贵州东风水库沉积物间隙水中溶解态汞及甲基汞的分布特征及界面交换

为弄清水库沉积物间隙水中汞及甲基汞的分布及扩散特征,于2009年春、夏两季对东风水库进行了采样,分别采用两次金汞齐-CVAFS法和蒸馏-乙基化结合GC-CVAFS法测定沉积物间隙水中溶解态(DHg)和甲基汞(DMeHg)浓度。结果表明夏季沉积物间隙水DHg浓度远高于春季,而DMeHg浓度却略低于春季;沉积物间隙水中DHg和DMeHg均有向上覆水体扩散的趋势,其夏季扩散通量高于春季;间隙水中DMeHg对上覆水体的贡献率大于DHg,最高可达30%,再次证明了沉积物间隙水中的DMeHg是其上覆水体的重要来源。     

巢湖近代沉积物及其间隙水中营养物的分布特征

湖泊沉积物及其间隙水中的营养盐对于研究湖泊营养盐的生物地球化学和湖泊营养状态的历史变化具有重要的作用.系统研究了巢湖东、西湖区沉积物和间隙水中营养盐的剖面分布特征及其营养盐之间的相互关系.结果表明,巢湖近代沉积物中营养盐含量总体上随着深度的增加而降低,上层沉积物(1～15cm)中TOC(总有机碳)、TN(总氮)、TP(总磷)和Pi(无机磷)的含量都表现出明显的区域差异性,从西到东逐渐减小,含量的大小顺序为C1C3C16;东、西湖区下层沉积物(15～30cm)中TOC、TN和TP的含量差异不明显,分别在5mg.g-1、0.5mg.g-1和0.45mg.g-1左右变化;Po(总有机磷)在整个剖面上的分布则相反,总体上从西向东逐渐增大,含量大小顺序为C16C3C1.沉积物间隙水中的营养盐在空间上的分布规律与沉积物相似,西湖区两个点(C1、C3)沉积物间隙水中的营养物浓度总体上高于东湖区的C16点,大小顺序为C1C3C16,间隙水中的氮、磷酸盐、硅酸盐处于协同变化.间隙水中的氮与沉积物总氮含量密切相关;西湖区间隙水中的磷与沉积物磷含量密切相关,但在东湖区相关性不显著.表层沉积物间隙水中营养盐浓度都明显高于上覆水体,表明沉积物中的营养盐是水体营养盐的主要来源之一.     

贵阳市阿哈湖水体和沉积物间隙水中汞的含量和形态分布初步研究

为了弄清楚酸性矿井废水的排放是否对阿哈湖造成了汞污染,研究了阿哈湖中汞的各种赋存形态(包括溶解气态汞、活性汞、颗粒态汞、溶解态汞、溶解态甲基汞、颗粒态甲基汞以及沉积物间隙水体的溶解态汞、溶解态甲基汞)及其在水体和沉积物间隙水中的剖面分布.结果显示,阿哈湖水体中溶解气态汞的浓度为0.04～0.09ng·L-1,活性汞浓度为0.2～1.1ng·L-1,总汞浓度为2.08～19.14 ng·L-1,甲基汞浓度为0.002～0.43 ng·L-1;在沉积物间隙水体中溶解态汞浓度为1.72～19.12 ng·L-1,溶解态甲基汞浓度为0.03～1.57 ng·L-1.实验数据表明,溶解态甲基汞浓度在沉积物下2～5 cm处最高,随着深度增加而逐渐降低,其与硫酸盐还原菌(SRB)分布呈现较好的吻合,说明水体-沉积物界面是甲基汞的产生地点;并且在沉积物中高浓度硫酸根浓度高达1100 mg·L-1的条件下,硫酸根浓度与甲基汞浓度依然一致.     

河蚬扰动沉积物界面效应及其在水中代谢速率

采用室内培养实验,研究了河蚬扰动对沉积物耗氧速率与营养盐通量的影响及河蚬在水中的呼吸与排泄速率.结果表明,河蚬增大了沉积物耗氧速率与溶解活性磷(SRP)、NH4+、NO3-向上覆水释放通量.河蚬在沉积物-水系统中产生NO3-速率与其在水中产生NO3-速率不存在显著差异.而河蚬在水中呼吸速率是其在沉积物-水中所产生净耗氧速率的4.3倍,河蚬在水中排泄SRP、NH4+速率分别为其在沉积物-水中所产生净SRP、NH4+释放速率的7.3倍与20倍.这些显著差异可能是由于河蚬在水中与沉积物中的活动形态不同.     

