巢湖滨岸水塘洼地沉积物反硝化速率及对外源碳氮的响应

2018年10月至2019年8月,在巢湖西半湖北侧滨岸筛选3个典型水塘洼地,采集表层沉积物及上覆水样,开展外源碳氮浓度梯度培养实验,解析底质反硝化速率对碳氮的限制性,并识别主要环境影响因素.结果表明：①洼地蒲草、水塘芦苇、水塘蒲草等3种植物丛沉积物对照样的反硝化速率[mg·（kg·h）^-1]分别为2.15~10.87（均值为6.47）、2.08~10.65（均值为6.97）、2.06~10.88（均值为6.76）,彼此间差异性不显著;②总体上,外源氮（硝态氮）的添加可以明显提高沉积物的反硝化速率,表明硝态氮为反硝化过程的限制性因素;③外源碳（葡萄糖）的添加导致植物丛沉积物反硝化速率明显下降,表明有机碳对沉积物反硝化产生了抑制作用;④外源碳氮同时添加明显提高了沉积物反硝化速率,除10月洼地蒲草丛和6月水塘蒲草丛低碳氮浓度沉积物反硝化速率相对较高以外,其它情形均表现为高碳氮浓度沉积物反硝化速率更高.     

人为扰动背景下城郊溪流底质磷的生物-非生物吸收潜力分析

为揭示土地利用变化对城郊溪流底质磷吸收的影响,2016年6~11月在合肥市城市边缘某一源头溪流逐月采集溪流底质样,利用实验培养法分析人为扰动背景下溪流底质磷的生物与非生物吸收潜力及其变化特征.结果表明:底质磷的总吸收潜力和非生物吸收潜力都表现为夏季高于秋季;毗邻排污口的3号采样点沉积物磷的总吸收潜力和非生物吸收潜力明显高于其它各采样点;无论是夏季还是秋季,6个采样点位底质磷的生物吸收贡献率都低于相应的非生物吸收贡献率,而且彼此之间差异十分明显;各采样点底质磷的吸收潜力、吸收贡献率的逐月变化态势,表明土地利用变化引发的强烈人为扰动对溪流底质磷的生物吸收影响很大.     

典型有色金属矿业城市零星菜地蔬菜重金属污染及健康风险评估

在铜陵惠溪河流域及铜陵有色金属冶炼厂周边零星菜地,选择35个点位采集8种蔬菜(226颗)及相应的土样,在对重金属As、Ni、Cu、Pb、Cd和Zn含量分析测试的基础上,开展蔬菜重金属污染评价、富集能力分析及健康风险评估.结果表明:①研究区土壤重金属污染严重,As、Ni、Cu、Pb、Cd和Zn平均含量分别达96.96、56.64、1 247.82、313.59、6.743和600.96 mg·kg-1,均显著高于铜陵市土壤元素背景值;②8种蔬菜重金属综合污染指数平均值,均超过重污染等级阈值3.0,达重污染水平;③蔬菜对Zn富集能力最强,其次是Ni和Cu,对As、Pb、Cd等的富集系数相对较小,蔬菜中6种重金属污染程度排序为Ni>Zn>Cu>Pb>As>Cd;④蔬菜重金属As、Ni、Cu、Pb、Cd和Zn相应的THQ值分别为17.92、1.01、10.14、0.73、0.21和1.93,其中As和Cu的非致癌风险贡献率最大,分别为56.10%和31.75%,是研究区蔬菜重金属危害的最重要元素;⑤成人经蔬菜途径进入人体的As、Ni、Cu、Pb、Cd和Zn,分别为324.38、1 211.25、24 326.25、176.25、12.75和34 800μg·d-1;⑥蔬菜中As的目标致癌风险TR达8.06×10-3,远超过美国环保署(US EPA)推荐的可接受风险10-6～10-4和国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险值5.0×10-5,表明长期食用这些蔬菜可能带来较高的健康风险.     

