洪湖沉积物内源污染及其氮磷释放特征

为研究洪湖沉积物污染特征及内源营养盐释放规律,在不同季节对洪湖13个沉积物采样点进行调查,并利用柱状沉积物采样器原位采集沉积物开展静态模拟释放试验. 结果表明:①洪湖沉积物有机质、总氮和总磷含量的平均值分别为19%、4 407.4 mg/kg和1421.0 mg/kg,内源污染严重;②洪湖沉积物污染可能是水体中氮磷营养盐的重要来源之一,在5 d的静态释放模拟试验中,夏季上覆水中总氮和总磷平均浓度分别升高1.467和0.042 mg/L,冬季分别升高0.224和0.036 mg/L;③洪湖沉积物中氮磷的释放表现出显著的时空差异,夏季洪湖沉积物总氮、总磷的平均释放速率分别为133.9和4.0 mg/(m2·d),冬季分别为32.1和3.4 mg/(m2·d);④根据试验结果估算,洪湖沉积物氮的释放潜力为3 500~14 000 t/a,磷的释放潜力为350~400 t/a. 研究显示,在控制流域外源污染输入和减少湖区面源污染的同时,应从根本上改善洪湖水质并重塑洪湖湿地生态系统结构与功能,在科学指导下采取远近结合的方式分区域在洪湖开展受污染沉积物的修复工作.      

合肥市十八联圩湿地表层沉积物营养盐与重金属分布及污染评价

十八联圩是南淝河入巢湖湖口区一处由"退耕还湿"形成的大型人工湿地.为了解其表层沉积物营养盐与重金属分布和污染特征,于2018年7月采集湿地内部和外部毗邻水体共72个位点的沉积物样品进行调查,并对污染来源进行了分析.结果表明,在十八联圩湿地内部水体中,表层沉积物总氮(TN)、总磷(TP)和有机质(OM)平均含量分别为2 108. 87mg·kg~(-1)、1 448. 82 mg·kg~(-1)和86. 2 g·kg~(-1),而在外部水体中,分别为2 305. 81 mg·kg~(-1)、1 268. 46 mg·kg~(-1)和59. 9 g·kg~(-1).重金属Mn、Cr、Cu、Pb、Cd、As和Hg在湿地内、外部水体中的平均含量分别为462. 58、42. 12、21. 69、18. 05、0. 63、5. 67和0. 059 mg·kg~(-1); 381. 61、36. 85、24. 74、30. 70、2. 49、6. 47和0. 035 mg·kg~(-1).湿地内水体表层沉积物,在营养盐污染评价中,TN整体处于轻度至中度污染水平,TP整体处于重度污染水平,营养盐整体处于中度至重度污染水平;在有机污染指数评价中,OM整体处于中度至重度污染水平;在重金属潜在生态风险评价中,潜在生态风险指数(RI)和潜在生态风险系数(Eir)表明,部分区域的Cd与Hg具有一定的生态风险.而湿地外毗邻水体表层沉积物的营养盐水平同样较高,且重金属污染严重,所有位点均达到强生态风险以上.     

城镇分布对新安江水系及千岛湖营养盐浓度的影响

快速城镇化会加剧地表水体氮磷营养盐的富集,引起水体富营养化问题. 研究城镇分布对河流与湖库氮磷污染特征的影响,分析其污染热点与来源具有重要意义. 于2020年7月—2021年7月调查了新安江水系及千岛湖水体氮磷污染的时空变化特征,分析了水质与土地利用类型的关系,揭示了千岛湖水体氮磷污染的来源. 结果表明:①时间上,新安江水系氮磷浓度季节性变化差异明显. TN浓度表现为冬季枯水期〔(1.96±1.24) mg/L〕>主汛期〔(1.63±0.71) mg/L〕>春汛期〔(1.42±0.49) mg/L〕,TP浓度表现为主汛期〔(0.101±0.049) mg/L〕>冬季枯水期〔(0.067±0.068) mg/L〕>春汛期〔(0.06±0.033) mg/L〕,汛期氮、磷浓度分别是非汛期的1.6和2.4倍. ②空间上,城镇污染对水体营养盐浓度影响显著. 水体流经人口集中、城镇化程度高的屯溪区后,TN、TP、NH₄+-N浓度平均增幅分别为86.1%、77.7%和164.4%,干流水体受纳歙县城镇三大支流来水后,TN、TP浓度平均增幅分别为47.6%、70.3%. ③ Spearman相关分析结果表明,5 km缓冲区耕地和建筑用地面积占比与氮磷营养盐各形态浓度之间均存在显著正相关关系,其中建筑用地面积占比对NH₄+-N浓度影响较大(R=0.323,P<0.001),耕地面积占比对NO₃?-N影响相对较大(R=0.265,P<0.05). 研究显示,城镇面源污染是新安江水系氮磷污染的主要来源,降雨径流是水体磷富集的主要驱动力,枯水期城镇污染对水体氮浓度的影响较大,在千岛湖营养盐控制中应尤为关注上游城镇污染管控.      

