缢蛏扰动对柱状沉积物中氮形态及其含量影响的实验室模拟研究

本文采用底栖生物缢蛏的室内培养实验,研究生物扰动对柱状沉积物中氮形态及其含量的影响。实验设置了两个生物栖息密度（99 ind./m2、249 ind./m2）和空白对照,在水温为23 ℃,盐度为26,pH为8的条件下,进行了20 d的室内模拟生物扰动培养。实验结束后将柱状沉积物从上到下分层切割,提取氮形态并测定其含量。结果表明,扰动后沉积物中总氮（TN）含量增加,其中不可转化态氮（NTN）含量增加了30.94%,可转化态氮（TTN）含量降低了20.57%。有机态和硫化物结合态氮（OSF-N）是TTN的主要赋存形态,占TN的9.31%,碳酸盐结合态氮（CF-N）的含量最低,占TN的2.77%,离子交换态氮（IEF-N）和铁锰氧化态氮（IMOF-N）分别占TN的3.39%和3.06%。综上所述,缢蛏扰动促进了沉积物中OSF-N向其他形态的转化以及TTN向NTN的转化。     

黄河内蒙古段表层沉积物氮形态及其影响因素研究

采用连续分级浸取法对黄河内蒙古段6个表层沉积物样品中离子交换态氮(IEF-N)、碳酸盐结合态氮(CF-N)、铁锰氧化态氮(IMOF-N)和有机态与硫化物结合态氮(OSF-N)等4种形态氮含量进行测定。同时结合表层沉积物中总氮(TN)含量及沉积物理化性质,探讨了不同形态氮分布特征及影响因素。结果表明:1)黄河表层沉积物6个采样点的秋季TN含量为127.28~654.77 mg/kg,平均含量为291.46 mg/kg。夏季TN含量为196.00~1 034.6 mg/kg,平均含量为421.75 mg/kg。2)黄河表层沉积物各形态氮之间存在显著相关关系,各形态氮含量大小依次为:OSF-N>IMOF-N>IEF-N>CF-N,与各形态氮含量占总可转化态氮(TTN)百分含量大小趋势一致。3)沉积物各形态氮含量都存在明显的季节性变化,呈秋高夏低的趋势。4)各形态氮含量与沉积物TOC和ECE间相关性较好,在P<0.01和P<0.05水平上显著正相关。上覆水体TP、TN、COD和NH+4-N不同程度上都对各形态氮含量产生影响。     

渤海湾天津近岸海域沉积物氮赋存形态及其环境意义

本研究采用连续分相浸取法,研究了渤海湾近岸海域沉积物中离子交换态氮（IEF-N）、碳酸盐结合态氮（CF-N）、铁锰氧化态氮（IMOF-N）及有机态和硫化物结合态氮（OSF-N）4种可转化态氮（TF-N）的含量及空间分布特征,进而揭示其环境意义。结果表明,表层沉积物中TF-N含量范围为145~233μg/g,均值为193...     

干湿循环对三峡支流消落带沉积物中可转化态氮及其形态分布的影响

水体富营养化的形成与沉积物中氮素的"源-汇"关系密切,本研究选取三峡典型支流澎溪河消落带上、中、下这3个水文断面,160 m和170 m两个水位高程,0~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm共5个深度的沉积物样品,通过研究其总可转化态氮(TF-N)与各形态可转化态氮含量及分布特征,旨在揭示周期性水位变化对消落带沉积物氮释放的影响.结果表明,澎溪河消落带沉积物总氮含量在313.02~3 255.53 mg·kg-1之间,空间分布上呈上站位(渠口)中站位(高阳)下站位(双江)的趋势;总可转化态氮含量范围为288.54~1 123.27mg·kg-1,均值为639.40 mg·kg-1,空间分布趋势与总氮一致;TF-N中各形态氮的大小顺序为:OSF-N(有机态和硫化物结合态)IMOF-N(铁锰结合态)CF-N(碳酸盐结合态)IEF-N(离子交换态).沉积物中TF-N主要以OSF-N(50.9%)和IMOF-N(33.3%)形态存在.OSF-N很难释放,不易参与氮循环.IMOF-N受水文条件影响显著,表现为在低水位高程和下采样站位沉积物中含量更低.淹水胁迫、水体富营养化等情况下氧含量较低,相对还原条件下有利于其向水体释放.而TF-N及其形态分布在垂直深度上无显著差异.可见,三峡库区特殊调蓄水制度加速了澎溪河下游、低水位高程消落带沉积物中IMOF-N向水体的释放.     

