蓝藻水华及其降解对沉积物-水微界面的影响

模拟研究了不同条件下,蓝藻水华及其降解过程对沉积物-水微界面的影响.采用丙酮法测定水体中叶绿素质量浓度,溶解氧微电极测定界面溶解氧质量浓度,毫米级分层测定沉积物中营养盐与金属元素的垂直分布.结果表明,蓝藻水华及其降解过程改变了界面附近溶解氧环境和表层约3 mm深沉积物中营养盐与金属元素的垂直分布.扰动在蓝藻水华降解过程和C、P营养盐与Fe、Ca、Mg、Al和K等金属元素的早期成岩过程中起着重要作用.遮光加速了蓝藻降解,并且削弱了扰动的影响.无处理对照组沉积物表面出现了一层底栖藻,底栖藻的光合作用产生了氧气,造成表层1 mm沉积物中大部分营养盐与金属元素质量浓度和处理组间的显著性差异.相关分析结果表明,沉积物中P的垂直分布与Mn显著相关,其次是C.高分辨率研究结果可见,蓝藻水华及其降解过程在毫米级厚度内即对沉积物-水界面产生了影响.     

云贵高原湖泊沉积物一水界面铁、锰、硫体系的研究进展

通过对云贵高原湖泊沉积物一水界面铁、锰、硫体系的研究 ,揭示了湖泊铁、锰循环受氧化还原边界层、沉积物一水界面等多重界面的控制 ;湖水中硫酸盐的浓度制约着其扩散的物理过程 ,进而影响着硫酸盐还原作用 ;硫酸盐还原对铁、锰循环产生亚扩散层屏蔽效应 ;铁、锰循环伴随有微量金属元素的沉积后再迁移现象 ;沉积物一水界面为认识湖泊污染问题、有效地解决湖泊铁、锰的季节性污染等提供了科学依据。     

松花江沉积物金属元素含量、污染及地球化学特征

研究了松花江沉积物常量和微量金属元素地球化学行为.从松花江采集39个沉积物样品,分析了沉积物中As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Zn、Ni、Pb、Sb、Sc、V、Mn、Ti、AI、Fe、Mg、Ca、Na、K的总量,目的是阐明松花江吉林市至哈尔滨市河段沉积物金属元素含量和分布特征,考察元素之间的地球化学关系,探讨微量金属污染物区域基线用于定量分析沉积物微量金属元素的污染.松花江沉积物中有毒微量金属的浓度如:As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Zn、Ni、Pb、V分别为2.7～11.5、0.05-1.38、4.8～14.7、15.9-78.9、2.4-75.4、0.01-1.27、21.8-403.1、6.2-35.8、12.6-124.4、22.1-108.0 mg/kg.由于人为干扰(污染).沉积物中Cd、Cu、Hg、Zn、Pb的时空分异高于常量元素.而且这些金属元素与其赋存矿物元素.如Fe、Mg、Sc之间的相关性降低了.本研究建立了沉积物中常见污染污染物As、Cd、Co、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb、V的环境基线浓度,为定量估算松花江沉积物污染提供了理论依据.松花江沉积物中微量金属污染程度低于珠江和长江,与黄河近似.     

