枯落物输入对白洋淀浅水湖泊氮转化的影响

以白洋淀浅水湖泊沉积物和上覆水为研究对象,通过45 d室内厌氧培养实验,探究了不同氮水平条件下枯落物添加(芦苇、篦齿眼子菜、芦苇+篦齿眼子菜)对沉积物-水体系中无机氮转化的影响.结果 表明,枯落物添加显著增加了沉积物和水中的铵态氮含量、无机氮含量及净氮矿化速率(p＜0.05),而显著降低了水中硝态氮含量(p＜0.05)...     

施肥类型和水热变化对农田土壤氮素矿化及可溶性有机氮动态变化的影响

为了揭示土壤水分、温度和添加不同氮肥对大沽河流域农田土壤氮素矿化的影响,设置对照(CK)、添加尿素N 120mg·kg~(-1)(Ur)和添加尿素N 36 mg·kg~(-1)+有机肥(相当于添加N 120 mg·kg~(-1),UM)这3个处理进行为期84 d的室内恒温培养实验,实验共设3个培养温度(15、25和35℃)和3个水分梯度[60%、75%和90%田间持水量(WHC)].结果表明,施肥类型和培养温度对土壤氮素矿化速率、累积矿化量和氮潜在矿化势(N0)均具有显著影响(P0.01).与CK处理相比,Ur和UM处理的矿化速率和累积矿化量分别增加了1.46~8.17和2.00~8.15倍.各施肥处理的土壤氮矿化速率和累积矿化氮量随温度升高而增加,且各温度梯度之间差异均达到显著水平(P0.05).与未施肥处理相比,Ur和UM施肥处理均能够显著提高土壤中可溶性有机氮(SON)的含量,且施肥处理土壤中SON含量与氮素累积矿化量之间有显著负相关关系,表明SON作为一个不可忽视的组分,参与了土壤氮素矿化过程.升高温度能显著提高土壤中SON的矿化速率和矿化强度,但水分对各处理土壤的SON无显著影响.此外,施肥处理显著降低了土壤氮矿化的温度敏感性(Q10)(P0.05),尿素配施有机肥处理的土壤的氮矿化温度敏感系数最低(Q10=1.01),说明配施有机肥显著降低了土壤氮素矿化速率对温度变化响应的强度,这有利于减缓高温条件下矿质氮的释放速率,并提升作物对氮素的利用效率.     

淹水-落干与季节性温度升高耦合过程对消落带沉积物氮矿化影响

为揭示淹水-落干循环及季节性温度升高耦合过程对三峡支流消落带沉积物氮矿化的影响,根据野外调查,选取三峡支流澎溪河上游和下游两个水文断面,150、160和170 m这3个水位高程的沉积物样品,根据库区水文和气温特征,进行淹水-落干控温培养,分析沉积物氮矿化速率和累积量变化.结果表明与低水位高程相比,高水位高程(170 m)消落带总氮和铵态氮含量相对较低,而硝态氮含量较高.沉积物净氮矿化累积量和矿化速率均表现为落干期高于淹水期,且不同水位高程净氮矿化速率均随时间延长而下降.落干期净氮矿化累积量与沉积物总碳含量和碳氮比显著正相关,而淹水期与之负相关(P0.001).沉积物净氮矿化速率在落干期对温度升高敏感(Q_(10)1),而淹水期低水位高程对温度升高不敏感(Q_(10)1).可见,冬季淹水期温度升高对氮矿化影响较小,氮累积且释放缓慢.夏季落干期温度升高加速了氮矿化过程,增加了二次淹水后无机氮素输入水体和水体富营养化的风险.     

