湖泊沉积物质量基准研究进展

当前湖泊沉积物污染问题日益引起广泛关注,建立切实可行的沉积物环境质量基准,是对受污染沉积物进行科学评价和有效治理的重要前提。本论文介绍了沉积物质量基准的概念和国内外在该领域的最新研究进展,阐述了建立沉积物质量基准的主要方法,并对当前沉积物质量基准存在的关键问题和未来研究前景进行了分析。作者认为,当前亟待开展复合污染条件下的沉积物环境质量基准研究,应注重数值型沉积物质量基准和生物响应型沉积物质量基准的有机结合,加快建立沉积物毒性试验的标准方法体系,加强沉积物污染物的赋存形态与迁移转化规律研究,探索建立符合我国区域特点的沉积物质量基准理论、技术和方法体系,提高沉积物质量基准的准确性、针对性和适用性。     

底泥疏浚对阿哈水库内源污染的影响

底泥疏浚是富营养化湖库内源污染治理的一项重要措施,迄今已在众多浅水湖库治理中得到应用。深水水库是我国水资源利用的重要形式,但其水深大、湖底地形复杂、疏浚难度高,因此在深水水库实施疏浚工程的研究报道很少。评估了典型深水水库(阿哈水库)底泥疏浚工程对内源污染的影响。结果表明:1)疏浚后实验区底泥主要污染物含量(TP、TN、OC、TS、Fe和Mn)平均降低了56.7%,孔隙水中主要污染物浓度(TP、TN、Fe和Mn)平均降低了71.2%,实验区底泥纳污能力明显提高;2)疏浚后,实验区底泥磷形态中活性组分含量和底泥孔隙水中活性磷浓度(DGT-liable P)明显下降,降低了实验区底泥污染物的"二次释放"风险。     

草海沉积物营养元素分布特征与控制因素

选取贵州草海这一典型高原湖泊湿地作为研究对象,在代表性湖区共布设17个采样点,采集了表层沉积物和沉积物柱芯,对沉积物总有机碳(TOC)、总氮(TN)和总磷(TP)分布特征及控制因素开展了对比研究。研究结果表明,草海表层沉积物营养盐分布主要受外源输入和湖泊初级生产控制:表层沉积物TOC、TN含量平均值分别为232.98mg/g和25.21mg/g,远高于国内其他湖泊,且呈现湖心高、近岸区低的分布特征,由于氮较高的迁移性和生物可利用性,草海沉积物TN明显受湖泊水生植物生长控制,主要以有机质形式赋存于沉积物中;表层沉积物TP含量平均值为1.03mg/g,其空间分布特征显著不同于TOC、TN,在湖心、东南湖区和出水口其含量较低,主要受外源输入控制,且主要以沉淀、吸附等无机形态赋存于沉积物中。草海沉积物柱芯中TOC、TN、TP含量总体上呈现随深度增加先迅速降低而后趋于稳定的变化趋势,但不同湖区其含量差异较大,反映了人为干扰强度和沉积环境的差异。草海流域外源污染物输入和沉积物较高的营养盐内负荷是其水体富营养化面临的主要威胁,一方面应采取有效手段消减外源污染物输入,另一方面应通过合理的生态修复措施控制内源营养盐释放。草海繁茂的沉水植物增强了水体自净功能,优化草海水生植物种群结构、恢复草型健康湖泊生态系统对保护草海生态环境具有重要意义。     

基于DRYESM模型的红枫水库水体热分层特征及关键控制因素模拟研究

水温结构是湖库生态系统演化的重要基础,热分层稳定性对深水湖库水体物理、化学和生物演化具有重要影响,因此研究水体热分层特征及关键控制因素具有重要意义。本文运用DYRESM水动力模型模拟了红枫水库2014年全年的水温变化特征,并对影响水体热分层结构的关键控制因素进行了探究。结果表明:1) DYRESM水动力学模型可有效模拟红枫水库的水体热分层特征及时间演化规律,可准确预测水体热分层形成和消亡的时间及去分层强度。2)气温变化对水库水体热分层具有明显影响,增温可加速水体热分层的形成,造成温跃层下潜和去分层延迟;短波辐射的增强(40%)不会对红枫湖水温结构造成明显影响,但可导致去分层发生时间后延;风速是水体热分层稳定性的敏感因素,当风速增加40%后,热分层演化发生较大变化,表现在6～9月份中层及底层水温大幅升高(从9℃上升到14℃),去分层时间提前30天,相应造成分层期缩短。     

乌江渡沉积物磷的污染特征及其对河流筑坝的响应

受息烽河输入的影响,乌江渡水库的磷污染问题一直备受关注,但水库上游水体磷的释放以及河流筑坝对水库磷污染的影响却没有引起太多的重视。本文通过对表层沉积物和沉积物柱芯中磷及其形态的分析,研究乌江渡沉积物磷的污染现状和历史变化趋势及其对河流筑坝的响应。结果表明:1)乌江渡水库沉积物磷污染现已非常严重,远高于国内其他湖库;2)乌江渡沉积物磷含量从上游至下游有递增的趋势,且主要由NaOH-P的增加所致;3)乌江渡沉积物磷的空间变化可能源于不同粒径颗粒物或藻类的沿程沉降,也可能源于水体中Fe²⁺被氧化后引起磷的沿程沉降,但真实原因还需要进一步的证实。这说明上游水库滞留在沉积物中的磷部分可能重新释放出来,导致乌江渡水库中上游沉积物磷的污染也相当严重。     

