不同湖泊入湖河流沉积物可转化态氮的空间分布及其影响因素

研究河流沉积物氮形态的分布可以了解流域的水环境现状.本研究通过分级浸取方法得到沉积物的离子交换态氮(IEF-N)、弱酸浸取态氮(WAEF-N)、强碱浸取态氮(SAEF-N)以及强氧化剂浸取态氮(SOEF-N),对比研究了太湖西部入湖河流(东苕溪、西苕溪)和洪泽湖西部入湖河流(安河、濉河)沉积物中氮形态的空间分布特征,分析了可转换态氮的主要影响因素.结果表明,不同流域之间沉积物的基本理化性质存在明显的差异,导致沉积物总氮以及可转化态氮的含量及空间分布也不相同.总体而言,太湖西部河流沉积物中总氮和总可转化态氮的含量略高于洪泽湖西部河流,但前者的空间变化小于后者.太湖西部河流沉积物与洪泽湖西部河流沉积物的可转化态氮含量大小排列顺序也有所不同,前者为SOEF-NSAEF-NWAEF-NIEF-N,后者为SOEF-NSAEF-NIEF-NWAEF-N,且后者各形态氮的含量变化更为明显,这主要与沉积物的组成和氮来源有关.研究区沉积物中可转化态氮的分布受其理化性质的影响明显,尤以有机质和粒度的影响最明显.     

有机质对湖泊沉积物不同形态氮释放动力学影响研究

模拟研究了有机质对太湖贡湖和五里湖沉积物不同形态氮释放动力学的影响,并从沉积物有机质官能团、各形态可转化态氮含量以及离子释放量变化等方面对其机理进行了探讨.结果表明,随着沉积物有机质含量增加,其各形态氮释放平衡时间延长,释放量呈先快速增加后缓慢趋于平衡的趋势;氨氮最大释放量呈下降趋势,硝氮和溶解性有机态氮最大释放量呈先增加,后快速下降趋势;相比而言,污染严重的五里湖,有机质对沉积物各形态氮释放量的影响大于污染较轻的贡湖.随有机质含量增加,沉积物SOEF-N含量增加,IEF-N、SAEF-N和WAEF-N含量降低;HPO₄^2-和SO₄^2-释放量降低,溶解性有机碳释放量呈先增加后降低趋势.随着有机质含量增加,沉积物脂肪族官能团减少,极性官能团增加.沉积物有机质含量增加,通过改变其极性官能团,影响各种离子释放量和使可转化态氮向稳定态转化,抑制各形态氮释放.     

不同湖泊表层沉积物氮形态的分布特征与影响因素

为了揭示东部平原骆马湖、高邮湖、滆湖和阳澄湖四个湖泊沉积物中氮的分布特征及其影响因素,采用分级浸取法研究了湖泊表层沉积物中离子交换态氮（IEF-N）、弱酸可浸取态氮（WAEF-N）、强碱可浸取态氮（SAEF-N）、强氧化剂可浸取态氮（SOEF-N）这四种可转化态氮（TTN）和非转化态氮（NTN）的赋存特征,并结合沉积物粒度、pH值、总有机碳（TOC）和总磷（TP）含量等理化性质,利用多元统计分析了影响各形态氮分布的主要因素.结果表明：四个湖中氮均以TTN为主,且四个湖泊中TTN含量组成均表现为SOEF-N最高,IEF-N最低.沉积物中IEF-N、SOEF-N和NTN的空间分布趋势均与总氮（TN）一致;四种形态TTN的含量均表现为滆湖、阳澄湖高于骆马湖、高邮湖,其中骆马湖中各氮形态空间变化最大,主要与该湖中水生植物分布不均和大量采砂活动有关.IEF-N与TN呈极显著相关性,说明IEF-N的变化趋势与TN类似,TN含量在一定程度上可反映湖泊内源污染释放的高低.pH值、粒径对氮形态的影响较小,而C/N、磷输入、TOC均不同程度的影响着氮形态的含量及分布,尤其以P和TOC最为明显.     

