巢湖西部河口区沉积物氮磷分布特征与原位扩散通量估算

选取巢湖西部重污染入湖河口区,研究表层沉积物氮磷污染特征,并运用Fick定律估算沉积物-水界面氮磷原位扩散通量.结果表明:南淝河、派河、十五里河河口表层沉积物总氮平均含量达到2208.17 mg·kg~(-1),氮形态以有机氮为主,占比达到90%以上.表层沉积物总磷平均含量为704.59 mg·kg~(-1),其中铁铝结合磷、活性有机磷和钙镁结合磷分别占比27%、28%和18%.河口区水体氨氮浓度从上覆水到孔隙水中总体呈上升趋势,沉积物表层(0~5 cm)孔隙水中氨氮平均浓度为25.42 mg·L~(-1),是上覆水中的7倍.沉积物孔隙水中硝氮与正磷酸盐浓度在垂向上随深度的增加呈先上升后降低的趋势,在沉积物-水界面附近达到浓度最高值.3个河口沉积物孔隙水中氮磷营养盐均向上覆水扩散,其中氨氮扩散通量分别为25.87、74.85与18.08 mg·m~(-2)·d~(-1).硝氮与正磷酸盐扩散通量较低,范围分别在1.38~2.78和0.011~0.024 mg·m~(-2)·d~(-1)之间.总体上看,巢湖西部河流入湖河口区表层沉积物氮污染严重,且存在较高的氮磷营养盐释放风险,应是巢湖富营养化控制过程中重点关注的区域.     

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。     

黄河入河沙漠颗粒物对磷酸盐的吸附特征

研究了黄河入河沙漠颗粒物在天然水(河水和海水)中对磷酸盐的吸附行为,用改进的Langmuir和Freundlich等温吸附模型对实验数据进行了拟合.结果表明,①改进的Langmuir等温吸附模型更适用于描述黄河入河沙漠颗粒物对磷酸盐的吸附特征,其物理意义更明确,得到的拟合参数更合理;②颗粒物对磷的最大吸附容量Qmax变化范围为41.322～357.143mg.kg-1,其中居延海颗粒物Y2的Qmax最大.Qmax与颗粒物(Y1～Y5)的有机质有着极显著的正相关关系;③除巴丹吉林沙漠颗粒物Y1外,颗粒物的临界磷平衡浓度EPC0值均大于其相应水体的磷浓度.Y1在黄河水中吸附磷的EPC0小于相应水体的磷浓度0.0100.053 mg.L-1,而在渤海海水中却大于相应水体的磷浓度0.1090.074 mg.L-1,表明Y1吸附了黄河水中的磷,进入渤海后Y1原有吸附可交换态磷NAP转移到海水中.其它颗粒物与相应水体进行磷交换的过程中存在着解吸磷的现象,具有向相应水体释放磷的能力;④黄河入河沙漠颗粒物对磷酸盐的吸附等温线是过溶液浓度轴0.00的交叉型等温线,这种新型交叉型吸附-解吸模型较好地解释了其吸附特征和天然粒子的双重性作用.     

大连海域入海污染源中PFASs的赋存、输入通量和季节特征

本文对大连海域入海河流和入海排污口中19种PFASs和2种PFOS新型替代品Cl-PFESAs进行了分析,估算其入海通量,并分析了季节变化特征.结果表明,研究区域入海河流中总PFASs的含量范围为9. 85～757 ng·L~(-1)(浓度中位数为74. 7 ng·L~(-1)),与国内外其他河流相比,大连海域入海河流中总PFASs的含量处于中等或较低水平;入海排污口中总PFASs的含量范围为9. 19～801 ng·L~(-1)(浓度中位数为29. 5 ng·L~(-1)).入海河流和入海排污口中PFASs的主要贡献要素为PFOS和PFOA,其中入海河流、市政污水和污水处理厂出水中总PFASs含量未发现明显的季节差异特征,但工业废水中冬季含量显著高于夏季.计算结果显示,大连海域总PFASs入海通量约123 g·d~(-1)(44. 7 kg·a~(-1)),入海河流和入海排污口的贡献相当.全氟/多氟醚类磺酸化合物(Cl-PFESAs)检出率较低,其中8∶2Cl-PFESA均为检出.     

