滇池表层沉积物氮污染特征及其潜在矿化能力

利用滇池53个表层沉积物样品,研究了其不同形态氮含量及空间分布特征,探讨了滇池沉积物氮潜在矿化能力及其污染特征,以期揭示滇池沉积物氮污染影响因素及沉积物氮释放风险.结果表明:1滇池全湖表层沉积物总氮(TN)平均含量为3 515.60 mg·kg-1,其中草海北部疏挖区、盘龙江入湖口及海口入湖区域含量较高,宝象河河口疏挖区域TN含量相对较低;总有机氮(TON)含量较高,占TN的85.86%;溶解态无机氮(DIN)含量较低,占TN的14.10%,TON与TN空间分布趋势一致,而DIN则不同;与我国其他湖泊相比,滇池沉积物氮含量已经处于较高水平,其污染程度仅低于污染严重的城市湖泊;2滇池全湖表层沉积物潜在可矿化氮(PMN)平均含量1 154.76 mg·kg-1,占TN的32.90%,潜在释放风险较大;其中草海湖区、外海北部盘龙江入湖口湖区、中部洛龙河和梁王河入湖口湖区及白鱼口湖区显著高于其它湖区;目前滇池p H值有利于其沉积物氮矿化,有机质通过释放NH+4-N影响其沉积物氮矿化;污染较重的水域,滇池上覆水氮浓度受其沉积物氮矿化影响较大,而污染较轻水域,则受影响较小.     

江湖关系变化对鄱阳湖沉积物重金属分布及生态风险影响

选取不同水情下鄱阳湖表层沉积物,研究江湖关系变化对其重金属Cu、Pb、Zn、Cr和Cd的分布及生态风险影响,结果表明:①鄱阳湖沉积物受不同程度重金属污染,入湖河流颗粒物输入是鄱阳湖沉积物重金属的主要来源,其中Cu和Pb是主要污染因子.各重金属污染程度排列次序为:Cu>Pb>Zn>Cr>Cd,丰水期沉积物各重金属含量的变化范围为Cu 13.1~108.1 mg·kg-1、Pb 37~119.1 mg·kg-1、Zn 29.9~129.9 mg·kg-1、Cr 13.3~98.6 mg·kg-1和Cd 0.19~2.77 mg·kg-1;枯水期为Cu 3.05~69.7 mg·kg-1、Pb 27.5~105 mg·kg-1、Zn 18.8~95.4 mg·kg-1、Cr 7.34~70 mg·kg-1与Cd 0.033~0.406mg·kg-1;高值区域集中在"五河"尾闾水域和鄱阳湖入长江的湖口水域.②丰水期鄱阳湖沉积物重金属高风险区主要集中在五河尾闾区;枯水期,沉积物重金属高风险区面积扩大,不仅局限于五河尾闾区,且向北部进一步扩散,湖口区域的风险较大,但全湖生态风险总体上丰水期大于枯水期.③随着鄱阳湖与长江江湖关系进一步发生变化,丰水期水位抬高且维系时间缩短、枯水期提前、湖泊由"湖相"至"河相"的转变进程加快、河流特性增强,将导致全湖沉积物重金属生态风险相应降低,但高风险区域的范围进一步向北扩大.     

有机质含量及其组分对洱海沉积物磷吸附-释放影响

研究了洱海不同湖区沉积物有机质含量、组分及其吸附-释放磷的特征,试图揭示有机质含量及组分对沉积物磷吸附-释放行为的影响机制.结果表明,洱海沉积物磷释放潜能随着沉积物中有机质(TOM)含量的增加而增大,而沉积物磷的最大释放速率(V释,max)和最大释放量(Q释,max)随沉积物中轻组有机质(LFOM)含量的增加而增大,释放平衡时间随活性有机质(ASOM)含量的增加而缩短,磷释放强度随LFOM占TOM比例的增加而减弱.沉积物磷的最大吸附速率(V吸,max)、最大吸附量(Q吸,max)和吸附效率随沉积物TOM含量的增加而增大,吸附平衡时间随TOM含量的增加而缩短,吸附强度随ASOM含量的增加而增强,吸附-解析平衡浓度(EPC0)随ASOM含量的增加而降低.沉积物磷释放后再吸附过程中磷释放的Q释,max和再吸附的V吸,max随TOM含量的增加而增大,当TOM含量相当时,则随沉积物ASOM含量的增加而降低,再吸附强度随沉积物中LFOM含量的增加而降低.沉积物磷吸附释放容量随有机质总量的增加而增加,吸附释放平衡浓度随有机质活性的增加而降低,释放强度和速率随有机质分解程度的增加而降低,吸附强度和速率随有机质活性的增加而增加.     