轻组有机质对太湖沉积物氮、磷矿化的影响

采用连续淹水培养试验研究轻组有机质(LFOM)对鼋头渚(Y)和贡湖(G)2种不同污染程度太湖沉积物氮、磷矿化的影响. 结果表明,去除LFOM并没有改变沉积物氮、磷的矿化趋势. 试验初期,沉积物累积矿化氮、磷量急速上升,之后增速变慢,至峰值后迅速下降,42 d时达到最小值,并持续至试验结束. 经过77 d的培养试验,不同处理的2种不同污染程度沉积物有24%～39%的总氮(TN)和7%～26%的总磷(TP)被矿化;污染较重的沉积物Y的净矿化氮、磷量和矿化速率均高于沉积物G;去除LFOM使沉积物的净矿化氮、磷量和矿化速率均有所降低,其中沉积物Y的净矿化氮、磷量分别降低了110.86和145.26 mg/kg,下降了15%和74%,沉积物G降低了195.13和29.99 mg/kg,下降了40%和50%. 沉积物Y的氮、磷平均矿化速率分别降低了3.01和5.36 mg/(kg·d),沉积物G分别降低了6.35和1.30 mg/(kg·d).      

不同类型沉积物磷形态转化及其对狐尾藻生长的影响

在室内模拟条件下利用不同类型沉积物培养穗状狐尾藻,分析了沉积物与上覆水各形态磷的变化,以及狐尾藻生物量和根系形态的差异,揭示不同沉积物中各形态磷的转化特性及其对沉水植物生长的影响.结果表明,在研究条件下,外加细沙改变了沉积物的颗粒度,促进沉积物中磷的释放,增加了上覆水磷浓度;外加氮源,改变沉积物的化学性状,抑制沉积物中磷的释放,降低了上覆水中磷的浓度;添加细沙使狐尾藻植株及根系干重增加了49%和107%,根长增加了19%;而外加氮源对植株根系生长产生了抑制作用,使狐尾藻早衰;狐尾藻生长促进了沉积物中磷的释放,其衰退增加了沉积物中磷的沉积,各形态磷随着狐尾藻的生长呈先降后升趋势,其中以Fe/Al-P变化量最大(41%～57%);根系长度是影响狐尾藻对沉积物中磷吸收和释放的主要形态指标,根直径主要通过影响沉积物的通透性间接促进沉积物中磷的释放.     

有机质腐解对穗花狐尾藻生长及生理的影响

以原沉积物和分别添加0.5%与1%有机质(植物残体)的沉积物作为底质培养沉水植物,采用室内模拟实验研究了有机质的腐解过程对穗花狐尾藻生长及生理作用的影响.结果表明,在试验的早期阶段,有机质的腐解对狐尾藻的生长有一定的抑制,但在整个培养阶段,与原沉积物组相比,0.5%有机质的加入,在一定程度上可促进植株生长, 狐尾藻生物量和根系生物量平均增加了12.99%和125.31%,而1%有机质的加入,狐尾藻生长受到抑制.在培养的前16d,有机质的添加抑制了沉水植物狐尾藻叶绿素和可溶性蛋白含量的增加,在培养中后期,0.5%有机质的加入,可促进植株体内可溶性蛋白和叶绿素含量的积累.0.5%有机质添加条件下, 超氧化物歧化酶(SOD)活性持续升高,添加1%有机质和较长时间处理时,狐尾藻抗氧化酶系统活性先升高后降低. 在培养前期,1%有机质添加组植株丙二醛(MDA)含量比原沉积物组提高了20.13%,但与0.5%组差异不显著,即低浓度有机质的增加能促进狐尾藻生长及生理代谢,但随着有机质增加量的升高对狐尾藻的生理活动将产生不利影响.     

