南四湖内源氮磷释放的对比研究

采用柱状沉积物采样器和Peeper间隙水采集器分别于2011年8月获取南四湖不同湖区原位柱状沉积物和间隙水,通过原柱样静态释放实验及间隙水分子扩散模型对其氮磷释放规律进行了研究.结果表明,南四湖不同湖区夏季氮磷界面交换速率差异显著,静态释放实验沉积物NH4+-N和PO43--P的释放速率分别为3.1～10.3 mg·m-2· d-1和0.3～2.7mg·m-2· d-1,总体呈北高南低的趋势,南阳湖明显大于其他各湖区,这与其距离济宁市区较近,沉积物受污染较重有关.Peeper法与离心法分别获取不同湖区间隙水,利用分子扩散模型计算出NH4+-N和PO43--P的释放速率分别为3.69～4.51 mg·m--2·d-1、0.24 ～0.66 mg·m-2·d-1和2.54～4.16 mg·m-2·d-1、0.04～0.51 mg·m-2·d-1,同一采样点,Peeper法计算出释放速率比传统离心法高出约20％.通过静态释放实验获得的NH4+-N和PO43--P释放速率(R)在空间分布上与间隙水分子扩散模型计算出的结果相一致,但前者明显大于后者,将其进行比较,氮和磷的R/F值分别为0.84 ～2.64和2.03 ～13.79,表明原柱样静态模拟实验进行内源释放速率估算时,可能比分子扩散模型法计算的结果更接近于实际情况.     

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.      

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.     

扬州瘦西湖水体氮磷污染特征及内源释放潜力

本研究通过实地调查及原位柱芯静态培养实验,分析了瘦西湖上覆水和沉积物氮、磷污染负荷空间分布格局,估算了内源氮、磷释放通量.结果表明:①瘦西湖上覆水中总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH~+_4-N)的浓度区间分别为1.5～2.9、0.05～0.11、0.2～1.7 mg·L~(-1),TN是影响上覆水水质的主要因子;②沉积物TN、TP的含量范围分别为500～4500、100～3700 mg·kg~(-1),空间上呈现TN含量从扬州闸下至二十四桥逐渐增加而TP含量先升后降的趋势;③内源释放模拟结果显示,瘦西湖沉积物NH~+_4-N、NO~-_3-N、NO~-_2-N及PO_4~(3-)-P的释放速率分别为35.3～90.1、30.2～80.6、0.95～5.10、7.2～58.8 mg·m~(-2)·d~(-1),其氮、磷释放速率相较于国内外类似研究呈现较高水平,表明瘦西湖沉积物是其上覆水体氮、磷污染负荷的一个重要潜在来源.     

宜兴市横山水库底泥内源污染及释放特征

为弄清宜兴市横山水库底泥内源污染及释放特征,对水库典型断面进行采样分析.结果表明,横山水库表层沉积物中的总氮、总磷和有机质的平均含量分别为2778 mg·kg^-1、899 mg·kg^-1和3.1%,内源污染严重,且水库下游沉积物的污染程度高于水库上游.磷形态分析结果表明,铁结合态磷(Fe-P)和铝结合磷(Al-P)是沉积物中的主要结合态磷,分别占总磷的质量分数为28%和39%.底泥活性磷(弱吸附态磷、有机磷以及铁磷之和)平均含量为255 mg·kg^-1,占总磷的质量分数为38%.底泥氮磷平均释放速率分别为18.0 mg·(m²·d)^-1和0.60 mg·(m²·d)^-1.相关性分析结果表明,沉积物有机质含量与磷酸根、氨氮、二价铁的扩散释放通量相关性显著(P <0.05),说明沉积物中有机质的矿化可能是底泥氮磷释放的主要影响因素.     

