崇明东滩潮间带硫酸盐还原菌及有机质含量的初步研究

针对崇明东滩湿地不同潮滩和不同高程的土壤采样,进行了MPN法微生物计数、沉积物有机质含量的测定,计算了SO42-和Cl-浓度的摩尔比,研究了硫酸盐还原菌的分布状况、与有机质含量的相关性、以及植物根际环境对其生长的影响.结果表明,不同高程潮滩同一深度的硫酸盐还原菌数量,按大小排序为:中潮滩高潮滩光滩.同一潮滩不同深度的硫酸盐还原菌含量,均显示为51～52 cm21～22 cm81～82 cm,说明东滩湿地51～52 cm的土壤深度是硫酸盐还原菌生长的主要层位,与存在较好的适于硫酸盐还原菌生长的条件有关.不同深度土壤中的有机质含量,呈现高潮滩中潮滩光滩的趋势.从21～51 cm处,随着深度的增加,有机质含量减少但硫酸盐还原菌的数量却大幅增加,说明硫酸盐还原菌利用土壤中的有机质进行了还原反应.所有土壤样品的SO42-/Cl-摩尔比值均0.05,表明硫酸盐还原菌十分活跃地进行着硫酸盐还原作用.芦苇根际中硫酸盐还原菌含量是最高的,说明东滩湿地芦苇的根际环境对硫酸盐还原菌的生长具有促进作用,而藨草根际的硫酸盐还原菌数量相对非根际环境较低,说明不同的根际效应对于东滩硫酸盐还原菌的生长有不同的影响.     

兰州市城区河道表层沉积物磁性特征研究

通过系统的环境磁学测定,分析了兰州市城区河道表层沉积物的磁学性质及其对城市污染的指示意义.结果表明,兰州市城区河道表层沉积物样品磁性特征以亚铁磁性矿物的磁铁矿为主导,同时存在少量赤铁矿和针铁矿贡献.根据参数χFD、χARM、χFD/MS和χARM/MS所指示的人为活动排放物对不同河段沉积物的贡献量将兰州市河流分为3类:末端集中型(排洪沟、寺儿沟、鱼儿沟、水磨沟),源头集中型(七里河、烂泥沟),影响较小型(罗锅沟、大沙沟).与有机质测量结果比较发现,兰州市河道沉积物样品有机质含量与超顺磁颗粒及单畴晶粒具有十分显著的正相关关系,说明了细颗粒磁性矿物对有机碳的富集作用,显示了超顺磁颗粒及单畴颗粒含量作为兰州市城区河道表层沉积物有机质含量的代用指标具有良好的指示意义.     

兰州城市土壤磁性特征及其对环境污染的指示

对兰州市城区117个表土样品和11个土壤剖面的磁学特征进行系统分析,结果表明:兰州市表土磁化率平均值为219.23×10-8m3/kg,低矫顽力的亚铁磁性矿物为主要载磁矿物.磁铁矿的高值主要集中在以下4个区域:(1)以兰州铝厂、西固火电厂为中心的工业区域;(2)以水上公园为中心的区域;(3)西北物资市场-西站-小西湖-西关-城关大桥沿线的狭长条带状区域;(4)以雁儿湾和兰东建材市场、皮革厂为中心的区域.对不同功能区而言,西固区和城关区磁性矿物浓度最高,安宁区磁性矿物浓度最低.土壤剖面结果显示,上部20cm,clf和SIRM显著升高;20cm以下,clf和SIRM稳定且较低,说明兰州市土壤污染的纵向迁移深度在20cm以内.兰州市表土、街道尘埃、大气降尘和河道沉积物相对无污染样品而言,都具有磁性矿物类型单一,以磁铁矿为主导的特征;并且都随着磁化率的升高,出现百分频率磁化率降低的趋势,显示出与无污染样品不同的特性.因此,运用环境磁学方法在城市环境下开展大规模、高分辨率的污染研究,可以快速、便捷、有效的提供污染分布信息.     

