不同水体分层对沉积物间隙水氮素垂向分布影响:以三峡水库和小湾水库为例

为分析不同分层水库沉积物间隙水氮营养盐垂向分布差异的原因,通过监测香溪河库湾、长江干流和小湾水库3种水域上覆水-间隙水环境特征,分析了不同分层水域沉积物间隙水氮营养盐垂向分布特征,并探讨了造成3种水域沉积物间隙水氮营养盐分布差异的原因.结果表明:①长江干流与香溪河库湾沉积物间隙水ρ(TN)随深度逐渐升高,而小湾水库ρ(TN)在12 cm处达到最大,底层呈"C"型分布;长江干流和香溪河库湾沉积物间隙水ρ(NH~+_4)随深度呈升高趋势,小湾水库底层含量略高于表层,整体上无显著变化,且长江干流与香溪河库湾ρ(NH~+_4)整体上高于小湾水库,浓度变化范围分别为:0.512～8.289、 0.968～9.307和0.950～1.500mg·L~(-1); 3个水域沉积物间隙水ρ(NO~-_3)垂向分布特征均与ρ(NH~+_4)相反,且香溪河库湾与长江干流ρ(NO~-_3)高于小湾水库,浓度变化范围分别为:0.143～0.674、 0.107～0.647和0.050～0.051mg·L~(-1);②3种水体理化指标垂向分布特征也存在明显差异.长江干流水温垂向无明显变化,垂向稳定系数N~25×10~(-5) s~(-2),水体混合均匀,溶解氧垂向变化范围为:6.180～6.318mg·L~(-1);香溪河库湾中上游水温垂向上呈降低趋势,下游水温呈阶梯状分布,N~2均大于5×10~(-5) s~(-2),处于稳定分层状态,溶解氧呈"C"型分布特征;小湾水库在水深5～15 m和54～70 m出现明显分层,溶解氧在水温梯度较大处显著降低, 80 m后,沿水深无明显变化;③上覆水水动力、溶解氧分布以及沉积物环境差异是造成3种水域间隙水氮营养盐垂向分布差异的主要原因,且香溪河库湾间隙水氨氮和硝氮含量较高,可能提高反硝化速率,进而有助于水域脱氮,减少水域氮负荷.     

湖泊草源DOM与磺胺二甲基嘧啶的荧光猝灭研究

磺胺二甲基嘧啶(SMT)作为一种常见的磺胺类抗生素,在富营养化湖泊中的迁移和归趋与溶解性有机质(DOM)密切相关。该研究采用荧光猝灭光谱法研究马来眼子菜释放的DOM与SMT的相互作用。同步荧光光谱和紫外可见吸收光谱表明SMT可引起DOM的构象变化,静态猝灭是主要机制。通过三维荧光光谱结合平行因子分析将DOM分为4个独立荧光组分,并结合Ryan-Weber非线性模型分析各组分与SMT的结合能力。模型拟合度较高,结合稳定常数(logK_b)大小顺序为类酪氨酸(7.22)>类色氨酸(5.54)>小分子类腐殖(5.04)>大分子类腐殖组分(无猝灭),说明DOM对SMT的络合作用较强。二维相关图谱显示类酪氨酸荧光团优先于类色氨酸荧光团与SMT发生反应。草源DOM与SMT之间的相互作用可影响SMT在富营养化湖泊中的生物有效性和毒性等环境行为。     

模糊数学在抽水蓄能电站富营养评价的应用

抽水蓄能电站水库蓄水运行后,水体滞留时间增加,污染物不断积累。为了更好地了解抽水蓄能电站水质状况,以浙江天荒坪抽水蓄能电站为例,采用模糊数学评价方法,并引入隶属度的概念。结果表明:天荒坪抽水蓄能电站水质状态良好,上库水质与下库水质差异小,营养水平分布较均匀,均在中营养状态或贫营养状态,与富营养化综合指数评价法评价的结果一致。由此可见,模糊数学评价法反映水质级别的连续性及各因子共同作用下的水质状况,可用于抽水蓄能电站水质评价。     

