滇池水体和沉积物中营养盐的分布特征

在滇池外海不同方位选取6个采样点,研究了水质现状,沉积物Eh,pH,总氮,总磷以及间隙水重金属的剖面分布特征。结果表明,滇池水体仍属富营养化状态。在氧化表层下,Eh随沉积深度的增加迅速降低,沉积物深层为还原状态。pH在沉积物剖面变化不大,为7 0～8 5。滇池沉积物含有丰富的营养物质,总氮和总磷最高质量分数分别为8 67和3 46g kg。剖面分布表明,沉积物表层总氮和总磷含量远高于底层,在表层0～10cm含量随深度增加而迅速降低。重金属元素在水-土界面的浓度梯度为沉积物向水体的扩散提供了条件。不同采样点相比,位于昆明市附近的S6点沉积物内负荷较大。在外源减少的情况下,沉积物内负荷可能在一定时间内成为控制滇池水质的主导因子。      

稻田落干过程砷甲基化效率变化与关键影响因素分析

研究稻田落干过程砷甲基化效率变化规律,分析关键环境和生物因素的影响,为今后水稻直穗病防控提供科学依据.开展室内培养模拟稻田落干过程,以采集自贵州兴仁（XR）和广西南丹（ND）的两种砷污染水稻土壤为供试土壤,各土壤设置添加（RS）和不添加（CK）水稻秸秆处理,分析自然落干0、24、36、48和60 h过程中Eh、pH、孔隙水总有机碳（TOC）、砷形态、砷甲基化功能基因（arsM）、硫酸盐还原菌（dsrA,砷甲基化相关微生物）、产甲烷菌（mcrA,砷去甲基化相关微生物）丰度和arsM功能微生物多样性变化.稻田落干过程土壤Eh由完全淹水状态下的-300~-200 mV向落干后的-150~-50 mV变迁,而pH值变化规律不明显;孔隙水无机砷（iAs）和二甲基砷（DMAs）浓度随落干过程变化更为显著,总体呈现增加趋势,且RS处理DMAs浓度显著高于CK,ND土壤孔隙水比XR土壤孔隙水DMAs浓度更高;随落干时间延长,XR-CK和XR-RS处理土壤砷甲基化效率有一定提升,但变化不显著,而ND-CK和ND-RS处理土壤砷甲基化效率显著增加.当培养为60 h时,ND-CK和ND-RS处理砷甲基化效率相比培养初期分别提高约61.8%和23.2%;随落干时间延长arsM和dsrA基因拷贝数明显增加,而mcrA基因拷贝数显著下降.秸秆添加后显著提高全细菌和arsM、dsrA和mcrA基因丰度;进一步基于多因素方差分析和冗余分析发现,供试土壤、秸秆添加、落干时间和其交互作用对于各砷形态、砷甲基化效率和关键基因丰度变化影响显著,TOC、Eh和砷甲基化相关基因与甲基态砷呈正向关联,而与无机砷iAs呈负向关联;基于arsM微生物测序发现,伴随落干过程还发生着砷甲基化功能微生物群落的更替.研究结果有助于提升稻田落干过程中砷甲基化变化的理论认知,为今后水稻直穗病科学防控提供指导.     

滇池沉积物间隙水中氮、磷形态及相关性的研究

对滇池40个样点沉积物间隙水中的氮、磷形态与浓度分析研究结果表明，滇池沉积物间隙水中磷的区域分布特征与其在水体中的分布特征相似，滇池南部间隙水中无机磷浓度较高，有机磷的浓度极低，而北部有机磷浓度较高；间隙水中氨氮（NH4^＋ -N），浓度高出硝酸盐氮（NO3^- -N）浓度约2个数量级，间隙水中氮向上覆水的扩散主要以氨氮为主．滇池沉积物间隙水中氮、磷浓度远高于水体中氮磷浓度，有较强的释放趋势．进一步研究间隙水中氮、磷的关系则表明，沉积物间隙水中总磷和总氮未见明显相关性，但间隙水中总磷、有机磷均与硝酸盐态氮呈负相关．     