基于铜锈环棱螺的生物炭修复沉积物中BDE-47生物积累动力学预测模型

研究了铜锈环棱螺对沉积物颗粒的摄取速率、从水和沉积物中摄取BDE-47的效率,以及在BDE-47污染沉积物中添加玉米秸秆生物炭后对这些生理学参数和间隙水中BDE-47平衡浓度的影响.构建了基于铜锈环棱螺摄取和消除BDE-47的相关生理学参数和沉积物地球化学参数的生物动力学预测模型,同时评价了该模型预测BDE-47生物积累的效力.结果显示,铜锈环棱螺对沉积物的摄食率为6.04 g·g^-1·d^-1,对水中BDE-47的摄取效率为38.41%.在BDE-47污染沉积物中添加4%的玉米秸秆生物炭（CSB）可以显著降低间隙水中BDE-47的平衡浓度,降幅达到81%.铜锈环棱螺对添加CSB的沉积物中BDE-47的生物积累显著低于未添加CSB的沉积物,暴露28 d后,添加CSB的沉积物中BDE-47的生物积累下降了66%.本研究构建的生物动力学模型的预测结果与暴露测试中观察到的铜锈环棱螺对BDE-47的摄取情况基本一致.BDE-47的28 d生物积累对沉积物颗粒摄食率、从沉积物中摄取BDE-47的效率、沉积物中BDE-47的浓度和BDE-47的消除速率常数等4个参数的响应表现出较好的敏感性.根据模型的预测,铜锈环棱螺从沉积物中摄取的BDE-47占总积累量的80%以上.当沉积物中添加CSB后,模型显示出更好的预测效力.因此,在已知沉积物和间隙水中BDE-47浓度的前提下,利用该模型可以有效地预测铜锈环棱螺体内BDE-47的积累量,从而减少沉积物生态毒性风险评价和利用生物炭进行原位修复效果评估的不确定性.     

我国典型潮间带不同形态氮的空间分布特征

2014年秋季对全国14个典型潮间带沉积物间隙水与上覆水中不同形态氮的空间分布特征进行了调查,结合沉积物粒度、人类活动等影响因素对其主要影响因子进行了研究。结果表明:间隙水中氮的浓度均受到周边人类活动的影响,流域氮输入是导致河口区间隙水氮浓度高于非河口区的原因之一。不同粒径沉积物对氮的保持能力也是影响其浓度的重要因素。在河口区,人口密度、农田面积和污水排放量对间隙水中DIN浓度有一定影响,海水养殖面积对间隙水中DON浓度有重要影响。其中大辽河口、九龙江口和珠江口潮间带间隙水主要受人口密度的影响,大沽河口主要受人口密度和农田面积的影响,闽江口主要受人口密度和污水排放量的影响,黄河口主要受海水养殖的影响。在非河口区,污水排放量对潮间带间隙水中DON影响显著,由于非河口区养殖降低了氮营养盐尤其是硝酸盐浓度,海水养殖面积和种类对DIN的浓度和结构有明显影响。其中苏北浅滩间隙水中氮主要受污水排放的影响,北戴河沙滩、四十里湾和英罗湾均受海水养殖的影响。     

大亚湾表层沉积物和间隙水及上覆水中N、P分布特征

通过2007年8月对大亚湾内13个站位的采样分析,探讨了表层沉积物、表层沉积物间隙水和上覆水中N、P含量的空间分布特征,估算了沉积物-海水界面N、P的扩散通量,并对表层沉积物与间隙水、间隙水与上覆水中N、P含量进行了相关性分析。结果表明,表层沉积物中TN含量的分布总体上是西北高东南低,而TP的分布则表现出东高西低的分布趋势。大部分表层沉积物间隙水中N、P含量远高于上覆水,但两者不具有相同的含量分布趋势。PO4-P、NH4-N、NO2-N和NO3-N在沉积物-海水界面的平均扩散通量分别为6.20、4.83、15.33、4.13μmol/(m2.d)。统计分析表明,表层沉积物TN、TP含量分别与间隙水中N、P的含量大约呈负的线性相关,但相关程度并不高,这与沉积物中有机质分解速率缓慢有关;而N、P在间隙水和上覆水中的含量却无明显相关性,说明间隙水中赋存N、P的浓度并不是其上覆水中N、P含量的决定因素。     