有机废弃物堆肥培肥土壤的氮矿化特性研究

为了揭示不同有机废弃物堆肥培肥土壤的有机态氮矿化特性的影响,选取了8种有机废弃物堆肥产品(厨余垃圾、鸡粪、牛粪、菜叶、污泥、番茄残体、生活垃圾、草炭等),分别以0%、5%、15%和30%(质量比)施入土壤,通过室内恒温好气培养试验研究了不同来源堆肥培肥土壤后氮素形态转化的分异规律.结果表明,随培养时间延长,土壤NH4+-N含量快速下降,而N03--N含量则迅速增加,土壤氮矿化量也均显著增加,并在培养后期趋于稳定.其中同种堆肥培肥土壤的氮矿化量的提高幅度30%比例处理>15%比例处理>5%比例处理堆肥产物;而相同比例处理中鸡粪堆肥、草炭堆肥和污泥堆肥产物处理氮矿化量相对较高,其中鸡粪堆肥极显著高于其他堆肥产物处理.而厨余垃圾堆肥和菜叶堆肥产物处理氮矿化量较低,其中生活垃圾堆肥产物处理最低.8种不同有机废弃物堆肥均可提高土壤氮的潜在矿化势(N0)和矿化速率(k),促进土壤中有机态氮的矿化.研究结果证实,堆肥产物培肥土壤后,氮矿化的效应因堆肥种类不同和施入堆肥量不同而异.     

闽江河口湿地沉积物氮矿化对盐度响应研究

2015年7月采集闽江鳝鱼滩微咸水湿地和道庆洲淡水湿地两种类型湿地沉积物,采用淹水密闭培养方法,研究不同湿地沉积物氮矿化过程及盐度影响.结果表明:相同矿化培养条件下,微咸水湿地矿化持续时间长,矿化能力大,鳝鱼滩沉积物无机氮(NH_4~+-N和NO_3~--N)总量70d后达到矿化稳定浓度(499.8±2.1)mg/kg,道庆洲35d后达到稳定浓度(202.9±4.1)mg/kg,不同盐度条件对矿化过程无机氮浓度基本无影响.两种湿地类型的氮矿化速率随培养时间均呈现先增加后减少,鳝鱼滩沉积物0‰,5‰和10‰盐度条件对应最高矿化速率为(2.54±0.56)mg/(kg·d),(4.96±0.22)mg/(kg·d)和(3.88±0.25)mg/(kg·d),道庆洲同条件矿化速率(1.40±0.01)mg/(kg·d),(2.48±0.15)mg/(kg·d),(1.85±0.11)mg/(kg·d).表明一定范围内的盐度可促进氮矿化速率,但是高盐度产生抑制作用.     

洱海流域农田土壤氮素的矿化及其影响因素

采用好氧间歇淋洗培养法,对洱海流域内的农田、菜地土壤样品培养2周,研究土壤氮的矿化及其影响因素.结果表明,表层土壤2周氮矿化量平均为65.54mg/kg.不同农田利用方式下,表层土壤氮矿化量的平均值为露地菜田粮田大蒜田.土壤氮素矿化以硝态氮为主,且随着土壤深度的增加而降低.土壤氮矿化同全氮、有机质含量呈明显的正相关关系,与pH值呈负相关;氮矿化与无机氮含量、C/N之间无显著关系.全氮、有机质和pH值是影响该流域农田土壤矿化的主要因子.     

水生植物对富营养化水系统中氮、磷的富集与转移

基于人工模拟自然条件的方法,选取狐尾藻(Myriophyllum verticillatum L.)、水芹菜(Oenanthe javanica)及黑麦草(Lolium perenne)等3种水生植物,对滇池入湖河道污水进行净化试验研究.探讨了水生植物对富营养化水体中氮、磷在不同相中的富集与转移效果.结果表明,沉积物相中,3种植物对氮的富集率为狐尾藻(64.71%)水芹菜(19.12%)黑麦草(5.88%)空白(-7.84%),磷的富集率为水芹菜(187.2%)狐尾藻(144.6%)黑麦草(130.5%)空白(31.2%);生物相中,氮的富集率为狐尾藻(4.15%)水芹菜(0.5%)黑麦草(-14.6%),磷的富集率为狐尾藻(9.6%)水芹菜(3.8%)黑麦草(-6.5%);水相中氮的去除率为黑麦草(95.11%)水芹菜(83.08%)狐尾藻(71.42%)空白(58.10%),磷的去除率为黑麦草(88.17%)狐尾藻(79.58%)水芹菜(73.09%)空白(20.19%).     