鄱阳湖沉积物可转化态氮分布特征及其对江湖关系变化的响应

选取不同高程鄱阳湖表层沉积物,通过研究其总可转化态氮与各形态可转化态氮含量及分布特征,试图揭示江湖关系变化导致的水位变化对鄱阳湖沉积物氮潜在释放风险的影响.结果表明:1鄱阳湖表层沉积物总氮(TN)含量在389~3 865 mg·kg-1之间,空间分布上呈"五河"入湖尾闾区湖心区北部湖区的趋势;总可交换态氮含量在319.36~904.56 mg·kg-1之间,占TN的52%,空间分布趋势与TN相同;2鄱阳湖3个湖区沉积物各形态可转化态氮的含量大小排列次序均为:SOEF-N(强氧化剂可提取态氮)≈SAEF-N(强碱可提取态氮)WAEF-N(弱酸可提取态氮)IEF-N(离子交换态氮);3江湖关系变化致使鄱阳湖枯水期沉积物出露时间提前并且延长,进而导致不同高程沉积物可转化态氮(TTN)含量差异明显,3个湖区沉积物可转化态氮含量均表现为枯水期丰水期,高程越高,由于其沉积物出露时间较长,可转化态氮含量较高,即可转化态氮含量12 m~13 m高程沉积物11 m~12 m高程沉积物10m~11 m高程沉积物;4随着高程的增加,沉积物各形态可转化态氮含量都呈现增加的趋势,其中SAEF-N和WAEFN含量及其占总可转化态氮的比例变化幅度较小,而IEF-N和SOEF-N含量以及其占总可转化态氮比例的增幅均较为显著.如果江湖关系进一步变化,枯水期水位继续下降,势必会引起沉积物出露面积增大及出露时间延长,从而导致沉积物TN、可转化态氮以及释放风险较高的氮形态IEF-N和SOEF-N含量的增大,来年丰水期可能会增加鄱阳湖沉积物氮释放风险.     

白洋淀夏秋季沉积物氮赋存形态及分布特征

为研究白洋淀夏秋季各典型淀区沉积物中氮赋存形态及分布特征,采用逐级提取方法将沉积物中氮分为离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可浸取态氮(WAEF-N)、强碱可浸取态氮(SAEF-N)和强氧化剂可浸取态氮(SOEF-N),并对沉积物各形态可转化态氮与间隙水氨氮、硝氮的相关性进行分析。结果表明:夏季沉积物TN含量为3195.95~6335.34 mg/kg,秋季沉积物TN含量为3553.89~5786.3 mg/kg,原始区和养殖区的TN含量夏秋两季差异最大;夏秋两季15个采样点及5个功能区各形态氮含量均表现为WAEF-N>SOEF-N>SAEF-N>IEF-N,各形态可转化态氮含量无明显的季节变化特征;相关分析表明,沉积物中的弱酸可浸取态氨氮、硝氮与间隙水中的氨氮、硝氮在夏秋两季均相关性显著(P<0.05)。     

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.     

白洋淀冰封期沉积物中氮赋存形态及分布特征

为研究白洋淀冰封期沉积物中氮的赋存形态及分布特征,初步探究氮素演变规律,于2019年1月采集白洋淀北部、中部、南部淀区的表层沉积物,采用氮连续分级浸提方法,将沉积物中的氮分为离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可浸取态氮(WAEF-N)、强碱可浸取态氮(SAEF-N)和强氧化剂可浸取态氮(SOEF-N)。结果表明:白洋淀冰封期沉积物总可转化态氮含量为3415. 256～5683. 580 mg/kg,平均值为4439. 975 mg/kg;空间分布上存在明显的差异,并呈现中部淀区>南部淀区>北部淀区的趋势,其中位于中部淀区的文化苑采样点总可转化态氮的含量最高,这主要与淀区不同的生态功能有关。3个分区中沉积物各形态氮的含量顺序均为WAEF-N>SOEF-N>SAEF-N>IEF-N,表明白洋淀沉积物受沉积环境和有机质等多重因素的影响。总之,白洋淀沉积物在冰封期较高的总可转化态氮含量和氮形态组成显示出底泥沉积物接纳了大量的可溶性污染物成为内源污染源,可能会在冰封稳定期、融冰期后的一段时间增加白洋淀氮释放风险。     