神农架大九湖水体富营养化评价

为探究大九湖水体富营养化状态,采用模糊综合评价法和综合营养状态指数法分别对其10个断面的富营养化程度进行评价。模糊综合评价法评价结果为1号湖和3号湖断面为中度富营养化,其余断面均为轻度富营养化;综合营养状态指数法评价结果为1号湖和2号湖断面为轻度富营养化,其余断面均为中营养状态。均客观反映了大九湖水体富营养状态。     

前置沉降对城市河道淤泥电渗脱水的影响

针对河道淤泥电渗脱水过程中存在的高能耗现象,以城市河道淤泥为实验对象,通过预设自由沉降辅以水平环形电场的电渗脱水方式,以出水速率,脱水终点时间、淤泥含水率、能耗为评价指标,就预沉时间与电压大小对淤泥的脱水效率进行了实验研究。结果表明:预沉60 min、电压梯度为4 V/cm、持续电渗270 min,淤泥含水率由97%下降到75.9%;其中电渗环节含水率由92.5%下降到75.9%。达到脱水终点时,预沉电渗脱水时间较直接电渗脱水延长10%、而干泥能耗则由直接电渗脱水的8.67 (kW·h)/t下降到4.25 (kW·h)/t,下降比例为51.04%。前置沉降有效脱除淤泥中存在的自由水分,从而为后继电渗脱水环节的节能奠定了基础。     

城市湖泊有机质氮同位素差异及其对水污染的指示作用分析

如何对湖泊生态环境修复效果进行评价是当前湖泊生态修复工作的难点所在，以武汉市内不同修复状态湖泊为研究对象，通过分析湖泊水体营养盐浓度、水质类别、综合营养状态指数TLI（Σ）与湖泊不同有机质δ15N的关系，探讨以水体中某一有机质δ15N指示城市湖泊水污染状态，进而作为湖泊修复效果评价指标的可行性。结果表明：武汉南湖、东湖、内沙湖水质分别为劣Ⅴ类、Ⅳ类、Ⅲ类；水体富营养化程度分别为重度富营养、轻度富营养、中营养；南湖有机质δ15N均值最高为13.193‰（8.394‰~19.380‰）；东湖δ15N次之为8.191‰（5.162‰~13.488‰）；内沙湖δ15N最低为2.940‰（0.001‰~6.433‰）。不同湖泊有机质δ15N与表层水 c(TN)、c(DIN)、c(NH+4-N)、c(TP)、水质类别和TLI（Σ）呈正相关趋势，其中悬浮有机质、沉水植物δ15N与水污染参数的相关性最为显著，均能有效表征城市湖泊水污染状态；为了采样的简便性及样品的通用性，建议以悬浮有机质δ15N作为城市湖泊水污染状态及水环境治理效果的快速评价指标。     

高温和高盐对Nitrosomonas eutropha CZ-4的交叉保护效应

为探究高温和高盐对亚硝化单胞菌亚硝化能力的联合影响,以Nitrosomonas eutropha CZ-4为试验材料,测试了不同程度的高温和高盐对其亚硝化能力的短期交叉影响,比较了不同的长期驯化方式对该菌胞外聚合物含量的影响及对该菌响应高盐或高温胁迫的影响.结果表明,当温度从28℃逐步升高至40℃时,亚硝化的最适盐浓度从2g/L逐步升高至18g/L,而且高盐/高温分别能够明显缓解高温/高盐对亚硝化的抑制作用.高盐驯化显著增强了耐热性,高温驯化则显著增强了耐盐性,且高盐驯化和高温驯化后结合型多糖的含量均显著高于低温低盐处理组.上述结果证明高温和高盐对CZ-4具有生理性的交叉保护效应,且高温或高盐均能诱导CZ-4胞外结合型多糖的积累.     

