垃圾渗滤液对潮滩沉积物营养盐污染影响研究

以上海市老港垃扭填埋场附近潮滩为例,研究了垃圾渗滤液的排放对潮滩沉积物营养盐污染负荷的影响,结果表明：由于垃圾渗滤液的排放,潮滩表层沉积物中营养盐N、P的含量显著增加;在向海向上,随距排污口距离的增加表层沉积物中N、P的含量有所降低;受垃圾填埋时间长短的影响。南北线潮滩沉积物中N、P的含量有明显差异,北线沉积物中总无机氮和总无机磷的含量均明显高于南线。柱样沉积物中N、P的含量随深度也呈现一定的变化规律：氨氮含量随深度的增加而增加,总磷含量随深度的增加而减少。     

我国典型潮间带沉积物-水界面无机氮源汇效应

以中国东部沿海12个典型潮间带为研究对象,通过室内模拟测定了潮间带沉积物-水界面硝酸盐(NO_3~-)和氨氮(NH_4~+)的源汇通量,分析了沉积物对上覆水体无机氮源汇效应的空间分布特征,以及环境因子的影响.结果发现:(1)NO_3~--N的总通量范围是-2.91~3.34 mmol·(m~2·h)~(-1),NH_4~+-N的总通量范围是-4.36~2.34 mmol·(m~2·h)~(-1).12℃和35℃温度下,无机氮的平均值是-0.04 mmol·(m~2·h)~(-1),我国东部典型潮间带沉积物表现为氨氮和硝氮的有效汇库.(2)潮间带的硝氮和氨氮通量存在纬度分异.12℃时,纬度越高,氨氮硝氮通量值越大;25℃和35℃时,潮间带硝氮通量值大小随纬度的变化为,25°~35°N15°~25°N35°~45°N.而氨氮通量值,25°~35°N15°~25°N35°~45°N.(3)温度通过影响硝化反硝化的耦合作用影响无机氮通量.潮间带的NO_3~--N通量随温度的增加而减小,15°~25°N和35°~45°N地区NO_3~--N通量随温度先升高再降低,25°~35°N地区NO_3~--N通量随温度一直减小.每个纬度区,温度越高,NH_4~+-N通量值越低.(4)上覆水体的盐度、沉积物总有机碳(TOC)、总氮(TN)含量,孔隙水氨氮、硝氮浓度,容重等环境因子对通量没有单一的显著影响,协同影响NO_3~--N、NH_4~+-N在潮滩沉积物水界面的空间分异.     

长江口营养盐浓度变化及分布特征

根据2003年11月(枯季)和2004年8月(洪季)对长江口的2次现场调查,分析探讨了长江口的营养盐浓度变化及分布特征.结果表明,长江口水体3种不同形态的溶解无机氮中,以NO3--N含量最高,洪、枯季分别占溶解态无机氮的92.8%～97.7%和84.3%～98.4%.洪季NO3--N和NH+-N含量高于枯季,洪季与枯季NO2--N含量接近.洪、枯季长江口ρ(PO43-P)平均值分别为0.014和0.016 mg/L,接近国家海水一类标准.洪、枯季N3--N和PO3-4P含量均是由长江口内向口外近海逐渐降低,而NH4+-N含量则表现出相反的空间分布规律,即口外高于口内.通过计算长江口营养盐比值发现,枯季长江口氮、磷供应充分,不存在磷受限的情况,而洪季长江口水体受到磷的限制.      

鸭绿江口潮滩沉积物间隙水中的营养盐

通过对鸭绿江口潮滩区2个采样点采集的柱状样分析、培养实验,测定了沉积物间隙水中的营养盐和沉积物中的S^2-结果表明,鸭绿江口潮滩区沉积物间隙水中的NO₃^-含量平均值为3.0μmol/L,垂直分布变化不大.PO₄^3-和SiO₃^2-的含量范围分别为0.8～70.4μmol/L,111.6～1054.3μmol/L,且两者垂直变化类似,随沉积物深度的增加先增加后下降.沉积物中硫化物的分布是随深度增加,含量升高.鸭绿江口潮滩区沉积物Eh、pH的测定结果显示,在13cm以下,Eh降为负值,沉积物还原性逐渐增强.而pH自上而下变化不大.由分子扩散公式计算结果表明,鸭绿江口潮滩区营养盐均由沉积物向上覆水扩散.     