长江中下游浅水湖泊中总氮及其形态的时空分布

分析和比较了长江中下游 3个浅水湖泊———太湖、巢湖和龙感湖夏、秋和冬季沉积物和上覆水中的总氮及其氮形态 ,描述了氮及其各形态在 3个湖泊中的时空分布特征 .结果表明 :空间上 ,无论是在表层沉积物还是在上覆水中 ,太湖中总氮的含量均高于其他 2个湖泊 ,且在太湖和巢湖都呈现西高东低的分布特征 .氨氮在沉积物和上覆水及溶解态硝态氮在上覆水中的分布与总氮分布趋势基本相同 .巢湖沉积物中氨氮浓度所占的比例稍高于太湖和龙感湖 .在不同季节 ,表层沉积物和上覆水中的总氮含量冬季高于秋季和夏季 ,表层沉积物中氨氮浓度在秋季最高 .巢湖和龙感湖上覆水中的溶解态硝态氮在冬季浓度较高 ,而在太湖西北部这种季节差异几乎没有 ,氨氮的浓度季节性差异也不十分明显     

河道型水库溶解甲烷浓度的空间异质性研究

以河道型水库-西北口水库为研究对象,于2021年12月采用新型快速水-气平衡装置（FaRAGE）结合温室气体分析仪对其表层水体,垂向剖面溶解甲烷（CH₄）浓度进行监测,并采集代表性河段表层水体及库底沉积物,分别测定水体CH₄氧化速率与沉积物CH₄释放速率,初步探讨了河道型水库溶解CH₄浓度的空间异质性及其影响因素.结果表明,水库表层水体溶解CH₄浓度为0.02~0.42μmol/L （平均值为0.11±0.08μmol/L）,从库首到库尾呈递增趋势;水体溶解CH₄浓度的空间异质性受水库内部CH₄产生,消耗及河道入流等多因素的综合作用,其中库尾水体因沉积物CH₄产生量大且低水深影响下CH₄消耗量较小而呈现高溶解浓度,库首水体则因为CH₄产生量相对较小且高水深影响下的CH₄消耗量较大而呈低溶解浓度;同时,河道入流可能是影响水体溶解CH₄浓度垂向分层的原因之一.     

东海沉积物间隙水中磷酸盐的转移模式

本文基于东海沉积物间隙水中磷酸盐产生与转移机制,用“扩散-平流-反应”模式对东海间隙水中溶解磷酸盐的垂直分布作了解释,其理论模式与实际情况一致,即在东海沉积物中有机磷的分解和间隙水中磷酸盐的吸附是普遍存在的,其反应均为一级动力学特征,有机磷的分解速率常数B柱为0.00231.a-1,E柱为0.00171.a-1,在沉积物-水界面用以分解从沉积物溶出的活性磷浓度B柱为1.33m mol/gm,E柱为5.54m mol/gm,B、E柱基本无磷酸盐的沉淀反应,D、G柱的磷酸盐有一定的沉淀作用,而C、F柱的沉淀作用是非常迅速的,沉淀达平衡时,问隙水中磷酸盐浓度C柱为9.0μmol/L,F柱为3.9μ mol/L。     

长江口沙洲表层沉积物中生物硅分布特征

利用生物硅(BSi)8 h连续提取法,分析了长江口南支沙洲表层沉积物中BSi的分布特征,并探讨了BSi分布与沉积物理化性质之间的相关关系.研究结果发现,沙洲沉积物中BSi含量的变化范围为0.47%～1.02%,平均含量为0.75%.高潮滩沉积物中BSi含量的变化范围在0.47%～0.91%之间,中潮滩在0.48%～1.02%之间,低潮滩则是0.47%～0.96%.沉积物理化性质与BSi之间的相关分析揭示,沉积物中BSi含量与粘土和粉砂含量呈极显著正相关,这表明沉积物中BSi的赋存对沉积物机械组分具有明显的依赖性;沉积物中的BSi与有机碳、氮(OC、ON)之间存在极显著的正相关关系,表明在富含有机质的沉积物中易于BSi的累积;OC/BSi和ON/BSi的变化范围分别为0.28～2.59和0.05～0.21,都低于Redfield比值,说明沙洲沉积物中BSi的溶解速率要远低于有机质的分解速率.此外,还发现沉积物中BSi与叶绿素之间存在弱的正相关关系,反映了硅质藻类等初级生产者对沉积物中BSi累积也有一定的贡献.     

