浅析环境因子对城市缓流水体底泥磷释放的影响

水体富营养是当今世界面临的一个严重环境问题.造成富营养化的限制因子主要是氮和磷,尤其是磷.对于大多数外源磷得到控制的水体来说,底泥磷的释放对长期维持藻类生长,促进水体富营养化的发展具有举足轻重的作用.但是,底泥对磷的释放与吸收是有条件的,它受到多种因素的影响.在此采用实验模拟的方法,考察温度、pH值、扰动、溶解氧、不同深度、覆盖等环境因子对底泥磷释放的影响,进行初步为城市缓流水体富营养化的防治及治理积累基础资料和信息.     

嘉兴农村不同土地利用方式下沟渠底泥中的氮磷形态分布特征

沟渠是农田氮、磷营养物质排入地表水体的通道. 对嘉兴大田、集约化菜地、集约化果园、集约化养殖场4种土地利用方式下的农村沟渠0～5 cm表层底泥氮、磷的形态分布特征进行了研究. 结果表明:67个沟渠底泥样品的w(全氮)为1 560～7 480 mg/kg,其中w(交换态氮)为31.15～704.38 mg/kg,占w(全氮)的1.29%～10.01%;交换态氮中以铵态氮为主,占w(交换态氮)的62.15%～100%. 沟渠底泥样品的w(全磷)为580～6 420 mg/kg,w(碳酸氢钠溶解磷)为19.53～359.72 mg/kg,占w(全磷)的2.05%～18.96%;w(水溶性磷)为0.29～18.88 mg/kg,占w(碳酸氢钠溶解磷)的1.11%～14.63%. 土地利用方式对沟渠底泥氮、磷的形态分布有显著影响(P<0.01),集约化养殖场沟渠底泥中的w(全氮), w(交换态氮),w(铵态氮), w(硝态氮), w(交换态氮)/w(全氮), w(全磷), w(水溶性磷), w(碳酸氢钠溶解磷)均显著高于其他土地利用方式. 底泥w(全氮), w(交换态氮), w(铵态氮)和w(硝态氮)两两间以及w(全磷), w(水溶性磷), w(碳酸氢钠溶解磷)两两间均在α0.01时显著相关,w(全磷)与w(碳酸氢钠溶解磷)的相关性(r0.81,P<0.01)好于与w(水溶性磷)的相关性(r0.51,P<0.01).      

铁刨花在控制水体磷内源释放中的应用研究

从水体沉积物中磷的内源释放入手,来寻求控制水体富营养化的有效手段越来越受到研究者的广泛关注。实验考察了加铁反应器与空白对照反应器中上覆水体总磷浓度和pH的变化,并分析了底泥中水溶性磷、G法各种形态提取磷以及全磷含量变化。结果表明,利用廉价易得的废弃铁刨花,能够有效降低水体中溶解性正磷酸盐浓度,富营养化水体总磷浓度从0.64mg/L降至0.16mg/L,且底泥间隙水中磷酸盐浓度的释放问题也得到有效控制。     

宁波南沙港网箱养殖水域营养状况评价及生物修复策略

根据2007年1月-2007年11月4个航次对宁波南沙港网箱养殖水域水体营养盐（NO2--N、NO3--N、NH 4＋-N和PO34--P）含量的监测结果,利用营养指数E法对水体的富营养化状态进行了评价。根据网箱养殖系统物质平衡方程和现场调查实验数据,估算了南沙港网箱养殖水域的氮磷污染负荷,以溶解态氮作为平衡指标,估算了鱼藻类合理的配比模式。结果表明,南沙港水体中NO2--N、NO3--N、NH4＋-N、PO4-P含量年变化范围分别为0.26μmol/L～4.86μmol/L,33.93μmol/L～82.86μmol/L,0.59μmol/L～7.86μmol/L,1.47μmol/L～2.97μmol/L,不同养殖区之间营养盐含量差异不显著（p〈0.05）;营养指数E值年变化范围介于2.41～15.99之间,表明该港水体处于重度富营养化状态;养殖区N/P值的年平均值为32.95,表明南沙港海区是一个氮过剩的养殖系统。南沙港网箱养殖水域氮、磷的负荷量分别为70.43 t/a和5.96 t/a,其中溶解态氮、磷负荷量分别为49.3 t/a和2.38 t/a;南沙港的藻类养殖面积需要在现有基础上再扩大0.44倍,达到107.52 ha,才可以与网箱养殖系统的氮磷污染负荷构成平衡;网箱养殖个数与藻类养殖面积（ha）的合理配比约为1∶0.027。     