滇池表层沉积物对磷的吸附特征

在室内模拟条件下,从滇池表层沉积物对磷的吸附动力学与热力学两个角度出发,研究了滇池沉积物对磷的吸附特征,同时探讨了不同磷形态对磷吸附特性的影响,结果表明:1滇池不同形态磷含量顺序为:有机磷钙(O-P)钙结合态磷(Ca-P)金属氧化物结合态磷(Al-P)残渣态磷(Res-P)可还原态磷(Fe-P)弱吸附态磷(NH4Cl-P);2沉积物对磷的吸附动力学过程分为2个阶段,即快吸附和慢吸附阶段.快吸附阶段主要发生在0~0.5 h内,而慢吸附阶段主要发生在0.5~4 h.滇池沉积物对磷的吸附过程主要在4 h内完成.3外海北部上覆水磷酸盐(SRP)浓度低于沉积物中磷的吸附/解吸平衡浓度(EPC0),可初步判断该区域沉积物有向上覆水体释放磷的风险.4不同区域沉积物磷的最大吸附量(Qmax)和总最大吸附量(TQmax)均以外海南部最大.5沉积物本底吸附态磷含量(NAP)与钙结合态磷(Ca-P)呈显著正相关关系(R2=0.5139,p0.05),而其他吸附特征参数与磷形态之间相关性均不显著.6与洱海、太湖等湖泊相比,滇池沉积物磷的本底吸附态磷(NAP)和最大吸附量(Qmax)均处于较高水平,磷污染较为严重.     

太湖东北部沉积物可溶性氮、磷的季节性变化

通过快速释放实验,研究了太湖东北部营养水平不同的梅梁湾、贡湖湾和胥口湾3个湖区表层沉积物中可溶性氮、磷的季节性变化.结果表明,沉积物总磷(TP)与其释放的可溶性总磷(DTP)在春、夏两季显著相关并且以可溶性有机磷(DOP)为主;春、夏两季DOP与可溶性无机磷(DIP)的形态间转化较秋、冬两季更为活跃.藻型湖区沉积物的总氮(TN)多为夏季减少,而清洁型湖区则为夏季大幅增加;沉积物释放的NH₄⁺-N以夏、冬两季居多,夏季达到最大值;沉积物释放的NO₃^--N夏季大幅度增加,冬季较少.清洁型湖区夏季沉积物的TN及其释放的NH₄⁺-N、NO₃^--N显著高于藻型湖区.     

东五里湖底泥污染对菹草石芽萌发及轮叶黑藻生长的影响

为探究沉水植物在东五里湖恢复的可行性,在测定东五里湖底泥污染指标的基础上,选择了在梅梁湾及贡湖适宜生长的季节上互补的2 种典型沉水植物为研究对象,进行了菹草石芽萌发及轮叶黑藻生长试验.结果表明,东五里湖底泥重金属污染Cd>Cu>Pb>Zn>Cr;东五里湖与梅梁湾底泥上菹草石芽萌发率的统计学差异并不显著(P>0.05),但石芽在东五里湖底泥中出现了休眠现象.在同一底泥中,不同N、P 水平上覆水下轮叶黑藻的POD、SOD 活性无统计学差异(P>0.05),不同底泥,同-N、P 水平下轮叶黑藻POD、SOD 活性t 检验有显著差异(P<0.05),轮叶黑藻在东五里湖底泥中衰老较快.底泥对轮叶黑藻抗氧化酶系统起主导性作用,东五里湖水生植物恢复主要受底泥重金属Cd的胁迫.     

太湖不同湖区沉积物重金属含量季节变化及其影响因素

以太湖东北部梅梁湾、胥口湾、贡湖沉积物中重金属为研究对象,研究各湖区沉积物中As、Cd、Cu、Pb、Zn含量的年际变化规律及其与沉积物间隙水温度、pH、Eh值以及沉积物有机质、总氮、总磷、粒径等理化指标的相关关系.结果表明:沉积物中重金属含量及其年际的变化与其污染状况有一定的相关关系;富营养化程度较高的梅梁湾沉积物中重金属含量的最大值出现在9月,其他两个湖区的最大值均出现在6月;沉积物中重金属含量受到温度、pH值、Eh值等物理因素的影响,且与温度、pH值和Eh值有一定的正相关关系;沉积物有机质、总氮、总磷、粒径等因素也会对沉积物中重金属含量产生影响;有机质含量与重金属含量有很好的正相关性,粒径与重金属含量呈正相关,总氮、总磷与重金属含量呈负相关.     