围垦对东海农场沉积物无机氮分布的影响

选择了上海滨岸东海农场剖面作为研究对象 ,通过对其表层沉积物及柱状沉积物的取样和化学分析 ,结果表明 :表层沉积物中无机氮以NH4 N为主 ,11月份NH4 N和NO3 N含量显著增加 ,大大超过 8月和 2月 ;围垦前与围垦后 (过程中 )的无机氮具有一致的分布序列 :NH4 N >NO3 N >>NO2 N ,并且围垦后 (过程中 )无机氮含量有增加的趋势 ;不同地貌单元沉积物中无机氮的含量发生变化 ,由围垦前的高潮滩 >中潮滩 >低潮滩变为围垦后 (过程中 )的低潮滩 >高潮滩 >中潮滩 ;围垦后 (过程中 )柱状沉积物中NH4 N和NO3 N含量垂直变化趋势由随沉积物深度而增加变为随沉积物深度而降低     

象山港河纯养殖区沉积物-海水界面N、P营养盐的扩散通量

2008年1月、5月和7月3次对象山港河纯网箱养殖区海底沉积物进行了底质表层间隙水和上覆水营养盐(NH4-N,NO2-N,NO3-N,P04-P)的分析,并使用Fick第一定律对该港湾沉积物--海水界面N、P营养盐的扩散通量进行了估算.研究结果表明,养殖区沉积物间隙水中N、P营养盐含量显著高于非养殖区,上覆水和沉积物间隙水中的N从1月份NH4-N为主逐渐转变到7月份以NO3-N为主.养殖区上覆水中NH4-N最高浓度为234.66μmoL/L,NO3-N最高浓度为79.25μmol/L.养殖区上覆水中N、P营养盐的含量均严重超标.N、P营养盐的扩散通量估算结果显示:随着养殖高峰期的到来,沉积物-海水界面N、P营养盐的扩散方向由从沉积物向上覆水扩散逐渐转向从上覆水向沉积物扩散;养殖区扩散通量值相对于非养殖区显著扩大化;NH4-N通量变化最大,从1月份最高700.41μmoL/(m2·d)降低到7月份27.87 μmoL/(m2·d).海水养殖对沉积物中N、P营养盐扩散通量影响显著.     

于桥水库沉积物-水界面氮磷剖面特征及交换通量

于桥水库是天津市重要的饮用水源地,但近年来呈现富营养化加重趋势,而其内源负荷及污染分布特征尚不清楚.本研究利用Peeper(pore water equilibrium)技术获取沉积物-水界面氮磷剖面特征,分析于桥水库间隙水氮磷分布的空间差异;采集沉积物无扰动柱样分析沉积物中易释放态氮及磷的赋存特征,并利用原柱样静态培养法对其水土界面氮磷交换速率进行估算.结果表明:(1)沉积物中活性磷、氨氮、硝态氮和亚硝态氮的含量分别为0.5~6.5、0.5~10.9、2.2~16.2和0.05~0.6 mg·kg~(-1),在垂直方向随深度增加营养盐含量降低,而在空间分布上差异显著.(2)上覆水中PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N质量浓度较低,间隙水中PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N质量浓度远大于上覆水,表明于桥水库间隙水具有向上覆水体扩散营养盐的潜力.在垂直方向上间隙水中PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N具有在0~5 cm快速增加,之后表现出逐渐降低的趋势.(3)静态释放结果表明,PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N从沉积物间隙水扩散至上覆水中,其释放通量分别为1.1~13.3 mg·(m~2·d)~(-1)和20.6~250.5 mg·(m~2·d)~(-1);NO-3-N交换通量在-20.4~33.4 mg·(m~2·d)~(-1)之间,NO_2~--N交换通量在-7.4~0.4 mg·(m~2·d)~(-1)之间.PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N为于桥水库主要的沉积物内源向上覆水释放营养盐,总体释放速率在空间上呈现南高北低、淋河口和水坝前较高的释放特征.与类似研究比较可知,于桥水库沉积物-水界面通量相对较高,表明沉积物是于桥水库上覆水营养盐的重要来源.     

