太湖不同营养水平湖区表层沉积物的砷分布特征及其生态风险

以太湖不同营养水平湖区为研究对象,采用改进的砷(As)形态连续提取法对表层沉积物中As的化学形态进行分析研究,探讨了沉积物中总砷(TAs)和As形态的分布特征及其与沉积物中营养盐和总有机碳(TOC)的相关性,并利用潜在生态风险评价(Eir)和风险指数编码法(RAC)评估了各湖区沉积物中As的生态风险水平.结果表明,各湖区表层沉积物中TAs的平均含量约为14.23~16.59 mg·kg~(-1),其中,竺山湾的TAs平均含量相对最高.As形态表现出明显的空间分布特征,其中,北部富营养湖区(竺山湾、梅梁湾、贡湖湾)中的有效态As(非专性吸附态和专性吸附态)与潜在有效态As(无定形氧化铁结合态、晶体形氧化铁结合态、有机结合态)的含量与百分比均高于中营养水平的南太湖,而北部湖区的残渣态As含量则低于南太湖.Pearson相关分析结果显示,除晶体形氧化铁结合态As和残渣态As外,沉积物总氮(TN)、总磷(TP)和TOC与其他As形态均存在显著的正相关关系.潜在生态风险评价结果表明,各湖区沉积物TAs均处于低风险;而RAC评价结果表明,各湖区沉积物的有效态As基本处于中等风险水平,且北部湖区的RAC指数均明显高于南太湖.     

太湖水体及表层沉积物磷空间分布特征及差异性分析

通过对水体不同程度富营养化湖泊——太湖全湖40个位点的高密度采样分析,得到太湖水体及表层沉积物各污染因子在太湖的空间分布特征图,结果表明,太湖水体中SRP、TP、TN及沉积物中TOC、TN、TP及P的各形态等在空间上表现出明显的分异性,水体中污染物主要分布于竺山湾、五里湖、梅梁湾及太湖西部等湖区,TN、TP最低值为0.05、0.88mg·L-1.沉积物中Fe-P的分布与水体中TP类似,含量在29.13～258.31mg·kg-1之间变化.Ca-P除主要分布于南部太湖及东太湖外,西北部湖区也见大量蓄积,最高值达357.68mg·kg-1.OP的高值分布于西北部湖区,最高值达371.91mg·kg-1.沉积物中IP占TP的含量高于OP,最高值高出OP含量约50%.IP中Fe-P的比例虽然低于Ca-P,但与水体中SRP、TP之间的高度相关性(R为0.49、0.64),指示Fe-P的内源释放为太湖水体中磷的重要来源之一.而沉积物中TOC与C/N、TN、TP及P的各形态之间的显著相关性,表明了高有机质含量更利于对营养盐的蓄积埋藏.太湖水体及表层沉积物各指标空间上表现出如此明显的区域性差异,除受不同湖区入湖污染源直接作用外,还和各参数不同的生物地球化学行为有关.     

水源水库沉积物中营养元素分布特征与污染评价

为了揭示水源水库沉积物中的营养元素分布对水体富营养化的影响,以周村水库为研究对象,采用现场取样及实验室分析方法,探究了沉积物中营养元素的分布特征,并对TOC与TN、TP的相关性进行了分析,同时参考沉积物质量评价指南并采用综合污染指数对沉积物的污染状况进行了评价.结果表明,周村水库研究区域沉积物TOC含量均随深度增加而下降,而沉积物中氮负荷有增加的趋势,磷则表现出表层富集现象,表明周村水库沉积物营养盐负荷在加重;TOC与TN、TP存在较好的相关性,相关系数分别为r=0.68(P0.01)、r=0.89(P0.01),TOC/TN值表明,纤维束植物碎屑是水库沉积物有机质的主要来源;综合污染指数评价结果表明,3个采样点表层沉积物均达到重度污染程度,表层沉积物中TN、TP含量分别为3 273~4 870 mg·kg~(-1)、653~2 969 mg·kg~(-1),TOC含量为45.65~83.00mg·g~(-1),均超过沉积物质量评价指南规定的引发最低级别生态毒性效应的标准值,周村水库沉积物存在较大安全风险,水体面临富营养化威胁.     