滇池水生植物分布对沉积物间隙水中不同形态氮的影响

为揭示水生植物分布对滇池沉积物间隙水中各形态氮质量浓度的影响,于2015年6月在滇池分别采集有植物区域和无植物区域的沉积物柱状样,检测间隙水及上覆水中DTN(溶解性总氮)、NH₄+-N、NO₃--N和DON(溶解性有机氮)的质量浓度,分析其垂向变化特征以及水生植物对间隙水中各形态氮的释放控制效果. 结果表明:①水生植物改变了柱状沉积物间隙水中不同形态氮的分布规律,并且这种改变随湖区不同而表现不尽一致;②水生植物显著降低了沉积物间隙水中DON的贡献率,有植物分布区域ρ(DON)对ρ(DTN)的平均贡献率为41.05%,无植物区域可达58.48%;③水生植物显著抑制了沉积物中无机氮的释放,促进了DON的转化,同一采样点有植物区域NH₄+-N和NO₃--N的沉积物-水界面扩散通量分别比无植物区域平均降低了87.52%和91.99%;④水生植物生长显著削减了沉积物间隙水中氮的质量浓度,其中ρ(DON)的削减率达到了53.27%~80.42%. 研究显示,水生植物根系作为微生物和多种活性酶的主要载体,为沉积物有机氮的矿化降解起到了促进作用.      

滇池底泥堆场次生植被富集污染物调查

对滇池周边3个底泥堆场次生演替恢复过程中主要植物的生态学特征和污染物富集情况进行了调查。结果表明：随着底泥堆场由表流湿地向潜流湿地过渡,植被的整体含水量逐渐减少,种群密度逐渐增加;3个底泥堆场优势种的生物量随着植被恢复时间的增长而逐步减少;植物优势种富集某种重金属的能力与生物量的相关性系数（Zn〈Cu〈Pb〈As〈Cr〈Cd〈Hg）随富集能力的提高而降低,其中Hg的富集与生物量有较高的相关性;水生植物富集污染物的能力高于陆生植物;水生植物富集污染物能力最强的是凤眼蓝,其次是长柱柳叶菜和水烛;陆生植物富集污染物能力最强的是稗、云南莎草和水蓼。     

太湖沉积物磷形态及pH值对磷释放的影响

对太湖不同营养水平和不同特征的 4 种沉积物的总磷、磷形态、粒径组成、化学组成进行了分析,模拟研究了不同 pH 值对上覆水体中总溶解性磷和溶解性活性磷含量的影响.结果表明,太湖沉积物样品总磷含量在 336.1～3408.01mg/kg,属于中富营养化到极富营养化水平.pH 值是影响磷释放的重要因素,碱性条件下,促进NaOH-P 的释放;酸性条件下,促进 HCl-P的释放.严重富营养化湖区沉积物的磷主要由无机磷组成,其中主要是 NaOH-P,该区中 pH值增加会导致磷释放量的大幅度增加,而 pH值下降对磷释放量的影响较小.中富营养化湖区沉积物的无机磷组成中,部分湖区 NaOH-P 含量高,部分湖区 HCl-P 含量高,所以该区中 pH 值变化对沉积物磷释放的影响,由于 NaOH-P 和HCl-P 含量不同而存在差异,NaOH-P含量较高,pH值增加会导致磷释放量的大幅度增加;HCl-P 含量较高,pH值下降会导致磷释放量的大幅度增加.     