胶州湾潮滩沉积物-水界面交换对海湾营养盐的影响

2004年9月在胶州湾红石崖(HSY)和河套(HT)潮滩进行了沉积物-海水界面的营养盐交换通量培养实验,结果表明:DIN 在胶州湾沉积物-海水界面的交换以NH4-N的扩散为主,交换方向是由上覆水向沉积物迁移,NO3-N 的扩散方向与NH4-N的相反;SiO3-Si的交换和PO4-P的相似在潮滩各站位均是由上覆水向沉积物的方向迁移,表明潮滩沉积物是水体中营养盐的汇.NO2-N、NH4-N、PO4-P、SiO3-Si在沉积物-海水界面的交换通量为净吸收,分别为河流输入通量的25、7、9、2倍.但NO3-N的交换是由沉积物向海水方向,通量仅为河流输入通量的20%.潮滩沉积物-海水界面受到大量底栖动物的生理活动及其它作用的影响,因此营养盐培养实验得到的通量与利用间隙水浓度梯度法估算的结果存在明显差异.     

象山港河鲀养殖区沉积物—海水界面N、P营养盐的扩散通量

2008年1月、5月和7月3次对象山港河鲀网箱养殖区海底沉积物进行了底质表层间隙水和上覆水营养盐(NH4-N,NO2-N,NO3-N,PO4-P)的分析,并使用Fick第一定律对该港湾沉积物——海水界面N、P营养盐的扩散通量进行了估算。研究结果表明,养殖区沉积物间隙水中N、P营养盐含量显著高于非养殖区,上覆水和沉积物间隙水中的N从1月份NH4-N为主逐渐转变到7月份以NO3-N为主。养殖区上覆水中NH4-N最高浓度为234.66μmol/L,NO3-N最高浓度为79.25μmol/L。养殖区上覆水中N、P营养盐的含量均严重超标。N、P营养盐的扩散通量估算结果显示:随着养殖高峰期的到来,沉积物—海水界面N、P营养盐的扩散方向由从沉积物向上覆水扩散逐渐转向从上覆水向沉积物扩散;养殖区扩散通量值相对于非养殖区显著扩大化;NH4-N通量变化最大,从1月份最高700.41μmol/(m2.d)降低到7月份27.87μmol/(m2.d)。海水养殖对沉积物中N、P营养盐扩散通量影响显著。     

基于正交试验的沉积物-水界面营养盐交换通量研究——以海州湾海洋牧场为例

为了研究沉积物-水界面营养盐交换特性,采用正交试验设计,对海州湾海洋牧场2016年5月3个站位沉积物-水界面营养盐交换通量进行了研究,分析了沉积物类型、温度、DO和pH值对沉积物-水界面营养盐交换通量的影响.结果表明:影响营养盐交换通量的因素间存在主次关系,影响NH_4~+-N交换的因素依次:DO温度沉积物类型;影响NO_3~-+NO_2~--N交换的因素依次为:沉积物类型DO温度;影响PO_4~(3-)-P交换的因素依次为:DO沉积物类型温度;影响SiO_3~(2-)-Si交换的因素依次为:温度pH值.因素之间的交互作用对各项营养盐交换通量有着重要的影响,在建立沉积物-水界面营养盐交换模型时,更应着重考虑交互作用的影响效果.本研究实验得出的沉积物类型、温度、溶解氧和pH值这4种因素对海州湾营养盐交换影响的结果与海州湾往年调查研究结果大致相符.     