草型湖区沉积物营养盐分布与污染评价

为阐明太湖草型湖区表层沉积物营养盐的空间分布及其污染特征,测定了胥口湾60个表层沉积物样中的总氮(TN)、总磷(TP)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)和有机质(OM)的含量,分析其污染水平与来源.结果表明,胥口湾表层沉积物中TN、TP、AN、AP和OM平均含量分别为1 027. 5、423. 2、46. 4、15. 3和17 096. 6 mg·kg-1,且在空间分布上均呈现出胥口湾东北部湖区高于其他湖区的特点.胥口湾表层沉积物中TN和TP单项评价指数(STN和STP)平均值分别为1. 75和0. 91,表明TN和TP分别处于中度和轻度污染状态;综合污染指数(FF)的平均值为1. 57,整体上处于中度污染状态.在有机指数和有机氮评价中,整体上处于清洁状态. C/N比值表明胥口湾表层沉积物中生物沉积的有机质主要来源为无纤维束植物和浮游植物.相关性分析表明,胥口湾表层沉积物中有机质与总氮具有同源性,但与总磷不具有同源性.     

太湖湖滨带底泥氮、磷、有机质分布与污染评价

采集了环太湖湖滨带表层(0~10cm)底泥,研究分析了湖滨带底泥中有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)的空间分布特征,并对太湖湖滨带底泥进行营养评价.结果表明,湖滨带底泥中OM含量在1.42%~9.96%之间,空间分布趋势为:东太湖>竺山湾>贡湖>梅梁湾>南部沿岸>东部沿岸>西部沿岸; TN含量在458~5211mg/kg之间,空间变化趋势为东太湖>竺山湾>东部沿岸>贡湖>南部沿岸>梅梁湾>西部沿岸; TP含量在128.56~1392.16mg/kg之间,空间变化趋势为竺山湾>梅梁湾>东太湖>南部沿岸>贡湖>东部沿岸>西部沿岸,OM与TN分布趋势相似,TN与OM之间极显著正相关(r = 0.903, P<0.01),TP与OM之间弱相关(r = 0.073, P<0.332).结合综合污染指数和有机指数评价法可知,太湖湖滨带底泥环境质量整体较好,氮、磷污染除东太湖和竺山湾属重度污染外其他各区属轻中度污染;有机污染除东太湖外大部分区域属较清洁区.     

太湖附泥藻类生物量空间分布及其与环境营养盐的关系

为了揭示富营养化浅水湖泊附泥藻类空间分布及其与环境营养盐之间的关系,于2015年6月9—15日对太湖进行高密度布点采样,研究了太湖表层沉积物上附泥藻类生物量及表层沉积物和水柱中氮、磷等营养盐含量的空间分布特征及其相互关系.结果表明,太湖附泥藻类生物量(以叶绿素a表征)空间异质性明显,最小值为0.07μg·g-1,最大值为1.66μg·g-1,平均值为0.34μg·g-1.附泥藻类生物量在太湖西北部及东太湖较高,其次是贡湖湾、梅梁湾及东部沿岸,在西南部湖区较低;太湖水体中氮、磷等元素含量也存在明显的空间变化,水体中氮、磷含量在竺山湾、梅粱湾及太湖西部明显高于其它湖区;太湖表层沉积物中总有机碳(TOC)、氮、磷等元素含量空间异质性显著,表层沉积物中总磷及各种形态磷含量的空间分布特征与水体中总氮、总磷分布特征类似,表层沉积物总氮及TOC的含量在太湖西北部(包括竺山湾)、梅梁湾、东部湖区(包括东太湖、胥口湾)较高,在西南部湖心区较低;太湖附泥藻类生物量与水体氮、磷含量、沉积物氮、磷及不同形态磷(Ca-P除外)含量均呈显著正相关关系(r≥0.18,p0.05).由此可见,太湖附泥藻类生物量的空间异质性既受水体氮、磷浓度的影响,也受沉积物氮、磷等营养水平的制约.本研究结果可为进一步研究附泥藻类在太湖生态系统中功能,以及深入探求太湖富营养化治理途径提供一定的理论依据.     