江西香溪流域干湿季交替下底泥氮释放机制及其对流域氮输出的贡献

本研究通过对江西千烟洲香溪流域的氮输出进行长期监测,并对该流域内的底泥进行基于正交试验的氮释放规律模拟研究,评估干湿季节交替下底泥氮释放对流域氮输出的贡献.结果表明:1流域底泥在静态下TN释放速率最大值为36mg·(m2·d)-1,且随着时间的延续释放速率不断变小;2对底泥氮释放影响的主次顺序为:温度扰动p H,如将扰动视为误差项,温度和p H对底泥氮释放的影响均为极显著;3 TN释放速率与温度成正比例关系,随着温度升高,释放速率增大;酸性和碱性条件均能促进底泥氮释放,且酸性条件的促进作用更强;4流域底泥TN和有效氮含量变化范围分别为:414.7~899.6 mg·kg-1和17.5~58.9 mg·kg-1,有效氮占TN的质量分数为3%~10%;5流域在旱季TN输出浓度范围为0.58~2.40 mg·L-1,在雨季TN输出浓度范围为1.73~4.87 mg·L-1;流域底泥的氮释放通量约为106.34 kg·a-1,流域氮输出总量为864.15 kg·a-1,底泥的氮释放对流域水体氮输出的贡献率约为12.31%,底泥氮释放对流域水体富营养化的贡献应引起重视.     

持续水动力作用下湖泊底泥胶体态氮、磷的释放

为揭示水动力扰动及其后续沉淀效应对湖泊内源氮、磷营养盐释放的作用,通过室内试验模拟了水体在受到持续扰动后又长时间静置沉淀的整个过程. 结果表明,水动力扰动初期可引起底泥颗粒态和胶体态氮、磷向水体大量释放. 在连续扰动0.5 d时,水体总氮(TN)和总磷(TP)浓度分别达最高值2.106 mg/L和0.272 mg/L; 连续扰动1 d时,水体中胶体氮(CN)和胶体磷(CP)含量分别达最高值0.452 mg/L和0.052 mg/L; 之后虽继续扰动,因颗粒物和胶体物质的凝聚沉淀作用超过了其悬浮量,TN、TP、CN、CP的含量却转而降低.在停止扰动后的静置过程中,大颗粒悬浮物迅速沉淀,而胶体物质沉降缓慢,静置时间超过1 d后,CN和CP含量才开始因絮凝沉淀而降低.真溶解态氮(UDN) 和真溶解态磷(UDP)含量在扰动阶段升高较少而在静置1　d之后有持续大幅度升高,说明胶体的吸附作用在扰动阶段限制了水体溶解态氮磷含量的升高,且延长了其悬浮后在水柱中的停留时间,在扰动后的静置阶段,胶体又会将吸附的氮磷解吸释放到水体中,从而延缓了营养盐去除和水质的改善.     

碱蓬对富营养化海水养殖水体中氮磷的去除研究

采用人工模拟试验的方法,通过设置5种浓度梯度的富营养化水体净化实验,比较研究了盐生植物碱蓬对不同程度富营养化海水养殖水体中氮、磷的净化效果和去除能力。结果显示,碱蓬在低富营养化水体中均可生长,在高营养化水体中需要一定的适应期适应后才可以良好生长;且碱蓬对水中的氮、磷均表现出良好的净化效果,浓度分别由初始的0.68~8.02 mg/L和0.00~3.12 mg/L降至0.37~2.36 mg/L和0.00~1.70 mg/L;对水体盐度的降低也有一定的作用,由初始的3.2%降至2.6%~2.9%;实验结果为利用盐生植物修复海水养殖富营养化水体的模式和机理的深入研究提供了科学依据。     

底泥磷的吸附与释放研究进展

富营养化是当今世界面临的一个严重的环境问题。在大多数情况下，磷是最主要的限制因子，沉积物(底泥)中的磷的循环在一定程度上决定着富营养化的进程，对水体磷含量有深刻的影响，即所谓的内源污染。本文结合国内外研究最新动态，对底泥磷形态、磷释放与水体水质的关系作了概述，重点对影响沉积物(底泥)磷的释放与吸附的因子作了分析，并对底泥磷释放的研究方向发表了一些见解。     

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-....     

