SMT法插标分析沉积物中磷的地球化学形态

SMT法是一种较为通用的沉积物磷地球化学形态分析方法,但分析结果的准确性和重现性成为制约其进一步应用的关键.本研究以我国沉积物标准样品GSD-12为标样,在详细研究该标样的SMT法提取的磷的各个地球化学形态含量的基础上,提出了插标法控制沉积物中磷地球化学形态的准确性和可比性.在对比了手工分析,Skalar仪器分析及ICP-MS仪器分析的结果之后,针对SMT法操作中存在的问题进行了探讨,提出了操作过程中的注意事项,提出了GSD-12中总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、盐酸提取磷(HCl-P)和氢氧化钠提取磷(NaOH-P)等含量分别为(156±5),(77±2),(39±3),(41±2),(42±2)mg/kg,并将该标样用于太湖沉积物中磷形态测定的质量控制,取得了较为满意的结果.     

菹草在低浓度含铜尾水净化过程中的毒性研究

将菹草(Potamogeton crispus)种植于不同浓度的含游离态(CuSO4)和螯合态(EDTA-Cu)铜离子模拟尾水中,定期观测菹草在不同浓度、不同形态含铜尾水中的生长状况,并用水下饱和脉冲叶绿素荧光仪测定菹草光合作用PSⅡ有效荧光产量(Fv/Fm)、光化学荧光淬灭系数(qP)和非光化学荧光淬灭系数(qN)等指标,以研究菹草在低浓度含铜尾水净化过程中的生态效应。结果表明,菹草对铜离子有吸附或富集作用,且对CuSO4的吸附或富集能力大于EDTA-Cu。CuSO4对菹草的毒性作用小,且对菹草生长有一定的促进作用;随着铜离子浓度(0.01、0.3、0.5和1.0 mg·L-1)的递增,CuSO4各试验组菹草叶片数增加量分别是对照组的292.5%、390.0%、155.0%和45.0%。而EDTA-Cu在试验浓度范围内对菹草的生长影响较小,毒性作用不明显。随游离态和螯合态铜离子浓度的提高,相对光合电子传递速率(RET)、Fv/Fm、qP和qN变化明显,表明一定浓度的铜离子增强了菹草的光电子传递速率和份额,铜离子对PSⅡ反应中心的毒性作用较小,可以促进其光合作用。     

电催化氧化降解水中磺胺嘧啶的研究

为了解并优化电化学方法对水体中磺胺类药物的去除效果,以Ir O2-Ru O2/Ti为阳极,不锈钢为阴极,Na2SO4为电解质,电催化氧化降解模拟废水中的磺胺嘧啶(Sulfadiazine,SD),反应时间为240min。探讨了SD初始质量浓度、电流密度、p H值、电解质浓度及电极板间距对电催化降解SD效率的影响,并利用HPLC-MS分析降解产物。结果表明,电催化氧化可有效去除水中的SD。升高初始质量浓度、电流密度、极板间距可提高SD降解速率,初始质量浓度由15 mg/L升高到50 mg/L时,去除率降低了9.2%;电流密度从5 m A/cm2升高到15 m A/cm2,去除率增加了38.1%,电流密度大于15 m A/cm2时其对去除率的影响不明显;极板间距由2 cm增加到4 cm,去除率增加了12.2%;酸性条件降解效果最好,碱性对SD去除率略有抑制,p H值为1和13相比于p H值为7时去除率分别增加9.9%及降低4%;电解质浓度(≤0.05 mol/L)与SD降解速率呈负相关,电解质浓度大于0.05 mol/L时,对去除率影响不明显。降解主要基于·OH的氧化过程,生成4-(2-氨基嘧啶-l(2H)-基)苯胺中间产物,过程遵循一级反应动力学模型。     

