明：流域氮、磷流失风险总体上较小,80%以上的区域均处于氮、磷流失的无风险或低风险区,但氮、磷流失的空间分布存在较大差异。其中氮流失的高度风险区集中在山地中土壤侵蚀指数较大的果园;而磷流失的高风险区域主要分布在河流沿岸的农业用地。氮磷综合风险指数显示,93.1%的区域处于无风险和低风险区,中度以上风险区占总面积的6.9%,主要集中在流域中部有着较高的肥料施用、地势陡峭且处在河流沿岸的农业用地或山地中。单独考虑氮指数或磷指数都难以反映区域氮磷流失的综合风险状况,容易忽略磷指数高氮指数低、氮指数高和磷指数低以及氮、磷风险在中等的区域。因此,在氮、磷流失风险评估基础上,进行氮磷流失风险的综合评价,可为氮磷流失的综合调控提供指导。     

南京东郊蔬菜种植基地地表水氮、磷、重金属含量及影响因素

南京东郊典型蔬菜基地地表水环境质量的调查分析表明:(1)在当前的生产和生活条件下,地表水尚未受Pb、Cu、Zn、Cd和Cr污染,但有不同程度的氮、磷污染。(2)河流氮、磷污染比池塘严重。河流水中氨氮和水溶性磷的比例相对较高,而池塘水中硝态氮、有机氮和有机磷的比例相对较高,这种差别有助于识别地表水中氮、磷的来源。河流底泥中总氮、总磷和重金属含量(Cr除外)比塘泥高,表明河水氮、磷及重金属污染风险比池塘水高。(3)南京东郊蔬菜基地地表水中氮、磷及重金属主要来自城市生活污水的排放,其次来自蔬菜栽培中有机肥过量投入造成的流失。因此,保护城郊地表水应从城市生活污水净化和蔬菜栽培中有机肥的合理施用入手。     

三峡水库香溪河库湾氮磷分布状况及沉积物污染评价

为了解三峡大坝蓄水完成之后香溪河库湾水体及沉积物中氮、磷的分布状况以及沉积物污染水平,2013年4月对三峡水库香溪河库湾进行调查采样,测定表层水及沉积物中氮磷含量和形态组成。结果表明,香溪河库湾表层水总磷(TP)含量范围为0.20~0.51 mg·L~(-1),总氮(TN)含量范围为0.54~2.25 mg·L~(-1),TP主要由磷酸盐(PO_4~(3-))组成,TN主要由硝酸盐(NO_3~-)以及氨氮(NH_4~+)组成,TP在空间上呈现从河口向库尾逐渐升高的分布格局,TN分布从河口向库尾逐渐降低。香溪河库湾沉积物中TP含量变化范围为642~1 189 mg·kg~(-1),TN含量变化范围为867~1 718 mg·kg~(-1),沉积物TP含量分布呈现上游高下游低,沉积物TN分布趋势呈现中间高,两头低。沉积物中TP主要由无机磷(IP)组成,有机磷(OP)所占比例较小,其中IP由钙磷(Ca-P)、铁铝磷(Fe/Al-P)组成,三者含量:Ca-POPFe/Al-P,且沉积物TP含量空间变化受到三者影响(P0.05)。采用单一因子标准指数法对香溪河库湾沉积物中TN、TP污染水平进行评价,结果表明,表层沉积物中TN、TP最低级别污染指数平均值为2.0和1.6,表层沉积物中TN、TP污染指数均超过最低污染水平,且TP的严重级别污染指数达到0.5以上。三峡水库三期蓄水完成以后,香溪河库湾表层水体中氮磷含量较初期蓄水有所升高,各样点沉积物中氮磷含量表现出相同的趋势,沉积物中不稳定磷释放对水体富营养化具有影响,香溪河库湾的表层沉积物已经受到一定的污染,磷污染水平较高。     

