蓝藻死亡分解过程中胶体态磷、氮、有机碳的释放

从太湖采集蓝藻,通过室内培养观测了其死亡分解过程.用切向流超滤技术获取水中胶体物质,定期监测水样的胶体态、颗粒态、真溶解态及离子态磷、氮、有机碳含量.结果表明,在蓝藻死亡分解过程中,水体胶体态磷、氮、有机碳和颗粒态磷、氮含量均显著升高,胶体态磷(CP)、胶体态氮(CN)、胶体态有机碳(COC)含量分别达到培养用水相应初始含量的5倍、9倍和5倍.说明蓝藻的分解会释放出大量胶体态和颗粒态营养盐.总结出了水华蓝藻死亡分解过程释放营养盐的概念模型.     

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。     

白洋淀水域WASP富营养化模型改进研究

在美国环保局开发的WASP湖泊富营养化模型的基础上,引入了浮游动物这一影响因子,表征了浮游动物生长动力学及其对营养盐与溶解氧的作用,使得模型对富营养化过程的描述更加全面。建立的湖泊生态模型,涉及浮游植物、浮游动物、氮、磷、溶解氧等9个变量,揭示了变量之间的相互关系以及湖泊富营养化的变化规律。结合白洋淀水域2004年的总氮、总磷、溶解氧、碳生化需氧量的实际监测数据,将WASP模型和改进后的模型的计算结果进行对比分析,表明改进后的模型能更好的与实测值相吻合,尤其是对于浮游植物、总氮和碳生化需氧量的模拟,准确再现了变量在1a内的变化过程。     

马来眼子菜腐烂分解氮磷转化模型研究

马来眼子菜是太湖水生植被中重要的优势种,其新陈代谢残体腐烂分解过程是湖泊水体营养盐循环重要组成部分.为定量化揭示其腐烂分解规律以及对水体营养盐含量影响,基于室内马来眼子菜腐烂分解试验结果,建立了马来眼子菜腐烂分解氮磷转化模型.模型由马来眼子菜腐烂分解氮转化子模型和磷转化子模型组成,考虑了马来眼子菜体内无机氮磷的溶解、有机氮磷的降解以及边壁对水体中氮磷吸附3个主要过程.模型共有8个状态变量,分别为马来眼子菜体内无机氮、有机氮、无机磷、有机磷,以及水体中总氮、总磷、边壁吸附的氮和磷.模型校验输出的水体总氮、总磷以及最后1 d的马来眼子菜体内氮磷、边壁吸附的氮磷与试验实测值吻合较好,校验获得的马来眼子菜体内无机氮、无机磷溶解释放速率分别为0.04 d-1、0.06 d-1,其体内有机氮、有机磷降解释放速率分别为0.00525 d-1、0.01044 d-1.模型结果显示,马来眼子菜在腐烂分解的前5 d,其体内分别有6.7%、35.8%的氮、磷被分解;磷优先于氮释放,其机制是马来眼子菜残体含有相对较高比例的无机磷;温度变化对马来眼子菜腐烂分解释放氮磷转化过程具有一定影响,但在温度较低时,温度变化对马来眼子菜腐烂分解的影响较小;马来眼子菜分解仅在一定的时间内对水质产生不利影响,其后水体颗粒以及边壁吸附作用能消除这种影响.     

太湖流域沉积物碳氮磷分布与污染评价

对太湖流域14个湖泊、8条河流和7座水库的沉积物碳氮磷进行了测定,对不同水体类型沉积物碳氮磷含量及其比值进行了比较,并对沉积物污染程度进行了评价.结果发现,太湖流域有机碳、总氮和总磷含量分别为14.453、1.748和0.760 g·kg-1.沉积物有机碳和总氮含量在不同水体类型间存在显著差异,两者均是水库最高,河流最低;总磷相反,但不同水体类型间无显著差异.C∶N、C∶P和N∶P比在不同水体类型间差异显著,C∶N比河流最高、水库最低,C∶P和N∶P比相反,河流最低、水库最高.沉积物有机碳含量与总氮(p0.01)、总磷(p0.05)含量均显著正相关,但总氮与总磷不相关.水产养殖活动和水草导致沉积物碳氮显著增加,但对磷无显著影响.有机氮指数和综合污染指数显示,太湖流域84.9%~91.9%的站点的污染水平为Ⅲ~Ⅳ级,且水库的污染程度甚于湖泊和河流.结果显示,水库沉积物氮、磷和湖泊沉积物氮主要以有机态存在,湖泊沉积物磷中存在更多的无机磷.     

