贵州红枫湖沉积物磷的生物有效性研究

选取贵州红枫湖这一典型的高原深水湖泊为研究对象,对其沉积物磷的生物有效性开展系统地分析研究。结果表明,红枫湖沉积物生物有效磷(BAP)含量从高到低依次为藻类可利用磷(AAP)Na HCO3可提取态磷(Olsen-P)水溶性磷(WSP),平均值分别为323、61.2和3.1mg/kg。红枫湖沉积物BAP含量呈现随深度增加而降低的垂向分布特征,在表层沉积物中含量较高,存在较大的磷释放风险。相关性分析表明,弱吸附态磷(NH4Cl-P)和可还原态磷(BD-P)可能是沉积物生物活性磷最主要的来源。红枫湖沉积物磷生物有效性的科学评价,将为科学制定湖泊沉积物内源磷污染治理方案提供理论依据。     

抚仙湖不同来源沉积物磷形态垂向分布特征

采用连续萃取法(SEDEX)对抚仙湖岸带代表不同污染来源的5个样点和湖心沉积物中磷形态的分布特征及垂向变化特征进行分析.结果表明,沉积物中无机磷(IP)是总磷(TP)的主要组成部分,占TP的70.46％ ±8.06％;磷形态以碎屑磷灰石(CAP)和闭蓄态磷(Org-P)为主,分别占TP的41.65％±17.04％和29.53％±8.06％,而可交换态磷(Ex-P)含量最低,仅占TP的2.42％±1.45％.不同点位TP含量和各形态磷分布特征不同,以磷矿开采污染为主的东大河口沉积物总磷含量及各形态磷含量远高于其它污染来源的沉积物,其中CAP含量达(131.46±84.78)μmol·g-1.沉积物磷形态垂向特征表征了流域人类活动对抚仙湖的污染历程.东大河口沉积物各形态磷含量随深度变化剧烈,尤其是CAP在8～14 cm随深度增加突然增大后又急剧降低,且均在11 cm处达最大值,这与抚仙湖流域磷矿开采兴起到矿点关闭的历史相吻合.湖心沉积物磷形态分布特征显示了湖岸各种污染来源“汇”的特点.     

太湖梅梁湾和五里湖沉积物磷形态的垂向变化

应用淡水沉积物中磷形态的标准测试程序(SMT),分析了太湖北部梅梁湾和五里湖沉积物中磷形态的垂向变化.结果表明,在同一湖泊,不同地点沉积物磷形态的垂向变化有差异.五里湖西部沉积物中铁/铝磷、无机磷和总磷在深度7～12cm处含量最高,往深层方向呈先增后减的垂向分布特征,而有机磷和钙磷含量则随深度增加呈减小趋势;梅梁湾小湾里沉积物中铁/铝磷、无机磷、有机磷和总磷含量均随深度增加呈减小趋势,至22cm以下略有增加,而钙磷却在柱样下部随深度增加呈累积趋势.研究还发现,近年来五里湖西部人为源的磷输入逐渐减小,可能得益于污水排放的削减;而梅梁湾小湾里沉积物中人为源的磷含量明显增加,可能与污水和农业径流输入有关.     

三峡水库蓄水至175 m后干流沉积物磷蓄积特征及释放潜力

为揭示三峡水库首次蓄水至175 m后,干流柱状沉积物磷的蓄积特征及其影响因素,于2010年10月下旬采集了三峡水库干流云阳至秭归等5个断面柱状沉积物样品,分析了沉积物粒径、有机质、矿物成分、总磷等理化特征,采用分级提取法分析了柱状沉积物各形态磷分布特征,并对三峡水库柱状沉积物磷的释放贡献率进行估算.结果表明,三峡水库干流柱状沉积物p H在7. 3～7. 8间,总体呈中性.沉积物组成以粉砂为主,含量为49. 4%～78. 6%,黏土为20. 6%～50. 6%,含砂量低于4. 4%,各断面中值粒径沿深度呈现出阶段性地增加或降低趋势.沉积物有机质含量为12. 94～53. 43 g·kg~(-1),从云阳至秭归断面沉积物有机质含量略有增加,碳氮比在4. 00～11. 64之间.三峡水库沉积物总磷为861. 86～1 024. 54 mg·kg~(-1),同一断面沉积物总磷垂向变化较小,且没有随深度变化呈现规律性变化趋势.三峡沉积物磷形态以钙磷为主,约占总磷含量的47. 83%～73. 90%,其余各形态磷所占比例较小.不同断面间磷形态垂向变化趋势差异较大.可交换态磷、铝磷及铁磷在个别断面表层0～4 cm范围内含量相对较高,而在16～20 cm处大部分断面沉积物各形态磷均不随深度发生变化.在同一深度下,不同断面生物可利用磷(可交换态磷、铁磷、铝磷之和,Bio-P)的含量及相对含量沿程分布趋势较为明显,从云阳至秭归断面均表现为沿程增加趋势. Bio-P相对含量为2. 78%～7. 05%,整体而言,三峡水库干流沉积物内源释放风险较小.沉积物生物可利用磷与有机质含量呈显著正相关(P 0. 05,N=50),有机质的分布和转化将影响三峡水库沉积物中磷的迁移和转化.     