洞庭湖浮游植物增长的限制性营养元素研究

近20年水质监测资料表明,洞庭湖水体富营养化日趋严重。洞庭湖水体主要污染物为氮和磷,而营养盐赋存形态及其含量对浮游植物生长的影响在洞庭湖尚未见报道。2011年9月至2012年8月对洞庭湖浮游植物生物量及主要营养盐赋存形态与含量进行监测,同时利用藻类增长的生物学（NEB）评价方法对限制浮游植物增长的营养盐进行了研究,并分析了浮游植物生物量与各营养元素之间的相关性。结果表明：洞庭湖主要污染物总氮（TN）和总磷（TP）的年平均值分别为1.90 mg·L-1和0.093 mg·L-1,溶解态无机氮（DIN）平均占ρ（TN）比例为87%,溶解态总磷（DTP）平均占ρ（TP）比例为70%。洞庭湖水体中,DIN是TN的主要贡献者,且不同形态DIN的贡献大小依次为ρ（NO3--N）〉ρ（NH4＋-N）〉ρ（NO2--N）;磷形态组成中,TP主要以溶解反应性磷（SRP）存在。春季洞庭湖水体中ρ（TN）、ρ（TP）较高,这一结果可能源于春季面源污染。洞庭湖水体中ρ（Chla）与氮显著正相关,与磷显著负相关。NEB 实验结果表明氮对洞庭湖浮游植物生长有明显的促进作用,其幅度随氮浓度的增加而加强,而磷对浮游植物的生长影响不大,有时出现抑制作用,硝态氮与磷之间不存在交互作用。因此,氮可能是洞庭湖浮游植物增长的主要限制性营养因子,这一研究暗示在洞庭湖富营养化控制过程中应特别注重氮的控制。     

广东省不同水库底泥理化性质对内源氮磷释放影响

采用分级浸取分离方法,分析了广东省10个典型水库底泥的氮磷营养形态分布和污染状况;并通过模拟覆水试验,研究了不同水库底泥氮磷形态及理化性质对内源氮磷释放的影响。结果表明：广东省10个水库底泥氮磷污染较为严重,全氮含量为0.33~3.31 g.kg^-1,平均值为1.70 g.kg^-1;全磷含量为0.14~2.63 g.kg^-1,平均值为1.31 g.kg^-1。底泥氮磷主要以可转化态形式存在,可转化态氮磷含量占总氮磷含量百分比分别为41.2%~71.4%和53.6%~93.2%。底泥内源氮磷的释放主要受氮磷的赋存形态和含量的影响,水库底泥总氮的释放量与离子交换态氮（IEF-N）、碳酸盐结合态氮（WAEF-N）、铁锰氧化物结合态氮（SAEF-N）呈极显著正相关关系,相关系数分别为0.931、0.814、0.807;总磷的释放量与碳酸盐结合态磷（WAEF-P）、铁锰氧化物结合态磷（SAEF-P）呈极显著正相关,相关系数分别为0.960、0.957;这几种氮磷形态是上覆水体中氮磷的重要来源。同时底泥内源氮磷释放还与底泥机械组成有关,其中总氮和总磷释放量与底泥黏粒质量分数呈显著正相关,相关系数分别为0.738、0.638;而总氮的释放量与底泥砂粒质量分数呈显著负相关,相关系数为-0.685。这可能与可转化态氮磷更多的分布在细粒级底泥中有关,细颗粒底泥氮磷释放是上覆水体氮磷的主要来源。     

内蒙古乌梁素海水质时空分布特征

将地质统计学理论与地理信息系统相结合对乌梁素海富营养化指标、有机污染指标和盐化污染指标进行了kriging空间插值,结果表明：从时间角度分析,冬季总氮浓度、总磷浓度、化学需氧量质量浓度明显高于其他季节;叶绿素a质量浓度浓度冬季最低;时空电导率平均值在4.0 ms.cm-1左右波动。从空间角度分析,总氮浓度、总磷浓度、叶绿素a质量浓度呈现出由北向南递减的趋势;夏秋季化学需氧量空间分布与春冬季节相反;冬季电导率空间分布与其他季节明显不同。从浓度大小分析,乌梁素海复合污染已十分严重。     

