底泥曝气对城市污染河道内源氮变化过程的影响

以城市重污染河道上覆水和沉积物为研究对象,采用模拟实验方法,探讨了底泥曝气对城市污染河道内源氮变化过程的影响.结果表明：底泥曝气促进内源氮去除和有机质分解,泥水系统氮素去除率比对照组高出5%,对照组有机质升高35.1%,而底泥曝气组有机质却基本维持不变;底泥曝气促进氨氮的迁移与转化,曝气阶段上覆水、表层底泥间隙水和吸附态氨氮浓度分别降低了99.5%、94.4%和75.6%;底泥曝气时有机质分解促使有机氮浓度升高,曝气结束后有机氮的矿化作用与有机质的分解作用共同影响内源无机氮的含量;底泥曝气直接改变了底泥的理化性质,继而在一定程度上改变底泥氮素的赋存情况,含水率与表层间隙水和底泥的有机氮、无机氮均呈显著相关,表层无机氮与亚铁显著相关,内源氮变化与有机质无显著相关性.     

江汉平原中部浅层地下水中氨氮的有机质来源探究

江汉平原地下水氨氮浓度普遍超标，但是氮污染来源尚不明晰，尤其是对潜在的有机来源氮的认识还很不充分。本研究对江汉平原中部浅层地下水和沉积物中的溶解性有机质（Dissolved organic matter，DOM）荧光组分与氨氮关系进行了调查研究，并对沉积物的氮形态进行分析，探讨了沉积物中有机质向氨氮的潜在转化过程。研究表明研究区内浅层地下水中广泛分布溶解性有机碳与NH₄⁺，并且两者浓度呈现正相关关系（R²=0.42，p<0.01），该区域地下水呈现强还原环境有利于DOC与NH₄⁺的赋存。DOM荧光光谱谱图的平行因子分析（Parallel factor analysis，PARAFAC）结果表明：地下水与沉积物中DOM均含有类氨基酸与类富里酸组分。有机质组分荧光强度与氨氮浓度相关性结果表明：沉积物DOM中类富里酸和类氨基酸组分与氨氮均呈现强正相关性（R²=0.92~0.96，p<0.01）；地下水中DOM类富里酸组分与氨氮呈现较强的正相关性（R²=0.62~0.66，p<0.01），而类氨基酸组分与氨氮的正相关性不明显。地下水中相较沉积物中，DOM的类富里酸和类氨基酸组分与氨氮相关性减弱，这种变化可能指示了类富里酸稳定赋存在含水层，而类氨基酸更容易分解消耗。沉积物中凯氏氮占总氮的87.04%~93.51%，表明沉积物中的氮主要为可以转变为NH₄⁺的有机氮形态，因而满足了地下水中的NH₄⁺由沉积物有机氮转化产生的必备条件。江汉平原沉积物中有机氮的分解是浅层地下水氨氮的重要来源。     

呼伦湖表层沉积物有机质的释放效应分析

沉积物有机质是湖泊物质循环的重要组成部分之一,研究沉积物有机质的赋存和迁移转化特征对于湖泊生态保护具有重要意义.以位于我国寒旱区的蒙新湖区典型代表湖泊——呼伦湖为例,利用连续提取法、三维荧光激发发射矩阵光谱-平行因子法（EEMs-PARAFAC）和碳稳定同位素（δ13C）、碳氮比值（C/N）指标测定,并结合室内模拟试验,研究了呼伦湖表层沉积物有机质的赋存特征、释放效应及影响因素.结果表明:①呼伦湖表层沉积物有机质含量在26.67~38.09 g/kg之间,其主要组分为胡敏素（HM）,HM占沉积物有机质的相对比例为74.1%.沉积物有机质主要来自于陆源,陆源相对贡献率在80%左右.②沉积物室内静态释放模拟试验结果表明,沉积物有机质释放会导致上覆水中溶解性有机质（DOM）浓度和组分均发生改变,上覆水中溶解性有机碳（DOC）浓度由30.85 mg/L升至37.57 mg/L,类腐殖质组分所占比例升高.沉积物有机质释放还导致上覆水中氮磷浓度升高,其中溶解性总氮（DTN）和溶解性总磷（DTP）的浓度分别升高了0.89和0.16 mg/L.③近年来,呼伦湖流域温度升高,导致呼伦湖沉积物有机质的释放效应增强.研究显示,虽然呼伦湖沉积物有机质主要以难降解组分为主,但是其释放效应对水体碳、氮、磷浓度的影响仍然不容忽视.      