海洋沉积物中PAHs和PCBs的来源与微生物降解

作为典型的持久性有机污染物的多环芳烃(PAHs)和多氯联苯(PCBs),其在环境中的累积及对环境和生物的危害已经引起了广泛地关注.本文系统地论述了海洋沉积环境中PAHs和PCBs的来源、分布、微生物降解过程及其控制因素.已有的结果表明,PAHs和PCBs的分布受输入源、季节因素、沉积物的粒度和沉积物中总有机碳含量的影响.其中,输入源是决定沉积物中PAHs和PCBs含量高低的最重要的因素.通常情况下,沉积物中PAHs和PCBs的浓度在夏季丰水期比冬季枯水期低.沉积环境中的PAHs和PCBs的含量与沉积物颗粒粒径和总有机碳含量具有一定的相关性.微生物降解过程受其化学结构、其它碳源、能源以及环境条件的影响,低分子量和化学结构简单的化合物容易被微生物降解,外加葡萄糖或乙酸盐,降解程度加深,外加氮源降解程度较差,如果仅以PAHs作为碳源,微生物降解作用几乎不发生;环境的温度和pH值影响降解的方式、程度和速率.由于海洋环境的复杂性以及PAHs和PCBs的多变特征,海洋沉积物中PAHs和PCBs的行为机制远未搞清,PAHs和PCBs与海洋碳循环的关系至今尚未涉及,这些复杂的过程将是海洋沉积物中PAHs和PCBs进一步研究的方向.     

富硫沉积生境中微生物群落的垂直分布特征

为探讨富硫沉积环境中特定微生物类群对硫循环的贡献,人工建立富含硫酸盐的模型,对模型中各种环境化学参数进行监测,并采用不依赖于培养的微生物分子生态学技术对微生物群落垂向分布特征进行解析.结果表明,以沉积物-水界面为分界线,上层水相为好氧环境,硫化物浓度较底;而沉积物相中硫化物浓度较高,为厌氧生境.微生物群落分布与环境特征具有很好的吻合性,沉积物相中微生物群落相似性较高,多样性相对较低,而水相中微生物多样性较高,且与沉积物中微生物分离距离较大.在水-沉积物垂向剖面中,细菌域中的变形菌门(Protebacteria)(丰度为7.6%~32.8%)、绿弯菌门(Chloroflexi)(13.6%~22.3%)以及古菌域中的广古菌门(Euryarchaeota)(19.3%~29.2%)是微生物群落中的绝对优势类群.在该生境中,存在微生物主导的硫循环过程,在厌氧沉积物表层,δ变形菌纲(Deltaprotebacteria)中的硫酸盐还原细菌还原硫酸盐产生硫化物,同时降解有机质.硫化物向上层扩散时,被Thiobacillus、Acidithiobacillus和Halothiobacillus等属的硫氧化微生物氧化为单质硫,并进一步氧化为硫酸盐,在硫循环过程中有机质被逐渐降解.特定微生物种群的富集需要在不同的环境因素,多种微生物共同参与硫循环过程,完成有机质降解.     

城市生活垃圾中微量金属元素含量的特性分析

城市生活垃圾中含有多种微量金属元素 ,可能会对环境和人们的健康造成危害。分析这些元素随着产地及时间的差别 ,了解它们在垃圾中的富集量 ,对于垃圾的处理和综合利用是非常重要的。在此通过连续监测 1年内某沿海城市若干地区生活垃圾的组成成分 ,得到了垃圾中微量金属元素的原始数据 ,探讨了微量金属元素随来源和季节的分布规律 ,并进行了较为详尽的讨论     

湖泊沉积物-水界面铁-锰循环研究新进展

通过云贵高原深水湖泊沉积物-水界面铁-锰循环研究，揭示了湖泊铁-锰循环不仅受氧化还原边界层化学界面的控制，而且受沉积物-水地质界面的制约；有机质生物氧化和流酸盐还原构成界面铁-锰循环的重要机制并产生亚扩散层屏蔽效应；铁-锰循环伴随有微量金属元素地球化学形态的改变，从而影响其迁移行为；气候剧烈变化所中断的铁-锰循环，形成铁-锰富集层的古环境记录。     