厌氧环境下美人蕉根表铁膜对重金属积累转运的影响

根表铁膜作为污染物进入植物体内的门户,对植物修复重金属污染底泥起着重要作用.有机物降解消耗DO导致的底泥厌氧环境会显著影响根表铁膜的形成,并改变重金属的生物地球化学特征,从而影响重金属污染底泥的植物修复效果.为了探讨底泥厌氧环境中植物根表铁膜对重金属积累和转运的影响,采用向底泥中投加蔗糖模拟底泥厌氧条件的方法,测定不同底泥厌氧水平下挺水植物美人蕉（Canna indica）的生物量、根表铁膜和植物组织内重金属的含量.结果表明:①底泥厌氧环境不利于美人蕉对Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的吸收,随着厌氧程度的增加,美人蕉对重金属的吸收量逐渐减少.②底泥厌氧环境能促进根表铁膜的形成及其对Cr和Ni的富集,重度厌氧环境中根表铁膜的含量为（10.40±0.30）g/kg（以根干质量计）,但厌氧环境抑制了铁膜对Cd、Pb和Zn的富集.③底泥厌氧环境不利于Ni从根表铁膜转运至植物组织,但轻度厌氧环境能促进Cr和Zn从根表铁膜转运至根系,且底泥厌氧环境对Cd、Pb和Cu的迁移转运无显著影响.研究显示,底泥厌氧环境促进了植物根表铁膜的形成,根表铁膜对重金属积累和转运的影响因底泥厌氧水平和重金属元素种类不同而不同.      

连续流湿地中DO、ORP状况及与植物根系分布的关系

构建了水平潜流芦苇人工湿地以处理富营养化河水.在连续运行的近2a时间中,对湿地芦苇根系分布、湿地水体溶解氧(DO)、氧化还原电位(OBP)的时空变化及水力负荷(HLR)对DO、ORP的影响等进行了研究.结果表明,当年生芦苇95%的根系生物量分布在0～20 cm的基质层中,第2个生长年中97%的根系生物量分布在0～35 cm的基质层中,第2年植物根系在深度方向上有了更大的扩展.湿地中上层水体DO和ORP在沿程方向上是逐渐升高的,底层的变化很小,在水深方向上上层大于中底层.受芦苇根系主要分布在基质上层的影响,距地表20 cm的范围内基本属于中等还原环境,中底层水体为强还原环境,水平潜流湿地内部总体上是厌氧状态的.受植物光合作用及大气复氧作用的影响,湿地水体DO在1d之内先升高后降低.水体DO及ORP随着HLR的增大而降低.考察了植物根区ORP状况及根系分布对水体氧化还原状态的影响,结果表明,根系表面的OBP高达(260.6±54.3)mV,远高于水体的ORP(-220.3±21.5)mV.植物根系的释氧作用提高了根区的氧化能力.根区的好氧微环境不足以改变湿地内部的整体厌氧状态;但湿地上层大量根系分布仍然起到了改善湿地上层环境氧化状态的作用.     

石河子市土壤环境磁学特征及空间分布研究

以干旱区新兴绿洲城市石河子市为研究区,采集80个(0~10 cm)表层土壤样品,运用环境磁学方法,对土壤磁性矿物的含量、组成和粒度等参数进行了详细测定和分析.结果表明,石河子市表层土壤磁性特征以亚铁磁性的多畴磁铁矿或磁赤铁矿为主导,同时伴有少量的不完全反铁磁性矿物;从空间分布来看,亚铁磁性矿物含量表现为北部新城区>中心城区>郊区农用地;而磁性矿物颗粒粒度大小依次为北部新城区>郊区农用地>中心城区.磁性矿物的高浓度区与大多数工厂的分布具有一致性;但重化工业集中区(N1~N7)却表现为磁性矿物浓度较低,同时磁性颗粒粒径较大.在研究区内质量磁化(χLF)、饱和等温剩磁(SIRM)和软剩磁(SOFT)是指示工业所在区的有效磁性参数指标,而在化工业集中区需结合磁性粒度参数χFD%进行判别.     