重庆园博园龙景湖新建初期内源氮磷分布特征及扩散通量估算

采集重庆园博园龙景湖不同区域沉积物样柱,分析沉积物上覆水和孔隙水中氮磷垂直分布特征,并利用一维孔隙水扩散模型(Fick定律)来估算氨氮和正磷酸盐的扩散通量和年负荷贡献量.结果表明,龙景湖沉积物-水界面氨氮从上覆水到孔隙水在垂直剖面上总体都呈现出增大趋势;表层(0~5 cm)沉积物孔隙水中氨氮平均浓度为6.13 mg·L-1±3.07 mg·L-1,是上覆水氨氮平均含量10倍.正磷酸盐垂直分布特征总体表现为先增大再减小,在表层孔隙水出现极大值;沉积物孔隙水中正磷酸盐平均浓度为2.01 mg·L-1±1.05 mg·L-1.所有区域氨氮均表现为由沉积物向上覆水释放,新增淹没区库湾区域氨氮扩散通量低于6.0 mg·(m2·d)-1,龙景沟水库、龙景湖主湖原有湖区氨氮扩散通量分别高达47.19 mg·(m2·d)-1、40.29mg·(m2·d)-1.原有湖区正磷酸盐表现为由沉积物向上覆水释放,扩散通量仍以龙景湖主湖及龙景沟水库最大,为7.89mg·(m2·d)-1、6.13 mg·(m2·d)-1.新增淹没区的河道、库湾及赵家溪部分区域正磷酸盐却表现为由上覆水向沉积物中扩散,扩散通量为-1.93~-2.78 mg·(m2·d)-1.整个湖区氨氮年负荷贡献量为3.95 t·a-1,新增淹没区贡献率为85%;正磷酸盐年负荷贡献量为0.357 t·a-1,新增淹没区贡献率为72%.     

丹江口水库典型入库支流氮磷动态特征研究

重污染的神定河(接收城市污染)、中污染的大柏河(接收城镇污染)以及轻污染的五龙池(接收轻微农业面源污染)是丹江口水库3条典型入库支流.在2010年4月～2011年4月对这3条入库支流及其河口水质监测的基础上,分析了水中氮、磷的动态变化特征,并利用综合营养状态指数法对其营养状态进行评价.结果表明,神定河的TN、TP全年浓度均值分别为11.63 mg.L-1、0.93 mg.L-1,与五龙池(TN为4.41 mg.L-1,TP为0.076 mg.L-1)相比分别超过3倍和12倍;大柏河的TN、TP全年浓度均值分别为4.79 mg.L-1、0.15 mg.L-1,略高于五龙池中TN、TP浓度均值.3条支流及其河口中营养盐的时间差异为TN浓度在丰水期低于枯水期,而多数支流中TP浓度在枯水期低于丰水期.神定河中NH4+-N占TN的质量分数高达69%,其它支流及河口中NH4+-N占TN的质量分数均低于20%.NO3--N浓度变化范围为1.3～2.7 mg.L-1,SRP占TP的质量分数为30%～45%.神定河及其河口氮、磷营养元素比例关系研究表明神定河总体处于氮限制状态,河口总体处于磷限制状态.综合营养状态指数评价显示3条典型污染入库支流及其河口都处于富营养化状态,轻污染的五龙池的入库河口(东库湾)处于轻度富营养化状态.     

不同释放模式下网湖沉积物氮磷释放通量估算

网湖位于长江中游,富营养化问题突出,然而目前缺少对网湖内源氮、磷污染负荷的系统研究.通过采集原位柱状沉积物样品,分析了网湖沉积物氮、磷赋存量及空间分布特征.以野外再悬浮观测和室内静态培养相结合的方式,分析了底泥氮磷静态释放通量和再悬浮释放通量.结果表明：底泥TN、TP含量分别为1580～4530 mg·kg^-1(平均值3122 mg·kg^-1)和45～2106 mg·kg^-1(平均值913 mg·kg^-1),氮、磷累积污染量大.西北部湖湾I区表层沉积物TN含量最高,与该区接纳的来自于赛桥湖的污染物入湖通量最大有关.TP含量最高点位于湖心IV区,主要受历史投肥养殖造成的底泥磷累积污染影响.PO₄^3-的静态释放通量为7.4～50.9 mg·m^-2·d^-1,平均值为18.7 mg·m^-2·d^-1,沉积物能持续向上覆水释放PO₄^3-....     

北固湿地底泥氮磷释放特征初步研究

通过连续测定上覆水体中氮、磷的浓度,考察氮磷元素的释放过程和污染物在底泥中的污染水平。结果表明,扰动使得氮磷的释放有一定程度的增加,可见外在环境条件的变化可加速底泥氮磷元素的释放;湿地不同样点控制区底泥氮磷释放的空间变异性高;底泥氮磷释放对水体养分浓度的贡献不容忽视。     