海州湾表层沉积物中氮的赋存形态及其生态意义

于2014年10月在海州湾采集表层沉积物,利用分级浸取分离的方法,对其中的离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可浸取态氮(WAEF-N)、强碱可浸取态氮(SAEF-N)及强氧化剂可浸取态氮(SOEF-N)4种可转化态氮(TTN)的含量进行了分析测定,结合沉积物的有机质含量(TOC)、粒度分布,讨论了各形态氮的生态意义.结果表明:IEF-N、WAEF-N、SAEF-N、SOEF-N、非转化态氮(NTN)、总氮(TN)的平均含量分别为12.63、5.78、8.93、85.32、568.93和681.59 mg·kg-1;各形态氮在TTN中所占的比例大小顺序为SOEF-N(75.73%)IEF-N(11.21%)SAEF-N(7.93%)WAEF-N(5.13%).研究还表明,沉积物中TN与TOC和粒径具有显著的相关性(p0.01);WAEF-N与TOC具有显著的相关性(p0.01),与粒径也具有显著相关性(p0.05),其他形态氮与TOC、粒度分布均有一定程度的相关关系;各形态氮与水体中的溶解态无机氮(DIN)、叶绿素a具有相关性,说明沉积物中的氮对海洋生态环境有着重要意义.     

梯级水库运行对沉积物氮形态时空分布的影响——澜沧江和怒江对比研究

为探究梯级水库运行对河流沉积物氮形态时空分布的影响,分别在枯水期和汛期对澜沧江和怒江沿程表层沉积物进行跟踪监测,并利用分级连续浸取分离法得到了离子可交换态氮(IEF-N),弱酸可浸取态氮(WAEF-N),强碱可浸取态氮(SAEF-N)和强氧化剂可浸取态氮(SOEF-N)等四种沉积物氮形态.结果表明:(1)怒江和澜沧江自然河流段可转化态氮(TTN)含量略低于水库段,沿程分布含量范围512.2～1548.5mg/L,同时期4种可转化态氮形态分布规律基本一致,枯水期SOEF-N>WAEF-N>SAEF-N>IEF-N,含量范围分别为486.6～1424.8,3.3～83.1,1.4～88.8和1.2～10.7mg/kg;汛期WAEF-N>SOEF-N>SAEF-N>IEF-N,含量范围分别为360.7～755.7,42.8～656.2,6.8～394.3和35.8～153.6mg/kg;(2)梯级水库运行导致有机质富集,颗粒物粒径变小,对WAEF-N的释放有抑制作用;梯级水库运行导致水库段沉积物粒径变小,而SOEF-N主要分布在细颗粒中,致使沉积物的矿化作...     