长江口及邻近海域表层沉积物中氮形态的研究

氮是海洋初级生产力和食物链的基础,不同形态的氮具有不同的物理化学性质和生物可利用性。对长江口及邻近海域沉积物不同形态氮的含量及其影响因素的研究可以加深该区域氮生物地球化学循环过程的认识。本研究采用改进分级浸提方法测定了2014年8月长江口及邻近海域表层沉积物中离子交换态氮（IEF-N）、碳酸盐结合态氮（CF-N）、铁锰氧化态氮（IMOF-N）以及有机态和硫化物结合态氮（OSF-N）,描绘出研究海域表层沉积物中不同形态氮的分布特征及其影响因素。研究海域中,不同形态氮的分布由于受到不同因素的影响,含量分布和变化特征也有着相应的不同。其中陆源物质输入、沉积物的粒径大小以及海洋生物的丰度影响着IEF-N的分布;而CF-N分布与pH的变化密切相关;IMOF-N的含量受到沉积物氧化还原环境的直接影响;OSF-N则与沉积物来源有关。     

乳山湾东流区沉积物中氮形态的分布特征

对2003年8月在乳山湾东流区采集的沉积物样品中不同形态N的平面和垂直分布特征进行分析,探讨了这些N的形态分布与贝类养殖之间的关系.结果表明:乳山湾贝类高密度养殖区各形态N含量一般大于低密度养殖区,各形态N在柱样中20 cm以下含量稳定.养殖区TN的平均含量高于非养殖区,但小于其它海区;OSF-N是EF-N的优势形态,其次是IEF-N、IMOF-N和CF-N.非转化态氮约占TN的70%左右.     

三峡库区淹没消落区土壤氮素形态及分布特征

利用分级浸取分离法对三峡水库腹心地带(巫山-重庆主城区段)淹没消落区土壤中的不同形态氮含量进行了测定,并对各形态氮之间及氮形态与土壤理化特征之间的相关性进行了分析.结果表明:研究区域内,淹没消落区土壤全氮(TN)含量在676.0~1769.7 mg·kg^-1之间,均值为1182.3 mg·kg^-1,TN主要由可转化态氮(TF-N)和非可转化态氮(NTF-N)组成,占TN的百分比分别为46.3%、53.7%;消落区土壤中TF-N组分在适宜的环境条件下会成为水体的二次污染源,其对水体富营养化的影响不容忽视.淹没消落区土壤弱酸可浸取态氮(WAEF-N)、有机态和硫化物结合态氮(OSF-N)在TF-N中占的比例较高,分别为47.3%、33.9%,表明WAEF-N和OSF-N直接影响着淹没消落区土壤TF-N的含量;从各形态氮含量及相对含量的变化范围来看,均表现为WAEF-N>OSF-N>铁锰氧化态氮(IMOF-N)>离子交换态氮(IEF-N).相关性分析结果表明,TN与NTF-N的相关性显著(p<0.01),与IMOF-N及OSF-N含量之间也具有显著相关性(p<0.05),表明TN的增加主要来自NTF-N,其次是IMOF-N及OSF-N;TF-N与WAEF-N、OSF-N之间显著正相关(p<0.01), 与IMOF-N也具有显著相关性(p<0.05),表明TF-N的增加主要来源于这3种形态的氮.TN与有机质(SOM)之间显著正相关(p<0.01),TF-N、OSF-N与SOM之间也呈正相关关系(p<0.05),表明它们可能具有相似的来源或SOM的输入对消落区土壤氮形态的分布有一定的影响.     

蚯蚓粪施用对土壤氮含量及形态的影响

采用盆栽试验,研究蚯蚓粪施用量为0 t/hm²(CK)、15 t/hm²(A1)、30 t/hm²(A2)、45 t/hm²(A3)、60 t/hm²(A4)五种处理对土壤氮含量及形态的影响。结果表明,与CK相比,施用蚯蚓粪后土壤有机质、电导率增加,土壤全氮(TN)含量也显著增加,TN含量在2.06~2.56 g/kg之间,平均含量为2.23 g/kg。A2的TN含量(2.56 g/kg)比CK(1.75 g/kg)提高了46.28%。非可转化态氮(NTF-N)含量较高,占TN的89.43%~91.46%,可转化态氮(TF-N)占TN的10.57%~13.54%。不同形态氮含量依次为:有机态及硫化物结合态氮(OSF-N)>铁锰氧化态氮(IMOF-N)>碳酸盐结合态氮(CF-N)>离子交换态氮(IEF-N)。随着蚯蚓粪用量的增加,OSF-N含量呈逐渐增加的趋势,IEF-N、CF-N含量呈先降低后增加的趋势,IMOF-N含量呈先增加后降低的趋势。OSF-N在TF-N中含量最高,是主要的赋存形态,说明可转化态氮的活性比较稳定,不易流失造成土壤-水体体系污染。TN和NTF-N含量之间呈显著正相关,说明NTF-N是TN的主要组成部分,NTF-N对TN贡献较大。本研究表明蚯蚓粪施用对土壤氮含量及形态影响较大。     