太湖不同湖区夏季蓝藻生长的营养盐限制研究

采集太湖6个湖区水样,利用营养盐添加,现场培养实验研究了水华蓝藻在不同湖区水体中生长的氮、磷限制情况和蓝藻的生长潜力.结果表明,梅梁湾水体只有氮、磷同时添加才对蓝藻生物量具有显著的促进作用,表明该湖区水华蓝藻的生长不仅存在磷限制,而且存在明显的氮限制.在太湖西部河口区、竺山湾和贡湖湾,蓝藻对单独的氮添加没有反应,而单独磷添加和氮磷同时添加对蓝藻生长具有同样的促进作用,表明磷是这些区域藻类生长的主要限制因子.东太湖水体不论氮磷单独还是同时添加对蓝藻生长均没有促进作用,表明存在氮磷以外的限制因子.氮磷供应充足的情况下,梅梁湾和西部河口区水体培养的蓝藻生长速率最高,表明这两个水域蓝藻的生长潜力最大,氮磷输入极易刺激蓝藻大量增殖,这在一定程度上解释了为什么蓝藻水华在这两个区域更为严重.蓝藻在贡湖湾和胥口湾水体中生长速率较低,在东太湖水体中的生长速率最低,因此这些水域的蓝藻增殖潜力较低.     

淀山湖氮磷营养物长期变化规律及其对藻类增长影响研究

为深入认识淀山湖生态环境状况,从淀山湖20a的监测数据和藻类增长潜力试验(AGP)的试验结果入手,结合20a的遥感影像资料,采用时间序列分析法、方差分析、概率分布和箱线图等描述统计方法,分析了淀山湖氮磷营养物的长期变化规律及其对藻类演替和增长的影响.结果表明,从1985年第1次大规模藻类水华算起,经过15a的营养物积累,在1999～2000年之间,淀山湖由中度富营养化湖泊逐渐转化为重度富营养化湖泊;1999年之后淀山湖水体氮磷营养物大量聚集,叶绿素a水平迅速提高,分别以1999年前速率的2.25、6.67、3.40倍上升.其中以磷的上升速率为最快;透明度则以平均每年递减5cm的速度下降.藻类群落转化为以绿藻和蓝藻为主,藻类水华的频率为1999年前的2～3倍.当水体TN浓度超过3.5 mg/L时.AGP试验不再有任何显著性反应.氮和铁可能共同限制藻类增长.研究证明,淀山湖已经具备暴发大规模,大面积蓝藻水华的条件,水体TN浓度超过临界值(＞3.5 mg/L)的频次越多,淀山湖暴发蓝藻水华的可能性越大.     

蓝藻暴发对巢湖表层沉积物氮磷及形态分布的影响

以巢湖表层沉积物及上覆水体为对象,于蓝藻暴发前(4月)和蓝藻暴发期(7月)采集水样及沉积物样品,分析了氮磷及其形态赋存特征,并探讨了沉积物氮磷及其形态与蓝藻暴发的关系.结果发现,蓝藻暴发时,巢湖表层沉积物总磷减少,总氮增加,同时削弱了磷在空间上分布的异质性.从氮磷形态来看,蓝藻暴发未造成巢湖表层沉积物氮形态(NH4+-N、NO3--N和Org-N)含量和比例的明显波动,但却造成了活性磷(弱吸附态磷和铁铝结合态磷之和)含量及比例的下降,钙结合态磷(Ca-P)以及有机磷(OP)含量及比例增加,生物有效性磷(AAP)的含量的减小.相关性分析表明,上覆水中叶绿素a(Chl-a)的浓度与铁铝结合态磷(Fe/Al-P)以及有机磷(OP)的含量显著相关(P<0.05),却与氮形态(铵态氮,硝态氮和有机氮)相关性不显著.巢湖沉积物磷(Fe/Al-P及AAP)对巢湖水体蓝藻暴发具有促进作用,而氮及其形态对蓝藻暴发作用较弱.     