根表铁膜在人工湿地磷去除中的作用及基质的影响

本研究构建了基质铁含量分别为10.68％、23.52％、44.20％和pH分别为7.0、7.3、7.9的3个水平潜流人工湿地实验系统,在对污水进行5个月处理后,分析了各系统不同区域植物根表铁膜形成量及植物、基质、根表铁膜中磷的分配量,以期阐明植物根表铁膜在人工湿地磷去除中的作用及基质的影响.结果表明,经过5个月的污水处理,3个系统植物根表都出现了明显的铁膜,形成量在15 ～35 g·kg-1(以根干重计)之间,铁膜的形成量受到基质铁含量和pH共同影响,基质铁含量的增加,同时pH不增加或增加幅度较小时,铁膜形成量会相应增加;但若含铁基质材料碱性较强时,基质铁含量增加导致pH大幅增加时,根表铁膜形成量则不随基质铁含量增加而增加3个系统铁膜中磷含量都在20g·kg-1(以根干重计)左右,相差不大,铁膜磷含量受基质对磷的竞争和植物吸收转移影响.各系统中,铁膜单位磷含量远高于植物和基质,并且分配在铁膜中的磷总量既高于植物地上部分也高于地下部分,甚至与植物地上和地下部分总和接近,表明铁膜在人工湿地中是一个重要的磷吸附截留部位,对人工湿地磷的去除具有重要作用.     

铁还原菌shewanella oneidensis MR-1对根表铁膜中砷运移的影响

水稻根表铁膜是控制砷在根际-植物体系转运的重要区域,但是其中铁还原微生物对砷运移的作用并不清楚.实验以吸附砷磷的水铁矿以及野外采集水稻根系为研究对象,分析铁还原菌Shewanella oneidensis MR-1还原铁膜内铁氧化物过程中,铁还原、砷释放和固定速率.研究表明铁还原菌Shewanella oneidensis MR-1可以将水稻根表铁膜中的Fe(Ⅲ)快速还原为Fe(Ⅱ)并释放到溶液中.溶液中的砷在48 h内达到最大值18μmol·L-1,之后逐渐下降,120 h之后,与最大值相比减少了约60%.利用吸附砷的水铁矿模拟铁膜砷释放过程发现,微生物的固定作用是造成溶液中砷含量下降的主要原因之一.本研究表明,促进根际微生物的大量生长,可能是降低土壤环境中砷风险的途径之一.     

西北干旱区黄河沿岸典型工业带表土磁性特征及其环境意义

对西北干旱区黄河沿岸典型工业带中两个工业城市乌海和石嘴山表土样品进行了系统的环境磁学参数的测量,分析了表土磁性矿物的含量、种类、颗粒大小,并对其环境指示意义进行研究.结果表明,表土的磁性矿物以假单畴-多畴磁铁矿为主.磁性矿物的浓度和颗粒大小在不同功能区表现出一定的差异,工业区表土磁性矿物的浓度最高,颗粒最粗,农业区次之,原煤区浓度最低,颗粒最细.环境磁学监测手段对于因化石燃料燃烧而造成的污染指示较为敏感,而对未经燃烧原料的污染指示作用并不显著.χlf、SIRM、SOFT是指示城市土壤污染状况的有效指标,环境磁学方法是监测和评价城市土壤污染状况的一种重要手段.     

深圳湾典型红树植物根表铁膜及其重金属富集特征

以深圳湾红树林湿地的5种典型红树植物为研究对象,调查了红树植物根表铁膜及其重金属富集特征.结果表明：① 5种红树植物根表铁膜含量依次为：老鼠簕 > 桐花树 > 木榄 > 秋茄 > 银叶树,含量范围为0.37~10.81 g·kg^-1.②根表铁膜对沉积物中重金属具有一定的富集作用,并且其因植物种类和重金属种类而异：重金属在老鼠簕根表铁膜中积累较高,银叶树中最低;铁膜中的重金属Mn含量为0.11~2.67 g·kg^-1,Pb、Zn、Cu、As和Cr最高含量范围为117.44~189.69 mg·kg^-1,Cd、Ni、Co、Sb最高含量范围为34.84~63.34 mg·kg^-1;铁膜中的Zn含量与其他重金属含量呈显著负相关（P<0.001）,表明铁膜中Zn的积累可能与其它金属元素存在一定的竞争关系.③沉积物pH显著影响根表铁膜的含量及其对Mn的积累（P<0.05）;沉积物含水量和盐度与铁膜中重金属Cr和Co含量呈正相关（P<0.05）.④红树植物根表铁膜及其重金属含量的分布特征均为根尖 > 根中 > 根基.     