农田溪流人工深潭地貌格局暂态存储特征分析

2015年11月~2016年2月,以NaCl为示踪剂,在巢湖流域某一农田源头溪流开展了5次野外示踪试验,并据此计算溪流的物理特征参数和暂态存储指标;通过对深潭渠段与平直渠段相关指标的比较,解析人工深潭地貌格局的暂态存储特征.结果表明:1人工深潭地貌格局渠段A_s/A基本都较平直渠段更高,但其交换系数α却较平直渠段低一个数量级;2人工深潭地貌格局的暂态存储对于溶质滞留的影响较平直渠段大,但其流动水体的溶质滞留能力则较平直渠段弱;3尽管深潭地貌格局拥有相对较大的A_s/A比值,但对溶质运移转化的综合影响却低于平直渠段;4人工深潭的暂态存储指标F200med可以解释18.86%~26.05%的溶质行进时间,平直渠段可以解释5.28%~33.87%,且大部分情况下平直渠段都较深潭渠段更高;5深潭地貌格局与平直渠段在φ_w、φ_A和T_s方面差异明显,而在其他指标方面则区别不显著.     

巢湖十五里河不同水力特性区沉积物及间隙水营养盐的分布特征

为揭示水力特性对小河流沉积物及间隙水中氮磷营养盐分布特征的影响,在巢湖十五里河河道上,选择支流交汇处、弯道淤积处、弯道冲刷处、河岸坍落处、水生植物生长区、平直河段、河内浅滩等7种水力特性类型,采集深度约40cm的沉积物柱状样,并按2cm厚度现场分层,得到136个样品.在实验室分析测试的基础上,解析沉积物与间隙水氮磷垂直剖面特征及沉积物-上覆水界面氮磷营养盐的源/汇关系,拟合间隙水剖面NH＋4-N、NO-3-N和PO3-4-P浓度,并对采样点位进行聚类分析.研究结果表明：不同水力特性区沉积物氮磷含量差异明显;弯道冲刷处和河岸坍塌处间隙水剖面NH＋4-N、NO-3-N和PO3-4-P浓度相对较低,且垂直变化不大,但在水生植物生长区则变化明显;不同水力特性区的水-土界面NH＋4-N、NO-3-N源/汇关系,具有很好的一致性,而PO3-4-P则差异明显;在沉积深度0～16cm范围内,除水生植物生长区外,其它各水力特性区间隙水NH＋4-N、NO-3-N和PO3-4-P浓度在垂直剖面基本上都可以借助指数函数y=exp（a＋bx＋cx2）拟合,这与湖泊、水库等宽阔水域存在一定差异.     

合肥市城区地表灰尘重金属分布特征及环境健康风险评价

以安徽省合肥市城区为研究区域,采集居住区、商业区、工业区、文教区、交通区和公园绿地等6种功能用地共52个点位的地表灰尘,探析重金属Zn、Pb、Cu、Cd和Cr在不同功能区的分布特征,并以美国环保署（US EPA）推荐的健康风险评价模型,分别就儿童和成人2个群体在不同功能区、不同暴露途径下的重金属致癌和非致癌健康风险进行...     

合肥城郊典型农业小流域土壤磷形态及淋失风险分析

为掌握合肥城郊二十埠河某农业小流域土壤磷形态及淋失风险水平,在汇水区采集132份表层土壤样.在分析测试基础上,利用ArcGIS软件中Kriging插值模拟技术,解析总磷(TP)、生物有效性磷(Bio-P)的空间分布特征及土壤有效磷(OlsenP)和易解吸磷(CaCl_2-P)的空间变异性;剖析土壤磷素富集水平;并通过确定土壤磷素的淋失临界值,评估汇水区土壤磷素流失风险.结果表明,汇流区土壤TP和Bio-P含量较高的采样点位主要出现在左支流的上游和两支流交汇处的右侧局部区域;土壤磷形态富集系数由大到小排序为:Ca-P(15.01)OP(4.16)TP(3.42)IP(2.94)Ex-P(2.76)Fe/Al-P(2.43)Olsen-P(2.34);土壤有效磷淋失临界值为18.388 mg·kg~(-1),超过临界值的样本数占样本总数的16.6%,高淋失风险区主要分布在左支流上游、右支流中游及两支流汇流处下游的局部地区.     