滇池福保湾沉积物不同形态磷的垂向分布

应用SMT连续提取法分析滇池福保湾柱状沉积物的磷(P)形态,探讨P形态的垂向分布特征.沉积物中总磷 (TP)含量高,最高达4　200 mg/kg, 无机磷 (IP)是TP的主要部分,占TP的52%～91%, 铁/铝结合态磷 (Fe/Al-P)是IP的主要部分,占IP的55%～94%.同一湖区不同采样点的沉积物P形态的垂向变化不同,湖湾北端近河口处和南端远离河口处的沉积物中Fe/Al-P, IP, 有机磷 (OP)和TP含量随深度增加而增加,6～11 cm 层的含量最高,这与近年来入湖河流污染负荷削减和河堤阻隔导致P入湖量减少有关.河口处沉积物的钙结合态磷 (Ca-P)含量随深度增加而增加,最南端沉积物的Ca-P含量随深度增加而减少.离河口较远的沉积物中,Fe/Al-P, IP, OP,TP和Ca-P均随深度增加而减少.各点沉积物P形态的变化受该点人类活动带来的入湖污染物量的影响较大,距河口最远处的沉积物中P形态随深度变化不如其他点明显.      

城市浅水湖泊沉积物磷形态分布及其与间隙水磷的关系

研究了典型城市浅水湖泊莫愁湖沉积物中磷形态及间隙水中TDP、PO43--P含量的垂向分布情况,沉积物中IP是TP的主要组成部分,与湖泊富营养化密切相关的Fe-P占IP的30%左右,Or-P占TP的30%左右。柱状沉积物中磷形态的垂向分布规律比较复杂,但基本上随深度先增后减的趋势。沉积物中TPI、P、Or-P、Ca-P、Fe-P、DP之间都具有极显著的正相关关系,但与Al-P、Oc-P的相关关系不明显,间隙水中TDP、PO43-P浓度与沉积物中Or-P含量具有显著的正相关关系,但相关程度并不高,与其他形态则没有明显的相关关系。     

太湖不同营养水平湖区沉积物理化性质和磷的垂向变化

利用SMT标准测试程序对太湖3个不同营养水平湖区表层10 cm柱状沉积物进行磷赋存形态的垂向分析,并在此基础上讨论了沉积物有机质总量(w(OM)),细颗粒组成与磷赋存形态间的相关关系.结果表明,研究区各采样点沉积物的w(TP)平均值为437～1 650 mg/kg,最高为1 809 mg/kg; w(OM)平均值为17.93～38.76 mg/g;沉积物颗粒组成以粉砂和粘粒为主,占总量的49.64%～83.57%.不同湖区沉积物磷形态的垂向分布规律不同,总体上TP,无机磷(IP),铁铝结合态磷(Fe/Al-P)表现出在表层富集的现象, 钙结合态磷(Ca-P)和有机磷(OP)随深度的变化不大; w(OM)自表层向下逐渐降低. 无机磷占沉积物中总磷的比例较大,且其含量与Fe/Al-P的含量密切相关.Fe/Al-P占TP的比例随沉积物污染程度的增加而升高,是与人类活动密切相关的;有机质总量与OP显著相关;粘粒比例随污染程度的增加逐渐增大.      