高含固污泥水热预处理中碳、氮、磷、硫转化规律

以城市污水处理厂脱水污泥为对象,探讨其在165℃下经50 min水热预处理的碳、氮、磷、硫转化规律.结果表明,水热预处理可有效水解污泥中有机组分,VSS水解率达43.35%.碳、氮、磷、硫在水热预处理过程中表现出不同的转化规律,蛋白质和碳水化合物的水解率分别为54.36%和65.12%,溶解态有机物的主要组分为溶解态蛋白质(52.18%);不溶态有机氮的水解率54.23%,氨氮占溶解态凯氏氮的22.13%,水解液中的氮主要以有机氮形式存在;总磷水解率为30.52%,磷酸盐占溶解态总磷的79.84%,说明在水热预处理过程中聚磷酸盐在聚磷菌细胞破碎后极易被水解为磷酸盐;总硫水解率为50.03%,硫化物占溶解态总硫的0.50%,而有机硫很难水解为硫化物.通过水热预处理后物质转化及组分分析,旨在为高含固污泥有效处理提供一定的理论参考.     

改进污水厂操作 实现营养物脱除——H·A尹科尔斯理学士(工业化学) (协会会员)

导言富营养化作用一般为溪流入海时,缓慢溶解营养物的自然过程。当人们大量加入同样的营养物,如污水厂出水排至接受水体,此过程便发生,而且溶解的营养物达到极值。污水厂出水中存在的氮、磷、钾均为此种营养物。因此,在处理厂排放之前,应尽可能地将其脱除。本文论及     

风场对太湖梅梁湾水华及营养盐空间分布的影响

为了解风场对湖泊表层蓝藻水华及营养盐空间分布的影响,以太湖梅梁湾为例,在蓝藻水华期间开展表层粒子漂流实验,研究风场对水体表层物质的推移规律,并开展全水域水体表、中、底层密集布点采样,测定水体藻类叶绿素a、氮、磷、高锰酸盐指数、溶解性有机碳、溶解氧等水质指标,探讨风场驱动下大型浅水湖泊蓝藻水华及营养盐时空分布特征.结果表明,在平均风速1. 9 m·s~(-1)和2. 3 m·s~(-1)的情况下,表层粒子的平均漂移速度分别为3. 0 cm·s~(-1)和5. 0 cm·s~(-1);风场对表层水体蓝藻水华的空间分布具有决定性影响,能够引起蓝藻水华在空间上较高的异质性;蓝藻水华物质的空间变化对水体颗粒态氮、磷、有机质和溶解氧等水质指标产生较大影响,表、中、底层颗粒态氮和磷、高锰酸盐指数与叶绿素a浓度的空间分布一致,而溶解态氮、磷浓度及溶解性有机碳的分布与叶绿素a浓度分布不尽相同;蓝藻水华物质在风场作用下的再分配对水体溶解氧产生复杂的影响,底层溶解氧平均值低于表层与中层,可能对沉积物营养盐释放产生影响;依据高密度布点调查估算,仅表层20 cm,梅梁湾水域的蓝藻干物质赋存量约396 t,远大于蓝藻打捞工程的清除量.研究表明,鉴于水华期间风场作用下对蓝藻水华漂移的巨大影响,在湖泊水质调查采样方法及数据分析时应充分考虑蓝藻水华漂移的影响因素;防控湖泛灾害的蓝藻打捞作业对湖体蓝藻水华赋存量的清除能力有限,只能对岸边带湖泛的预防产生影响.     