巢湖十五里河沉积物硝化速率的城乡梯度变化及相关性

2017年7月—2018年5月,在巢湖十五里河干流城乡梯度方向的5个采样点位,按两月一次的频率采集表层沉积物及其上覆水.在此基础上,开展沉积物硝化速率城乡梯度变化规律分析,并识别主要影响因素.结果表明:①十五里河水体氮磷污染严重,并具有氨氮浓度相对较高的污染特点;②潜在硝化速率(PNR)变幅为0.003～0.021μmol·g~(-1)·h~(-1),均值为0.011μmol·g~(-1)·h~(-1),没有表现出明显的城乡梯度规律;③表面硝化速率(ANR)变幅为0.73～15.23μmol·m~(-2)·h~(-1),均值为4.19μmol·m~(-2)·h~(-1),也未表现出明显的城乡梯度规律;④十五里河沉积物硝化速率季节性变化规律明显,基本表现为:夏季春季秋季冬季,但5个采样点之间硝化速率的差异性程度不完全相同;⑤PNR与上覆水水温相关性较为显著,ANR与上覆水中NH~+_4-N和NO~-_3-N存在显著相关性,沉积物中对PNR和ANR影响较为显著的因素都是TN、NH~+_4-N和pH.     

源头溪流氮磷耦合吸收效应及动力学模拟

为揭示源头溪流氮磷耦合吸收作用机制,选择NaCl和NaBr为保守型示踪剂、KNO₃和KH₂PO₄为添加营养盐,于2017年10月~2018年3月在合肥城郊的2条源头溪流,开展5次由单、双营养盐添加构成的示踪试验,利用TASCC技术方法,分别以Michaelis-Menten（M-M）方程和双营养耦合吸收曲面模型拟合营养盐吸收动力学过程.结果表明,双添加试验的NO₃^-N、PO₄^-P吸收速率均明显高于单添加情形,意味着溪流中NO₃^-N与PO₄^-P吸收存在相互促进作用;双营养耦合吸收响应曲面直观展示了氮、磷营养盐不同浓度水平及浓度比情形下吸收速率的演化趋势,诠释了较低浓度水平下溪流NO₃^-N（或PO₄^-P）吸收速率随PO₄^-P（或NO₃^-N）可利用量增加而增大的作用机制;两种动力学模型在NO₃^-N、PO₄^-P最大吸收速率拟合结果上均存在不同程度的偏差,其中M-M方程低估了U_max-N和U_max-P,相应幅度分别达3.91%~16.11%、3.23%~23.63%.     

巢湖十五里河沉积物磷吸收潜力及对外源碳的响应

2017年7月(夏季)和2018年1月(冬季),在巢湖十五里河干流的城乡梯度方向选择5个代表性采样点位,采集表层沉积物样,利用实验室培养法,测算沉积物磷的总吸收潜力SPU_(live)、非生物吸收潜力SPU_(kill)和生物吸收潜力SPU_(biotic),评估不同外加碳源(乙酸钠、葡萄糖及两者的混合溶液)对SPU_(biotic)的影响水平.结果表明,十五里河沉积物SPU_(live)存在时空差异性,且表现为SPU_(kill)高于SPU_(biotic);未添加碳源时,夏季和冬季的SPU_(kill)均值分别为3.016μg·(g·h)~(-1)和3.368μg·(g·h)~(-1),SPU_(biotic)均值分别为0.784μg·(g·h)~(-1)和0.323μg·(g·h)~(-1),夏、冬两季的非生物吸收潜力存在显著差异性;添加外源碳后,不仅SPU_(biotic)有了较大幅度的提升,生物因素在沉积物磷吸收中的贡献率水平也有了明显提高,且两者均表现为添加乙酸钠效果最显著,添加葡萄糖效果次之,混合碳源的效果相对较弱.由沉积物磷的生物吸收对外源碳的响应情况,可以判定十五里河沉积物磷吸收存在一定程度的碳限制性.