马来眼子菜群丛对太湖不同湖区沉积物磷形态的影响

采用磷分级提取的方法对太湖贡湖湾、南部湖区马来眼子菜(Potamogeton malaianus)群落内外的沉积物样品进行了采集和分析,调查了沉积物中的不同形态磷的垂直分布状况,研究马来眼子菜群落对沉积物磷迁移转化的影响.结果表明:植物群丛对沉积物铁铝磷(Fe/Al-P)的影响在贡湖湾和南太湖表现不同.贡湖湾马来眼子菜群丛内部沉积物Fe/Al-P高于群落外部的27.6%,差异性显著(P<0.05);南太湖马来眼子菜群丛内部沉积物中Fe/Al-P均值低于群丛外部的47.4%,差异性显著(P<0.05).植物群丛对沉积物有机磷(OP)的影响在贡湖湾和南太湖表现相似,两湖区植物群丛外部沉积物中OP含量均值高于群落内部.马来眼子菜群丛对贡湖湾和南太湖沉积物中Ca-P有较明显的影响,植物的影响主要体现在表层0~15cm范围内,贡湖湾湖区沉积物Fe/Al-P和OP含量较高,在植物的影响下转化为Ca-P,因此Ca-P在表层沉积物中呈上升趋势;南太湖沉积物中Ca-P含量较高,在植物影响下Ca-P有一定量的释放,因此Ca-P在表层沉积物中呈下降趋势.     

苦草(Vallisneriaspiralis)对城市缓流河道黑臭底泥理化性质的影响

以苦草(Vallisneria spiralis)和城市缓流河道黑臭底泥为研究对象采用模拟实验方法,探讨了苦草对城市缓流河道黑臭底泥理化性质的影响.结果表明,苦草可以显著改善城市缓流污染河道底泥氧化还原环境.实验期间表层底泥Eh从-70 mV升高至90 mV;减少致黑物质亚铁的含量,实验组表层底泥降低25%,而对照却升高38%;促进铁、硫的自然循环,防止亚铁、H2S的累积;明显改善底泥黑臭现象,实验组表层底泥第7 d出现约3 mm厚灰黄色氧化层,氧化层随时间推移逐渐增厚,第28 d厚度为11 mm.该氧化层无明显恶臭气味.对照则在实验第14 d出现1 mm氧化层并维持至实验结束,期间恶臭气味未消减;种植苦草可显著提高沉积物致密程度,降低底泥含水率,有效改善表层底泥流动状态,且在段头浜、河湾、人工湿地景观等处不影响防汛等功能,对减少河道底泥冲刷迁移和抑制黑臭物质悬浮具有积极的生态学意义.     

太湖两种水生植物群落对沉积物中氮素的影响

2012年6月对太湖贡湖湾、南部湖区以及东西山之间水域的两种水生植物——马来眼子菜(Potamogeton malaianus)和荇菜(Limnanthemun nymphoides)群落内外的沉积物进行样品采集,调查了沉积物中的氮素分布现状.结果表明:①草藻过渡型湖区(贡湖湾)马来眼子菜群落内部0~25 cm的沉积物中Org-N和TN的含量分别比群落外部高38.06%和25.65%.②草型湖区新生植物群落的形成可以促进沉积物(0~25 cm)中各形态氮含量的降低,其中马来眼子菜群落内沉积物(0~25 cm)中TN、Org-N、NH+4-N和NO-3-N的含量较群落外平均降低了43.29%,50.78%,7.09%和10.86%;荇菜群落内部比外部分别降低了4.65%,4.63%,5.01%和2.76%,可以发现马来眼子菜群落的促进作用比荇菜群落明显.③植物群落的存在可以影响沉积物的理化性质.相关性分析显示,植物群落外沉积物的pH与TN显著正相关(P<0.05,n=24),植物群落内部沉积物中pH与沉积物中NH+4-N呈显著负相关(P<0.05,n=24),与硝态氮呈显著正相关(P<0.05,n=24);植物群落内部和外部沉积物的Eh均与TN显著正相关(GMN,P<0.01,R=0.922 8**;NMN,P<0.01,R=0.827 7**;GMW,P<0.05,R=0.748 9*;NMW,P<0.05,R=0.663 7*),但较群落外部而言内部的相关性更强.     