A bibliometric review of nitrogen research in eutrophic lakes and reservoirs

The global application of nitrogen is far greater than phosphorus, and it is widely involved in the eutrophication of lakes and reservoirs. We used a bibliometric method to quantitatively and qualitatively evaluate nitrogen research in eutrophic lakes and reservoirs to reveal research developments, current research hotspots, and emerging trends in this area. A total of 2695 articles in the past 25 years from the online database of the Scientific Citation Index Expended(SCI-Expanded) were analyzed. Articles in this area increased exponentially from 1991 to 2015.Although the USA was the most productive country over the past 25 years, China achieved the top position in terms of yearly publications after 2010. The most active keywords related to nitrogen in the past 25 years included phosphorus, nutrients, sediment, chlorophyll-a, carbon,phytoplankton, cyanobacteria, water quality, modeling, and stable isotopes, based on analysis within 5-year intervals from 1991 to 2015 as well as the entire past 25 years. In addition, researchers have drawn increasing attention to denitrification, climate change, and internal loading. Future trends in this area should focus on:(1) nutrient amounts, ratios, and major nitrogen sources leading to eutrophication;(2) nitrogen transformation and the bioavailability of different nitrogen forms;(3)nitrogen budget, mass balance model, control, and management;(4) ecosystem responses to nitrogen enrichment and reduction, as well as the relationships between these responses; and(5)interactions between nitrogen and other stressors(e.g., light intensity, carbon, phosphorus, toxic contaminants, climate change, and hydrological variations) in terms of eutrophication.     

海南新村港红树林区域沉积物和海水质量调查与评价

为研究海南新村港红树林区域沉积物和海水质量,本文对该区域沉积物的粒度、重金属、营养盐、有机碳、硫化物、全盐量以及海水中的溶解氧、氮、磷进行了分析,并采用潜在生态风险指数、隶属度模糊综合评价等评价方法对沉积物及海水质量进行评价。结果表明,与其他地区相比,新村港红树林区域沉积物中重金属元素含量较低,且分布相对均匀;沉积物中总氮、总磷含量在各断面无显著性差异,但少数调查点的总磷含量比其他调查点略高;相比周边海域,有机碳含量相对较高,但硫化物含量则很低;从全盐量结果来看,该区域属于中度或强度盐化土。海水的溶解氧、氨氮、总磷浓度部分断面有显著性差异,总氮、无机氮、硝酸盐则分布均匀。从评价结果来看,沉积物中重金属、营养盐均不具有生态风险效应,且有机碳、硫化物、石油类、重金属等指标均符合第一类海洋沉积物质量标准,但是,调查区海水氮污染特征较明显。     

基于数学模型的AAO系统阶跃响应特性分析

以厌氧/缺氧/好氧(AAO)工艺数学模型为基础,利用灵敏度分析和响应速度从幅度和动力学两方面进行了AAO工艺操作变量的阶跃响应特性分析.结果表明,在AAO系统中,进水流量(Qf)、剩余污泥排放量(WAS)、污泥回流量(RAS)和混合液回流量(MLR)对出水水质的灵敏度较高.其中,WAS的响应速度较慢,适用于系统的长期调整.好氧区溶解氧(DO)适合于出水氨氮的短期调整,RAS和MLR对于出水总氮均是灵敏、快速的变量,RAS会显著影响出水总磷,而MLR对出水总磷影响很小.AAO系统功能性菌群受Qf影响很大.除Qf外,WAS和RAS是对异养菌和自养菌浓度影响较大的变量,聚磷菌浓度对操作变量的灵敏度大小顺序为WAS>MLR>RAS>DO.     

淀山湖蓝藻碎屑的好氧降解和营养盐释放规律研究

收集淀山湖的水华蓝藻,经超声波处理后,研究死亡蓝藻的好氧降解及营养盐释放规律.结果表明,蓝藻细胞有机碳的矿化速率为9.415mg/(L×d),有机氮的氨化速率为0.441mg/(L×d),有机磷的降解速率为0.044mg/(L×d),好氧降解将会造成溶解态营养盐的大量释放,降解后硝态氮和正磷酸盐分别比初始值高4.22倍和4.20倍.     