澜沧江梯级水坝库区沉积物重金属和营养盐污染特征及评价

为研究梯级水坝运行条件下沉积物中重金属和营养盐的污染状况,于2016年对澜沧江漫湾和大朝山梯级水坝库区表层沉积物中重金属(As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn)和营养盐(总有机碳TOC、总氮TN)的污染特征展开了调查,并采用潜在生态风险指数(RI)、有机指数(OI)、有机氮百分数(ONP)、TOC/TN和Pearson相关分析评价了梯级水坝库区沉积物污染状况及空间分布特征.结果表明,沿着库区河流纵向梯度,重金属和营养盐污染均表现为坝前静水区相对较高的空间分布格局.重金属潜在生态风险指数(RI)评价结果表明,上游漫湾库区重金属生态风险(I～III级)总体高于下游大朝山库区(I～II级);而营养盐污染程度则表现为下游大朝山库区高于上游漫湾库区的分布格局.两库区沉积物有机质主要由水库水体产生,漫湾库区坝前静水区雨季有机质来源主要为陆源.Pearson相关分析表明,沉积物重金属生态风险与营养盐污染的来源具有一定的空间差异性.梯级水坝工程对沉积物的重金属和营养盐污染具有显著的累积和拦截效应.     

营养盐与盐双重胁迫下水体中浮游细菌的响应

为阐释干旱地区内陆湖泊微生物群落对营养盐和盐双重胁迫的响应机制,针对干旱、半干旱地区许多湖泊水体受咸化与富营养化双重影响的特点,通过454高通量测序16S rRNA基因和多元统计分析,研究水体营养盐和盐的添加对细菌群落结构、多样性变化的影响. 结果表明,盐与营养盐的输入引起了水体中细菌群落组成和多样性的显著变化, 具体表现为:①随着盐度(以w计)的升高,α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)的相对丰度显著增加,从对照处理的16.0%±4.6%增至SO(贫营养-盐水)处理的39.8%±18.1%;但会受到水体营养水平的制约. ②富营养水平下,微咸条件(盐度为1.5‰)有利于细菌类群丰富度的增加,BE-30(微咸-富营养处理培养30 d样品)的Shannon-Wiener多样性指数(4.62)显著高于FE-30(淡水-富营养处理培养30 d样品,2.08)和SE-30(高盐-富营养处理培养30 d样品,1.69);③高盐(盐度为3.0‰)条件下,随着水体中营养盐含量的增加,喜营养的嗜盐细菌类群大量繁殖(SE-30中无法分类的Comamonadaceae科的相对丰度达到69.3%),因而降低了水体中细菌群落的多样性. 研究显示,α-变形菌纲和无法分类的Comamonadaceae科对盐与营养盐的变化较为敏感,可作为干旱区湖泊咸化和富营养化过程的参考类群.      