2016-2021年长江口海域营养盐时空变化特征及其影响因素研究

为研究长江口海域营养盐时空变化特征及其主要影响因素,本研究基于2016-2021年长江口生态环境监测数据、长江流域入海断面监测数据以及长江径流数据,根据长江口盐度(S)空间分布特点,将该海域分为口门区(S<5‰)、河口区(5‰25‰),从分区的角度探讨长江口海域溶解性无机氮(DIN)、磷酸盐(PO₄-P)、硅酸盐(SiO₃-Si)的浓度时空分布、营养盐结构及限制因子.结果表明：(1)时间上,2016-2021年DIN、PO₄-P浓度呈波动下降趋势,SiO₃-Si浓度则呈波动上升趋势. DIN浓度主要表现为春季>夏季>秋季,PO₄-P和SiO₃-Si浓度则均呈现秋季>夏季>春季的趋势.(2)空间上,DIN、SiO₃-Si浓度均呈由近岸向远海逐渐递减的趋势,均表现为口门区>河口区>海水区,而PO₄-P浓度则表现为河口区>口门...     

闽江口营养盐生物地球化学过程研究

对2007年在闽江口的全潮观测数据分析表明,在河口过程,悬沙、无机氮、硅与潮汐的变化相反,表现出涨潮时降低,落潮时升高的变化特征;而水位、盐度与潮汐的变化相一致;磷与潮汐的变化不明显,磷酸盐缓冲机制受到悬沙与水相互作用的控制.闽江口水体中硅酸盐、磷酸盐、无机氮浓度范围分别为0.63～9.00 mg·L-1、0.013～...     

灌河口海域沉积物中有机氯农药的空间分布、来源解析与风险评估

2011年4月通过GC定量检测和210Pb测年对灌河口海域表层和柱状沉积物中OCPs (Organochlorine Pesticides)的空间分布、来源解析进行了研究。结果表明:灌河口海域表层沉积物中OCPs的浓度在nd~58.310-9 (干重)之间,河口海域O,P'-DDT浓度明显高于潮间带和入海河段,3个区域浓度排序为:潮间带河口海域入海河段。DDTs和HCHs浓度均处于国内中等水平。柱状沉积物中OCPs浓度在(2.0~850.0)10-9之间、平均值210.010-9,90年代初期OCPs浓度有所下降,2000年后又在波动中升高。来源解析及柱状样中OCPs浓度变化、转化情况均表明该海域沉积物有新的DDTs源输入。参照加拿大颁布的沉积物质量标准对灌河口沉积物进行风险评估,结果表明灌河口海域以DDT和DDD为主的毒性已处于频繁效应,需深入开展沉积物的环境风险评估研究,确认开展OCPs底质修复方案及区域。     

长江水体营养盐输入及对长江口海域营养盐浓度和结构的影响

根据2011—2014年共12次长江大通站的调查数据,分析了长江水体中溶解无机氮（DIN）、活性磷酸盐（PO₄-P）和活性硅酸盐（SiO₃-Si）浓度的季节变化规律并估算了各项营养盐入海通量,比较分析了自1960s以来通过长江输入的各项营养盐通量变化及对长江口海域营养盐浓度和结构的影响。结果表明,长江水体中DIN浓度夏秋高、冬春低,而PO₄-P浓度则呈现秋冬高、春夏低的变化特点,SiO₃-Si浓度与总悬浮颗粒物浓度显著相关,但无明显季节变化。DIN、SiO₃-Si通量与长江径流变化一致,呈现夏季高、冬季低的变化特征;PO₄-P通量则呈现秋季高、冬季低的变化特征。自1960s以来,DIN和PO₄-P通量均呈上升趋势,2010s较1960s分别增加9.5倍和3.6倍,而SiO₃-Si通量呈下降趋势,2010s较1960s减少0.6倍;导致长江口海域DIN和PO₄-P年均浓度分别升高4.5和0.8倍,SiO₃-Si年均浓度则下降0.6倍,氮磷比升高两倍,硅氮比和硅磷比分别降低0.9和0.8倍,这可能是导致近60 a来长江口海域赤潮发生面积增加和硅藻比例减少的原因之一。     