香溪河沉积物-水界面的营养盐交换特征

为研究香溪河库湾沉积物-水界面的营养盐交换特征,于2016年6月采集香溪河库湾上覆水和沉积物间隙水样品,分析不同形态氮、磷的空间分布特征并进行相关性分析,计算沉积物-水界面氮、磷的释放通量.结果表明:香溪河库湾上覆水和沉积物间隙水中ρ（TP）的变化范围分别为0.484~0.927和0.511~2.220 mg/L,ρ（TN）的变化范围分别为0.739~4.302和3.571~14.011 mg/L;上覆水和沉积物间隙水中氮、磷质量浓度在沿程和垂向上具有一定的变化规律,上游区域沉积物间隙水中氮、磷质量浓度大于下游区域,沉积物间隙水中氮、磷质量浓度明显大于上覆水;香溪河沉积物总体上表现为PO₄3--P和NH₄+-N的"源",中下游区域沉积物表现为NO₃--N的"源",而中上游区域表现为NO₃--N的"汇";PO₄3--P的释放通量范围为0.129~0.339 mg/（m2·d）,NH₄+-N的释放通量范围为0.213~1.415 mg/（m2·d）,NO₃--N的释放通量范围为-1.109~3.446 mg/（m2·d）.研究显示,上覆水的环境条件对于沉积物-水界面营养盐交换存在一定的影响,但影响程度各有不同.      

唐岛湾网箱养殖区沉积物-水界面溶解无机氮的扩散通量

2004-08～2005-05分4个航次对唐岛湾网箱养殖区的10个站的沉积物间隙水和上覆水中的溶解无机氮营养盐（NH⁺₄-Ｎ、NO^-₃-Ｎ、NO^-₂-Ｎ）进行了现场调查, 并使用Fick第一定理对该海区沉积物-水界面溶解无机氮的扩散通量进行了估算.结果表明,网箱养殖区的上覆水和沉积物间隙水中溶解无机氮均以NO^-₃-Ｎ为主,分别占溶解无机氮总量的73.34%和61.45%;上覆水中溶解无机氮（DIN）和NO^-₃-Ｎ含量的季节变化趋势一致,在2004-10达到峰值,NH⁺₄-Ｎ的季节变化稍有不同;间隙水中溶解无机氮（DIN）和NO^-₃-Ｎ、NH⁺₄-Ｎ的变化趋势一致,表现为从5月份到8月份含量逐渐增加,到10月份达到最大,然后到次年2月份又减少;上覆水和间隙水中NO^-₂-Ｎ的含量随养殖进程表现为一个逐步积累的过程.NH⁺₄-Ｎ、NO^-₃-Ｎ和NO^-₂-Ｎ在沉积物-海水界面上的扩散通量分别为5.46、-5.04、8.71 μmol/（m²·d）,NO^-₂-Ｎ的扩散释放对唐岛湾网箱养殖区的水环境质量影响较大.     

洪泽湖表层底质营养盐的形态分布特征与评价

为揭示洪泽湖底质的营养盐空间分布特征,于2008年6月采集了该湖具有代表性的10个点位的表层底质,测定了其有机质、总氮、有机氮、氨氮、硝氮、总磷、无机磷、铁铝-磷、钙-磷等的含量.结果表明,底质中的有机质和总氮有很好的相关性,且有机氮约占总氮的90%,说明碳、氮有同源性;底质中的无机磷约占总磷的70%,而其中钙-磷占无机磷的比重较大;洪泽湖底质有机质与总氮,有机氮,总磷的空间分布特性极为相似,属洪水冲刷型堆积模式(Turbidity Flood Model方式);通过C/N域值得知沉积物中有机物主要来源为生物沉降.通过用有机指数评价法和有机氮评价法对洪泽湖表层底质的分析表明,洪泽湖底质除局部区域如龙集乡北表现为一定程度的有机氮污染外,整体处于清洁至尚清洁范畴.     

