苦草密度对扰动引起各形态磷释放的影响

采用富营养化水体底泥培育苦草Vallisneria natans,构建密度0、20、40、100、300、450、600株·m-2的沉水植物苦草,模拟一次大风浪扰动过程扰动24 h,然后静置126 h。监测扰动和静置过程中不同密度苦草条件下水体中各形态磷含量的变化,及水体浊度的变化规律和水体中悬浮颗粒物结构。实验结果表明：苦草密度为0、20和40株·m-2的实验组扰动初浊度和水体中各形态磷含量迅速升高,并在第10 h左右达到最大值,随后下降。当苦草密度大于100株·m-2时,水体中浊度和各形态磷含量扰动前后无明显变化。随着沉水植物密度的增加,扰动所引起沉积物磷释放总量呈指数曲线降低。不同密度的苦草水体悬浮物的中值粒径在扰动后3 h达到最大值,但是在扰动后期,中值粒径开始下降,并且在实验第36 h达到最小值。数学模拟表明水体中各形态磷的含量与扰动实验时间和苦草密度的关系函数模拟均达到极显著水平。本实验研究说明：沉水植物密度的增加能显著抑制沉积物中磷的释放,并且当苦草密度大于100株·m-2时扰动所引起的沉积物磷释放影响不显著。扰动所引起的悬浮物的粒度变小,比表面积增大,对磷的吸附能力就越强,是水体扰动后期磷含量降低的主要原因。     

人工打捞对铜绿微囊藻生长影响的模拟试验

采用一次性培养的方式,在铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的对数期和稳定期进行人工打捞模拟试验,通过测定培养液中藻细胞密度,研究人工打捞对铜绿微囊藻生长的影响。结果表明:不同生长阶段的人工打捞对铜绿微囊藻的后续生长影响差异很大;在对数期进行人工打捞,铜绿微囊藻仍可以较好地生长,并且随着打捞强度的加大,微囊藻进入指数生长期的时间延长,所达到的种群最大密度呈升高趋势;而在稳定期进行人工打捞,铜绿微囊藻很快就进入稳定期,抑制了其后续生长。藻体内丙二醛(MDA)积累量和超氧化物歧化酶(SOD)活性测定结果表明,人工打捞消除了微囊藻生长过程中的密度制约,延缓了藻细胞的衰老。     

3种景观植物对城市河道污染水体的净化效果

以美人蕉、绿萝、马丽安3种景观植物为试材,制成生态浮床,研究3种植物以及无植物浮床对城市污染水体中氮、磷的净化效果,试验共持续46 d. 结果表明:3种植物在污染水体中能保持较强的生命力,试验结束时,其株高、根长及生物量均有显著增加,增长率表现为美人蕉>马丽安>绿萝;美人蕉、绿萝、马丽安对水体中TN的去除率分别为93.95%,90.25%和92.60%,远高于对照组的去除率(60.44%);3种植物对水体中NH₄+-N的去除率分别为98.06%,95.07%和97.61%,其中美人蕉、绿萝组NH₄+-N的主要去除途径为硝化反应,马丽安组NH₄+-N去除主要是通过氨挥发以及硝化反应等,而对照组NH₄+-N去除率(81.62%)较高的主要原因为氨的挥发;美人蕉、绿萝组ρ(NO₃--N)呈先增加后减少的趋势,而马丽安和对照组ρ(NO₃--N)增幅不大,各试验组ρ(NO3--N)变化与水体硝化、反硝化反应以及植物吸收有关;3种植物对水体中TP和COD_Mn均有明显的去除效果,去除率显著大于对照组. 试验表明, 3种植物对污染水体均有很好的净化效果和一定的景观价值,可作为城市河道污染水体治理的优良物种而推广使用.      

太滆南运河入湖河口沉积物氮素分布特征

为研究入湖河口沉积物中氮素的存在形态和空间分布状况,于2012年4月在太滆南运河入湖河口区采集沉积物柱状样品并对沉积物中的氮素进行了测定分析.结果表明,NH+4-N、TN和Org-N在表层沉积物中的沉积具有一定的同步性.NH+4-N与Org-N、TN均呈显著正相关(P<0.05),Org-N和TN呈极显著正相关(P<0.01);Org-N是入湖河口表层沉积物氮素的主要成分,平均值为2 843.77 mg·kg-1,占TN的质量分数为93.38%;氮素的水平分布存在差异:TN和Org-N的含量在入湖河干流延伸方向上,随距离的增加而逐渐降低,在偏离干流延伸方向上,呈"W"型波动变化.NH+4-N含量在距河口100 m内迅速下降,100 m后在波动中保持低水平.NO-3-N含量在0~800 m内保持平衡,800 m后迅速升高;氮素的垂直分布存在差异:在入湖河干流延伸方向,NH+4-N含量随沉积物深度的增加而升高,NO-3-N呈现出底层富集向表层富集转变的趋势,TN和Org-N的含量自表层向底层富集.     