扎龙湿地表层沉积物营养盐空间分布特征及评价

对扎龙湿地271 个采样点表层沉积物中总氮(TN)、总有机碳(TOC)和总磷(TP)进行了测定,分析了其空间分布特征,评价了其污染水平,并进一步探讨了沉积物碳-氮、碳-磷的耦合关系,揭示其污染来源。结果表明,TOC、TN及TP的平均值分别为21 047.2、1 961.9 和404.4 mg·kg^-1,含量分布存在明显的差异性。从空间分布格局上看,扎龙湿地表层沉积物中营养盐含量北部高于南部,西部高于东部,TOC和TN高值区位于西南,TP的高值区位于东北和西南。表层沉积物中TOC、TN和TP的富集系数平均值分别为2.3、6.7 和1.3,富集程度顺序为TN>TOC>TP;TOC、TN和TP 的污染指数平均值分别为2.1、3.6 和0.7,表明沉积物已经受到污染,但绝大部分仍属于多数底栖生物可承受的污染水平。扎龙湿地表层沉积物C/N平均值为11,表明沉积物中的有机质具有明显的双重来源,其中陆源有机质主要集中在北部、东部,其次为西部;C/P值高于C/N值,沉积物中的有机质主导着C/P值的变化趋势。     

青岛近岸海域表层沉积物生源要素分布及污染状况评价

为了解青岛市近岸海域不同功能海区沉积物中生源要素分布及污染状况,于2017年11月在胶州湾、崂山近岸海域和青岛市文昌鱼保护区共采集了33个表层沉积物样品,分析了沉积物生源要素中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)及生物硅(BSi)的含量。青岛近岸海域TOC、TN、TP和BSi含量范围分别为0.21%～1.43%、0.02%～0.13%、0.06%～0.15%和0.26%～0.60%。胶州湾表层沉积物中TN和TP含量较高,崂山近岸海域TOC较高,而文昌鱼保护区BSi含量较高。此外,胶州湾沉积物中BSi含量呈显著下降趋势,说明海域硅藻生产力的下降。根据沉积物中TOC/TN摩尔比,崂山近岸海域沉积物中有机质为海源和陆源混合输入,而胶州湾和文昌鱼保护区有机质的主要来源为海源输入。生源要素污染评价结果显示,青岛近岸海域表层沉积物中TOC含量未受到污染,而TN和TP则处于中等污染水平。     

霍邱县城湖泊沉积物营养盐分布及污染评价

为阐明霍邱县城西湖和城东湖表层沉积物营养盐的空间分布及污染特征,测定了城西湖和城东湖各30个表层沉积物样中的总氮(TN)、总磷(TP)和有机质(OM)含量,分析了其污染水平和来源.结果表明,城西湖总氮(TN)、总磷(TP)、有机质(OM)含量显著高于城东湖,其含量平均值分别为746.23mg·kg^-1、538.38mg·kg^-1、1.17%和470.80mg·kg^-1、492.08mg·kg^-1、0.68%,城西湖的北部及西北部显著高于其他湖区,且大致由北向南呈递减的特点.C/N值表明城西湖和城东湖的有机质主要来源于无纤维束植物和浮游植物,相关性分析表明城西湖和城东湖TN、TP和OM具有同源性;城西湖和城东湖沉积物的TN单项指数(S_TN)的平均值分别为0.67和1.18,而TP单项指数(S_TP)平均值分别为0.42和1.08,表明两湖的TN处于清洁状态而TP处于中度污染状态,综合污染指数(FF)平均值分别为1.51和1.31,整体处于中度污染状态.有机指数...     

草海沉积物营养元素分布特征与控制因素

选取贵州草海这一典型高原湖泊湿地作为研究对象,在代表性湖区共布设17个采样点,采集了表层沉积物和沉积物柱芯,对沉积物总有机碳(TOC)、总氮(TN)和总磷(TP)分布特征及控制因素开展了对比研究。研究结果表明,草海表层沉积物营养盐分布主要受外源输入和湖泊初级生产控制:表层沉积物TOC、TN含量平均值分别为232.98mg/g和25.21mg/g,远高于国内其他湖泊,且呈现湖心高、近岸区低的分布特征,由于氮较高的迁移性和生物可利用性,草海沉积物TN明显受湖泊水生植物生长控制,主要以有机质形式赋存于沉积物中;表层沉积物TP含量平均值为1.03mg/g,其空间分布特征显著不同于TOC、TN,在湖心、东南湖区和出水口其含量较低,主要受外源输入控制,且主要以沉淀、吸附等无机形态赋存于沉积物中。草海沉积物柱芯中TOC、TN、TP含量总体上呈现随深度增加先迅速降低而后趋于稳定的变化趋势,但不同湖区其含量差异较大,反映了人为干扰强度和沉积环境的差异。草海流域外源污染物输入和沉积物较高的营养盐内负荷是其水体富营养化面临的主要威胁,一方面应采取有效手段消减外源污染物输入,另一方面应通过合理的生态修复措施控制内源营养盐释放。草海繁茂的沉水植物增强了水体自净功能,优化草海水生植物种群结构、恢复草型健康湖泊生态系统对保护草海生态环境具有重要意义。     