南通市任港河底泥重金属污染的磁学诊断

以江苏省南通市任港河底泥柱样为研究对象,在系统的环境磁学、粒度、重金属及总有机碳含量分析的基础上,探讨了沉积物重金属污染的环境磁学诊断的可行性.结果表明,表层12cm以上样品中重金属Pb、Zn、Cu、Ni含量超出江苏省土壤背景值,剔除粒度影响后,重金属含量"上高下低"的特征仍很明显.该底泥柱样沉积物的磁性特征为亚铁磁性矿物所主导,亚铁磁性矿物含量在表层12cm以上沉积物要高于下部沉积物,其含量在沉积物上部的升高受到污染的影响.磁化率(χ)、饱和等温剩磁(SIRM)和非磁滞剩磁磁化率(χARM)与Pb、Zn、Cu、Ni含量有显著的正相关关系(r≥0.74,p<0.01,n=54),可用于定性评价任港河底泥的重金属污染程度.但因受到磁性矿物的来源和成岩作用等因素影响,表层沉积物亚铁磁性矿物与重金属含量升高不尽一致,利用磁性参数定量诊断重金属含量仍需慎重.     

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.     

再生水补给下湿地沉积物中营养盐空间分布特征

以北京市近郊汉石桥湿地为研究对象,分析再生水补水对湿地沉积物中营养盐空间分布特征的影响,通过采集湿地25个表层沉积物样品和3个柱状沉积物样品,分析了沉积物中有机质（OM）、总氮（TN）和总磷（TP）含量,揭示了湿地沉积物中OM、TN、TP水平空间分布和垂直分布特征。结果表明:汉石桥湿地沉积物中OM、TN、TP含量整体处于较高水平,三者含量平均值分别为70.65,4.72,,0.96 g/kg;在水平空间分布上,OM和TN表现出一致的分布特征,均为上游含量低、中游和下游含量高,TP含量在不同区域间无显著差异;在垂直空间分布上,表层0~10 cm沉积物中OM、TN、TP含量最高,呈现随剖面深度增加含量先降低后逐渐稳定的趋势;化学计量特征表明,湿地表层沉积物中OM、TN、TP呈现显著正相关性（P<0.01）;综合污染指数表明汉石桥湿地沉积物整体上呈中-重度污染。再生水补给加剧了湿地沉积物中氮、磷元素的富集,湿地沉积物营养盐空间分布受补水中残存污染物浓度、水动力条件和湿地地形结构的影响,在水流速度缓慢、滞水区域,沉积物中营养盐含量明显升高,再生水补给是湿地富营养化的重要推力。     

扎龙湿地沉积物垂向剖面中多环芳烃分布特征

对扎龙湿地核心区沉积物分层取样,以正己烷/二氯甲烷为提取剂,用超声波方法提取沉积物中16种优控PAHs,采用GC/MS法定量分析w(PAHs). 结果表明,扎龙湿地剖面沉积物中2环和3环PAHs占PAHs总量的86%以上,4环以上的PAHs所占比例较小. 在各层沉积物中含量较高的萘、菲、芴及PAHs总量随深度的增加而减小,沉积物表层0～10 cm内的w(PAHs)最高,达396.61 ng/g. 表层沉积物中含量较高的PAHs为萘>菲>芴>荧蒽>芘>二氢苊>苊烯>. w(PAHs)与沉积物中w(TOC)呈正相关关系,相关系数为0.9347. 从扎龙湿地的低环PAHs污染特征以及同周边地区大气颗粒物中的PAHs对照分析表明,扎龙湿地沉积物中的PAHs主要来源于石油类污染.      