“引江济太”过程中长江-望虞河-贡湖氮、磷输入特征研究

为了解"引江济太"调水过程中长江、望虞河对贡湖营养盐输入特征,于2013年8月和2013年12月引水期间对20个采样点各形态N、P质量浓度的沿程和时间变化以及百分含量占比进行研究.结果表明,两个不同的引水期,长江-望虞河-贡湖段水体各形态N、P沿程和时间变化均表现不一:长江引水经望虞河入贡湖后,水体NO-2-N、NO-3-N、NH+4-N和TN质量浓度均较长江和望虞河段有不同程度的降低,而贡湖段DON质量浓度显著高于长江和望虞河段,但长江-望虞河段水体各形态N中NO-3-N质量浓度最高.长江和望虞河TP质量浓度总体表现平稳,而各形态P质量浓度在两个引水时期内有所变化.从时间变化来看,2013年8月水体的DON和TP质量浓度总体上高于12月;而NO-3-N和DOP质量浓度总体上低于12月.总体来说,两个引水时期内,NO-3-N和TPP是望虞河经长江引水的主要N、P形态;而贡湖经望虞河水体输入的N、P主要形态分别为NO-3-N、PO3-4-P和TPP.     

九龙江河口区主要污染物时空变化特征

根据九龙江河口区近30年的历史监测资料和2010年2个航次的现场调查资料,分析了该海域表层海水中无机氮(DIN)、活性磷酸盐(DIP)、化学耗氧量(COD)和石油类浓度的年际变化特征和平面分布变化特征,并应用富营养状态指数(EI)对海水水质进行评价与分析.结果表明,近30年,DIN、DIP年均浓度持续上升,COD年均浓度呈“W”状小幅波动趋势,石油类年均浓度先缓慢增加再降低;DIN浓度平面分布呈由西至东递减的特征,不同年份的DIP浓度平面分布有所差别,而COD和石油类浓度平面分布呈由湾内、西海域向湾外递减的趋势;海水EI呈不断加速升高的趋势,海水水质富营养化程度急剧恶化;受九龙江径流影响,高富营养化海域主要分布在九龙江北、中、南港和南溪入海口附近.所得的主要污染物浓度年际变化特征和平面分布变化特征等将为实施入海污染物总量控制奠定坚实基础.     

珠江口及近海水体中铜的含量和形态及其与营养盐的空间分布关系

在对珠江河口及近海水体中Cu的含量和形态以及主要营养盐水平及形式进行监测分析的基础上,分析水体中Cu的总浓度、总溶解态Cu、颗粒态Cu以及游离态Cu与水体中主要营养盐及其主要赋存形式之间的内在联系。结果表明:水体中Cu的总浓度和各营养盐之间存在着对数分布的函数关系,其相关性N>Si>P,水体中游离态Cu与养分的相关性顺序为:NO2->SiO32->PO43->NO3->NH4+。通过计算得到研究水域中的N Si原子比为0 78,接近浮游生物体内的比值,说明水体中Cu的分布与N,Si养分的再生循环有着十分紧密的联系。      

长江口及其邻近海域营养盐与DSi余流通量的分布和季节变化

分别于夏季(2005年7月)、秋季(2005年11月)和春季(2006年4～5月)对长江口及毗邻海域进行观测,并根据水文数据、盐度与营养盐数据计算DSi余流通量.结果表明:三个季节SiO_3~(2-)平均浓度分别为54.31 μmol/L(秋季)、43.61 μmol/L(春季)和45.39 μmol/L(夏季).杭州湾区域PO_4~(3-)浓度一般比长江口高,与SiO_3~(2-)的分布情况不同,可能与悬浮物吸附与解吸附过程有关.调查区域内NO_2~- 和NH+4的浓度偏低.NO_3~-分布呈现出较好的保守性.NO_3~-占总氮的百分比平均为94.28%(夏季)、97.24%(秋季)、98.33%(春季).受陆源污染物排放的影响,在14号站位附近发现一个无机氮高于120 μmol/L的中心区.比较三个季节DSi余流通量东西分量和南北分量的绝对值,一般大潮大于小潮,表层大于底层.表层余流的方向一般向东,东南或南,底层流向主要是向西或西北.DSi的余流通量在近口门处站点较大,长江口前缘(SH1、SH2)和南缘(SH5)、杭州湾(ZJ1,ZJ2)的余流通量较大.     