沉积物电缆细菌的生长特征及其对物质循环影响的研究进展

沉积物-水界面物质循环主要受铁锰化合物和微生物氧化还原过程的影响. 微生物氧化还原通常发生在细胞周质空间和外膜表层,或通过微生物纳米导线、细胞被膜等机制发生在细胞间. 近年来,电缆细菌介导的长距离电子传递机制的发现,使得微生物氧化还原反应的发生距离从纳米级扩展到厘米级. 本文重点综述了电缆细菌的生理特性及其对沉积物-水界面物质循环的影响,总结了电缆细菌的环境效应及未来的研究方向. 电缆细菌主要栖息于高硫化物含量、高电导率和低生物扰动的咸水沉积物中,在淡水沉积物中较少见. 电缆细菌对硫化物的氧化是一种反向硫酸盐还原过程,使得表层沉积物处于偏碱性的环境中,并利用多种电子受体来实现硫氧化,从而在与其他微生物的竞争中获得优势. 电缆细菌通常以O₂为电子受体将H₂S和FeS氧化为硫酸盐,并在沉积物-水界面处形成一层铁氧化物保护层,在吸附间隙水中磷的同时也阻止了其他物质的释放. 电缆细菌能够通过溶解FeS间接地促进硝酸盐异化还原作用,进而影响沉积物氮循环. 未来有必要加强微尺度电缆细菌对物质循环的影响和电缆细菌与其他细菌的协作关系研究,建议创新电缆细菌的纯化培育条件并开展其在硫污染沉积物修复中的应用,从而为水生态环境保护工作的开展提供技术支持.      

碧水岩地下河中微量金属元素对降雨的响应特征及来源分析

在降雨条件下,利用自动采样器对广西碧水岩地下河出口进行高频采样,分析了碧水岩地下河出口水体中Cu、Pb、Zn、Cd等微量金属元素的水化学动态变化特征,探讨了地下河水中微量金属来源及其对降雨的响应机制.结果表明,地下河水化学组分表现出了较明显的规律,其中主要元素Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO-3等在降雨过程中稀释作用明显,而Al、Mn、TFe、Cu、Pb、Zn、Cd等金属元素对降雨响应敏感,其质量浓度在降雨过程中有所升高,相应质量浓度曲线均表现出多峰值特点,且在最大降雨发生后第9 h达到最大峰值.推断水岩作用、河底沉积物再释放和水土流失是导致河水金属元素浓度增高的原因,金属元素不同来源及地下河双入口的结构特征是形成金属元素质量浓度曲线多峰值的原因,其中水岩作用引起的水化学变化较河底沉积物再释放和水土流失更敏感,而后者是导致河水重金属元素增加的主要原因.监测期间,溶质在地下河中的平均迁移速度约为0.47 km·h~(-1),污染物运移速度较快,因此,通过对岩溶地下河水化学动态的监测,掌握微量金属组分来源及迁移特性,对于地下河水环境污染治理具有重要意义.     

微量金属元素对牛粪厌氧发酵产气特性的影响

在以牛粪为原料的厌氧发酵过程中,向厌氧生物反应器中分别连续投加Fe,Co,Ni等微量金属元素,研究其对牛粪厌氧发酵产气特性的影响。实验结果表明:添加适量的微量金属元素可以提高COD去除率及产气量,加速反应器的启动,但当加入微量金属元素过多时,将对微生物产生毒害,抑制微生物活性及对基质的代谢,造成产气量降低。     

Zinc and lead sequestration in an impacted wetland system

The fate and bioavailability of pollutant metals is important to the long-term health of freshwater wetland systems, particularly in areas with elevated background levels of trace metals. Precipitation of some authigenic mineral phases in wetland sediments can potentially limit metal bioavailability through sequestration in low-solubility compounds, such as metal sulfides. Zinc and Pb concentrations were analyzed in water, plant and sediment samples taken from a metal-contaminated wetland in Chicago, IL, USA in order to assess metal fate and bioavailability, while X-ray absorption spectroscopy (XAS) studies were conducted to determine zinc speciation in the wetland sediments. The results showed sequestration of metal into the pond sediments, most likely in iron precipitate phases. In surface sediments, re-release of Zn and Pb into pore waters was correlated with microbial iron reduction, while the presence of sulfide in anoxic pore waters corresponded to decreased dissolved concentrations of both elements. Analysis of extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) data confirmed that sulfide compounds dominated zinc speciation throughout the sediment. Uptake of trace metals in Phragmites plants was limited primarily to plant roots, while concentrations of both Pb and Zn in aquatic vegetation were significantly elevated, representing a potential bioaccumulation hazard.     