山东沂河橡胶坝蓄水段沉积物磷形态分布

橡胶坝促进河流颗粒物沉积，坝前蓄水段沉积物磷形态分布及其相关性分析对河流水环境保护与橡胶坝建设等具有重要指导意义。该文以沂河岜山橡胶坝蓄水段为例，在分析沉积物磷形态分布特征及其污染风险的基础上，探讨其相互关系。结果表明：蓄水段表层沉积物（0～5 cm）Fe/Al-P、Ca-P和TP含量分别为526.03～4 371.49 mg/kg、457.36～4 462.6 mg/kg和983.39～8 792.43 mg/kg,Fe/Al-P是TP的主要赋存形态，占TP的比例为20.23%～65.34%，含量较高点位主要集中在距离左岸50～100 m的滞留区域。垂向上，磷形态分布较为复杂，波动性大，但总体呈现出上层（0～20 cm）含量低于下层（>20 cm）的趋势。单因子污染指数和生物有效性指数评价均显示，蓄水段沉积物磷污染处于严重水平，橡胶坝建设促进沉积物对磷的富集。相关性分析表明，Fe/Al-P、IP、BAP、TP之间呈显著正相关关系，蓄水段沉积物磷主要来源为沂水县周边工业废水和城镇生活污水，且具有较高潜在生态风险。     

太湖梅梁湾沉积物磷的垂直分布及环保疏浚深度的推算

采集了太湖梅梁湾的柱状沉积物,分析和研究了沉积物中磷的形态、吸附动力学以及潜在的可交换性磷随深度的变化.结果表明,样品中各形态的磷含量随着深度增加总趋势为减小.不同深度的沉积物对磷的吸附过程具有相同的变化趋势,在前3h内,沉积物对磷的吸附速度较大;12h后,基本达到平衡.磷最大吸附量随深度的增加呈上升趋势,到达18cm后趋于平缓.样品中的潜在可交换性磷(qi)的含量为2.48～17.40mmol/kg,其分配系数(Kp)为1.81～51.44m³/kg,随深度的增加,qi和Kp均呈先增加后减小的趋势.根据疏浚后新形成的表层沉积物磷的净释放量(即表征磷释放的潜在可交换性磷与表征吸附的最大吸附量之差)的变化趋势,推算出该区域环境保护疏浚的最小深度为25cm.     

滇池与红枫湖沉积物中磷的地球化学特征比较研究

对比研究了滇池与红枫湖表层沉积物中磷的形态含量及其生物有效性.结果表明,两湖沉积物总磷含量相当,分别为1373.8～ 4616.3mg·kg-1、1194.4 ～4324.3 mg·kg-1.HCl-P、Res-P为滇池沉积物中主要的磷形态,占总磷的62.9％ ～86.4％;而红枫湖中磷形态顺序为NaOH-P＞ Res-P＞ HCl-P＞ BD-P＞ NH4Cl-P;两湖沉积物中有机磷均以低活性态为主.红枫湖沉积物中NH4Cl-P、BD-P、NaOH-rP及生物有效磷等平均含量明显高于滇池,表明其内源磷释放对上覆水体富营养化的贡献更大.Olsen-P与NH4Cl-P、BD-P、NaOH-rP等活性磷形态呈显著正相关,而与NaOH-nrP、HCl-P、Res-P、TP等相关性不显著,因此,可作为评价两湖沉积物释磷能力及其潜在环境风险的重要指标.     

基于沉积物中总氮和总磷垂向分布与吸附解吸特征的白洋淀清淤深度

针对白洋淀清淤示范区2种主要水体类型：开阔淀和鱼塘,采用沉积物总氮（TN）和总磷（TP）的垂向分布拐点法和吸附解吸平衡浓度法,开展了清淤深度确定研究.根据沉积物TN和TP含量垂向分布拐点法与吸附解吸平衡浓度分别确定的清淤深度是一致的.南刘庄示范区淀水体清淤深度为（50±10）cm,南刘庄示范区鱼塘水体清淤深度为（30±10）cm,采蒲台示范区鱼塘水体清淤深度为（30±10）cm.沉积物对NH₄⁺-N吸附/解吸平衡浓度（ENC₀）与交换态NH₄⁺-N含量和TN含量显著正相关;沉积物对溶解态活性磷（SRP）吸附/解吸平衡浓度（EPC₀）与沉积物交换态SRP含量和TP显著正相关.沉积物TN和TP含量可以预测沉积物对上覆水体释放氮、磷的风险.南刘庄和采蒲台清淤示范区沉积物有向上覆水释放氮、磷的趋势,沉积物是水体营养的来源.建议判别清淤深度TN控制值为750mg·kg^-1、TP控制值为500mg·kg^-1,沉积物剖面TN含量大于750mg·kg^-1、TP含量大于500mg·kg^-1,可设计为清淤层.     