三峡库区干支流落干期消落带土壤可转化态氮含量及分布特征

为探明三峡支流水体富营养化频发与库岸消落带土壤氮素"源-库"关系转化之间的内在关系,采用分级浸提法,分析了三峡库区长江万州段干流、苎溪河支流、密溪河支流消落带落干期土壤可转化态氮含量和分布特征.结果表明,与三峡库区万州段干流相比,支流消落带落干期土壤有机质和总氮含量较高,而阳离子交换量(CEC)和p H值较低.三峡干支流消落带土壤可转化态氮(TF-N)以OSF-N(有机态和硫化物结合态)为主,且含量上OSF-NIMOF-N(铁锰氧化物结合态氮)IEF-N(离子交换态氮)CF-N(碳酸盐结合态氮);而空间分布上,TF-N表现为:密溪河苎溪河长江干流,4种TF-N形态中IEF-N和OSF-N在干支流间无显著差异,而CF-N和IMOF-N分布与TF-N相反,是造成干支流消落带TF-N差异的主要因素.     

淀山湖沉积物中重金属元素分布特征及其季节变化

分别于夏冬两季采集淀山湖表层柱状沉积物样品,分析了沉积物样品中Cd、Pb、Cu、Cr、Fe和Mn的总量分布特征,用Tess-ier连续提取法,系统地对沉积物中重金属元素的形态分布进行了研究,并初步探讨了重金属元素分布特征的季节变化的原因。结果表明:沉积物中Pb的总量存在季节变化;沉积物中Cd、Cu、Cr和Fe主要存在于残渣态中,但Pb的铁锰氧化物结合态与Cu的有机质-硫化物结合态均为各自的优势结合态;Mn主要以可交换态、铁锰氧化物结合态及残渣态存在;Cd、Pb、Cu、Cr、Fe和Mn各形态含量均存在季节变化,其总量及各形态含量的变化与温度、pH、Eh等有关。     

烟台四十里湾潮间带表层沉积物中铁的形态研究

研究烟台四十里湾潮间带表层沉积物中铁形态,为潮间带沉积物中铁污染提供理论依据。应用Tessier连续提取法测定了表层沉积物中铁的可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态及残渣态含量,讨论并分析沉积物中总铁和各形态铁分布特征及相关性。研究结果表明各采样点沉积物中铁的含量相差不大,铁形态以残渣态为主,占总铁的比例范围为56.43%~85.92%,有效态铁占总铁的比例范围为14.08%~43.57%。相关性分析结果表明总铁含量主要受残渣态铁控制,可交换态铁与其他形态铁及总铁的相关性反映了铁在水体和沉积物中的迁移转化。     

湘江株洲段沉积物中铅的形态分析及污染评价研究

采用Tessier五步浸提法,对湘江株洲段的枫溪、白石、霞湾、马家河四个断面沉积物样品进行分析,分别提取可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态五种形态,并采用电感耦合等离子体发射光谱法测定铅的各种形态含量.这四个断面的表层沉积物中铅形态含量最低的均为碳酸盐结合态,次低的为可交换态,铁锰氧化物结合态和残渣态是含量相对较高的形态.选择风险评价准则、地累积指数法和潜在生态危害指数三种方法对铅的污染状况进行了评价.     

烟台四十里湾柱状沉积物氮形态地球化学特征

采用连续浸取法首次对烟台四十里湾柱状沉积物不同形态的氮进行分离,并对其垂直地球化学特征和影响因素进行分析研究.可转化态氮分为离子交换态氮(IEF-N)、弱酸浸取态氮(WAEF-N)、强碱浸取态氮(SAEF-N)、强氧化剂浸取态氮(SOEF-N).结果表明,在沉积物表层(0～10 cm)可转化态氮占总氮的26.14%,并随着深度的增加而含量降低.各形态氮占可转化态氮比例平均大小顺序为SOEF-N(89.7%)>IEF-N(7.97%)>WAEF-N(1.19%)>SAEF-N(1.14%),说明SOEF-N是可转化态氮中的绝对优势态.不同形态氮与沉积物地球化学参数之间的相关关系分析表明,沉积物含水率、总有机碳、pH值、氧化还原电位、粒度组成等因素在一定程度上影响各形态氮含量,但各站位柱状样因其沉积物特征不同受各参数影响程度也不同.     