Environmental significance of biogenic elements in surface sediments of the Changjiang Estuary and its adjacent areas

Biogenic elements and six phosphorus(P) fractions in surface sediments from the Changjiang Estuary and adjacent waters were determined to investigate the governing factors of these elements, and further to discuss their potential uses as paleo-environment proxies and risks of P release from sediment. Total organic carbon(TOC) and leachable organic P(Lea-OP) showed high concentrations in the estuary, Zhejiang coast and ofshore upwelling area. They came from both the Changjiang River and marine biological input.Biogenic silicon(BSi) exhibited a high concentration band between 123 and 124°E. BSi mainly came from diatom production and its concentration in the inshore area was diluted by river sediment. Total nitrogen(TN) was primarily of marine biogenic origin. Seaward decreasing trends of Fe-bound P and Al-bound P revealed their terrestrial origins. Influenced by old Huanghe sediment delivered by the Jiangsu coastal current, the maximum concentration of detrital P(Det-P) was observed in the area north of the estuary. Similar high concentrations of carbonate fluorapatite(CFA-P) and CaCO3 in the southern study area suggested marine calcium-organism sources of CFA-P. TOC, TN and non-apatite P were enriched in fine sediment, and Det-P partially exhibited coarse-grain enrichment, but BSi had no correlation with sediment grain size. Diferent sources and governing factors made biogenic elements and P species have distinct potential uses in indicating environmental conditions. Transferable P accounted for 14%-46% of total P. In an aerobic environment,there was low risk of P release from sediment, attributed to excess Fe oxides in sediments.     

渤海中部海域表层沉积物生源要素分布特征及其环境评价分析

于2015年5月在渤海中部海域采集30个表层沉积物样品,对总有机碳（TOC）、总氮（TN）、总磷（TP）、生物硅（BSi）、有机质（OM）、含水率（MC）进行了分析测定,通过分析渤海中部海域表层沉积物生源要素的分布特征,进一步揭示有机质物源的贡献以及海域生物地球化学等过程。渤海中部海域表层沉积物生源要素含量分别为TOC（0.21%~1.43%）、TN（0.01%~0.12%）、TP（0.01%~0.04%）、BSi（0.08%~0.46%）、OM（1.43%~9.42%）、MC（18.24%~47.70%）,TOC、TN、TP、OM和MC分布特征相近,总体呈现东低西高的分布特征,BSi则在渤海中部含量较高。TOC、TN摩尔比值显示渤海中部表层沉积物中有机质来自陆源和海源混合输入,以陆源输入为主;而TOC/BSi说明硅藻对渤海中东部海域总初级生产力贡献较大。沉积物质量评价显示渤海中部海域表层沉积物受到一定程度的污染,部分海域沉积物中TOC和TN含量超过加拿大安大略省环境和能源部沉积物质量评价标准的Ⅱ类标准。     

崇明东滩海三棱藨草生物硅分布及季节变化

利用Na2CO3连续提取法,分析了崇明东滩海三棱藨草(Scirpus mariqueter)体内生物硅(BSi)含量与分布特征.结果表明,BSi在海三棱藨草体内的分布存在明显的季节变化差异,在生物体中连续积累是BSi的一个主要特征.地上部分BSi含量变化范围为0.26% ~ 0.93%,地下部分为0.31% ~ 0.92%,果实中则为0.24% ~0.43%.地上部分含量明显高于其他部分,说明BSi主要沉积在蒸发强烈的叶片中,植株个体生长阶段是决定地上部分BSi含量的主要因素.统计分析显示,根际沉积物BSi和植物各器官BSi相关性均显著,说明海三棱藨草依从主动吸硅机制,从根际沉积物获取所需的Si.地上、地下部分BSi含量与有机氮(ON)、C/N、土壤温度、植株高度也存在明显的相关性.     

Determining cadmium bioavailability in sediment profiles using diffusive gradients in thin films

Cadmium(Cd) uptake by plants or benthic organisms largely depends on its bioavailability in sediments,so it is necessary to understand Cd bio availability for determining its ecological risks in riverine sediments.Pore water is easily disturbed during sample collection,indicating that there was a shortage of traditional methods for investigating Cd bio availability.Here,sediment cores were collected from rivers,after which sequential extraction and diffusive gradients in thin films(DGT) method were employed to determine Cd potential bio availability in the sediments and pore water.We found that Cd concentrations measured by DGT were lower than that in pore water profiles,and Cd distribution in various fractions changed remarkably.Pearson correlation analysis showed significant positive correlations between Cd concentrations measured by DGT and total Cd concentrations(r~2=0.76),exchangeable and weak acid soluble fraction(r~2=0.68),ferromanganese fraction(r~2=0.72) and bound organic matter or oxidizable fraction(r~2=0.54).However,the correlation was relatively low between Cd concentrations measured by DGT and that in pore water profiles(r~2=0.26).These results demonstrated that DGT method could provide more accurate information of Cd bio availability in sediment profiles than traditional methods.     