厌氧氨氧化工艺脱氮及其污泥形态的研究

为研究厌氧氨氧化工艺对高浓度含氮废水的脱氮性能,在以聚乙烯海绵作为填料的上流式厌氧固定床反应器中利用人工配置高浓度含氮废水进行了实验研究。实验中通过添加充足无机碳源,实现了厌氧氨氧化反应器在总氮浓度900～1210mg/L长期稳定的运行,脱氮效率在80%以上,最高氮负荷为5.9kg/m3.d。结果表明:充足的无机碳源在一定程度上可有效地降低高浓度亚硝氮对厌氧氨氧化菌的抑制作用。通过对污泥性状的研究,明确寻找出污泥上浮的原因所在。通过Stover-Kincannon模型确定系统动力学参数KB和Umax分别为30.2g/L·d和21.2g/L·d,这将有助于对该厌氧氨氧化系统各控制条件的有效调节和准确设定,也为日后应用于实际工程中提供重要的理论依据。     

抚仙湖夏季热分层时期水温及水质分布特征

为探究高原深水湖泊抚仙湖夏季热分层时期水温水质空间特征及昼间变化规律,于2014年7月在抚仙湖南部、中部及北部各选取一个代表点位,开展了各点分层采样及北部点位昼间连续分层采样调查观测.结果表明:(1)抚仙湖夏季水温分布具有明显的深水湖泊成层期温度分布特征,表面至水深15 m为变温层,水温变幅25.51~22.81℃,15~40 m为温跃层,水温变幅22.81~14.72℃,40 m以下为等温层,水温变幅14.72~13.70℃.湖体表层与湖底层的最大温差为11.8℃,与温带湖泊同期相比温差较小,而湖底等温层水温为14℃左右,较温带湖泊为高,体现了抚仙湖高原深水湖泊自身的水温成层特征.(2)水温成层决定了湖体的化学成层与生态成层特征:pH、溶解氧(DO)及电导率均呈现出与水温分布相同的分层结构,值得关注的是湖底层DO浓度低至2~3 mg·L~(-1),作为贫营养湖泊,抚仙湖底层开始出现溶解氧偏低的现象昭示着其可能面临潜在的生态风险;总磷(TP)及总氮(TN)由于温跃层的阻隔,等温层呈现一定程度的营养盐累积效应;叶绿素a与高锰酸盐指数也均与水温分层存在对应的响应关系,在湖体上层出现最大值.(3)抚仙湖热分层时期,水温分层存在昼间变化,中午光照辐射增强导致温跃层下潜,强度变大,厚度变窄,显著影响变温层和温跃层的pH、DO、电导率及叶绿素a等动态分布,TP、TN及高锰酸盐指数的昼间变化规律不显著.     

湖泊沉积物溶解性有机氮组分的藻类可利用性

选择乌梁素海和洱海沉积物样品,利用XAD-8树脂分离和三维荧光光谱技术,在室内培养条件下,研究了其溶解性有机氮(DON)不同组分的藻类可利用性.结果表明:①DON分组后,所研究湖泊沉积物DON及DOC平均损失低于5%,即XAD-8树脂分离技术可以用于湖泊沉积物DON的分组研究.②通过三维荧光光谱分析,湖泊沉积物DON亲水组分以类蛋白质为主,疏水组分以类腐殖质为主.③亲水组分培养条件下,来自乌梁素海和洱海沉积物的DON处理,其藻类生长分别呈"S"型曲线和直线上升趋势,最大藻密度分别达到535.5×104个·mL-1和709.5×104个·mL-1;其ρ(DON)均呈显著降低趋势,培养后ρ(DON)分别降低了2.46 mg·L-1和2.98 mg·L-1,表明湖泊沉积物亲水DON组分是藻类可利用的有机氮形态.④疏水组分培养条件下,来自乌梁素海和洱海沉积物的DON处理,其藻类生长均呈"单峰"曲线变化,最大藻密度分别达到113.5×104个·mL-1和275.5×104个·mL-1;ρ(DON)均在培养初期迅速下降,培养后期几乎不变,表明湖泊沉积物疏水DON组分在短时间内藻类可利用性较低,对藻类生长几乎无贡献作用.