重庆典型区域雨水管道沉积物中氮磷污染特征分析

为了解重庆市旧城区雨水管道沉积物中氮磷的污染特性,采集了生活区、交通干道、文教区、商业区等典型区域的雨水管道沉积物,利用化学提取法分析沉积物中氮磷的含量分布及赋存形态.结果表明:不同区域雨水管道沉积物中氮含量的空间差异性显著,含量大小都表现为文教区商业区居住区交通干道,其中,总氮(TN)含量为(3.05±2.23)mg·g-1,有机氮(ON)含量为(2.77±1.98)mg·g-1,硝酸盐氮(NO-3-N)含量为(0.029±0.024)mg·g-1,氨氮(NH3-N)含量为(0.254±0.220)mg·g-1;而磷与氮不同,空间差异性不明显,总磷(TP)含量表现为商业区交通干道居住区文教区,其中,TP含量为(1.89±0.22)mg·g-1,磷酸盐(PO-3-P)含量为(0.155±0.022)mg·g-1;不同区域雨水管道沉积物中氮磷的赋存结构并无较大差异,表现为TN中ON占主导(92.45%),无机氮(IN)中NH3-N占主导(88.87%),而磷主要以颗粒态(PP)为主;氮形态与pH呈负相关,与有机碳(OC)呈正相关,而磷与pH、OC相关性不显著;TP呈现出显著富集的特性.     

苏州古城区域河道碳氮磷类污染物的分布特征

苏州是水质型缺水城市,节水、减排、控源和截污等工程实施后,水质问题依然严峻.为了解苏州古城区域河道中碳氮磷类污染物的总量及分布特征,提出河道疏浚决策依据,于2019年春季在苏州古城区域采集了20个代表性断面的河道底泥和水体样品,测定了河道底泥的深度,分析了河道底泥和水体样品中碳氮磷类污染指标的含量,评价了河道底泥和水体的污染程度,并预测了换水、引水、降雨和疏浚情境下水质的变化.结果表明,苏州古城区域河道底泥深度在22~1025 mm之间（均值为266 mm）,底泥总质量约为5.2×10⁵ t.底泥中总有机碳、总氮、氨氮、总磷和有效磷平均含量分别为3.4%、2074 mg·kg^-1、140.2 mg·kg^-1、1765 mg·kg^-1和57.2 mg·kg^-1,属中度污染,总磷含量超标点超过90%,环城河污染程度最高,建议优先疏浚.水体中总有机碳、生化需氧量、化学需氧量、总氮、氨氮、凯氏氮、总磷和磷酸盐平均浓度分别为7.8、0.6、13.1、2.5、0.643、1.3、0.18和0.09 mg·L^-1,属重度污染,为劣V类地表水,总氮浓度严重超标.基于沿程碳氮磷类污染物总量的分布情况,苏州古城区域河道疏浚推荐顺序为环城河、古城北部河道、干将河和古城南部河道.降雨情景下,初期径流污染物浓度高,将导致河道水质急剧下降;换水和引水情境下水中总氮总量均减少0.2 t,完全疏浚后水中总氮总量分别进一步减少4.58 t和2.19 t.底泥磷以外源输入为主,可受纳部分水体中的磷,故疏浚后,水体中总磷总量可能增加.     