玄武湖上覆水间隙水和沉积物中的重金属分布研究

为了研究湖泊中重金属的分布情况及其潜在迁移趋势,以南京市玄武湖为对象,分析了该湖上覆水、间隙水和沉积物中的Fe,Mn,Ba,Zn,Ni和Cd等重金属的含量。结果表明,上覆水和间隙水中的金属浓度呈相同的分布顺序:Fe>Mn>Cd>Ba>Zn>Ni;而沉积物则具有不同的分布顺序:Fe>Mn>Ba>Zn>Ni>Cd。同种重金属在三者间的分布顺序为:沉积物>间隙水>上覆水,表明了该湖中的重金属有从沉积物向上覆水扩散的趋势。统计分析结果表明,上覆水、间隙水和沉积物中的金属浓度之间没有发现明显的相关性;但多数金属与Fe、Mn存在明显的浓度相关性,表明了Fe和Mn在湖泊系统的金属地球化学循环过程中起重要作用。     

太湖梅梁湾与五里湖沉积物活性硫和重金属分布特征及相关性研究

对太湖梅梁湾和五里湖表层及柱状沉积物中的酸性可挥发性硫化物(AVS)、同步可提取金属(SEM)及重金属总量的分布特征进行研究.分析发现,表层沉积物中的AVS与SEM具有相同的分布特征,其浓度均自河口稳定沉降区至湾(湖)心方向减小.表层沉积物中AVS/SEM<1,说明表层重金属具有潜在的生物有效性.AVS浓度在沉积深度上具有先增加后减小的趋势,且波动幅度较大,而SEM的浓度保持相对稳定.比较SEM与重金属总量得知:Cu和Ni的提取量有自表层至下层逐渐降低的趋势,表明硫结合态的Cu、Ni在逐渐增加;Pb和Zn的提取量与硫态沉积物相比较低,说明太湖AVS对Pb和Zn的控制作用较小.由AVS与活性铁的摩尔比可知,重金属在研究湖区沉积物中变化较强.     

The mobilisation potential of trace metals in aquatic sediments as a tool for sediment quality classification

Heavy metal contents and distributions in aquatic sediments in the Belgian rivers Dommel, a well oxygenated, non-navigable river with sandy bottom sediments, and Bovenschelde, a suboxic, frequently dredged river with muddy anoxic sediments, were assessed. To that aim two methods were used: firstly, pore water and total sediment analyses and secondly, sequential extraction experiments, providing the following operationally defined speciation forms: exchangeable and carbonate fraction, reducible fraction, oxidizable fraction and the residual fraction.In the anoxic sediments of the Bovenschelde the exchangeable and carbonate fraction is almost negligible for all elements except Mn, whereas 50 to 90% of the metals are bound to the residual fraction. In contrast, in the sandy sediments of the Dommel, the results are quite different for Cu, Zn and Cd: the exchangeable fraction is a dominant fraction for Zn, Cu is almost completely present in the oxidizable fraction and Cd is now distributed over all fractions except the residual one, which is still the most important for Fe and often also for Pb. Trace metal concentrations in porewaters are much higher in the Dommel compared to the Bovenschelde. In addition, the potential pH shift in these sediments due to oxygenation was calculated: the acid producing potential is slightly higher than the acid consuming capacity in the Dommel sediments in contrast to the sediments of the Bovenschelde. Combination of these results suggests an enhanced mobilisation potential of heavy metals in the sediments of the Dommel compared to the Bovenschelde. A sediment quality classification based on the mobilization potential of heavy metals is proposed. The sequential extraction method described in this paper can be used as an additional tool for evaluating the remediation needs if the different axes of the TRIAD show different signals. As a regular tool, however, the technique requires too much knowledge and is too expensive and time-consuming.     