蓝藻暴发对莫愁湖水体和沉积物营养盐的影响

以莫愁湖水体和表层沉积物为研究对象,分别于蓝藻暴发前(6月、7月)、蓝藻暴发期(8月)、蓝藻暴发后(9月、10月)采集水样和沉积物样品,分析了氮磷等营养盐及其形态赋存变化特征和水体的富营养化程度及水质变化,并探讨了水体和沉积物营养盐与蓝藻水华暴发的关系。结果表明,在蓝藻暴发期间,水体氮磷等营养盐急剧增加而沉积物中营养盐含量维持稳定,造成莫愁湖蓝藻暴发的主要原因是外源性氮、磷营养盐的输入而不是湖泊沉积物中氮、磷的释放;在蓝藻暴发前、中、后期,莫愁湖水质均为Ⅴ类,富营养化程度在轻度以上,水质污染严重。蓝藻暴发期间,水质整体呈下降趋势,水质恶化富营养化程度加重;通过相关分析发现,水体中叶绿素a含量与水体中总氮、总磷、高锰酸盐指数、亚硝态氮和氨态氮存在显著正相关关系(P0.01或P0.05),与水体中氮磷比存在显著负相关关系(P0.01),而与沉积物中总氮、总磷及水体硝态氮未发现显著相关性(P0.05),水体中营养盐浓度特别是磷含量的增加对蓝藻暴发具有重要影响,而沉积物氮磷及有机质含量与蓝藻暴发的关系较弱,同时蓝藻暴发对水体还原态氮的影响比氧化态氮影响更为显著。     

洪湖流域半封闭池塘河蟹养殖氮磷污染负荷研究

选取洪湖流域半封闭池塘河蟹养殖区域为调查样本,针对一个养殖周期内6个监测点位(1个背景点,3个养殖水体点,2个纳污水体点)TN、TP值进行监测分析。监测结果表明,养殖准备期(12月～1月),养殖水体TN、TP值与同期背景值没有明显差异;养殖中后期(3月～10月),养殖水体和纳污水体TN、TP均明显高于同期背景值,大部分为劣Ⅴ类水质。按5～10月份养殖水体TN、TP实测值进行化学分析法估算,一个养殖周期内养殖水体TN、TP污染负荷为27.61kg/hm2、7.33kg/hm2,则洪湖流域半封闭池塘河蟹养殖排放的TN、TP污染负荷约为269.11t/a、71.46t/a。另据对样本区域养殖生产过程的调查,按物料平衡法估算的TN、TP污染负荷为57.61kg/hm2、11.60kg/hm2,而洪湖流域半封闭池塘河蟹养殖TN、TP污染负荷约为561.51t/a、113.06t/a。     

外源营养盐输入后水体中营养盐浓度的时空变化

在温室内的水泥沟渠中人工构建6种不同的植物镶嵌群落,通过人工添加营养盐的方式模拟外源营养盐输入,并持续测量单次营养盐添加后22 d内水体表层、中层和底层可溶性总氮(DTN)、可溶性总磷(DTP)、氨氮(NH+4-N)、硝氮(NO-3-N)以及亚硝氮(NO-2-N)浓度变化情况,以揭示单次外源营养盐输入后水体营养盐浓度的时空变化过程.结果表明:①不同水深和测量时间下各形态营养盐浓度有显著差别,植物群落类型对不同形态营养盐浓度影响不显著;②外源营养盐进入表层水体后扩散到中层水体的过程较为缓慢,在本实验条件下需要6 d;③实验过程中底层水体NO-2-N以外的其它营养盐浓度均无显著变化,外源营养盐输入仅影响表层和中层水体营养盐浓度;④单次外源营养盐输入一定时间后DTP和NH+4-N浓度逐渐下降到输入前水平,本实验条件下这一过程需要22 d,DTN和NO-3-N浓度则下降非常缓慢;⑤外源营养盐输入水体后不同深度水体中NO-2-N浓度均呈上升趋势,一方面说明外源营养盐输入后,水体N循环过程中的硝化作用和反硝化作用加强,另一方面也说明外源营养盐输入除危害水生生态系统健康以外更会直接危及人类自身的健康.     

巢湖水体氮磷营养盐时空分布特征

在不同汛期对巢湖水体进行了网格化样品采集,研究了巢湖水体中氮磷营养盐的含量与时空分布规律,确定了巢湖水体的主要污染因子.结果表明,巢湖入湖河流中TP、TN和NO-3-N指标均超过了Ⅴ类水标准,南淝河和十五里河中TP、TN、NH+4-N和NO-3-N表现出丰水期低于平水期、枯水期的季节性变化特征,在其他河流则呈现出丰水期高于枯水期、平水期的特征;巢湖湖体氮磷营养盐浓度的分布存在时空差异,西部湖区中氮磷营养盐含量远高于东部湖区;TP、TN和NH+4-N表现出在枯水期高于平水期和丰水期的变化特征,而NO-3-N在丰水期的含量较高;巢湖水体的主要污染因子为TN和NH+4-N,这些污染物从西往东质量浓度不断减少.     