红枫湖流域枯水期土壤理化特征与磷素分异研究

对贵州省红枫湖枯水期流域土壤的理化性质、磷素含量与形态分布进行了初步研究。结果表明,土壤偏酸性,以粉砂粒为主,消落带土样含水率略高于林地和荒地。表土全磷和速效磷含量为99.6~679.5mg/kg和1.1~18.6mg/kg,低于我国土壤平均水平,属喀斯特地质性缺磷;最高值分布在受人类活动污染严重的管理处和后午,且随土层深度的增加而降低。土壤中不同磷形态的含量顺序为Residual-PNaOH-PHCl-PNaHCO3-PH2O-P。其中,耕作土壤中有机碳、全氮、全磷和速效磷含量,以及H2O-P、NaHCO3-P和总可提取态磷的比例均显著高于荒地和林地,表明耕作与施肥过程不仅提高了土壤全磷和生物活性磷含量,也加剧了水土流失的环境风险。     

太湖草、藻型湖区沉积物-水界面厚度及环境效应研究

在太湖草、藻型湖区采样,分别测定了1,3,5,10,15cm 5层沉积物和沉积物表面以上5,20,35cm处及水表面以下20cm处4层水的多项指标.结果表明:草型湖泊水柱中SS总、SS有机、Ch1-a、TN、TDN、TP和TDP等指标显著低于藻型湖区;草型湖区水柱中SS总、SS有机、TN、TDN和TP都呈现出越往下浓度越高的趋势,而藻型湖区各水层间差异不明显.两类湖区沉积物的TN、TP、TOC和粒径都在3～5cm处出现拐点;草型湖区沉积物溶解氧层厚度(＜1mm)小于藻型湖区(＜2.5mm).可见在不同的生境类型以及不同的指标体系下,沉积物-水界面的厚度也相应不同.     

星湖底泥磷含量剖面特征及其生物可利用性研究

通过对星湖底泥柱状样的采集与分析,研究了星湖底泥中磷的赋存形态、垂向变化规律及生物可利用磷的特征。结果表明,TP随深度增加而降低,含量0.25 mg·g^-1～1 mg·g^-1,生物可利用性磷的含量为0.1mg·g^-1～0.45 mg·g^-1,占TP比例较高;间隙水中磷酸盐含量明显高于湖水,相对于湖水呈可释放状态。若外界氧化还原条件发生变化,底泥磷的释放可成为影响星湖富营养化的主要因素之一。     

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.     

东湖沉积物中氮磷形态分布的研究

武汉东湖是具有代表性的城市浅水型湖泊.在2004年采用现场调查、布点检测和实验室化学性质分析等方法,对东湖西南部的子湖--庙湖的沉积物柱芯的氮和磷进行了形态分析,对其垂直剖面分布和季节性变化进行了调查.研究表明,沉积物中氮的赋存特征和变化规律为:总氮平均含量1.62～3.17g/kg,在垂直剖面上表现为随沉积深度的增加而降低的趋势;其含量随季节变化有周期性的规律,春季沉积物中总氮的含量是1 a中最少的,夏季开始增加,秋冬季总氮量达到最大.因受沉积物总氮和埋藏环境的双重影响,沉积物中铵态氮平均含量的季节性变化规律与总氮相似,春季铵态氮的含量最少为117.66mg/kg,夏秋季含量达到最大为216.20mg/kg,冬季稍有减少.沉积物中各形态磷的垂直赋存特征为:在0～10em沉积深度内,总磷(TP)含量0.255～3.36g/kg、不稳态磷(LP)含量0.192～11.00mg/kg、铁结合磷(Fe-P)含量13.47～1379.91mg/kg和铝结合磷(Al-P)含量7.77～317.64mg/kg,均有明显的"表层富积"现象,其含量随深度的增加而迅速减少,通常>10 cm后这些磷形态的含量保持稳定.结果表明,造成湖泊水体富营养化的污染源有外源和内源,当外源截污后,内源沉积物中的营养盐仍可能使湖泊处于富营养化状态;磷仍然是东湖最主要的限制性营养元素,春季湖区沉积物中铁结合磷比例最大,占沉积物TP的44.30%,说明庙湖水域污染程度严重.     