盐沼植物对沉积物间隙水营养盐分布的影响

通过2007年8月~2008年5月对长江口崇明东滩中部潮间带4个不同植被带沉积物间隙水营养盐进行季节观测来研究盐沼植物对沉积物间隙水营养盐分布的影响.结果表明,大型植物生长带间隙水的NH4+-N、PO43--P浓度低于光滩,尤其是夏、秋两季NH4+-N的浓度比光滩低1个数量级以上.在植物生长季节,间隙水各种营养盐含量要明显高于冬季,且植物生物量与间隙水氮、磷有明显的相关关系.氮盐受植物的影响最明显,NH4+-N在互花米草与芦苇带分别是44.21、74.38μmol.L-1,明显低于光滩与海三棱草带(分别是340.14、291.87μmol.L-1);NOx--N的浓度比NH4+-N低1~2个数量级,但以芦苇带最高(5.94μmol.L-1).沉积物-水界面分子扩散通量结果表明,潮滩沉积物是上覆水中SiO32--Si、NH4+-N、PO43--P的源,NOx--N(NO3--N、NO2--N的总和)的汇,其中NOx--N从上覆水向沉积物的扩散通量[16.23μmol.(m2.h)-1]大于NH4+-N从沉积物向上覆水的扩散通量[15.53μmol.(m2.h)-1].植物的生长还通过影响沉积物-水界面的物质交换与间隙水中营养盐比值及其与上覆水间营养盐比值,对毗邻富营养化河口生态系统营养盐结构起到调节作用.     

太湖大浦口河口区沉积物中铁、磷的地球化学特征

对太湖西部大浦口河口区沉积物中的w(Fe2+),w(TP)和w(Fe-P)及间隙水中ρ(Fe2+)和ρ(PO₄3-)的空间及垂向分布特征进行了测定分析. 结果表明,上覆水中,河道的各项指标均大于湖区及河口,而在河道与河口沉积物中w(TP)基本相似,均小于湖区. 在河口沉积物垂向剖面上,存在约5,9及11 cm 的3个明显变化阶段. w(Fe-P)占w(TP)的16.7%～47.8%,与ρ(TP)的相关性较好(R0.526),但与其他指标的相关性并不明显. Fe-P是重要的磷形态,厌氧状态下有向间隙水解析扩散的潜力,并形成Fe3+与Fe2+间的转换. 间隙水中ρ(PO₄3-)与w(Fe-P)/w(TP)和ρ(Fe2+)存在非对应性,但与ρ(Fe)呈显著相关(R0.853).河口区PO₄3-的迁移转化受多种因素的作用,复杂的水动力活动和地球化学作用是主要控制因素.      

春季珠江口内营养盐剖面分布和沉积物-水界面交换通量的研究

2005年春季(4月)对珠江口内6个站位的营养盐剖面分布及沉积物-水界面的交换通量进行了全面研究。在获取该海域沉积物间隙水营养盐剖面资料的基础上,估算了沉积物-水界面营养盐的交换通量,并且与实验测定的沉积物-水界面交换通量进行了对比。研究结果表明,珠江口内间隙水营养盐在不同站位间含量差异明显,呈现出由河口向外海逐渐降低的分布趋势。对于大多数站位营养盐,交换实验得到的通量大于利用间隙水浓度梯度法估算的结果,交换实验具有更高的分辨率。应用交换实验测定的沉积物-水界面交换通量,体现了营养盐扩散和界面反应的综合作用结果。研究区域的NH4+,NO3-,NO2-,SiO44-和PO43-的交换通量分别为-1.318 4~0.985 4,-0.558 3~0.469 2,-1.518 8~0.143 8,-1.967 3~3.883 1和-0.246 4~0.093 9 mmol.d-1.m-2。     

长江中溶存甲烷的分布与释放

2008年1月和9月对长江的中、下游和长江口进行了调查,2007年9月～2008年8月每月在长江徐六泾进行了调查,用吹扫捕集-气相色谱法测定了长江各站位水体中甲烷的浓度并用Wanninkhof公式估算向大气的甲烷释放通量.结果表明,2008年1月长江中、下游表层水中甲烷平均浓度为(330.8±186.9)nmol·L-...     