滨河湿地土壤微生物数量及多样性研究

对黄河湿地孟津段不同土地利用类型和自然湿地不同植被群落分层检测了微生物数量,并通过计算其辛普生指数分析了其微生物多样性。结果表明:受滨河湿地发育与演替的差异影响,不同土地类型和自然湿地不同植被群落土壤细菌、放线菌和真菌总数和辛普森多样性指数差异较大;林地和河滩土壤0～5cm层细菌数量最多,麦地中5～10cm层最多;麦田和林地5～10cm层放线菌数量最高,河滩0～5cm层最大;随着采样深度的增加,河滩土壤放线菌及林地土壤真菌数量减少。     

兰州某钢厂周边土壤中磁化率积累速率研究

为了寻找一种简便快捷的积累速率的研究方法,通过对兰州某钢厂近地表土壤进行高密度分层采样和磁化率测量,发现各土层磁化率值随着采样深度的逐渐增加而迅速减小,并且这种关系可以用可靠度很高的方程式来定量描述.在此基础上,通过对该方程式积分处理,计算了土层中磁化率的新增积累量,然后结合钢厂的排污年限计算了磁化率在各土层中的积累速率.结果表明磁化率值在1cm以上的土层中富集程度较高,约占整个土层新增磁化率总积累量的70.24%~97.56%;1cm深度以下土层中磁化率值的变化幅度较小;各采样点新增磁化率总积累速率分别为6.5472×10-8m3/(kg·a),40.4178×10-8m3/(kg·a),49.7683×10-8m3/(kg·a),31.8679×10-8m3/(kg·a),且地表1cm以上土层的积累速率最大,向下直至5cm迅速变小.同时发现下风向的积累速率约为上风向的4.87~7.60倍.因此,利用土层磁化率值纵向变化规律来计算积累速率的方法是可行、可信的,可以反映土壤中重金属的动态积累过程.     

Toxic marine diatoms of Hong Kong:A paleoecological study

To determine whether toxic diatoms in Hong Kong's Victoria Harbour have become more common during the last four decades,a gravity core was taken from the anaerobic sediments of Kowloon Bay in the harbour. Analysis of these sediments from a depth of 0-1cm,4-5cm and 9-10cm indicated that 6.4%,2.4% and 1.5% of the diatoms observed at each of these three respective depths belonged to the genus Pseudonitzschia. The abundance of Pseudonitzschia frustules in the surface sediments of Victoria Harbour was significantly higher(p<0.05)than it was in the harbour's deeper and older(ca.1965)sediments. The increase in potentially toxic diatom species over the last 30 years was attributed to a variety of factors including the addition of large amounts of nutrients to Hong Kong's coastal waters as a re- sult of man's activities.     

Risk assessment and binding mechanisms of potentially toxic metals in sediments from different water levels in a coastal wetland

The excessive accumulation of potentially toxic metals (Pb and Cd) in coastal wetlands is among the main factors threatening wetland ecosystems. However, the effects of water table depth (WTD) on the risk and binding mechanisms of potentially toxic metals in sediments remain unclear. Here, sediments from different WTD obtained from a typical coastal wetland were evaluated using a newly developed strategy based on chemical extraction methods coupled with high-resolution spectroscopy. Our findings indicated that the WTD of the coastal wetland fluctuates frequently and the average enrichment factor for Pb was categorized as minor, whereas Cd enrichment was categorized as moderate. High-resolution spectroscopy techniques also demonstrated that organic functional groups and partly inorganic compounds (e.g., Fe-O/Si-O) played a vital role in the binding of Pb and Cd to surface sediments. Additionally, mineral components rather than organic groups were mainly bound to these metals in the bottom sediments. Collectively, our findings provide key insights into the potential health effects and binding characteristics of potentially toxic metals in sediments, as well as their dynamic behavior under varying sediment depths at a microscale.     

构建湿地堵塞问题的研究

研究了复合垂直流构建湿地(IVCW)中与填料堵塞相关的填料粒径、渗透性能、有机质含量等因素的变化.经过颗粒分析得知填料粒径在2～5mm间,运用自制的砂样管对填料进行原位采样,渗透试验结果表明IVCW填料层的渗透系数随填料深度的增加而增加.IVCW填料各层中,渗透系数最小值存在于表层以下15～30cm处.IVCW系统运行52个月后,仅填料表面至15cm深处有少量有机质存在,15cm深度以下有机质含量极少,表明IVCW系统运行稳定,未出现堵塞现象.文中通过分析填料堵塞的影响因素提出相应的预防措施和对策.