寒旱区草原湖泊沉积物重金属地球化学基线构建——以达里诺尔湖为例

为了科学识别寒旱区典型草原湖泊——达里诺尔湖的沉积物重金属累积状况,在调查表层及柱状沉积物重金属含量的基础上,采用多种统计学方法构建了沉积物重金属地球化学基线,并针对构建结果进行了多方面比较分析.结果表明,Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb在表层及柱状沉积物中均呈正态分布或对数正态分布,其中,柱状沉积物中的重金属分布较表层更为集中,且As、Cd、Hg在近表层呈现较明显的增长趋势,表明存在一定的表层富集;使用参考元素法、相对累积频率法和迭代2倍标准差法构建的表层、柱状沉积物重金属基线值之间无显著差异（P<0.05）,综合考虑科学性,适用性,简便性,人为误差性等方面,可优先选取迭代2倍标准差法进行元素基线构建;研究构建的达里诺尔湖沉积物重金属基线值与所在区域的大尺度土壤背景值相比存在差异,且表层与柱状沉积物基线值也存在差异,考虑到达里诺尔湖流域人为干扰极小,使用研究区域的表层沉积物开展基线值构建,可为识别湖泊当前重金属富集状况和生态风险提供更为科学和准确的参考依据.研究结果可为类似的寒旱区草原湖泊沉积物重金属基线值构建提供理论依据.     

巢湖沉积物磷铁硫形态记录及其环境变化指示

分析了巢湖表层和柱状沉积物中磷（P）、铁（Fe）和硫（S）元素的形态组成、分布、相互关系及其指示的湖泊环境变化.西半湖S3采样点位柱状沉积物总磷（TP）记录表明,巢湖西半湖区自20世纪60年代开始受人类活动影响逐步明显,其中钙磷（Ca-P）指示的流域径流输入增加早于铁铝磷（Fe/Al-P）指示的居民生活污水输入;西半湖区沉积物15~0cm有机质埋藏持续增加伴随着pH值的逐步升高,指示了水体富营养化导致藻类生产力（光合作用）提高并显著影响pH值;而东半湖S7采样点位柱状沉积物磷形态则记录了东半湖区不同的环境变化特征.巢湖沉积物活性铁组分以Fe （Ⅱ）为主,S3和S7沉积剖面Fe （Ⅲ）/Fe （Ⅱ）值整体均呈上升趋势且与Fe （Ⅲ）同步变化,表明其比值由Fe （Ⅲ）变化驱动;Fe （Ⅲ）/Fe （Ⅱ）指示沉积物上层为弱氧化性,其余层位为还原性环境.沉积物还原性无机硫（RIS）以酸可挥发性硫（AVS）为主,沉积物高有机质含量、低元素硫和还原条件降低了AVS向黄铁矿硫（CRS）的转化.巢湖沉积物中与P,S结合的Fe占比很小,高Fe/P和Fe/S比值会抑制沉积物磷的释放,导致柱状剖面P,Fe和S之间的相互作用关系整体上并不显著.     

Trace metals distribution in synodontis membranaceus,sediments,Asystasia Gangetica and Platostoma Africanium from Ofuafor River around Delta Glass Factory in Ughelli North Local Government Area,Delta

The trace metals analysis in synodontis membranaceus(head and tail),bottom sediments,Asystasia Gangetica and Platostoma Africanium were carried out using atomic absorption spectrometer of model Perkin Elmer 3110.Metals analysed were copper,nickel,mangenese,chromium,iron lead and cobalt.These metals were detected in the above samples.Vegetation samples concentration in copper,manganese,chromium,iron and cobalt were higher than those obtained in bottom sediments.The tail part of the fish contents of trace metals were also higher than those of the head.The results obtained in this work exceeded the results of water analysis carried out by Omoregha on the same river.Metals such as copper,nickel,manganese and chromium were below detection limit in the water from the same river.The bioaccumulation of these trace metals in these samples were traced to activities of Delta Glass Factory.     