密云水库入库河流沉积物中重金属形态分析及风险评价

研究了北京市密云水库入库河流潮白河水系沉积物中重金属的总量及形态分布特征,采用风险评价准则法（RAC）和Tucker3 模型探讨沉积物中重金属的潜在危害性.结果表明,Hg、Cd、Cr、Cu、V、Zn的平均含量均超过北京市土壤背景值,呈现一定的富集.形态分析表明,Cu的残渣态含量占总量的72%,其次为有机结合态,占22%;Mn的残渣态含量占总量的62%,铁锰氧化物结合态占23%,碳酸盐结合态占10%;Ni的残渣态含量占总量的73%,铁锰氧化物结合态占13%,有机结合态占11%;Pb、Cd、V、Zn均以铁锰氧化物结合态和残渣态为主,含量占总量的90%以上.Ti、Cr则以残渣态为主要形态.RAC评价结果显示,Cr、V、Ti对环境无风险,Ni处于无风险到低风险级,Cu处于低风险级,Cd、Pb、Mn处于低风险到中等风险级.研究结果将为北京市水源保护、人体健康安全保护措施的制定提供科学依据.     

盐沼植物翅碱蓬根际沉积物常见重金属分布及生物可利用性

翅碱蓬（Suaeda heteroptera）根际沉积物中四种常见重金属（Cu、Zn、Pb和cd）的总量次序为Zn〉Pb〉Cu〉Cd,且随潮滩变化明显。重金属总量在根际沉积物中高于非根际沉积物,尤以中潮滩差异最显著。对根际沉积物重金属5种化学形态（交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机态和残渣态）分析发现,Cu、Pb均以残渣态为主,其次为碳酸盐结合态,可交换态为最低;Zn以可交换态为主,其次分别为碳酸盐结合态和残渣态,最低为铁锰氧化物结合态和有机态。基于生物可利用性,上述5种形态可以分为活性态（包括交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机态）和残渣态两大类。研究发现,根际沉积物化学形态转化趋势与元素性质有关,Cu、Pb由活性态向残渣态转化,生物可利用性降低;Zn由残渣态向活性态转化,生物可利用性升高。     

工矿型绿洲城郊排污渠沉积物重金属的形态分布规律及风险评价

采用Tessier连续提取法、相关分析、富集因子法(EF)和风险评价编码法(RAC),研究了干旱区工矿型绿洲(以白银为例)城郊排污渠沉积物重金属Cu、Zn、Cd、Pb、Ni、Cr的形态分布规律及潜在环境风险.结果表明,东、西大沟沉积物中各重金属元素平均含量除Cr外,均明显高于甘肃省土壤背景值.富集因子法评价表明,东、西大沟沉积物中Cd富集较为严重,达极强污染水平.形态分析表明,东大沟沉积物中Zn、Ni、Cr以残渣态为主,Cu、Cd以有机结合态为主,Pb以铁锰氧化物结合态为主;西大沟沉积物中Pb以铁锰氧化物结合态为主,其余元素均以残渣态为主.风险评价编码法(RAC)结果显示,东大沟沉积物各重金属的风险等级为:NiCdPbCuZnCr,其中Ni的风险等级最高,处于高风险水平;西大沟沉积物各重金属的风险等级为:PbCdNiCuZnCr.其中Cd、Pb、Ni风险等级最高,处于高风险水平.     

南四湖南阳湖区河口与湖心沉积物重金属形态对比研究

湖泊河口区与湖心区沉积条件不同,沉积物重金属等内源污染物的分布亦可能存在较大区别.为比较河口区与湖心区沉积物重金属赋存形态的空间差异,利用柱状沉积物采样器在南四湖南阳湖区湖心和河口分别获取原位柱状沉积物,在比较分析沉积物孔隙度、有机质、粒度及典型重金属(Cu、Pb、Cd、Cr、Hg)各形态垂向分布特征的基础上,对其相关性进行分析,并对表层(0~4 cm)沉积物重金属污染程度及潜在生态风险进行评价.结果表明,除Cd外,河口区沉积物Cu、Pb、Cr、Hg含量较湖心区高,泗河为南阳湖区重金属污染物的来源之一,沉积物重金属各形态含量在垂向分布上规律性不明显,且均主要以残渣晶格结合态存在,5种重金属元素中,Hg残渣晶格结合态所占比重最小(约30%),具有较高的迁移性,存在相对较大的生态风险.地积累指数法和潜在生态危害指数法研究结果表明,河口区与湖心区表层沉积物均受Hg及Cd的污染较重,Pb、Cu、Cr污染较轻,潜在生态危害指数法所得污染级别较地积累指数法高.相关性分析表明,沉积物Cu、Pb、Cd、Cr、Hg总量、可交换态、有机物及硫化物结合态、残渣晶格结合态含量与沉积物孔隙度、有机质相关系数多为正值,同粒度相关系数多为负值,同碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态的相关系数各异,无明显规律.     