深圳近海海域营养现状分析与富营养化水平评价

根据2002~2007年对深圳近海海域水质的调查资料,阐述了深圳近海9个研究区域营养盐的时空变化特征,研究了营养盐氨氮、硝氮、亚硝态氮及磷酸盐和环境因子的相关关系,并利用有机污染指数、富营养化指数和潜在的富营养化对海域进行了评价.结果表明,深圳西部海域营养盐水平远高于东部海域,其中2002年和2006年营养盐的污染水平相对较高.东部海域水体中磷酸盐和无机氮的多年平均值为0.007 mg/L和0.078 mg/L,而西部海域则分别高达0.090 mg/L和1.544 mg/L.营养盐与pH和盐度等环境因子呈显著的负相关关系.研究区域的N/P多数大于Redfield比值,属于严重的磷缺乏区域.富营养化评价表明,深圳东部海域的富营养化程度远远小于西部海域,东部海域的富营养化指数6 a平均值为0.11,而西部海域则为42.15,基本上属于磷限制中度潜在性富营养化区,个别海域已达到磷限制潜在性富营养化状态.     

模糊聚类分析在水环境污染区划中的应用

应用模糊数学的方法并采用污染强度的概念 ,对多污染因子的水体环境污染进行模糊聚类分析。实例表明 ,此方法拓宽了模糊聚类分析方法的应用范围 ,是可行的。     

蓟运河汞污染化学地理特征

通过对蓟运河汞污染化学地理研究,查清了河水沉积物中汞和甲基汞的含量范围,水平和垂直变化,以及空间分布;研究了汞存在的形态;揭示了汞在河流中的富集区;作出了河流汞污染状况的分区,初步提出了治理河道汞污染的途径。     

以浮游生物为指示生物的苏州河生态安全评价

采用斜生栅藻,羊角月牙藻和大水蚤对苏州河主要几种重金属以及不同河段河水及底泥进行了生态影响实验,得到了以大水蚤EC50为指标的苏州河主要几种重金属生态安全阈值。同时结果还表明,与郊区黄渡段相比,苏州河市区河段河水对供试浮游生物呈现了一定的抑制作用,某些点位的生态影响甚至达到统计学显著性水平。黑泥层底泥抑制作用大于浮泥层底泥。因此,尽管苏州河经过二期整治后,水环境质量的景观指标有明显改善,但市区段河水和底泥对生物定居仍有一定的抑制作用,对苏州河生态安全构成一定的影响。     

西太湖典型河口区湖滨带表层沉积物营养评价

测定了典型西太湖入湖河口区湖滨带中表层沉积物的有机质、总氮、总磷的含量,平均含量分别为2.417%、1.049mg/g、0.402mg/g,其分布都是沿湖滨带水向辐射带、水位变幅带、陆向辐射带呈逐渐增大趋势。底泥中C/N值为12.4。底泥中有机质及营养盐来源于湖中藻类和高等水生植物。利用有机指数和有机氮评价表层沉积物,整个区域属于尚清洁范畴。     

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.     

底泥不同预处理对潜在活性磷形成及释放的抑制作用

以校园河流底泥为材料,研究了不同预处理(底泥曝气、水曝气)对底泥中潜在活性磷的形成及释放的抑制作用.结果表明,底泥曝气对上覆水中的磷向底泥迁移的促进作用明显优于水曝气.底泥经不同预处理后,磷的释放量明显降低.与未处理底泥相比,经底泥曝气和水曝气预处理底泥,溶解性磷酸盐释放量分别下降了193.6 mg·kg^-1和44.7 mg·kg^-1,总磷释放量分别下降了334.0 mg·kg^-1和163.8 mg·kg^-1;而对于潜在活性磷而言,前者降低了58.6 mg·kg^-1,后者则增加了167.4 mg·kg^-1.其原因可能是,上覆水中的磷向底泥迁移时,首先形成潜在活性磷,而通过不同的预处理,潜在活性磷向难释放态磷的转化得到了强化.底泥曝气的这种强化作用比水曝气更为明显.     

高州水库底泥磷吸附与解吸模拟研究

通过室内实验模拟高州水库底泥中磷的吸附与解吸过程,分别对比不同样点底泥和不同磷浓度上覆水对底泥磷释放和吸附的影响,研究了水库底泥中磷的吸附与解吸动态变化规律.结果表明:高州水库不同样点底泥对磷的吸附和解吸的动态平衡浓度为0.03 mg/L~0.05 mg/L,不同磷浓度上覆水底泥对磷的吸附和解析动态平衡浓度为0.05 mg/L.上覆水和底泥中磷含量的高低均会影响磷的吸附和解吸动态变化.底泥中磷含量与磷吸附速率成反比;上覆水中磷含量与磷吸附速率成正比关系.     