沉积物不同天然有机组分对氨氮解吸特征的影响

采用平衡解吸法研究了西辽河沉积物不同天然有机组分对氨氮解吸特征的影响。结果表明,去除有机质后的沉积物氨氮解吸比例(D_r=0.70)大大增加,同时,解吸迟滞性指数显著降低(T_Ⅱ=0.016),有机质是影响沉积物氨氮解吸特征的重要因素;重组有机组分中的紧结态腐殖质(胡敏素)对抑制氨氮解吸起关键作用,它不但解吸比例较低,而且解吸迟滞性指数较大;氨氮在轻组有机组分上的表面分配作用吸附是导致解吸比例增大,解吸迟滞性指数减小的原因;考查沉积物吸附态氨氮的解吸特征不但要考虑有机质的含量,更要考虑有机质的存在形态,它也是影响沉积物吸附态氨氮解吸特征的重要因素,轻组有机组分、重组有机组分以及重组有机组分中的稳结态腐殖质和紧结态腐殖质所吸附的氨氮对上覆水体的扩散通量可分别按其饱和吸附量的0.97倍、0.41倍、0.25倍和0.17倍进行估算。     

不同氨氮填加量下沉水植物对沉积物DOM荧光特性的影响

采用三维荧光光谱技术,模拟研究了不同氨氮添加量(0,100,200和400 mg/kg)下沉水植物对湖泊沉积物DOM(溶解性有机质)荧光特性的影响.结果表明:不同氨氮添加量下,沉水植物的存在明显增强沉积物DOM荧光强度,其中对类蛋白质和类氨基酸组分荧光强度影响较大(荧光强度分别增大了20%～77%和27%～56%);而对类腐殖酸和类富里酸组分影响相对较小(荧光强度分别增大了5%～25%和21%～29%). 添加氨氮可增强沉水植物对沉积物DOM荧光强度影响的程度,当添加量为100 mg/kg时,沉水植物生长最旺盛,沉积物DOM中类蛋白质和类氨基酸组分荧光强度增幅最大(分别约77%和56%);即外源氨氮通过增加沉积物蛋白质和氨基酸含量增强了沉积物有机氮的生物有效性;而在其他添加量下,DOM各荧光组分强度增幅不大,即适当添加外源氨氮,可通过促进沉水植物生长增加沉积物中蛋白质和氨基酸等含量,从而提高沉积物有机氮的生物有效性.      

珠江广州段上覆水及间隙水中氮的分布特征

通过现场调查与实验测试方法,研究了珠江广州河段上覆水与间隙水中不同形态氮含量的空间分布特征,并分析这两种赋存介质中各形态氮间的相关性。结果表明,沉积物间隙水中总氮、有机氮与氨氮远高于上覆水,而硝态氮则相反。上覆水总氮的平均含量为13.62 mg/L,前航道的平均含量明显高于西航道,从西航道到前航道呈现逐渐升高的趋势,并以有机氮为主要形态,两者呈现显著正相关;间隙水总氮的平均含量为51.31 mg/L,从西航道到前航道略有升高的趋势,但变化不如上覆水明显,以氨氮为主要形态,总氮与氨氮、有机氮三者间均呈显著正相关。相关性分析还表明,各形态氮在间隙水和上覆水中的含量均无明显相关性,说明间隙水中赋存的氮含量不是其上覆水中含量的决定因素。     

大型底栖动物对长江口潮滩沉积物-水界面无机氮交换的影响

基于实验模拟,通过对比分析潮滩无机氮长短期通量交换、循环规律及沉积物中无机氮的剖面特征在有/无底栖动物活动背景下的差异,探讨了双壳类底栖动物河蚬对长江口潮滩沉积物-水界面无机氮交换的影响及其机制.研究发现:潮滩无机氮界面交换中,河蚬的钻穴活动能增加向上覆水方向氨氮和硝氮的通量值;河蚬长期栖息对界面的生物扰动和代谢物排放能促进氨氮向上覆水的释放并逐渐加强沉积物氧化层中的硝化活动;界面附近河蚬的扰动和喷灌活动改变了沉积物中无机氮的垂直剖面特征,加速了沉积物中有机质的矿化分解和两相界面间氨氮的离子交换,促进沉积物氮库向滨岸水体的释放输出.     