巢湖沉积物氮磷分布及污染评价

以巢湖为研究对象,分析了沉积物中氮磷等营养盐的分布特征及储量信息,并对巢湖沉积物氮磷污染指数进行评价.结果表明,巢湖表层沉积物总氮（TN）和总磷（TP）平均含量为1088 mg·kg^-1和585 mg·kg^-1,底层为666 mg·kg^-1和509 mg·kg^-1,表层总氮含量显著高于底层（P<0.01）;总氮、总磷与沉积物厚度空间分布特征为：西湖区 > 东湖区 > 中湖区,中湖区表层沉积物总氮和总磷含量与东湖区存在差异显著（P<0.05,P<0.01）;全湖沉积物总氮和总磷储量分别为1.58×10⁵t和0.98×10⁵t.TN与TP在西湖区和中湖区均表现出极显著正相关（P<0.01）,其中中湖区表层沉积物TN与沉积物厚度也呈显著相关,表明沉积物氮磷可能有相同的污染源,沉积物厚度影响了TN含量.全湖总氮污染指数（S_TN）、总磷污染指数（S_TP）和综合污染指数（FF）值分别为1.09、1.39和1.32,为轻度-中度污染,其中,西湖区表层沉积物TP为重度污染,东湖区为中度污染,中湖区为轻度污染,表明巢湖不同湖区污染差异较大,西湖区沉积物存在较大的安全风险,水体面临富营养化威胁.     

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.     

梁子湖沉积物营养盐的空间分布特征及其污染评价

采集梁子湖柱状沉积物,分析其硝氮、亚硝氮、氨氮、总氮和总磷的空间分布特征,并评价其污染程度.结果表明:梁子湖表层沉积物(0~5 cm)总氮、总磷、氨氮、硝氮、亚硝氮的含量范围依次为598~1372 mg·kg~(-1)、323~804 mg·kg~(-1)、60.7~142 mg·kg~(-1)、4.16~31.6 mg·kg~(-1)和0.001~2.29 mg·kg~(-1).湖心区营养盐含量较低,湖区西部营养盐含量高于湖区东南部.人类活动和污染物输入强度对梁子湖表层沉积物营养盐的空间分布特征有较大影响.沉积物硝氮、亚硝氮含量从深层到浅层递增,在2~3 cm处达到峰值,这表明梁子湖流域在该沉积时期的营养物污染较为严重.沉积物5~10 cm深度的氨氮含量为各深度中的最高值,但因水生生物对氨氮的优先吸收作用,其含量均在150 mg·kg~(-1)以下.同一区域的沉积物总氮、总磷含量的垂向变化特征相似,来自地壳释放的磷使得总磷含量的垂向波动幅度远大于总氮,这揭示了梁子湖沉积物中氮、磷的富集很可能来自同源污染物.该流域发达的水产养殖业是导致沉积物中氮、磷富集的原因之一.表层沉积物总氮和总磷的标准指数变化范围分别为1.09~2.49和0.54~1.34,梁子湖环境质量受到氮素的影响更为严重.湖区表层沉积物总氮、总磷的含量范围分别为598~1372 mg·kg~(-1)和323~804 mg·kg~(-1),均已超出我国东部浅水湖泊沉积物的营养物阈值参考范围,对湖泊生态系统构成了一定的威胁,需要格外关注.     

合肥市十八联圩湿地表层沉积物营养盐与重金属分布及污染评价

十八联圩是南淝河入巢湖湖口区一处由"退耕还湿"形成的大型人工湿地.为了解其表层沉积物营养盐与重金属分布和污染特征,于2018年7月采集湿地内部和外部毗邻水体共72个位点的沉积物样品进行调查,并对污染来源进行了分析.结果表明,在十八联圩湿地内部水体中,表层沉积物总氮(TN)、总磷(TP)和有机质(OM)平均含量分别为2 108. 87mg·kg~(-1)、1 448. 82 mg·kg~(-1)和86. 2 g·kg~(-1),而在外部水体中,分别为2 305. 81 mg·kg~(-1)、1 268. 46 mg·kg~(-1)和59. 9 g·kg~(-1).重金属Mn、Cr、Cu、Pb、Cd、As和Hg在湿地内、外部水体中的平均含量分别为462. 58、42. 12、21. 69、18. 05、0. 63、5. 67和0. 059 mg·kg~(-1); 381. 61、36. 85、24. 74、30. 70、2. 49、6. 47和0. 035 mg·kg~(-1).湿地内水体表层沉积物,在营养盐污染评价中,TN整体处于轻度至中度污染水平,TP整体处于重度污染水平,营养盐整体处于中度至重度污染水平;在有机污染指数评价中,OM整体处于中度至重度污染水平;在重金属潜在生态风险评价中,潜在生态风险指数(RI)和潜在生态风险系数(Eir)表明,部分区域的Cd与Hg具有一定的生态风险.而湿地外毗邻水体表层沉积物的营养盐水平同样较高,且重金属污染严重,所有位点均达到强生态风险以上.