荧光猝灭法研究洛克沙胂与腐殖酸的相互作用

运用荧光光谱和荧光猝灭滴定方法,研究腐殖酸(HA)与洛克沙胂(ROX)之间的相互作用,考察了HA浓度、pH和温度对ROX与HA之间相互作用强度的影响.结果表明,HA中的4个峰(Ex/Em=300 nm/480 nm、370 nm/480 nm、420 nm/500nm、460 nm/520 nm,分别标记为A、B、C、D)与ROX发生了不同程度的猝灭作用,猝灭程度依次为C>B>A>D.随着HA浓度增加,ROX与峰A所代表官能团结合常数的常用对数值lg K有略微上升,且远大于O2双分子动态猝灭常数的lg K值,表明ROX能与HA中羧基和羰基等官能团发生静态猝灭作用;在pH值5.00~9.00范围内,ROX-HA体系中峰A的lg K在3.55~3.98 L·mol-1之间波动,且在pH=6.00时达到最大值,这可能是由于pH改变了ROX形态以及HA分子中酚羟基和羧基的构象所致;在25.0~55.0℃范围内,随着温度上升,lg K值降低,lg K值介于2.65~3.89 L·mol-1之间,这进一步表明ROX与HA中的类FA荧光峰所代表的官能团发生静态猝灭.瞬态荧光光谱和线性模型拟合分析表明:ROX与HA中峰A、峰B、峰D所代表的官能团均发生单一静态猝灭作用,而与峰C所代表的官能团同时发生静态猝灭和碰撞猝灭作用.     

外源营养盐输入后水体中营养盐浓度的时空变化

在温室内的水泥沟渠中人工构建6种不同的植物镶嵌群落,通过人工添加营养盐的方式模拟外源营养盐输入,并持续测量单次营养盐添加后22 d内水体表层、中层和底层可溶性总氮(DTN)、可溶性总磷(DTP)、氨氮(NH+4-N)、硝氮(NO-3-N)以及亚硝氮(NO-2-N)浓度变化情况,以揭示单次外源营养盐输入后水体营养盐浓度的时空变化过程.结果表明:①不同水深和测量时间下各形态营养盐浓度有显著差别,植物群落类型对不同形态营养盐浓度影响不显著;②外源营养盐进入表层水体后扩散到中层水体的过程较为缓慢,在本实验条件下需要6 d;③实验过程中底层水体NO-2-N以外的其它营养盐浓度均无显著变化,外源营养盐输入仅影响表层和中层水体营养盐浓度;④单次外源营养盐输入一定时间后DTP和NH+4-N浓度逐渐下降到输入前水平,本实验条件下这一过程需要22 d,DTN和NO-3-N浓度则下降非常缓慢;⑤外源营养盐输入水体后不同深度水体中NO-2-N浓度均呈上升趋势,一方面说明外源营养盐输入后,水体N循环过程中的硝化作用和反硝化作用加强,另一方面也说明外源营养盐输入除危害水生生态系统健康以外更会直接危及人类自身的健康.     

基于水资源调度的平原河网区城市河道氮迁移转化研究

研究平原河网区城市河道在水资源调度过程中的水文特征和理化特征,探讨基于水资源调度的城市河道氮素形态与组成;在实验模拟条件下,研究基于水资源调度的城市河道沉积物NH+4-N释放过程.结果表明,研究河段在水资源调度作用下水深日变化过程明显;以农历月为单位,水资源调度可以分为轻度置换阶段和深度置换阶段;沿调水路径河道上覆水DO有下降趋势,高锰酸盐指数则呈现升高趋势;沿调水路径上覆水NO-3-N浓度逐渐减少,NH+4-N浓度显著升高;DO与高锰酸盐指数是影响上覆水NO-3-N、NH+4-N浓度的主要因素;沉积物内源NH+4-N释放是上覆水NH+4-N的一个重要来源;水资源调度显著影响(P<0.05)上覆水NH+4-N浓度,对沉积物内源NH+4-N的释放影响不显著(P>0.05).     