梯级水库建设对怒江与澜沧江沉积物氮形态分布的影响

为探究梯级水库建设对沉积物氮形态分布的影响,通过分级浸取方法得到沉积物的离子交换态氮（IEF-N）、弱酸提取态氮（WAEF-N）、强碱提取态氮（SAEF-N）以及强氧化剂提取态氮（SOEF-N）,对比研究了有梯级水库建设的澜沧江和干流无水电站建设的怒江沉积物中氮形态的分布特征,分析了可转化态氮的主要影响因素.结果表明,两条流域沉积物赋存环境存在差异,进而使沉积物的理化性质呈现明显的差异,最终导致沉积物可转化态氮的含量及空间分布也不同,澜沧江沉积物可转化态氮的含量高于怒江,且澜沧江的空间变化也大于怒江,怒江IEF-N、WAEF-N、SAEF-N与SOEF-N含量范围分别为1.56~2.55,16.91~46.42,1.83~10.66,486.61~719.27mg/kg,澜沧江IEF-N、WAEF-N、SAEF-N与SOEF-N含量范围分别为1.55~14.35,20.77~83.08,1.36~92.15,562.61~1404.82mg/kg.两条河流的可转化态氮含量大小排列顺序一致,均为SOEF-N > WAEF-N > SAEF-N > IEF-N,怒江与澜沧江上游自然河段可转化态氮含量及空间分布基本一致,但在澜沧江的梯级水库段上,4种可转化态氮空间分布特征发生了较明显的变化,产生这种现象的原因主要是水库的建设导致了沉积物理化性质的改变,总有机碳、粒度、氧化还原电位对可转化态氮的影响不同.     

胶州湾沉积物氮的环境生物地球化学意义

利用氮的分级浸取技术,研究了胶州湾不同粒级沉积物中氮的赋存形态.研究表明,胶州湾沉积物中可转化态氮可分为离子交换态、弱酸浸取态、强碱浸取态和强氧化剂浸取态.不同粒级沉积物中各形态氮占可转化态氮的比例各不相同.在细、中和粗粒级沉积物中,强氧化剂浸取态氮是可交换态氮的优势形态,分别占可转化氮的35.38%、44.38%和58.69%.在中、粗粒级沉积物中,强碱浸取态氮是无机氮的主要赋存形态,分别占可转化态氮的26.31%和25.85%.在细粒级沉积物中,离子交换态氮是优势态的无机氮,占可转化态氮的27.67%.相关分析表明,对于胶州湾来说,沉积物的粒度越细,氮的含量就越高,各形态氮大致与细、中粒级沉积物含量呈正相关,而与粗粒级沉积物含量呈负相关.研究还表明,不同粒级沉积物中氮与浮游植物数量、叶绿素a以及上覆水体中硝酸盐的含量大致都在一定程度上呈正相关,这一方面说明了沉积物对上覆水体元素的含量有着不可忽视的影响,另一方面也说明了沉积物中的氮对海水的富营养化水平有着较好的指示和十分重要的环境意义.     

五里湖和贡湖不同粒径沉积物吸附磷实验研究

通过研究五里湖和贡湖不同粒径沉积物对磷的吸附动力学曲线和吸附等温曲线,分析了不同粒径沉积物氮、磷和有机质含量以及化学组成等理化特征对其吸附磷的影响,初步得出如下结论五里湖和贡湖不同粒径沉积物对磷的吸附动力学曲线和吸附等温曲线具有相似的变化趋势;贡湖沉积物每一粒级的吸附量、吸附速率和吸附效率均高于五里湖沉积物;各粒级的变化趋势均为粘粒级＞细砂粒级＞粗砂粒级＞粉砂粒级;各粒级中粉砂粒级SiO2含量最高,可能是造成其对磷的吸附量、吸附速率和吸附效率在各粒级中最低的原因.     