调水调沙对黄河下游营养盐变化规律的影响

根据黄河首次调水调沙期间(2002年7月)和2002年在黄河利津站对营养盐的月际观测结果,系统分析了2002年黄河首次调水调沙期间黄河利津站和全年溶解无机态营养盐的变化,讨论了营养盐与水情要素之间的相互关系,计算了调水调沙期间及全年营养盐入海通量,并和历史资料作了比较.结果表明,调水调沙期间NO_3~-N、NO_2~--N、NH_4~+-N浓度的变化范围分别为169.3～273.2、 0.08～0.84、 1.39～5.04 μmol·dm~(-3),平均浓度分别为218.6、 0.16、 2.27 μmol·dm~(-3);PO_4~(3-)-P、 SiO_3~(2-)-Si浓度的变化范围为0.36～0.56、 161.4～195.8 μmol·dm～-3,平均浓度分别为0.48、 166.7 μmol·dm~(-3).在调水调沙期间,NO_3~--N浓度与水量无显著相关性,PO_4~(3-)-P浓度与水沙均无显著相关性,而SiO_3~(2-)-Si浓度与沙量呈显著正相关.与历史资料相比,调水调沙对黄河下游溶解态无机营养盐浓度在全年的变化规律并无明显影响.但黄河首次调水调沙短短不到一个月的时间,所输送的营养盐通量便占到当年输送通量的一半左右.调水调沙对营养盐输送通量在年内的分配产生重大影响,使得黄河营养盐向河口的输送非常集中.     

长江口最大浑浊带潮滩沉积物间隙水营养盐剖面研究

2005-03～2006-02对长江口崇明东滩高、中、低潮滩3个典型站点沉积物间隙水中各营养盐成分含量及其随深度的变化做了为期1a的逐月观测.结果显示,研究区域间隙水中NH₄⁺和SiO₃^2-的浓度一般在200～500μmol/L之间,高、中、低潮滩间显示出了不同的分布态势;与高潮滩和中潮滩相比,没有植被覆盖、粒径较粗的低潮滩往往具有较高的NH+4浓度和较低的SiO₃^2-浓度;     

东海赤潮高发区营养盐时空分布特征及其与赤潮的关系

根据2002-04～2003-02期间在长江口及其邻近海域进行的4个综合航次的调查资料,分析了该海区营养盐季节变化及分布特征,并初步探讨了海区营养盐状况与赤潮的关系.结果表明,各项营养盐的平均浓度分别为:溶解无机氮(DIN)(17.93±2.46)μmol·L-1,磷酸盐(PO3-4-P)(0.59±0.11)μmol·L-1和硅酸盐(SiO2-3-Si)(15.34±3.23)μmol·L-1,调查海区处于富营养化状态;海区营养盐含量存在明显的季节变化,表现为秋冬季节高于春夏季节,其平面分布特征呈现近岸高、外海低,沿岸方向向离岸方向逐渐降低的特点;调查海区DIN和SiO2-3-S主要来源于长江冲淡水等陆源输入,PO3-4-P主要来源于长江冲淡水和台湾暖流;调查海区的赤潮发生区域主要集中在营养盐浓度相对较高,而总悬浮颗粒物(TSP)含量相对较低的区域.     

太湖竺山湾藻华黑水团区沉积物中Fe、S、P的含量及其形态变化

对因藻华大量聚集死亡而造成水体呈强还原环境(DO=0.14 mg.L-1,Eh=-89.3 mV)的黑水团区中Fe-S-P的生物地球化学变化特征进行研究.结果表明,藻细胞残体的沉降使得黑水区沉积物表层有机质含量显著增加;因藻细胞残体的贡献,沉积物表层中Org-P含量急剧增加(比非黑水区多72 mg.kg-1);受较低Eh的影响,沉积物中与Fe结合的磷出现解析,使得黑水区沉积物中活性铁和PO43--P含量增加,黑水区中沉积物间隙水PO43--P要远高于非黑水团区,表明其有向上覆水释放的趋势;造成沉积物中Fe-P含量比非黑水区中的要低.在强还原条件下沉积物中铁的氧化物呈现出由结晶态向无定形态转化的趋势(Dithio-Fe比非黑水区高达30μmol.g-1),从而使得可供生物利用的活性铁含量增加,这为藻华再次发生提供了有利条件.黑水区表层沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)在初始阶段大量增加,但后期由于形成了H2S气体逸散到水体中其含量反而减少;表层沉积物硫化物含量也呈增加现象(比非黑水区表层沉积物中要高50μmol.g-1).