巢湖周围池塘氮、磷和有机质研究

巢湖周围池塘众多,根据池塘位置和地表径流补给差异,池塘可以分为村庄内池塘、毗邻村庄池塘和农田区域池塘(远离村庄的池塘).本研究采集了巢湖周围136口池塘上覆水和沉积物样品,调查巢湖周围池塘中氮、磷以及有机质污染现状.结果表明,池塘上覆水中总氮、氨氮、硝态氮、亚硝态氮、总磷、溶解态磷和COD平均含量分别为2.53、0.65、0.18、0.02、0.97、0.38和51.58mg·L-1;池塘沉积物中总氮、氨氮、硝态氮、亚硝态氮、总磷、无机磷、有机磷和烧失量平均含量分别为1575.36、35.73、13.30、2.88、933.19、490.14、414.75mg·kg-1和5.44%;90%以上的池塘总氮、总磷含量达到或超过富营养化水平.位于村庄内的池塘上覆水和沉积物中总氮和氨氮的含量显著高于位于农田区域的池塘.上覆水和沉积物中无机氮表现为:氨氮硝态氮亚硝态氮.池塘上覆水和沉积物中有机质与总氮、总磷之间存在显著的正相关性.池塘中氮、磷和有机物质主要为陆源性输入,池塘位置和径流补给方式明显影响其中的氮、磷和有机质含量.通过截留径流中的氮、磷和有机质,池塘能够有效减少进入巢湖的营养盐含量.     

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.     

海河流域重污染河流表层沉积物氨基酸组成特征

为探明子牙河水系沉积物氮的主要形态,采用柱前衍生反相高效液相色谱-同位素内标法研究了表层沉积物中20种氨基酸的形态及组成特征.结果表明:子牙河水系沉积物中有机氮是氮的主要存在形态,沉积物有机氮(SON)平均浓度为3114 mg·kg^-1,总水解氨基酸氮(THAAs-N)占SON的45.53%;蛋白类氨基酸氮是THAAs-N的主体,占THAAs-N的90.24%,为沉积物潜在释放氮及矿化氮的主体;子牙河水系表层沉积物氨基酸以甘氨酸(Gly)、脯氨酸(Pro)摩尔含量最高,分别占THAAs的14.70%、10.00 %;根据官能团类型分类,蛋白类氨基酸为主要类别,占THAAs的89.50%;蛋白类氨基酸以中性氨基酸为主,平均含量为THAAs的40.69%;亚氨基酸及非蛋白类氨基酸的含量差异性从侧面反映出水系河流污染物来源;采用Glu/γ-Aba及DI指数判断有机质的降解程度,结果显示子牙河水系大部分区域沉积物有机质降解程度较低.     

湖泊沉积物有机质的连续提取与荧光光谱特征分析

采用化学连续提取与三维荧光光谱相结合的方法研究了蠡湖沉积物中可提取有机质的组成、结构和空间分布特征,并探讨了可提取态有机质组分与可交换态氮和弱吸附态磷之间的相关关系.结果表明,蠡湖沉积物中有机质含量为5.59~22.11 g·kg~(-1)(以C计),均值为12.28g·kg~(-1),其中水可提取态有机质(WSOM)、富里酸(FA)、胡敏酸(HA)和胡敏素(HM)的比例分别为5.14%、11.81%、9.63%和73.42%,空间上呈现由西向东逐渐递增,湖岸大于湖心的分布趋势.WSOM鉴别出3个荧光组分,以类氨基酸荧光峰(W-C1)占优势,占总荧光强度的比例为42.49%;FA鉴别出2个荧光组分,以富里酸荧光峰(F-C2)为主,比例为67.63%;HA的3个荧光峰中,以类胡敏酸荧光峰(H-C1和H-C3)为主,两者之和的比例为71.55%.多元回归统计表明,可提取有机质组分与游离态氮和易解析态磷含量之间均显著正相关,且与氮的相关性系数大于与磷,反映了可提取有机质与可交换态氮的关系更为密切,可用于指示沉积物生物可利用性氮磷的污染状况.     

岩溶地下河沉积物对氨氮的等温吸附特征

岩溶含水层是西南地区最重要的含水层之一.含水层的管道系统蕴藏着丰富的沉积物,这些沉积物可能成为污染物运移和转化的载体.以广西柳州市2个典型地下河系统为例,通过室内模拟的方法,研究地下河沉积物对氨氮的吸附特征.沉积物对氨氮的吸附平衡时间都小于2 h,最短的时间不足1 h,沉积物5 h平衡吸附量达到了最大吸附量的71%～9...     