Trace metals distribution in synodontis membranaceus, sediments, Asystasia Gangetica and Platostoma Africanium from Ofuafor River around Delta Glass Factory in Ughelli North Local Government Area, Delta State Nigeria

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＭａｎｄｉｒｔｉｅｓｔｈｅａｉｒｗｉｔｈｇａｓａｎｄｓｍｏｋｅ ,ｐｏｉｓｏｎｓｔｈｅｗａｔｅｒｗｉｔｈｃｈｅｍｉｃａｌｓａｎｄｏｔｈｅｒｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ,ａｎｄｄａｍａｇｅｓｔｈｅｓｏｉｌｗｉｔｈｔｏｏｍａｎｙｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓａｎｄｐｅｓｔｉｃｉｄｅｓ .Ｐｅｏｐｌｅｒｕｉｎｔｈｅｅａｒｔｈ’ｓｎａｔｕｒａｌｂｅａｕｔｙｂｙｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｊｕｎｋａｎｄｌｉｔｔｅｒｏｎｔｈｅｌａｎｄａｎｄｉｎｔｈｅｗａｔｅｒ.Ｔｈｅｂａｄｌｙｐｏｌｌｕｔｅｄａｉｒｃａｎｃａｕｓ…     

Liver histological changes and lipid peroxidation in the amphibian Ambystoma mexicanum induced by sediment elutriates from the Lake Xochimilco

Lacustrine sediments accumulate pollutants that input from the lake watershed and can be released to the water column by sediment resuspension; thus, pollutants can change their bioavailability and exert adverse effects to aquatic biota. Shallow-urban lakes are particularly susceptible to receive pollutants from urban discharges and sediment resuspension. Lake Xochimilco, in Mexico City, an urban-shallow lake, faces multiple problems: urban sprawl, overexploitation of aquifers, drying of springs, discharge of wastewater from treatment plants, and sediment resuspension. The aquatic biota living in this ecosystem is continuously exposed to the release of pollutants from the sediments. We assessed the risk that pollutants released from sediments from Lake Xochimilco, Touristic (TZ) and Agriculture zone (AZ), can exert on a native amphibian species of the lake (Ambystoma mexicanum) through exposure bioassays to sediment elutriates. We evaluate alterations in the amphibian by three approaches: biochemical (level of lipid peroxidation, LPO), cellular (ultrastructure) and the liver histology of A. mexicanum and we compare them with a batch control. Additionally, we assessed heavy metals (Pb, Cd and Hg) in elutriates. Elutriates from TZ showed the highest concentrations of the metals assessed. Organisms exposed to sediment elutriates from either study sites showed higher LPO values than control organisms (p < 0.05). Organisms exposed to elutriates from the TZ showed the most conspicuous damages: hepatic vasodilation of sinusoids, capillaries with erythrocytes, leukocyte infiltration and cytoplasmic vacuolation in hepatocytes. The biological responses assessed reflected the risk that faces A. mexicanum when is exposed for prolonged periods to sediment resuspension in Lake Xochimilco.     

滇池水体和沉积物中营养盐的分布特征

在滇池外海不同方位选取6个采样点,研究了水质现状,沉积物Eh,pH,总氮,总磷以及间隙水重金属的剖面分布特征。结果表明,滇池水体仍属富营养化状态。在氧化表层下,Eh随沉积深度的增加迅速降低,沉积物深层为还原状态。pH在沉积物剖面变化不大,为7 0～8 5。滇池沉积物含有丰富的营养物质,总氮和总磷最高质量分数分别为8 67和3 46g kg。剖面分布表明,沉积物表层总氮和总磷含量远高于底层,在表层0～10cm含量随深度增加而迅速降低。重金属元素在水-土界面的浓度梯度为沉积物向水体的扩散提供了条件。不同采样点相比,位于昆明市附近的S6点沉积物内负荷较大。在外源减少的情况下,沉积物内负荷可能在一定时间内成为控制滇池水质的主导因子。