氧化还原循环过程中沉积物磷的形态及迁移转化规律

为研究沉积物在氧化还原循环过程中磷循环迁移转化机制,通过控制实验模拟分析氧化还原条件下,上覆水理化性质变化特征、沉积物各形态磷变化及机制研究,并量化沉积物中磷的重新分配和沉积物磷酸盐的释放通量影响.结果表明:(1)氧化还原电位Eh和p H体系、硫体系、碳体系以及与磷相关性密切的铁体系变化规律具有周期性,并对解释沉积物-水两相界面磷的迁移转化机制有重要作用;(2)在氧化还原循环过程中,各形态磷含量随着氧化还原条件和时间变化,根据水-沉积物磷素变化量化分析可得,可还原态磷(BD-P)和铁铝结合态磷(Na OH-rP)是可逆地重新分配到弱吸附态磷(NH4Cl-P)、聚磷/有机磷(Na OH-nrP)、残渣态磷(Rest-P)和间隙水溶解性活性磷(SRP)中,且沉积物中变化量93. 7%的磷在还原反应时不会释放到水体中;(3)上覆水总磷(TP)浓度变化的92%为上覆水的SRP,表明水-沉积物在该循环过程中以水溶性磷交换为主;(4)根据Fick第一定律得,还原阶段磷扩散通量最大值为0. 58 mg·(m~2·d)-1,而氧化阶段第7 d扩散通量约为0. 16～0. 22 mg·(m~2·d)-1;氧化反应阶段,扩散通量随时间逐渐降低,还原阶段的变化趋势相反,表明还原状态会加速沉积物磷的扩散程度,而曝氧降低了沉积物磷扩散通量.     

一种浮游植物快速浓缩及固定方法的可靠性分析

为验证一种浮游植物快速浓缩固定方法——滤膜浓缩法的可靠性,采用“鲁戈氏液固定沉降法”和“滤膜浓缩法”同时鉴定了不同浮游植物浓度梯度水样,并进行了对比分析,结果表明：鲁戈氏液固定沉降法与滤膜浓缩法整体上均鉴定出7门,32属,但不同梯度上滤膜浓缩法鉴定出的浮游植物种类较多.两种方法门水平上除裸藻门（P<0.05）外丰度均无明显差异（P>0.05）,属水平上相对丰度99%以内的浮游植物均无明显差异（P>0.05）,即无论是门还是属水平上,滤膜浓缩法对浮游植物丰度的鉴定是可行的.采用两种方法得到的不同梯度下藻密度拟合方程斜率差异较小（P>0.05）且相关性显著（R²=0.958,P<0.01）,但滤膜浓缩法鉴定出的浮游植物细胞密度更大.整体来看,滤膜浓缩法得到的藻类鉴定结果与鲁戈氏液固定沉降法基本一致.     

温度对湖泊沉积物中沉水植物残体厌氧分解的影响

淡水湖泊水生植物残体的腐烂分解过程为沉积物中的异养微生物提供了重要的碳源,但是目前关于温度对沉水植物残体有机质分解的影响研究还不够深入.本研究通过室内微宇宙模拟实验,研究了4℃和25℃时马来眼子菜残体在沉积物中厌氧分解特征及其主要的微生物代谢途径.结果表明,温度对马来眼子菜残体的分解影响显著,25℃实验组沉积物中总有机碳（TOC）和纤维素去除率显著高于4℃实验组.25℃实验组沉积物初始腐殖质占TOC比例为18.23%±1.47%,90 d后达到约46%,这说明微生物对马来眼子菜残体的分解促进了沉积物腐质化.此外,温度升高促进了纤维素降解细菌（如拟杆菌门,Bacteroidetes）的生长繁殖,且硫酸盐还原细菌（如GOUTA19、脱硫球菌属（Desulfocuccus）、LCP-6、HB118）和铁还原细菌（如地杆菌属,Geobacter）是沉积物中主要的优势菌种.在25℃条件下,微生物硫酸盐还原、铁还原和产甲烷作用占马来眼子菜残体厌氧代谢的比例分别达到37.3%、27.8%和10.3%.综上所述,本研究表明温度升高促进了沉积物中马来眼子菜残体的厌氧分解,且微生物硫酸盐还原、铁还原和产甲烷过程在其厌氧分解过程中发挥了重要作用.