太湖湖滨带春季悬浮物沉降特征与水体营养盐响应

为研究湖滨带悬浮物沉降过程中水体营养盐时空分布状况,在太湖西岸湖滨带典型区域进行原位沉降实验,计算了沉降量和沉降通量,并对沉降过程中TP、TN、NH+4-N、NO-3-N测定分析.结果表明,太湖西岸湖滨带沉降通量表现为人工芦苇区近岸无植被区自然芦苇区远岸无植被区,平均沉降通量分别为(1 383.40±925.60)、(1 208.67±743.50)、(278.72±142.53)、(245.58±154.25)g·(m2·d)-1,沉降第6 d以后沉降量稳定上升,沉降速率大于分解速率;经过持续15 d野外沉降实验观测,沉降过程中近岸带的TP含量是远岸带的2~3倍,且沉积物捕获器内NH+4-N和NO-3-N含量出现显著的差异(P0.01);沉降量与水体TN和NH+4-N含量呈显著相关(P0.01,n=42),表明沉降量的增加会导致上覆水体TN与NH+4-N含量增加;TN与NH+4-N相关系数为0.84,显示沉降量的增加可能加速氮素不同形态间相互转化,这一现象在当前太湖湖泛治理中应当予以重视.     

慈姑(Sagittaria trifolia)根系泌氧特征

借助高精度溶解氧微电极,研究了自然沉积物中慈姑(Sagittaria trifolia)根不同部位的泌氧能力差异以及光照对根系泌氧能力的影响。结果表明,慈姑根系不同部位的泌氧能力存在差异,光照和黑暗条件下根区氧气扩散层厚度由大到小依次为1/2根长(0.98、0.72 mm)、3/4根长(0.68、0.28 mm)、根尖(0.58、0.44 mm)和1/4根长(0.42、0.32 mm);光照条件下不同根长部位根表面溶解氧含量由大到小依次为1/2根长〔64.56%(以%空气饱和度计)〕、3/4根长(52.73%)、根尖(38.55%)和1/4根长(20.55%),这与根部泌氧屏障、通气组织发育程度和根组织呼吸代谢有关。无论有无光照,慈姑根均有泌氧产生,光照条件下根表面溶解氧含量和根区氧气扩散层厚度均高于黑暗条件;在光照和黑暗条件下1/2根长处根表面溶解氧含量均显著高于其他测定点(P<0.05);除1/2根长处以外的其他测定点,在光照条件下的根表面溶解氧含量差异显著(P<0.05),但在黑暗条件下趋于相同(P>0.05)。     

曝气和pH对城市污染河道底泥氮形态的影响

以城市重污染河道表层沉积物为研究对象,采用模拟实验方法,探讨了不同曝气方式(水曝气和泥曝气)、上覆水初始pH(自然状态pH=7和pH=11)对城市污染河道底泥氮形态的影响。结果表明:采用水曝气+pH11方式对城市重污染河道上覆水、间隙水中总氮去除率分别为70.03%和44.66%;泥曝气+pH7方式对上覆水、间隙水、底泥中氨氮去除率分别为94.31%、84.07%和68.29%;底泥pH与上覆水总氮浓度呈正相关(p<0.05);泥曝气+pH11方式使底泥含水率、烧失率明显升高,继而影响各形态氮在泥水系统中的赋存,其中底泥吸附态氨氮含量与底泥含水率呈显著负相关(p<0.01),间隙水可溶态氨氮浓度与底泥烧失率显著正相关(p<0.01)。     

菹草衰亡腐烂对水质持续性影响试验研究

为研究菹草衰亡残体对水质的持续影响,在铺有10 cm厚底泥的A、B、C、D、E 5个实验桶内添加生物量分别为4 kg/m2、3 kg/m2、2 kg/m2、0.8 kg/m2、0 kg/m2的处于衰老期的菹草,跟踪监测水质变化情况.结果表明:1)试验开始第10～16 d,各实验桶水体TN、TP、CODMn都达到峰值,溶解氧(DO)达到谷值,随后TN、TP、CODMn快速下降,45 d后主要水质指标都明显改善,表明菹草衰亡腐烂对水体的影响时间较短;2)试验后期,A桶内的TN、TP明显高于对照,其他桶与对照差异不大,表明在试验条件下,生物量大于3 kg/m2的菹草残体腐烂分解会对水体产生比较严重的氮磷污染,生物量小于2 kg/m2时,其死亡残体腐烂分解对水体营养盐增加较少;3)试验后期A、B、C桶的CODMn仍然超过Ⅳ类水标准,表明有机质降解比较慢;4)试验后期,除对照外,各实验桶的DO小于5.0 mg/L(Ⅳ类水标准).