2004—2008年辽东湾水质污染特征分析

根据2004—2008年5年对辽东湾各海域的监测数据,阐述了该海域水体营养盐和重金属的空间、季节分布特征规律,并对辽东湾海域的综合水质现状,海域营养结构及营养水平进行了评价.结果表明:基于Ⅰ类海水标准,辽东湾的主要污染指标为无机氮(DIN),局部海域出现活性磷酸盐(DIP)、铜、铅超标现象. 营养盐和重金属的空间分布趋势均为北部海域污染最重,东部海域污染最轻,污染主要集中在锦州、盘锦、营口海域,且这3个海域处于富营养化状态,随时可诱发赤潮. 营养盐质量浓度的季节变化趋势为平水期>丰水期>枯水期.      

霍邱县城湖泊沉积物营养盐分布及污染评价

为阐明霍邱县城西湖和城东湖表层沉积物营养盐的空间分布及污染特征,测定了城西湖和城东湖各30个表层沉积物样中的总氮(TN)、总磷(TP)和有机质(OM)含量,分析了其污染水平和来源.结果表明,城西湖总氮(TN)、总磷(TP)、有机质(OM)含量显著高于城东湖,其含量平均值分别为746.23mg·kg^-1、538.38mg·kg^-1、1.17%和470.80mg·kg^-1、492.08mg·kg^-1、0.68%,城西湖的北部及西北部显著高于其他湖区,且大致由北向南呈递减的特点.C/N值表明城西湖和城东湖的有机质主要来源于无纤维束植物和浮游植物,相关性分析表明城西湖和城东湖TN、TP和OM具有同源性;城西湖和城东湖沉积物的TN单项指数(S_TN)的平均值分别为0.67和1.18,而TP单项指数(S_TP)平均值分别为0.42和1.08,表明两湖的TN处于清洁状态而TP处于中度污染状态,综合污染指数(FF)平均值分别为1.51和1.31,整体处于中度污染状态.有机指数...     

西大海湖沉积物营养盐垂直分布特征变化分析

通过对西大海湖心柱状沉积岩芯有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)、磷形态和粒度指标的测试和分析,探讨其垂向分布特征及影响因素.结果表明,营养盐中OM、TN和TP的含量分别为0.633%~2.756%、0.150%~0.429%和648.00~1 480.67 mg·kg-1.Ca-P是TP的主要部分,占TP含量66.04%.1843~1970年间,Ca-P、IP、OM含量变化较小,Fe/Al-P、OP、TP、TN含量波动较大;1970~1996年间,Ca-P、IP、TP含量变化均呈减小趋势,Fe/Al-P、OP、OM含量不同程度上先减少后增加,TN波动较大;1996~2009年营养元素含量相对波动较大,Fe/Al-P、OP和OM的平均含量是3个阶段中最高的.西大海湖沉积岩芯营养元素污染来源以工业废水、生活污水和化肥农药的流失为主.沉积物中C/N比值显示有机质主要来源于水生生物.沉积物粒度组成以黏土和细粉砂为主.相关性研究表明,Ca-P、IP与TP均呈显著的正相关关系,表明Ca-P对IP、TP的增长贡献大.     

太湖湖滨带底泥氮、磷、有机质分布与污染评价

采集了环太湖湖滨带表层(0~10cm)底泥,研究分析了湖滨带底泥中有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)的空间分布特征,并对太湖湖滨带底泥进行营养评价.结果表明,湖滨带底泥中OM含量在1.42%~9.96%之间,空间分布趋势为:东太湖>竺山湾>贡湖>梅梁湾>南部沿岸>东部沿岸>西部沿岸; TN含量在458~5211mg/kg之间,空间变化趋势为东太湖>竺山湾>东部沿岸>贡湖>南部沿岸>梅梁湾>西部沿岸; TP含量在128.56~1392.16mg/kg之间,空间变化趋势为竺山湾>梅梁湾>东太湖>南部沿岸>贡湖>东部沿岸>西部沿岸,OM与TN分布趋势相似,TN与OM之间极显著正相关(r = 0.903, P<0.01),TP与OM之间弱相关(r = 0.073, P<0.332).结合综合污染指数和有机指数评价法可知,太湖湖滨带底泥环境质量整体较好,氮、磷污染除东太湖和竺山湾属重度污染外其他各区属轻中度污染;有机污染除东太湖外大部分区域属较清洁区.     