西南地区水库生态环境特征与研究展望

西南是我国水资源富集区,随着清洁能源"西电东送"、城镇化建设和水利水电发展战略的持续实施,西南地区水库的数量将不断被刷新,水库数量快速增长与日益凸显的生态环境问题存在突出矛盾。西南地区水库具有独特的地质地理背景和生态环境特征,主要表现在:1)具人工建造属性,水环境与生态系统演化起点不同于天然湖泊;2)水位逆周期人为调控,消落带生态功能退化;3)亚深水型,水体季节性分层控制了湖泊的关键物理、化学和生物过程;4)沉积物有机质和营养盐蓄积量大,潜在二次污染风险大;5)物质循环的累积效应对水库及下游水环境与水生态安全具重要影响;6)水体富营养化与重金属污染叠加、复合;7)物质循环和生物过程受多界面作用控制。当前对西南地区亚深水型水库生态环境的研究远落后于东部浅水湖泊,亟待对其生态环境演变过程与规律开展深入研究,研究建立与之适宜的水环境演变理论和治理技术体系,为该类型水库生态环境保护与治理提供有效科技支撑。     

放射性碳同位素在地表水体有机碳来源示踪中的研究进展

随着加速器质谱分析测试技术的不断发展,天然放射性碳同位素(△14C)被广泛应用于地表水环境研究.地表水(河流、湖泊)有机碳循环在全球碳循环中发挥着重要作用.利用放射性碳同位素探究地表水环境有机碳循环,不仅能定量识别有机碳的来源贡献率,还能提供有机碳迁移转化过程的信息.本文综合介绍了放射性碳同位素分析技术原理,比较了溶解...     

施用堆肥污泥对土壤肥力及植物生长的影响

土地利用有望成为市政污泥处置的主要途径。本研究以好氧堆肥的市政污泥为研究对象,通过田间试验,设置不同堆肥污泥施用量：0%、30%、50%、70%、100%(堆肥污泥与土壤体积配比),研究堆肥污泥施用对土壤肥力、植物生长以及土壤重金属含量的影响。结果表明：堆肥污泥施用未造成土壤酸碱化,土壤肥力等级由三级一般土壤提升为二级肥沃土壤,土壤主要营养组分含量随污泥施用量的增加均显著提高,其中堆肥污泥添加比例为50%时土壤有机质增加1.9倍、碱解氮增加3.0倍、有效磷增加9.5倍、速效钾增加3.7倍。堆肥污泥添加比例为50%时木春菊组长势最好,添加比例为30%时鼠尾草组和高羊茅&黑麦草组长势最佳,但是不同添加比例下早樱组生长并无显著差异。尽管施用堆肥污泥会导致试验区土壤重金属含量略有升高,但远低于《城镇污水处理厂污泥处置林地用泥质》(CJ/T 362-2011)所规定的污染物指标及其限值,未造成土壤重金属污染。本研究将为堆肥污泥的土地利用提供理论依据和数据支撑。     

阿哈水库沉积物-水界面磷、铁、硫高分辨率空间分布特征

选取贵州典型高原亚深水型湖库阿哈水库为研究对象,利用薄膜扩散梯度技术获取夏季分层期不同湖区沉积物-水界面磷、铁、硫的原位、二维高分辨分布信息,并结合水化学及沉积物磷形态分析,探讨了沉积物P-Fe-S分布规律及控制因素.结果表明:沉积物-水界面DGT-P的浓度变化范围0.00~0.43 mg·L~(-1),DGT-Fe的浓度变化范围0.00~2.83 mg·L~(-1),DGT-S的浓度变化范围0.00~0.10 mg·L~(-1).阿哈水库沉积物孔隙水磷、铁、硫浓度在垂向分布上没有显著的相关性,DGT-P、DGT-Fe甚至还呈反向变化,这与很多湖泊的研究结果存在明显差异,其原因可能是阿哈水库沉积物具有很高的Fe/P和Fe/S比值,过剩的Fe导致还原态S以FeS/FeS_2形式沉淀后,P仍然被Fe(Ⅲ)固定在沉积物中.阿哈水库沉积物磷形态以Na OH-SRP和BD-P为主,Na OH-SRP含量变化范围为192~604 mg·kg~(-1),平均值约为392 mg·kg~(-1),BD-P含量变化范围为143~524mg·kg~(-1),平均值约为225 mg·kg~(-1).阿哈水库底层水体长期处于厌氧环境,Fe、S地球化学循环对沉积物内源磷释放起着重要控制作用.     

硝酸钙抑制底泥磷释放的模拟研究

在实验室模拟了硝酸钙对底泥磷释放的影响、环境效应及作用机制。结果表明,硝酸钙可有效降低孔隙水和上覆水中溶解活性磷(SRP)的浓度,且对于红枫湖底泥来说,抑制磷释放的硝酸钙Ca(NO3)2·4H2O最佳用量为187.5g/m2。实验表明硝酸钙的使用是安全的,既可保证上覆水中氨氮浓度满足III类水的要求,也不会造成水体重金属的污染。硝酸钙抑制底泥磷释放作用机制如下:1)硝酸钙在底泥脱氮微生物的作用下发生反硝化作用,在硝态氮被消耗的同时,溶解有机碳亦被氧化降解;2)硝酸钙将底泥中的Fe2+氧化为Fe3+,促使铁氧化物及氢氧化物的形成,最终使孔隙水及上覆水中SRP的浓度大幅降低。因此,硝酸钙可有效抑制底泥内源磷的释放,是一种高效的底泥内源磷释放原位钝化剂,可为湖泊底泥磷污染提供有效的治理手段。