长江口北支潮滩沉积物-水界面无机氮的交换通量及季节变化

对长江口北支地区沉积物--水界面无机氮的交换通量及季节变化进行了研究。由于沉积物--水界面无机氮的交换行为受到不同环境因子的影响，随着季节更替，氮的界面交换行为有较大的差异。一方面，滨岸地区的沉积物对水体中的氮有着良好的去除能力，是水体中硝氮、氨氮的汇；另一方面，由于河口滨岸生态系统是一个脆弱的并且处于动态变化的系统，随着外界条件的变化，河口沉积物--水界面的物质交换会受到很大的影响，有可能从营养盐的汇转化为营养盐的源，对水体造成二次污染。研究揭示：生物活动、温度、溶解氧等环境因子在沉积物--水界面氮的季节交换行为中作用明显，而盐度、Eh等因子的作用是次要的。     

太湖沉积物及孔隙水中氮的时空分布特征

通过2009年4月和9月2次大规模采样监测,研究了太湖沉积物和孔隙水中不同形态氮的时空分布规律. 结果表明:太湖沉积物和孔隙水中不同形态的氮在垂向变化上没有明显的季节性差异. 沉积物中氮在水平分布上表现为w(TN),w(NH₄+-N)和w(NO₃－-N)在北部湖区和东部湖区较高,而在湖心区较低;在深度变化上,w(TN)从下往上逐渐增大,而w(NH₄＋-N)却呈相反的趋势,w(NO₃－-N)没有明显变化. 沉积物中w(有机氮)占w(TN)的80%,二者之间有很好的相关性(R=0.894,P<0.01),w(TN)主要受w(有机氮)影响. 孔隙水中的氮在水平分布上表现为ρ(TN),ρ(NH₄+-N)和ρ(NO₃--N)与沉积物中的氮分布基本一致;垂直变化上,孔隙水ρ(TN)和ρ(NH₄+-N)从下向上逐渐减小,而ρ(NO₃--N)无明显变化规律;孔隙水中ρ(NH₄+-N)占ρ(TN)的50%,二者之间也有很好的相关性(R=0.886,P<0.01),ρ(TN)主要受ρ(NH₄+-N)的影响. 分析显示,2种介质中3种形态的氮有很好的相关性. 对沉积物中不同类型的有机质和各形态氮的相关分析发现,沉积物中有机质的类型和含量是影响氮素迁移转化的重要因素.      

江苏西部湖泊沉积物营养盐赋存形态和释放潜力差异性分析

为了探索湖泊沉积物对上覆水中氮磷营养盐特别是磷(P)浓度的影响,研究了江苏西部10个湖泊沉积物P形态、吸附解吸作用和间隙水、上覆水之间扩散通量.对P形态的分级提取研究表明,各湖泊沉积物中P以无机磷为主,无机磷中生物可利用P占总磷(TP)比例较低.与苏北西部湖泊相比,苏南西部湖泊沉积物中Fe-P含量相对较高.江苏西部湖泊沉积物中氮主要以NH4+-N扩散为主,且大部分湖泊氨由上覆水向沉积物扩散,而洪泽湖、石臼湖和玄武湖NO3--N由沉积物向上覆水扩散.偏酸(pH<4)和偏碱(pH>10)条件下均有利于湖泊沉积物P的释放,除玄武湖外,其他湖泊在偏碱条件下P的释放量大于偏酸条件.沉积物对P吸附量随着温度的升高而增大,通过修正的Langmuir方程对湖泊沉积物磷吸附等温线进行拟合得到最大吸附量(Qm)、Langmuir吸附常数(k)与原有吸附态P(QNAP)参数,结果显示洪泽湖和玄武湖沉积物对P的最大吸附量较小,较易发生内源P释放.     