太湖西部入湖河口区表层沉积物磷素分布特征

采用SMT法对太湖西部主要入湖河流河口区大港河、乌溪港、庙渎港、大浦港、陈东港、社渎港、沙塘港以及太滆运河表层沉积物磷形态进行分析。结果表明:各河流河口区总磷分布由南向北含量逐渐升高,为300.84~824.89 mg/kg。其中,最高值出现在陈东港,比平均值高约35%;无机磷为表层沉积物磷的主要存在形态,其中西北部河口区铁铝磷含量较高,占TP含量为61%~80%;西部河口区钙磷含量较高,可能与其入湖河流沿岸土地利用类型有关;有机磷在西北部河口区所占比小于20%,可能由于西北部蓝藻爆发,有机磷被大量利用导致。     

太湖湖泛易发区沉积物中有机磷形态分布特征

湖泊沉积物中磷的潜在释放很大程度上取决于有机磷的形态和分布.以太湖西岸湖泛易发区毛渎港(MDG)为研究区域,采用Ivannoff有机磷分级提取方法对沉积物中有机磷进行分析.结果表明,不同采样点沉积物中有机磷形态以胡敏酸结合态OP为主,占有机磷总量的35%.总有机磷含量由岸边往湖心先降低后增加;垂直方向2~6 cm含量最低,4~8 cm含量最高.沉积物中各形态磷含量大小:胡敏酸结合态OP残渣态OPHCl-OP富里酸结合态OP;由岸边向湖心区延伸,Na HCO3-OP占总有机磷的相对含量呈先升高后降低再升高的趋势,蓝藻残体的沉积增加了沉积物中Na HCO3-OP含量.Na HCO3-OP和胡敏酸结合态OP垂直分布大致先降低后升高再降低,Na HCO3-OP在4~6 cm含量最低,胡敏酸结合态OP在4~8 cm含量最高.HCl-OP和富里酸结合态OP垂直分布大致随深度增加含量降低.残渣态OP含量垂直方向无明显变化,均稳定在45μg·g-1左右.活性有机磷与pH、DO、水深呈显著负相关;OM、Na OH-Pi均与总有机磷、活性有机磷、中等活性有机磷及非活性有机磷表现出了显著相关关系.有机磷3种组分均具有生物活性,对湖泊富营养化有着重要作用,蓝藻堆积区活性有机磷的增加可能促进湖泛的发生.     

化粪池排口处土壤对典型农户生活污水氮素污染物的消减测算研究

原位采集太湖流域平原河网地区典型农户化粪池排口处的表层土壤及化粪池出水,人工模拟研究区域的典型降水(夏季30 mm·次-1、冬季5 mm·次-1)、气温(夏季27℃、冬季5℃)条件以及排污负荷进行室内模拟土柱实验,测算不同季节、不同天气过程(雨前7 d、雨天3 d、雨后7 d)化粪池排口处土壤对农村生活污水氮素污染物的消减率/增加率,并探讨其消减增加规律.结果表明,排污口土壤TN、NH+4-N消减率、NO-3-N增加率均存在显著的季节性差异(P<0.05);夏季TN消减率、NO-3-N增加率在不同天气过程(雨前、雨天、雨后)存在显著差异(P<0.01),而夏季NH+4-N消减率和冬季TN、NH+4-N消减率、NO-3-N增加率则无显著差异(P>0.05);因此,TN、NH+4-N消减率和NO-3-N增加率均需按季节进行划分,夏季TN消减率、NO-3-N增加率还需按天气过程进行划分,夏季雨前、雨天、雨后分别为38.5%、-25.0%、46.0%和478.1%、913.8%、382.0%,而夏季NH+4-N消减率和冬季TN、NH+4-N消减率、NO-3-N增加率则无需按天气过程进行划分,分别为91.5%、50.4%、85.5%和276.0%;夏季雨前、雨天及雨后TN消减率与NH+4-N消减率不相关,但与NO-3-N增加率呈显著负相关,冬季土壤中TN的稳定蓄积是冬季雨前、雨天及雨后TN消减率无显著性差异并保持较高水平的重要原因,且其与NH+4-N在土壤中的稳定蓄积密切相关.