草型湖区沉积物营养盐分布与污染评价

为阐明太湖草型湖区表层沉积物营养盐的空间分布及其污染特征,测定了胥口湾60个表层沉积物样中的总氮(TN)、总磷(TP)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)和有机质(OM)的含量,分析其污染水平与来源.结果表明,胥口湾表层沉积物中TN、TP、AN、AP和OM平均含量分别为1 027. 5、423. 2、46. 4、15. 3和17 096. 6 mg·kg-1,且在空间分布上均呈现出胥口湾东北部湖区高于其他湖区的特点.胥口湾表层沉积物中TN和TP单项评价指数(STN和STP)平均值分别为1. 75和0. 91,表明TN和TP分别处于中度和轻度污染状态;综合污染指数(FF)的平均值为1. 57,整体上处于中度污染状态.在有机指数和有机氮评价中,整体上处于清洁状态. C/N比值表明胥口湾表层沉积物中生物沉积的有机质主要来源为无纤维束植物和浮游植物.相关性分析表明,胥口湾表层沉积物中有机质与总氮具有同源性,但与总磷不具有同源性.     

长寿湖表层沉积物氮磷和有机质污染特征及评价

测定了重庆市长寿湖62个采样点表层沉积物中总氮(TN)、总磷(TP)及有机质(OM)的含量,并与国内其他城市(郊)湖库进行比较,以揭示其空间分布特征,分析了TN、TP、OM间相关性及C/N变化.结果表明,TN平均含量2 255.89 mg.kg-1,TP平均含量622.03 mg.kg-1,湖区氮磷污染严重且空间分布差异明显.OM含量平均2.80%,与其他湖库相比,TN、TP及OM含量均处于中间水平.C/N的87.10%介于5～14间(其中72.58%同样介于6～13间),3.23%介于2.8～3.4间,表明长寿湖表层沉积物中OM多源于湖中藻类及浮游动植物,还有少部分源于水生生物.OM与TN间极显著相关(Pearson系数为0.849),含量均为西部与中部水体高于东部水体,分布特征相似,但OM与TP相关性较小.通过有机指数与有机氮评价湖区污染情况,表明有机指数平均值为0.386,处于Ⅲ级,属尚清洁范畴;有机氮平均值为0.214%,达Ⅳ级,属有机氮污染程度,说明长寿湖受氮污染情况相对严重.     

巢湖近代沉积物及其间隙水中营养物的分布特征

湖泊沉积物及其间隙水中的营养盐对于研究湖泊营养盐的生物地球化学和湖泊营养状态的历史变化具有重要的作用.系统研究了巢湖东、西湖区沉积物和间隙水中营养盐的剖面分布特征及其营养盐之间的相互关系.结果表明,巢湖近代沉积物中营养盐含量总体上随着深度的增加而降低,上层沉积物(1～15cm)中TOC(总有机碳)、TN(总氮)、TP(总磷)和Pi(无机磷)的含量都表现出明显的区域差异性,从西到东逐渐减小,含量的大小顺序为C1C3C16;东、西湖区下层沉积物(15～30cm)中TOC、TN和TP的含量差异不明显,分别在5mg.g-1、0.5mg.g-1和0.45mg.g-1左右变化;Po(总有机磷)在整个剖面上的分布则相反,总体上从西向东逐渐增大,含量大小顺序为C16C3C1.沉积物间隙水中的营养盐在空间上的分布规律与沉积物相似,西湖区两个点(C1、C3)沉积物间隙水中的营养物浓度总体上高于东湖区的C16点,大小顺序为C1C3C16,间隙水中的氮、磷酸盐、硅酸盐处于协同变化.间隙水中的氮与沉积物总氮含量密切相关;西湖区间隙水中的磷与沉积物磷含量密切相关,但在东湖区相关性不显著.表层沉积物间隙水中营养盐浓度都明显高于上覆水体,表明沉积物中的营养盐是水体营养盐的主要来源之一.     