杭州西湖“香灰土”沉积物轻、重有机质组成特征及其环境意义

为探索城市浅水湖泊高有机质含量沉积物中有机质污染特征及其与氮、磷等营养元素的关系,调查了西湖8个湖区沉积物柱状样不同深度泥层有机质含量及其轻、重组分和氮磷污染特征,通过与国内相关湖泊有机质组分的比较,定量刻画了西湖"香灰土"沉积物的有机质特征.结果表明,西湖沉积物属典型高有机质含量底质,不同湖区底泥有机质含量平均值为28~251 g·kg-1;不同湖区沉积物有机质含量差别很大,引水入口湖区比其他湖区的有机质含量明显偏低;垂向上,大多湖区有机质含量随深度增加而增加,反映出有机质在西湖丰富的沉积历史.有机质轻/重组分离研究表明,西湖沉积物中轻组有机质含量为0.57~9.17 g·kg-1,平均占总有机质的2.83%,重组含量为5.35~347.41 g·kg-1,平均占总有机质的90%;与玄武湖、月湖、太湖、白洋淀等浅水湖泊相比,西湖底泥轻组有机质含量与之相当,但重组有机质含量明显偏高,反映出西湖作为历史悠久的城市湖泊,有机质污染负荷高,底泥腐殖化程度高.西湖底泥轻组有机质与总磷、总氮显著相关,而重组有机质含量仅与总氮含量显著相关,与磷没有相关性,表明轻组有机质对氮、磷内源释放潜力具有较大的影响.研究表明,西湖"香灰土"型沉积物有机质含量高、重组有机质比例高,对内源氮磷释放的缓冲能力强,在西湖营养盐内源负荷控制及水体富营养化治理中应予以充分考虑.     

城市内河沉积物对水体污染修复的影响研究

研究了城市内河污染沉积物在污染源控制和河道水质修复达到一定程度后对河道水质的影响。结果表明：河道水质在净化后，保持一定的溶解氧，可有效抑制沉积物中有机物、氨氮和磷的释放，疏浚底泥并不是消除内河污染的必要条件，否则由于底泥缺氧释放，氨氮明显回升，而有机物不会很快上升，反应因反硝化消耗碳源继续有所下降；由于反硝化过程产生碱度使水体pH略有升高，更接近中性，从而可阻碍磷的进一步释放。     

三峡入库河流大宁河回水区消落带土壤氨氮释放动力学研究

在室内模拟条件下,通过消落带土壤氨氮释放动力学实验,研究了三峡入库河流大宁河消落带土壤氨氮释放动力学特征,并分析了样品组成特征对释放动力学的影响,结果表明:(1)一级动力学方程可以很好的拟合大宁河回水区消落带土壤样品氨氮释放动力学特征,前120分钟为快反应,氨氮释放速度较大,随后进入慢反应,逐渐达到最大氨氮释放量;(2)土壤样品释放动力学特征与总氮、总磷呈现较好的相关性,与有机质、样品氧化物组成、颗粒组成理化指标相关性较弱;(3)土壤样品释放动力学特征与可转化态氮呈现极显著正相关关系,与非可转化态氮的相关性较弱,这说明样品中氨氮的释放量主要受其可转化态氮含量控制。研究结果可为三峡库区支流大宁河回水区富营养化治理提供参考和理论依据。     

哑铃湾网箱养殖对水环境的影响

2002-04～2003-01对哑铃湾不同网箱养殖区水质和底泥的实地监测调查和分析表明,哑铃湾网箱养殖对环境的影响主要是:①使得养殖水环境中营养盐、BOD、COD、有机质和TSS增加,尤其是PO₄^3--P和NH₃-N增加更为明显;②使得底泥沉积物中N、P、硫化物、有机质等大量富集,其中富集现象最明显的是P、硫化物和NH₄-N,其次是TN和有机质.     

杭州城区河道水体及底泥污染指标的相关性研究

以杭州城区六条代表性河道水体及底泥污染物实际监测数据为基础,分析研究了pH、营养盐、耗氧类指标、有机物和重金属等污染指标之间的相关关系,为杭州城市水环境的综合治理提供参考。结果表明：（1）河道水体中TN、TP和NH3-N呈显著的正相关,COD。。和BOD,相关性极显著,说明污染具有同源性;（2）河道底泥中的有机质、全磷与全氮有较好的相关性,有机质与四种重金属的相关性由大到小的顺序依次为Cd〉Pb〉Zn〉Cu,四种重金属之间Pb与Cd和zn相关性显著;（3）河道中底泥相对比较稳定,大部分时期底泥中的营养盐和上覆水体中的营养盐没有相关性,底泥对上覆水体的影响较小。     

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.