Investigation on the eco-toxicity of lake sediments with the addition of drinking water treatment residuals

Drinking water treatment residuals(WTRs) have a potential to realize eutrophication control objectives by reducing the internal phosphorus(P) load of lake sediments. Information regarding the ecological risk of dewatered WTR reuse in aquatic environments is generally lacking, however. In this study, we analyzed the eco-toxicity of leachates from sediments with or without dewatered WTRs toward algae Chlorella vulgaris via algal growth inhibition testing with algal cell density, chlorophyll content, malondialdehyde content, antioxidant enzyme superoxide dismutase activity, and subcellular structure indices. The results suggested that leachates from sediments unanimously inhibited algal growth, with or without the addition of different WTR doses(10% or 50% of the sediment in dry weight) at different p H values(8–9), as well as from sediments treated for different durations(10 or 180 days). The inhibition was primarily the result of P deficiency in the leachates owing to WTR P adsorption, however, our results suggest that the dewatered WTRs were considered as a favorable potential material for internal P loading control in lake restoration projects, as it shows acceptably low risk toward aquatic plants.     

中国典型湖泊沉积物中脂肪烃的分布特征及来源

以我国13个典型湖泊的表层沉积物为研究对象,对沉积物的w(TOC)和w(TN)的分布特征进行了报道.结果显示,西南、华南地区湖泊沉积物的w(TOC)和w(TN)要高于西北地区,华东地区湖泊沉积物最低.结合多个脂肪烃来源参数,初步探讨了13个典型湖泊表层沉积物中脂肪烃的分布特征及来源. 结果表明:湛江玛珥湖、四海龙湾、洱海、红枫湖和程海受脂肪烃污染严重,鄱阳湖和双塔水库受脂肪烃污染程度最轻;受水体高矿化度的影响,双塔水库沉积物中有机质的δ13C值明显偏正;湛江玛珥湖中来自自身固氮藻类的脂肪烃含量明显高,致使湛江玛珥湖沉积物的δ15N值明显低;由于四海龙湾特殊的地理环境,四海龙湾沉积物中来自陆源木本植物的w(C_27+C29)明显高.      

东太湖沉积物中氮的积累与水生植物沉积

为揭示浅水湖泊沉积物中氮的积累及其与水生植物间的关系,1993年11月在东太湖42个样点上采集了沉积物柱状样品并进行了分析。东太湖硬度小于5kgf/cm²的松软淤积层平均厚度0.96m,全湖淤积量149×106t。粉沙质淤积物中总氮（TN）含量0.009％～0.801％,总有机碳（TOC）含量0.01％～17.36％,变幅极为悬殊。总氮含量与总有机碳含量间呈密切的线性正相关TN（％）＝0.0251TOC（％）＋0.0063,表层沉积物中总氮和总有机碳含量都与水生植物的现存量有较为显著的正相关。这说明,氮和有机碳主要经过水生植物的生物沉积途径进入沉积物,水生植物有将湖水中的氮传输到底泥中,使其进入地球化学循环的功能,这对于降低湖水中的氮含量、防止富营养化有积极的意义     

黄河口典型潮滩湿地土壤净氮矿化与硝化作用

采用PVC顶盖埋管原位培育法研究了黄河口典型潮滩湿地土壤净氮矿化与净硝化作用的动态变化特征、影响因素及净氮矿化/硝化量.结果表明,高潮滩湿地(LW)、中潮滩湿地(JP1)和低潮滩湿地(JP2)0~15cm土壤无机氮含量具有明显的季节变化特征,NH4+-N含量表现为LW＞JP1＞JP2,NO3--N含量则表现为JP1＞LW＞JP2.3种湿地土壤净氮矿化/硝化速率均呈明显的波动变化.生长季的净氮矿化量分别为27.81、11.90和0.33kg/hm2,净硝化量分别为12.09、15.99和1.19kg/hm2,净硝化量占净氮矿化量的百分比分别为43.47%、100.00%和100.00%.相关分析表明,湿地土壤净氮矿化量与土壤水分含量呈显著负相关,而土壤净氮硝化量与土壤pH值呈显著负相关.3种潮滩湿地土壤在维持无机氮方面的能力整体表现为LW＞JP1＞JP2,说明从氮循环角度高潮滩湿地系统最为稳定,而低潮滩湿地系统的稳定性最差.     