河流底泥中溶解性有机物的释放途径及影响因素研究

以沈阳市新开河底泥为研究对象,考察了河流底泥中溶解性有机物（DOM）的释放途径,并分析了时间、温度、pH值、底泥粒径、盐度和上覆水体中溶解性有机碳（DOC）浓度对河流底泥DOM释放的影响.此外,还研究了底泥释放对上覆水体中DOM的光谱学特性的影响.结果表明,对底泥DOM释放影响程度最高的是间隙水的混合作用,其次是底泥表层静态释放,而悬浮颗粒释放对底泥DOM释放的影响程度较小.底泥DOM的释放量随温度,pH值,底泥粒径,盐度的增大而增大.上覆水体DOC浓度较高时,DOM由上覆水体向底泥迁移.扰动作用能够影响底泥DOM的迁移.类富里酸荧光物质和类芳香族蛋白质荧光物质是底泥DOM中的主要荧光物质.河流底泥DOM向上覆水体释放的主要是激发波长分别为280~300nm和320~380nm的荧光物质.并且,扰动作用促进了荧光物质由底泥向上覆水体的释放.     

河湖沉积物中酸挥发性硫化物对重金属吸附及释放的影响

通过吸附、释放实验研究了河流及湖泊沉积物酸挥发性硫化物对上覆水中重金属元素的影响，采用兼具Langmuir及Freundlish等温线方程两种方程特征的Sips表达工及无机离子分级交换理论，较好地对重金属元素在沉积物或颗粒物上的吸附及释放特征进行了描述。结果表明，存在于水溶液中的重金属可以不断地与沉积物结合，从而使水溶液中的重金属浓度维持在一很低的水平上；并且，一旦与沉积物结合，重金属就很难再释放出来。酸挥发性硫化物的存在增加了沉积物的吸附容量，但酸挥发性硫化物经过酸化除去后，沉积物中的与之结合重金属元素就会释放出来，从而对水环境造成危害。     

磁性锆铁改性膨润土添加对河道底泥磷迁移与形态转化的影响

首先采用Fe~(3+)、Fe~(2+)、溶解性锆盐、膨润土和碱液作为原料制备得到了一种磁性锆铁改性膨润土,再通过底泥培养实验考察了磁性锆铁改性膨润土添加对底泥中磷迁移与形态转化的影响.结果表明,在缺氧条件下,河道底泥中磷会被释放进入间隙水中,继而会被释放进入上覆水中,而磁性锆铁改性膨润土添加可以极大地降低底泥中磷向间隙水的迁移通量,最终导致了上覆水中磷数量的显著下降.此外,添加磁性锆铁改性膨润土不仅促使底泥中弱吸附态磷(Liable-P)和氧化还原敏感态磷(BD-P)这2种容易释放态磷向较为稳定的金属氧化物结合态磷(NaOH-rP)和非常稳定的残渣态磷(Res-P)转变,而且降低了底泥中水溶性磷(WSP)、易解吸磷(RDP)、NaHCO_3可提取磷(Olsen-P)、藻类可利用磷(AAP)和铁氧化物-滤纸提取磷(FeO-P)这5种不同类型生物有效态磷(BAP)含量,从而降低了底泥中磷的释放风险.从底泥中分离出来的磁性锆铁改性膨润土中潜在活性磷(NH4Cl-P+BD-P)占总磷的26%左右,且含一定数量的FeO-P和Olsen-P(含量分别为161 mg·kg~(-1)和127mg·kg~(-1)).因此,及时采用磁分离的方式从底泥中将吸附磷后的磁性锆铁改性膨润土回收是非常必要的.磁性锆铁改性膨润土添加控制河道底泥中磷释放的机制是:改良剂通过对底泥中潜在活性磷和生物有效态磷的钝化作用,以及通过对间隙水中磷的吸附作用,降低了底泥中磷向间隙水的释放风险,导致间隙水中磷浓度的下降,进而降低了底泥-上覆水界面磷的扩散通量,最终导致上覆水中磷浓度的下降.以上结果说明,磁性锆铁改性膨润土是一种非常有希望的用于控制河道底泥中磷释放的改良剂.