洪湖营养盐时空分布特征及成因分析

洪湖是江汉平原重要的淡水水体。为了揭示洪湖营养盐时空分布特征和原因,开展了对洪湖为期一年的采样调查,连续采集12个月水样和一次沉积物样品,测定样品中营养盐含量。结果表明:(1)洪湖水体营养盐污染水平较高,除氨氮(NH_4~+-N)外,总氮(TN)、总磷(TP)和高锰酸盐指数(CODMn)难以达到Ⅱ类。(2)空间上有机物污染浓度呈现南高北低的特征,氮磷呈现西高东低的特征;时间上冬季水体氮磷平均浓度最高,夏季氮磷平均浓度最低; COD_(Mn)和氮磷变化相反。(3)表层沉积物有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)含量范围分别是16.3～180 g/kg,0.704～7.64 g/kg,0.312～0.801 g/kg。总氮和有机质空间分布相似,南部东北部西北部;总磷空间分布特征,西北部东北部南部。洪湖水质时空变化受内源和外源共同影响。内源主要来自沉积物和水生植物,外源输入主要包括四湖总干渠汇入和人类活动产生的污染。     

白塔堡河上覆水与沉积物间隙水N、P分布特征

为研究河流沉积物与间隙水间营养盐的迁移规律,采集白塔堡河干流平水期上覆水和沉积物间隙水样品,分析N、P分布特征,计算沉积物-水界面N、P扩散通量,并对上覆水与间隙水中营养盐含量进行回归分析. 结果表明:上覆水和间隙水中ρ(TN)、ρ(NH₃-N)和ρ(TP)均为农村带河段最低,城镇带和城市带河段较高. N、P的主要来源,农村带河段为农村灰水和面源污染,城镇带河段为生活污水和工业园排水,城市带河段为城市生活污水和工业废水. 间隙水中各营养盐质量浓度基本上都高于上覆水,空间分布趋势相似. NH₃-N、NO₂--N、NO₃--N和PO₄3--P在沉积物-水界面的平均扩散通量分别为0.429、0.134、0.080和0.143μmol/(m2·d),表明沉积物是上覆水重要的N、P源. 表层沉积物间隙水与上覆水中的ρ(NH₃-N)(R2=0.874,P=0.0002)和ρ(PO₄3--P)(R2=0.704,P=0.0005)均呈极显著相关,ρ(NO₂--N)呈显著相关(R2=0.501,P=0.0020),ρ(NO₃--N)的相关性(R2=0.353,P=0.0150)不显著,说明白塔堡河沉积物间隙水中的N主要以NH₃-N形态向上覆水中扩散;而间隙水中的P主要以PO₄3--P形态向上覆水中扩散.      

赤水河流域中游沉积物营养元素分布特征及污染评价

河流沉积物作为流域营养物质(碳、氮、磷)的汇与源,研究其含量与分布特征,对了解流域水环境污染现状具有重要意义.通过测定赤水河中游五马河—大同河段表层沉积物有机质和营养元素(总有机碳、总氮、总磷)含量,发现:河段沉积物有机质和营养元素含量呈现出较大的空间分布差异特征,其中,盐津河、茅台镇断面营养元素和有机质含量明显高于其他断面,显示出有机质和氮磷复合污染特征,可能主要与仁怀市市区和茅台镇人口密集以及人为活动强度大有关,如城镇生活污水和酿酒工业废水向河流输入大量氮、磷营养物质.通过对赤水河中游沉积物营养元素空间分布特征及污染评价进行研究,能够为有效治理和保护赤水河水质提供理论依据.     

底栖穴居动物对潮滩N迁移转化的影响

以软体动物河蚬(Corbiculafluminea)为例,运用实验模拟的方法,通过对上覆水、孔隙水和沉积物的对比分析,研究了底栖动物对潮滩N迁移转化的影响。实验结果发现,河蚬主要通过排泄和生物扰动影响N在沉积物-水界面间的迁移转化。在富氧的环境下,底栖动物的活动结果使NO3 N在上覆水中有明显的持续累积效应,NH4 N在较深层孔隙水中积累,而NO2 N易在沉积物中累积。