再生水补给下湿地沉积物中营养盐空间分布特征

以北京市近郊汉石桥湿地为研究对象,分析再生水补水对湿地沉积物中营养盐空间分布特征的影响,通过采集湿地25个表层沉积物样品和3个柱状沉积物样品,分析了沉积物中有机质（OM）、总氮（TN）和总磷（TP）含量,揭示了湿地沉积物中OM、TN、TP水平空间分布和垂直分布特征。结果表明:汉石桥湿地沉积物中OM、TN、TP含量整体处于较高水平,三者含量平均值分别为70.65,4.72,,0.96 g/kg;在水平空间分布上,OM和TN表现出一致的分布特征,均为上游含量低、中游和下游含量高,TP含量在不同区域间无显著差异;在垂直空间分布上,表层0~10 cm沉积物中OM、TN、TP含量最高,呈现随剖面深度增加含量先降低后逐渐稳定的趋势;化学计量特征表明,湿地表层沉积物中OM、TN、TP呈现显著正相关性（P<0.01）;综合污染指数表明汉石桥湿地沉积物整体上呈中-重度污染。再生水补给加剧了湿地沉积物中氮、磷元素的富集,湿地沉积物营养盐空间分布受补水中残存污染物浓度、水动力条件和湿地地形结构的影响,在水流速度缓慢、滞水区域,沉积物中营养盐含量明显升高,再生水补给是湿地富营养化的重要推力。     

山美水库沉积物氮磷和有机质污染特征及评价

为揭示山美水库沉积物中污染物的空间分布状况,测定了山美水库47个采样点(包含8个柱状样)的TN、TP及OM含量,分析了各污染因子之间的相关性以及C/N,并对山美水库沉积物的污染层进行了污染状况评价.结果表明,污染层TN平均含量为1 180 mg·kg~(-1),TP平均含量为642 mg·kg~(-1),OM的平均质量分数为3.30%.其中TN与TP含量随着深度加深到正常层呈现稳定或较低的状态.污染层C/N整体远高于普通湖泊,有机质大多由自然陆源贡献,少部分由浮游动植物及藻类转化而来.相关性分析表明TN、TP和OM三者之间都呈极显著相关,说明沉积物中氮磷多以有机形式存在,且具有一定同源性.评价结果中有机氮及有机指数都为尚清洁的状态,总磷为中度污染,接近重度污染.     

东湖沉积物中氮磷形态分布的研究

武汉东湖是具有代表性的城市浅水型湖泊.在2004年采用现场调查、布点检测和实验室化学性质分析等方法,对东湖西南部的子湖--庙湖的沉积物柱芯的氮和磷进行了形态分析,对其垂直剖面分布和季节性变化进行了调查.研究表明,沉积物中氮的赋存特征和变化规律为:总氮平均含量1.62～3.17g/kg,在垂直剖面上表现为随沉积深度的增加而降低的趋势;其含量随季节变化有周期性的规律,春季沉积物中总氮的含量是1 a中最少的,夏季开始增加,秋冬季总氮量达到最大.因受沉积物总氮和埋藏环境的双重影响,沉积物中铵态氮平均含量的季节性变化规律与总氮相似,春季铵态氮的含量最少为117.66mg/kg,夏秋季含量达到最大为216.20mg/kg,冬季稍有减少.沉积物中各形态磷的垂直赋存特征为:在0～10em沉积深度内,总磷(TP)含量0.255～3.36g/kg、不稳态磷(LP)含量0.192～11.00mg/kg、铁结合磷(Fe-P)含量13.47～1379.91mg/kg和铝结合磷(Al-P)含量7.77～317.64mg/kg,均有明显的"表层富积"现象,其含量随深度的增加而迅速减少,通常>10 cm后这些磷形态的含量保持稳定.结果表明,造成湖泊水体富营养化的污染源有外源和内源,当外源截污后,内源沉积物中的营养盐仍可能使湖泊处于富营养化状态;磷仍然是东湖最主要的限制性营养元素,春季湖区沉积物中铁结合磷比例最大,占沉积物TP的44.30%,说明庙湖水域污染程度严重.