丹江口水库典型消落区土壤氮磷赋存形态及释放特征研究

丹江口水库是南水北调中线工程水源地,调水工程使得水库蓄水并带来水库水位上升,新增淹没区不同土地利用类型土壤由于淹没浸泡可能使其中氮磷等营养物释放,对水库水质构成威胁.本文通过采集丹江口水库典型消落区5种土地利用类型(滩地、草地、荒地、耕地、果园)的表层土壤,选用磷形态标准测试方法(SMT)和氮形态分级浸取方法对消落区土壤氮磷赋存形态进行分析,同时进行土壤氮磷释放模拟实验来考察消落区土壤\"淹没-落干\"过程的氮磷释放特征.结果表明,东库湾消落区土壤磷素主要以钙结合态磷(Ca-P)存在,其占TP比例范围为54.7%~82.0%,平均值为69.1%.滩地、草地、荒地土壤生物可利用性磷(BAP)占TP比例也基本超过30%.土壤有机硫化物结合态氮(OSFN)含量在139.1~195.0 mg·kg-1之间,占TN比例范围为18.8%~27.0%,是土壤可转化态氮(TF-N)中主要的赋存形态.土壤释放模拟实验显示,耕地、果园这两类新增淹没区土壤在受淹后其更易向水体释放磷素,而消落区土壤氮素整体上呈现向水体缓慢释放的规律.\"淹没-落干\"前后滩地、荒地的BAP含量下降超过20%,果园BAP含量也降低了16%,草地和耕地的BAP含量则维持相对稳定.\"淹水-落干\"实验后耕地、果园土壤IEF-N含量分别下降22.6%、34.2%,这两类新增淹没区土壤在调水淹没后可能会向上覆水水体释放氮素.     

丹江口水库新增淹没区农田土壤潜在风险评估

通过野外调查与室内模拟实验,采用综合评价指数法对丹江口水库新增淹没区农田土壤进行了潜在风险评估,结果表明:新增淹没区土壤背景总氮为0.3~3.8g/kg,平均值1.1g/kg;总磷为0.2~2.4g/kg,平均值0.8g/kg,入库支流区域土壤背景氮磷含量较高,新增淹没区的含量较低;土壤模拟淹水浸泡的溶出总氮为0.2~11.8mg/L、总磷为0.006~2.2mg/L,平均值分别为4.1,0.3mg/L.空间分布上,土壤溶出氮磷与新增淹没区土壤氮磷背景值变化相似.新增淹没区潜在风险评估等级由低到高的面积分别占整个新增淹没区总面积的3.3%、21.2%、56.9%、15.9%、2.7%,表明大部分新增淹没区处于中低风险等级,其中高风险区域主要集中在入库支流区域.     

丹江口水库浮游细菌和氮磷循环基因垂直分布特征及其驱动因素

丹江口水库作为南水北调中线工程水源地,不同深度浮游细菌群落组成、 氮磷循环功能及其驱动因素尚未清晰. 选取丹江口水库5个生态点位,采用宏基因组学研究表层、 中层和底层垂直分布浮游细菌群落组成,分析预测氮磷循环功能及其驱动因素. 结果表明,丹江口水库主要由变形菌门、 放线菌门和浮霉菌门等优势种群组成,不同深度来源的浮游细菌群落结构具有显著差异,水温（T）、 氧化还原电位（ORP）、 溶解氧（DO）和Chla是影响浮游细菌群落组成的主要因素. 氮循环功能基因分析表明,主要涉及生物固氮过程、 硝化作用、 反硝化作用和异化硝酸盐还原作用等7个主要途径的gltB、 glnA、 gltD、 gdhA和NRT等39个氮循环功能基因. 磷循环功能基因分析表明,主要涉及有机磷矿化、 无机磷溶解、 调节等6个主要途径的pstS、 ppx-gppA、 glpQ和ppk1等54个磷循环功能基因. 聚类分析表明不同深度是影响氮磷循环功能基因组成和丰度的主要因素,表层和底层氮磷循环功能基因丰度高于中层样品. 奇异球菌属、 嗜氢菌属、 Limnohabitans和棍状杆菌属等是氮磷循环的关键物种. DO、 pH、 T、 总溶解性固体（TDS）、 电导率（EC）和Chla与氮磷循环功能基因显著相关,以上环境因子随丹江口水库深度增加浓度降低或升高,导致浮游细菌氮磷循环功能基因呈明显的垂直分布特征. 通过揭示丹江口水库不同深度浮游细菌群落组成、 氮磷循环功能及其影响因素,可为丹江口浮游细菌生态功能和多样性保护发挥潜在的作用.     

池塘残饵对底泥氮、磷释放影响的模拟研究

运用室内静态模拟的方法,设置静态释放组(A组)和饲料添加组(B组),研究了池塘残饵分解对底泥氮、磷释放的影响.结果表明,A组DO高于B组(P<0.05),A组pH值为中性,B组pH值呈弱酸性.添加饲料后,B组硝态氮低于A组(P<0.05),而B组活性磷高于A组(P<0.05).实验第2~14 d,A组氨氮高于B组(P<0.05),此后B组氨氮升高,实验结束时B组氨氮高于A组(P<0.05).研究表明,添加饲料的B组,初期氨氮和硝态氮的释放都受到抑制.静态释放的A组,氮的释放变化是先上升,后降低的趋势,而饲料添加的B组,氮的释放变化趋势则是先降低,后升高.B组饲料分解向上覆水释放大量的磷,活性磷的变化呈现先上升后下降的趋势.     