近百年来滇南双龙水库沉积物中氮的赋存特征变化

为研究沉积物中氮形态及其质量分数对湖库水体富营养化的影响,在滇南双龙水库采集沉积柱样,分析TN、TIN（可转化态氮）、IEF-N（离子交换态氮）、WAEF-N（弱酸浸取态氮）、SAEF-N（强碱可浸取态氮）、SOEF-N（强氧化剂可浸取态氮）质量分数的剖面特征.通过Pearson相关、RDA（冗余分析）和回归分析探讨沉积物理化性质对氮迁移转化的影响,并结合TLI（综合营养状态指数）和ON（有机氮）指标评估水库氮引起的富营养化程度.结果表明:①柱芯（70 cm）的沉积年代为1871—2011年.②沉积物中w（TN）范围为0.832~5.744 mg/g,其中w（IEF-N）和w（SAEF-N）范围分别为0.027~0.142和0.033~0.131 mg/g,且随深度的增加均呈下降趋势;w（WAEF-N）和w（SOEF-N）范围分别为0.044~0.108和0.114~0.586 mg/g,且随深度的增加均波动变化.③单因子分析表明,各形态氮质量分数与粒度呈负相关,与w（TOC）呈极显著正相关（P < 0.01）,pH与各形态氮（WAEF-N除外）质量分数存在极显著负相关;综合因子分析表明,各形态氮质量分数主要受w（TOC）和pH共同作用.④污染评价结果表明,沉积物中w（TN）和w（ON）较高,双龙水库长期处于中度富营养化水平.研究显示,沉积物中TIN的迁移转化和外源氮的输入会引起水库上覆水中氮质量分数的增加,进而加剧水库富营养化,需重点关注沉积物中氮的内源性释放及流域土壤侵蚀引起的氮外源输入.      

巢湖十五里河沉积物生物有效性氮磷分布及相关性

在巢湖十五里河采集15个沉积物柱样,对表层(0～10 cm)沉积物生物有效性氮、磷含量和空间分布特征及相互关系进行研究.结果表明,十五里河表层沉积物的各形态〔IEF(离子交换态),WAEF(弱酸可提取态),SAEF(强碱可提取态)和SOEF(强氧化剂可提取态)〕生物有效性氮、磷含量存在较为明显的空间变化性.w(生物有效性氮)占w(TN)的53.4%～67.9%,且w(SOEF-N)>w(IEF-N)>w(SAEF-N)>w(WAEF-N),其中w(SOEF-N)为411.35～965.47mgkg,占w(TN)的33.4%～43.7%;w(生物有效性磷)占w(TP)的47.3%～89.4%,且w(SAEF-P)>w(SOEF-P)>w(WAEF-P)>w(IEF-P),其中w(SAEF-P)为311.74～960.33 mgkg,占w(TP)的33.0%～78.0%.不同形态生物有效性氮的相关性较差,其中w(IEF-N)与w(WAEF-N)和w(SAEF-N)呈负相关,相关系数分别为-0.042和-0.122;w(WAEF-N)和w(SAEF-N)和w(SOEF-N)的相关系数仅为0.320～0.513.生物有效性磷的相关性相对较强,其中w(IEF-P)与w(WAEF-P)呈显著正相关,相关系数为0.527,w(WAEF-P)与w(SAEF-P)呈极显著正相关,相关系数为0.653.不同形态生物有效性氮、磷的相关性不显著.     

昌黎黄金海岸自然保护区海域表层沉积物中氮赋存形态分布特征

本文以昌黎黄金海岸自然保护区海域沉积物为研究对象,分析保护区海域各位点沉积物中氮的赋存形态分布状况与中值粒径、有机质的相关性。结果表明:保护区海域沉积物的总氮（TN,total nitrogen）含量在180.13×10-6~966.00×10-6之间,平均值为638.15×10-6;其中非转化态氮（NTN,non-transformed nitrogen）含量在75.82×10-6~856.28×10-6之间,真正参与地球化学循环的可转化态氮（TTN,transferable total nitrogen）含量在104.31×10-6~165.12×10-6之间。各浸取态氮所占TN比例大小为弱酸可浸取态氮（WAEF-N,weak acid exchangeable form,61.69%）＞强氧化剂可浸取态氮（SOEF-N,strong oxidant exchangeable form,20.38%）＞离子交换态氮（IEF-N,ion exchangeable form,15.40%）＞强碱可浸取态氮（SAEF-N,strong alkali exchangeable form,2.53%）。沉积物氮的分布特征主要与陆源营养盐的输入、洋流流向及海洋水动力条件等因素有关;沉积物中有机质含量、粒径分布对各浸取态氮含量的分布影响不大。对比已有统计数据,该保护区海域范围内沉积物基本没有污染状况的发生。