无锡锡山区宛山湖底泥污染及生态清淤研究

底泥生态疏浚作为生态修复的重要措施之一,已广泛应用于太湖流域水环境综合治理。为解决区域的水环境问题,进一步提高人居环境质量,开展了锡山区宛山湖底泥污染和生态清淤研究。以宛山湖九里河口以北湖区为研究对象,通过对宛山湖基本情况及底泥污染现状调研分析,充分考虑通航和引水需求以及施工深度限制等因素,确定生态清淤范围和工程量。本次疏浚面积为0.75 km²,疏浚深度为0.3～1.3 m,疏浚总量为56.82万m³,其中底泥清淤34.82万m³,航道疏槽22.00万m³。从清淤要求、清淤深度、清淤设备选择、清淤工艺等关键技术点着手制定宛山湖北部湖区底泥清淤方案。通过对先导区污染底泥的生态清淤,有效削减底泥内源污染,促进宛山湖水体水质改善,并为宛山湖水生态修复奠定基础,具有显著的环境和社会效益。     

湖泊疏浚对沉积物再悬浮及磷迁移影响的模拟研究

选择太湖梅梁湾污染沉积物为研究对象,选取夏季和冬季两个典型季节,进行室内模拟试验研究了湖泊疏浚对沉积物再悬浮及磷迁移的影响.结果表明,研究区模拟疏浚20 cm能够有效地抑制沉积物发生再悬浮,冬季疏浚比夏季疏浚抑制效果更好,在扰动过程中夏季未疏浚对照和疏浚水柱总悬浮物(TSS)最大含量分别为初始值的7.0和2.2倍;而冬季未疏浚对照和疏浚水柱分别为24.3和6.4倍.统计分析发现,夏、冬两季模拟试验未疏浚对照和疏浚水柱中总磷(TP)、磷酸盐(PO34--P)含量都与TSS含量变化呈现显著正相关(P<0.05),表明风浪扰动造成大量沉积物再悬浮,并伴随内源磷的释放是水柱中TP和磷酸盐的主要来源.夏季模拟试验疏浚对水柱中TP和磷酸盐负荷控制效果略差,冬季模拟试验疏浚水柱中TP和磷酸盐含量都显著(P<0.01)低于未疏浚对照.利用薄膜扩散梯度(DGT)技术研究了夏季疏浚沉积物-水界面上间隙水中溶解态活性磷(DRP)垂向分布,未疏浚水土界面中间隙水DRP扩散层厚度大于疏浚样,但疏浚样间隙水DRP在水土界面的离子浓度势能大于未疏浚对照样,表明底泥疏浚可以有效地降低疏浚区间隙水中DRP潜在的释放风险,但水动力作用下短期内可能会导致疏浚间隙水中DRP释放.对于太湖这样的大型浅水湖泊,确定最佳的疏浚时令、疏浚深度及疏浚范围至关重要.     

红枫湖季节性热分层消亡期水体的理化特征

以云贵高原典型的人工河道型水库红枫湖为研究对象,对近2年来4个代表性湖区季节性热分层消亡期水体的理化特征进行了原位监测. 结果表明:红枫湖水体季节性热分层历经发生、发展和消亡的周期性演化过程,对湖泊水环境的变化起着重要的控制作用. 秋季初期,气温骤降易于引起季节性热分层的突发性消亡,表现为水体垂向混匀. 以2010年为例,分层消失使得上层水温由28.6 ℃降至23.0 ℃,ρ(DO)(溶解氧浓度)由9.6 mg/L降至4.0 mg/L,pH由8.8降至7.9,电导率由0.32 mS/cm升至0.36 mS/cm,局部湖区出现鱼类死亡现象;短时间内的剧烈垂直混合,致使沉积物营养盐扰动释放,上部水体ρ(TP)增加了约0.01 mg/L,ρ(TN)增加了0.1 mg/L. 红枫湖水体垂向混合可对湖泊水环境产生重要影响,其影响的水体深度和环境效应一方面与气温变幅等因素有关,另一方面还受湖泊温跃层位置和底层水体的绝对温度等因素控制,在预测该类突发性水质恶化事件及评估其环境影响时需予以考虑.