丹江口水库淅川库区大气磷沉降特征

大气磷沉降是向地表水体输送营养元素的重要途径.以丹江口水库淅川库区为研究区,在库区周围设置了6个采样点,于2020年1—12月期间采集并分析了大气总磷干、湿沉降样品,探讨了总磷沉降的时空分布特征及其对库区水体外源磷输入的贡献.结果表明：研究区大气 总磷沉降量为1.19 kg·hm^-2·a^-1,其中,干沉降占比为49.73%,湿沉降占比为50.27%;总磷干、湿沉降量在空间上均具有显著差异性（p_s<0.05）, 湿沉降量在季节上具有极显著差异性（p<0.01）;总磷干沉降量受到气温、气压和风速的显著影响,湿沉降量受到降雨量的显著影响;总磷年沉降量为65.17 t·a^-1,占河流总磷入库量的42.18%.     

三峡库区典型消落带草本植物氮磷养分浸泡释放实验

三峡库区消落带植被淹水后腐烂分解,可能成为影响库区水环境安全的重要营养源.以三峡库区6种消落带优势草本植物茎叶为材料,利用室内浸泡模拟实验,测定上覆水中氮磷浓度的变化,结合初始基质碳、氮、磷含量分析,力图查明消落带草本植物淹水后氮磷养分释放特征.结果表明:①消落带植物初始基质碳、氮含量差异显著,而磷含量彼此相近.②消落带植物淹水分解造成上覆水pH升高,氧化还原电位(Eh)降低,氮磷养分快速释放和上覆水氮磷浓度增加,总氮(TN)和总磷(TP)释放量分别为(3.85±2.53)、(1.33±0.73)mg.g-1.消落带植物淹水TN和氨氮(NH4+-N)的释放过程呈抛物线状,TP呈对数曲线状.TN、TP的释放峰值时间平均15 d,NH4+-N平均33 d.养分释放量和释放速率均呈TN>TP>NH4+-N的特点,消落带植被经过3个月的浸泡,TN、NH4+-N和TP的释放负荷分别为:22.4、8.9、4.5 kg.hm-2.③植物初始基质的C含量越低,N、P含量越高,植物淹水后氮磷养分的释放量和释放速率就越大.     

水环境条件对三峡库区消落带狗牙根氮磷养分淹水浸泡释放的影响

三峡库区消落带会经历周期性的淹水-出露循环过程,消落带在出露期大量植物生长,淹水期植物体淹没腐解并释放氮磷养分,可能加剧三峡水库水环境压力.狗牙根[Cynodon dactylon(Linn.)Pers.]是三峡库区分布最广泛的优势植物之一.针对三峡水库水环境条件(温度、p H和光照)变化对狗牙根淹水条件下矿化分解及养分释放过程的影响进行了研究.结果表明,狗牙根淹水后,植物残体矿化分解,干重下降,全氮和全磷含量减少.狗牙根浸泡200 d后,25℃和15℃时总氮(TN)释放量分别为(2.66±0.29)g·kg~(-1)和(3.76±0.04)g·kg~(-1),总磷(TP)释放量分别为(0.79±0.03)g·kg~(-1)和(1.40±0.02)g·kg~(-1);上覆水p H为5.0、7.0、9.0时,TN释放量分别为(3.76±0.08)、(2.66±0.29)、(2.55±0.12)g·kg~(-1),TP的释放量分别为(1.53±0.04)、(0.79±0.03)、(1.70±0.07)g·kg~(-1);避光时上覆水TN和TP的释放量为(3.87±0.14)g·kg~(-1)和(1.78±0.08)g·kg~(-1).氮的释放以颗粒态氮(PN)为主,占80%以上,而颗粒态磷(PP)占比在50%左右.随三峡水环境条件变化,如温度降低,狗牙根的氮磷浸泡释放量增大;而酸、碱性水体较中性条件有利于氮磷释放;避光时狗牙根的氮磷释放得到促进.研究结果表明三峡水库冬季蓄水或污水排放导致的水环境变化将进一步促进消落带植物淹水分解及养分释放,从而可能加剧三峡库区水体富营养化.