雷州半岛旱地砖红壤非点源氮、磷淋溶损失模拟研究

大量施用化学肥料所引起的养分淋失和环境污染正逐渐受到人们的重视。通过土柱模拟氮、磷素养分淋溶试验．研究了不同施肥处理下砖红壤氮、磷素淋溶损失特点。试验结果表明，随着尿素用量的增加，渗漏水中NH4^＋-N质量浓度和TN淋失量也相应增加，而NO3^--N的质量浓度变化幅度较大，渗漏水中氮素淋失形态主要是以NO3^--N为主。由于土壤磷素很难移动，所以TP累积淋失量非常少，氮、磷肥混施对非点源氮、磷素的淋失都有影响，其中过量磷肥配合尿素施用可以增加土壤中NH4^＋-N、NO3^- -N、TN的淋失程度。     

酸雨对土壤营养元素迁移转化的影响

针对近年来北方一些城市大气污染严重并导致部分月份出现酸雨,及酸雨对主要营养元素产生影响的实际情况,通过模拟pH=5.6的酸雨的淋溶实验,对土壤营养元素迁移转化规律作了较深入的研究。结果表明,土壤中硝态氮质量分数随土壤深度的增加而呈下降的趋势;土壤中速效磷、速效钾对酸雨不敏感;拟合出在土壤表层(<5 cm)、10 cm、20 cm、30 cm的不同深度,硝态氮随时间变化的迁移规律方程。     

Nitrogen and phosphorus cycling in shrimp ponds and the measures for sustainable management

Six ponds of age 3 were selected 45 km north from Suzhou in the Tailake region, and research conducted on nitrogen and phosphorus cycling in P. vannanmei (Penaeus vannanme) ponds and M. nipponense (Macrobrachium nipponense) hatchery ponds under normal management. Two treatments each had three replications. The results confirmed that feed was the major path of nitrogen and phosphorus input, each accounted for 61.24% (193.81 kg ha(-1)) and 81.08% (45.20 kg ha(-1)) of the total nitrogen and phosphorus input for P. vannanme ponds; the values for M. nipponense ponds were 43.93% (86.31 kg ha(-1)) and 57.67% (14.61 kg ha(-1)), respectively. Water pumped into ponds contributed on average 83.57 kg ha(-1) nitrogen and 8.48 kg ha(-1) phosphorus for P. vannanmei ponds, and 87.48 kg ha(-1) nitrogen and 7.00 kg ha(-1) phosphorus for M. nipponense hatchery ponds. Shrimp harvest recovered 102.81 kg ha(-1) nitrogen (32.94% of the total nitrogen input) and 7.94 kg ha(-1) phosphorus (14.23% of the total phosphorus input) for P. vannanme ponds; and 43.94 kg ha(-1) nitrogen and 4.46 kg ha(-1) phosphorus for M. nipponense hatchery ponds. The sum of nitrogen losses through volatilization, denitrification and sedimentation was 173.62 and 122.39 kg ha(-1), 54.86% and 62.29% of the total nitrogen input for P. vannanme ponds and M. nipponense hatchery ponds, respectively. Sediment accumulated 41.46 and 14.63 kg ha(-1) phosphorus, 74.37% and 64.85% of the total phosphorus input for P. vannanm ponds and M. nipponense hatchery ponds. Draining and seeping caused 40.06 kg ha(-1) nitrogen (12.66% of total nitrogen input) and 6.36 kg ha(-1) phosphorus (11.40% of total phosphorus input) loss to the surrounding water from P. vannanme ponds in 114 days; 30.14 kg ha(-1) nitrogen (15.34% of the total input) and 4.45 kg ha(-1) phosphorus (17.57% of the total input) to channel water from M. nipponense hatchery ponds in 87 days, respectively. Countermeasures for sustainable pond management include improving feeds and feeding, sediment treatments, machine aerating, chemicals with no pollution, and integrated fish-shrimp cultivation. Management of water resources for pond and methods to reduce nitrogen and phosphorus loading into surrounding water from drainage are elucidated.