滇池沉积物内源氮释放风险及控制分区

采用淹水培养法测定了滇池20cm沉积物可释放态氮(EN)、潜在可释放态氮(MN)及稳定态氮(FN)含量,并分析了其空间分布特征,结合沉积物定年数据计算了不同形态氮蓄积量.依据沉积物-水界面氮释放通量、EN蓄积量及MN蓄积量对滇池沉积物内源氮污染状况进行分区,评估了不同区域滇池沉积物内源氮释放风险,并对不同分区提出了污染控制措施.结果表明,滇池沉积物内源氮释放风险:外海南部 >外海北部 >外海中部 >草海,潜在释放风险:外海南部 >外海中部 >草海 >外海北部;滇池沉积物氮污染有由北向南转移趋势;滇池全湖20cm沉积物蓄积TN5757.90t,EN637.72t,MN1320.76t,FN3799.42t.根据沉积物氮污染滇池可划分为高污染区、中度污染区、低污染区及安全区,分别占全湖面积的13.51%、15.02%、46.06%、25.42%,其中高污染区主要分布在草海、外海北部盘龙江附近;中度污染区主要分布在高污染区以下从宝象河到观音山区域及滇池出水口海口等区域;低污染区主要分布在中度污染区以下从广谱大沟到整个外海南部区域.高污染区可采取底泥环保疏浚技术,中度污染区可采取安全生态性高的原位控制技术,低污染区可采取覆盖技术,配合水生植被修复技术.     

抚仙湖沉积物有机碳埋藏特征及来源解析

为探讨近百年来抚仙湖不同湖区沉积物中有机碳埋藏及其来源变化特征,以抚仙湖南北部沉积柱为研究对象,分析有机碳埋藏速率时空变化特征,利用正构烷烃及其分布特征对埋藏在沉积物中的有机碳来源进行解析.结果显示,抚仙湖沉积物中有机碳含量为1.79~29.39mg/g,有机碳埋藏速率为3.07~27.71g/（m²·a）,两者均随时间的增加呈现整体上升的趋势,1980年以来增长速度明显加快;沉积物中有机碳含量北部（8.70mg/g）小于南部（12.59mg/g）,但有机碳埋藏速率北部（13.54g/（m²·a））大于南部（8.29g/（m²·a））,这与抚仙湖南北部有机质来源类型及人类活动的加剧造成的流域环境变化有关;抚仙湖沉积物中正构烷烃碳数范围为C₁₂~C₃₃,整体以高碳数组分为主,奇偶优势明显,表明沉积物中有机质主要来源于高等植物,Paq指示水生植物中以沉水植物占主导优势,2C₃₁/（C₂₇+C₂₉）与ACL_27~33指示陆生高等植物来源中,草本植物与木本植物的贡献相当,水生植物在北部湖区贡献大于南部,陆生高等植物在南部湖区的贡献大于北部.     

Efficiency of active barriers attaching biofilm as sediment capping to eliminate the internal nitrogen in eutrophic lake and canal

Three active barrier materials (zeolite, ceramicite and light porous media) were applied for preventing nitrogen (N) release from eutrophic lake sediments. Long term experiment of two di erent lake sediments were carried out and the e ect of zeolite dose was evaluated. The results indicated that about 90%–100% of total N in overlying water was eliminated by using zeolite. While the N removal e ciency by ceramic was lower than that by zeolite, and light porous media present the lowest e ciency of 59%. Long term sediment incubation experiments indicated that two eutrophic sediments were both e ective in preventing N release in spite of di erent release characteristics. Bio-zeolite capping technology was able to e ectively inhibit the release of N from the sediment, and the zeolite dose was independently from N removal.