长寿湖水库垂直剖面不同形态汞的季节变化特征及其影响因素

分别于2013年9月至2014年7月,在三峡库区长寿湖水库设置5个采样点,分季节、分层次对水样和沉积物间隙水进行了采集和分析,考察了水库水体和沉积物间隙水不同形态汞浓度及垂向分布特征,并研究了沉积物中汞向上覆水的扩散通量.结果表明,长寿湖水库水体总汞浓度平均值为(14.77±12.24)ng·L-1,总甲基汞浓度平均值为(0.41±0.47)ng·L-1.夏秋季采样点溶解态甲基汞浓度在表层下4~8 m出现峰值,随之其值降低近湖底部再次跃增.颗粒态甲基汞浓度峰值出现在表层下8~20 m而非在沉积物-水体界面处,主要与上层水体颗粒物吸附甲基汞的沉降有关.长寿湖水库垂直剖面间隙水甲基汞峰值出现在表层下16 cm和28 cm,可能硫酸盐还原细菌活动扩展到更深的区域,从而导致了沉积物深处甲基化率的提高.间隙水溶解态甲基汞在秋季和夏季向上覆水体扩散通量分别为28.2 ng·(m2·d)-1和30.0 ng·(m2·d)-1,远高于冬季3.8ng·(m2·d)-1,这与夏秋两季水温较高有关.夏季、春季水体DMe Hg浓度与DO相关关系(r=-0.482**,P0.05;r=-0.339*,P0.01),秋季和冬季不具有相关性.     

Distribution of Redox-sensitive Elements in Bottom Waters,Porewaters and Sediments of Rogoznica Lake (Croatia) in Both Oxic and Anoxic Conditions

Geochemical, mineralogical and sedimentological analyses were carried out to contrast two different sites (respectively characterized by permanently oxic and anoxic conditions) in a small, meromictic, seawater lake. In fact, due to relatively high organic matter content, and reduced water exchange, the Rogoznica Lake has almost permanent anoxic conditions below the depth of 12 m, where sediment can be considered an anoxic–sulphidic sedimentary environment. Different water column and sediments redox conditions affect the distribution and speciation of major redox-sensitive metals (Fe, Mn, Mo), reduced sulphur species (RSS) and dissolved organic C (DOC). Trace metals, especially those that accumulate in anoxic–sulphidic environments (Fe, Mo) showed a marked enrichment in the solid phase, whereas the low solubility of sulphides leads to low porewater concentrations. The relatively high sedimentary enrichment of Mo (up to 81 mg/kg) also confirms highly anoxic conditions within the Rogoznica Lake sediments. Results clearly show that chemical species within the sediments will tend towards equilibrium between porewater and solid phase according the prevailing environment conditions such as redox, pH, salinity, DOC.     

水体氧动态对氮磷地球化学行为的影响

底层水体氧动态直接制约着许多与底栖生物的生物、生态行为息息相关的生物地球化学过程. 高分辨率(垂向分辨率为3 mm)的原位采样技术能精确地获取ρ(PO₄3--P)和ρ(NH₄+-N)在沉积物-水界面微环境的分布特征,这对准确掌握营养盐在该区域发生的独特的生物地球化学过程至关重要. 研究表明,连续曝氮气或空气下,孔隙水中ρ(NH₄+-N)显著提高,升温使该效应进一步增强. 在常温下,曝空气沉积物孔隙水中ρ(PO₄3--P)显著下降,曝氮气则无显著影响;但厌氧条件下升温至35 ℃时ρ(PO₄3--P)显著增加. 在低氧和厌氧时,PO₄3--P从沉积物向水体的扩散速率(以P计)为10.41~25.85 mg/(m2·d);但底层DO充足或CaO₂添加剂量为5 g/m2致ρ(DO)呈过饱和状态时,PO₄3--P释放速率从0.07 mg/(m2·d)进一步降至-17.20 mg/(m2·d),说明随着ρ(DO)的升高,PO₄3--P有进一步削减的潜力. PO₄3--P在界面处的释放强度显著依赖于氧气和温度的动态. 总体来看,DO充足时,NH₄+-N和PO₄3--P的地球化学循环过程表现为从上覆水向沉积物吸附固定;当升温或缺氧时,这一过程可能被抑制甚至发生逆转.      

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;     