生物炭输入对不同滨岸带土壤营养元素有效态变化的影响

生物炭作为一种新型环保材料常被用于改良土壤和污染修复,生物炭输入对土壤中营养元素的有效态会产生明显影响.本文基于太湖滨岸带不同土地利用类型(林地、草地、耕地和荒地),对比研究生物炭施加对不同类型土壤中营养元素有效态含量的影响,并探讨其动力学变化规律.结果表明,生物炭施加能够明显影响滨岸带土壤营养元素有效态含量,但对碳氮磷的影响效果存在差别.添加生物炭之后,土壤中溶解性有机碳呈显著下降趋势,而有效氮轻微增加,有效磷则明显增加.林地、草地、耕地和荒地土壤中溶解性有机碳含量分别下降了33. 3%、27. 4%、29. 5%和51. 4%;有效氮含量分别提高了10. 8%、18. 2%、16. 4%和15. 2%;有效磷含量分别增加了40. 0%、50. 2%、34. 0%和43. 6%.对比控制组(CK)和添加组(BC)的变化,土壤溶解性有机碳和有效磷含量在两组之间差别不大,而有效氮的含量变化差距较大,且在4种利用类型土壤中,生物炭施加后对不同营养元素有效态的影响程度有所差异.     

New insights into eutrophication management: Importance of temperature and water residence time

Eutrophication and harmful cyanobacterial blooms threaten water resources all over the world. There is a great controversy about controlling only phosphorus or controlling both nitrogen and phosphorus in the management of lake eutrophication. The primary argument against the dual nutrients control of eutrophication is that nitrogen fixation can compensate the nitrogen deficits. Thus, it is of great necessary to study the factors that can significantly affect the nitrogen fixation. Due to the dif...     

滨岸带水华堆积与消散特征及其营养盐效应

为了解滨岸带植被、地形等地貌要素对蓝藻水华堆积及消散过程的影响,在太湖滨岸带设置不同形式的围格和植被实验区,通过逐日监测水体叶绿素a（Chl-a）的消长过程及同步营养盐变化,研究夏季蓝藻水华在湖泊滨岸带堆积与消散特征和营养盐效应.结果表明,滨岸带的地形地貌及植被状况对蓝藻水华的堆积程度及消散过程影响较大,软围隔营造的滨岸带静水环境,以及不同植被所形成的不同滞水区,显著加剧了蓝藻水华的局部堆积,从岸边挺水和浮叶植被区到开敞水域对照区,蓝藻水华的堆积程度依次递减;近岸挺水和浮叶植被区蓝藻水华堆积最严重,堆积时间最早,持续时间长;蓝藻水华堆积对营养盐等水质指标影响极大,堆积严重时该区域Chl-a含量达到了457.42μg/L,总氮（TN）达到11.04mg/L,总磷（TP）达到1.32mg/L;橡胶围格内浮叶植物区藻类堆积程度与近岸区类似,而浮叶植物与沉水植物混合区藻类堆积程度低于单一浮叶植物区;水体围隔能够加剧蓝藻水华的堆积,没有围隔的浮叶植物区藻类堆积程度最低.在蓝藻水华堆积过程中,蓝藻细胞仍在继续增殖,水体Chl-a仍会明显增加,而同期的水体营养盐的增幅小于Chl-a,甚至随着藻类生长消耗及生态系统的脱氮效应,溶解态氮磷下降明显.蓝藻水华消散过程中,TN、TP与Chl-a同步下降,但藻体中的氮磷释放到水中,导致堆积区的溶解态氮、磷有所增加,显示出明显的营养盐效应.本研究定量刻画了蓝藻水华局部堆积并快速致灾的地形地貌要素特点,揭示了蓝藻水华的水质与生态效应,为科学评估富营养化水体蓝藻水华的生态灾害风险提供科学依据.