东、黄海沉积物中生物硅的分布及其环境意义

通过对1998年5月、2000年10月及2001年5月东、黄海海区3个航次采集的沉积物样品中生物硅(BSi)含量的分析,讨论了东海西北部、南黄海沉积物中BSi的分布、埋藏及其与水体初级生产力、硅藻丰度的关系.测定表明,调查海区表层沉积物中BSi的含量介于0.21%~0.70%,海区BSi的分布与水体初级生产力的变化一致.在长江口海区,BSi的积累与河口区水体中的叶绿素a、初级生产力有着密切的关系,近20年来长江口海区沉积物中BSi含量的变化记录了长江径流以及长江输送N、P、Si营养盐通量的年际变化.     

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。     

不同溶解氧条件下沉积物-水体系磷循环

磷是控制富营养化水平和水环境演变的关键元素.沉积物-间隙水体系是影响近海水体磷循环的主要界面,而上覆水溶解氧（DO）则是影响这一界面磷转化行为和界面通量的控制因子.针对近海环境特征,利用沉积物多管培养装置进行室内实验和动力学过程研究,探讨了DO变化对沉积物-间隙水体系磷的赋存形态、转化和释放的影响.结果表明,上覆水DO变化对沉积物-水界面溶解态活性磷酸盐（DRP）交换通量有显著的影响,低氧条件下沉积物具有较富氧和无氧更高的DRP交换通量;富氧条件下沉积物中总磷在表层富集量最高,具有较高的保存能力,低氧和无氧状态下沉积物对磷的保存能力降低;低氧条件下沉积物中铁结合磷的还原溶解和有机质的矿化是水体的主要磷源.在不同DO条件下,磷的转换呈现出差异化的特征,其中低氧状态下沉积物-水界面的变化和理想的早期成岩模式最为接近.可见,溶解氧对沉积物-间隙水体系磷的释放和转化有着显著的影响,是控制磷循环的重要因素.     

长江重庆段两江水相、间隙水和沉积物中邻苯二甲酸酯的分布与分配

对长江重庆段两江水相、间隙水和沉积相中5种邻苯二甲酸酯(PAEs)的分布与分配进行了研究.结果显示水相中PAEs含量为53.2 ～343.0 ng·L-1,间隙水中为916.8～7517.1 ng·L-1,沉积相为1787.0 ～5045.9 ng·g-1,间隙水相PAEs含量高于水相;比较两江PAEs分布,支流嘉陵江污染程度高于长江干流;邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸双(2-乙基己基)酯(DEHP)是水体和沉积物中的主要污染物,在间隙水相存在明显富集,这两种污染物在水相中的含量低于地表水质量标准;黏土是影响沉积相中PAEs分布的重要因素,有机质含量对其影响较小;沉积物-间隙水间的lgKoc值与lgKow不相关,DBP在沉积物和间隙水间的分配接近平衡,邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)有由沉积相向间隙水相迁移的趋势,DEHP则由间隙水相向沉积相迁移.与国内外其他地区相比,研究区PAEs含量处于中等偏下水平.     

三峡库区消落带沉积物-水界面汞的扩散特征

通过模拟实验研究了三峡库区消落带沉积物-水界面汞及甲基汞的扩散。结果表明,三峡库区消落带浅水沉积物中的甲基汞占总汞的比例为0.41%±0.29%,深水沉积物中的甲基汞占总汞的比例为0.74%±0.52%。深水沉积物比浅水沉积物具有更高的甲基汞产率。随着淹水时间的延长,沉积物中甲基汞的含量呈指数增长。沉积物中的甲基汞生成动力学方程符合零级反应方程。沉积物中无机汞的扩散以Freundlich修正式拟合效果最好,相对好氧的环境更有利于沉积物中无机汞的释放。相应地,甲基汞的扩散以抛物线扩散方程拟合效果最好,黑暗厌氧的环境更有利于沉积物中甲基汞的释放。三峡库区消落带沉积物-水界面无机汞的扩散通量为154.65±47.12~160.23±56.19 ng/(m~2·d),甲基汞扩散通量为7.61±3.39~7.79±4.56 ng/(m~2·d)。随着淹水时间的增加,孔隙水无机汞及甲基汞向上覆水体的释放通量均表现为先增加后减小的趋势。沉积物中的甲基汞对上覆水体甲基汞含量的贡献率为1.5%~14.3%,释放量为0.28~0.85 kg/a。而沉积物中的汞对上覆水体汞含量的贡献率为0.20%~1.70%,释放量为5.64~17.55 kg/a。