湿地挺水植物根际金属离子的分布及界面扩散通量

挺水植物作为湿地生态系统的重要组成部分,其根系的生长发育过程影响其环境功能的发挥及其根土和水土界面环境生物地球化学过程。界面的氧化还原异质环境是金属离子发生扩散、沉淀和溶解以及吸附和解析等许多瞬时过程的重要场所,这些过程对金属离子在固相和水相的分配起着重要的作用。获取金属离子赋存特征和定量评估大型挺水植物生长对其界面行为的影响,是了解金属离子在界面环境生物地球化学过程的关键环节。利用高分辨率沉积物原位间隙水采样技术（Pore Water Equilibrators,Peeper）获得芦苇、香蒲和茭草3种挺水植物根际与非根际溶液中Al3＋、Fe3＋、Mn2＋和Ca2＋的剖面分布特征,并利用Fick第一定律定量估算它们在沉积物-水界面的扩散通量。结果表明：湿地沉积物孔隙水中Al3＋、Fe3＋、Mn2＋和Ca2＋的含量较上覆水存在着明显的富集现象。其中Fe3＋、Mn2＋分布受大型挺水植物影响最为显著,且随沉积物深度增加,富集效应有进一步加剧趋势。从剖面垂向分布来看,Al3＋含量的峰值靠近沉积物的表层,而Fe3＋、Ca2＋和Mn2＋含量峰值出现位置相对较深存在于沉积物中下层。与无植被的对照区域相比,4种金属离子含量在植物根区附近显著升高（P〈0.05）,其中Al3＋、Fe3＋和Ca2＋受芦苇生长过程影响最为明显,其在根际孔隙水中峰值含量达18.3、513和5408μmol·L-1,较对照分别增加了6.0、2.5及25.8倍,芦苇根际效应显著高于香蒲和茭草。多重比较分析结果显示,Mn2＋在根区的分布受茭草影响最大,在根区孔隙水中浓度为21~97μmol·L-1较对照区的1.1~52.5μmol·L-1,平均浓度增加65%。受植物根区环境的影响,Fe3＋和Ca2＋在植物根区释放速率明显加快,其中茭草根区释放速率分别为（35.38±3.05）和（240.18±20.71）μmol·m-2·d-1较对照区增加10倍;另外湿地植物存在直接导     

采煤沉陷积水区土壤覆水初期氧化还原反应过程与磷迁移转化的耦合研究

以淮南潘谢某采煤沉陷积水区为研究对象,通过设计室内模拟实验,对其农业耕作层土壤初期覆水条件下的氧化还原过程进行了考察.在此基础上研究了磷(P)自农业土壤内部向"水-土"界面迁移转化潜能,模拟实验持续近4个月.同时,实验采取土壤理化性质分析和孔隙水表征相结合的方法进行,土壤主要分析了淹水前后有机质含量(OM)、铁氧化物、P含量及其赋存形态等相关变化,而孔隙水则分析了pH、氧化还原电位(E_h)、溶解无机碳(DIC)和有机碳(DOC)、Fe²⁺、NO₃^--N、SO₄^2--S,较为保守元素Cl^-作为其他可变指标的参考.结果发现,研究过程中观察到了微生物活动所对应的不同氧化还原过程,1~2周后土柱内部的NO₃^--N和SO₄^2--S由于呼吸作用趋于耗竭,孔隙水Fe²⁺持续升高,并伴随着活性磷(DRP)的释放.此后整个体系氧化还原反应趋于平衡,在"水-土"界面观察到了明显的Fe"泵升"现象,弱吸附态磷(NH₄Cl-P)和有机磷(OP)有向金属氧化物结合态磷(NaOH-P)迁移转化的趋势,但孔隙水内部DRP能否向表层迁移短时间内不能确定.     

闽江口短叶茳芏+芦苇沼泽湿地大、小潮日土壤间隙水溶解性CH4与CO2浓度日动态

研究河口感潮沼泽湿地土壤间隙水溶解性CO_2和CH_4浓度日动态对于揭示河口湿地碳循环过程具有重要作用.于2010年的4月4~5日和9月2~3日(小潮日)和4月14~15日和9月9~10日(大潮日),对闽江河口鳝鱼滩中部中高潮滩过渡区分布的短叶茳芏(Cyperus malaccensis)+芦苇(Phragmites australis)沼泽湿地的土壤间隙水溶解性CO_2和CH_4浓度进行24 h连续监测,并同步测定了原位土壤温度、电导率及NH+4-N等参数.结果表明:14月与9月大、小潮日土壤间隙水溶解性CH_4浓度日变化范围分别介于88.20~190.74、53.42~141.24、16.27~81.89和44.90~88.53μmol·L~(-1),其中4月大、小潮日土壤间隙水溶解性CH_4浓度均呈现昼低夜高特征(P0.05),而9月大、小潮日呈现相反的日变化趋势(P0.05);29月大、小潮日土壤间隙水溶解性CO_2浓度日变化范围分别介于19.33~40.1μmol·L~(-1)和9.69~29.96μmol·L~(-1),均呈现昼低夜高特征(P0.01);3涨潮期间土壤间隙水溶解性CO_2浓度均要低于涨潮前与落潮后,而涨潮期间土壤间隙水溶解性CH_4浓度高于涨潮前和落潮后.