我国红树林主要分布区表层沉积物砷的分布及形态特征

利用ICP-MS分析了我国红树林主要分布区表层沉积物的As含量和形态,阐明As的分布及其形态特征.结果表明,表层沉积物中w(As)为3.14～19.16 mg/g,平均值为8.14 mg/g.表层沉积物中w(As)与w(Fe),w(Mn),pH,w(有机质),粉粒和黏粒所占比例呈显著或极显著正相关.表层沉积物中的As主要以残渣态存在,其次为有机质-硫化物结合态.在整个研究区域,As的5种形态在总量中的所占比例:可交换离子态为14.40%,碳酸盐结合态为1.41%,铁锰氧化物结合态为2.16%,有机质-硫化物结合态为30.40%,残渣态为50.65%.可交换离子态所占比例与w(有机质)和pH呈极显著正相关.有机质-硫化物结合态所占比例与盐度、黏粒和粉粒所占比例呈显著或极显著正相关.残渣态所占比例与盐度、粉粒和黏粒所占比例呈极显著正相关.      

太湖不同营养水平湖区表层沉积物的砷分布特征及其生态风险

以太湖不同营养水平湖区为研究对象,采用改进的砷(As)形态连续提取法对表层沉积物中As的化学形态进行分析研究,探讨了沉积物中总砷(TAs)和As形态的分布特征及其与沉积物中营养盐和总有机碳(TOC)的相关性,并利用潜在生态风险评价(Eir)和风险指数编码法(RAC)评估了各湖区沉积物中As的生态风险水平.结果表明,各湖区表层沉积物中TAs的平均含量约为14.23~16.59 mg·kg~(-1),其中,竺山湾的TAs平均含量相对最高.As形态表现出明显的空间分布特征,其中,北部富营养湖区(竺山湾、梅梁湾、贡湖湾)中的有效态As(非专性吸附态和专性吸附态)与潜在有效态As(无定形氧化铁结合态、晶体形氧化铁结合态、有机结合态)的含量与百分比均高于中营养水平的南太湖,而北部湖区的残渣态As含量则低于南太湖.Pearson相关分析结果显示,除晶体形氧化铁结合态As和残渣态As外,沉积物总氮(TN)、总磷(TP)和TOC与其他As形态均存在显著的正相关关系.潜在生态风险评价结果表明,各湖区沉积物TAs均处于低风险;而RAC评价结果表明,各湖区沉积物的有效态As基本处于中等风险水平,且北部湖区的RAC指数均明显高于南太湖.     

中国主要红树植物中汞含量特征与沉积物汞形态之间的关系

为了解红树植物对汞的富集能力和影响因素,对我国几种主要的红树植物的汞含量、沉积物总汞含量和形态进行了研究.结果表明,几种主要红树植物的总汞含量范围为817.5～3 197.6 ng/g,具有明显的种间差异和器官差异.秋茄汞含量为(1 579.4±1 326.8)ng/g,桐花树为(2 115.1±1 892.3)ng/g,白骨壤为(2 159.3±1 678.7)ng/g,木榄为(2 566.5±821.6)ng/g,海漆为(2 104.3±1 661.8)ng/g,无瓣海桑为(3 197.6±2 782.8)ng/g,老鼠簕为817.5±632.3 ng/g,红海榄为(1 801.8±1 255.4)ng/g.各种红树植物对汞的吸收能力的顺序为:无瓣海桑木榄白骨壤桐花树海漆红海榄秋茄老鼠簕.我国主要红树林地区表层沉积物的汞形态主要为易挥发态,其次为硫化物及有机结合态或可交换离子态,少量为碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态,残渣态少量甚至没有.只有深圳红树林沉积物中的汞以残渣态为主,其次为硫化物及有机物结合态.无瓣海桑的茎和叶,海漆叶的汞含量与易挥发态汞、可交换态汞具有显著正相关关系,而大多数红树植物的茎汞和叶汞含量与沉积物的总汞含量、不同形态汞之间并没有明显的相关性.红树植物富集的汞来源多样,且这些不同来源的汞在植物体内可能是能够迁移的.