网湖沉积物正构烷烃分布特征及其记录的环境变化

通过对网湖沉积岩芯中正构烷烃含量和组成特征的分析,探讨了网湖近百年来的湖泊环境变化.结果表明,网湖沉积岩芯中正构烷烃的碳数范围在n-C14~n-C33之间,其中以高碳数组分为主,并具有明显的奇偶优势,反映了沉积物有机质以大型水生植物和陆生植物贡献为主,较低的2n-C31/(n-C27+n-C29)比值指示陆源输入中以木本植物输入为主.根据正构烷烃参数指示的沉积物有机质来源变化特征,近百年来网湖水体环境变化具有如下3个阶段:20世纪50年代以前,网湖与长江水体交换频繁,湖泊水体处于低营养环境状态,沉积物正构烷烃高/低分子量正构烷烃比值(H/L)和陆/水生类脂物比值(TAR)较高,沉积物有机质主要来源于陆生植物和大型水生植物,湖泊浮游藻类贡献少;20世纪50~80年代,H/L和TAR值明显下降,中、短链正构烷烃的比例略有升高,表明陆源植被对沉积物有机质的贡献降低,水生植物和浮游藻类贡献的有机质增加,但较低的2n-C17/(n-C23+n-C25)值表明浮游藻类有机质较低,此时湖泊水体较为稳定,湖泊受长江水位影响减小,湖泊营养水平有所升高;1980s以来,总体上湖泊受流域人类活动影响明显,湖泊水体营养水平升高,沉积物正构烷烃表现为H/L和TAR值升高后下降,正构烷烃总量和2n-C17/(n-C23+n-C25)比值显著升高,2000年后尤其明显,表明湖泊沉积物有机质输入增加,其中湖泊浮游藻类贡献明显增加.     

滇池不同湖区沉积物正构烷烃的分布特征及其环境意义

为探明滇池沉积物中有机质的组成特征及其环境意义,2014年7月采集滇池北部和南部各一根柱状沉积物样品,分析了TOC(总有机碳)、TN(总氮)、正构烷烃含量剖面变化规律.结果表明:1滇池沉积物中TOC与TN自20世纪70年代以后增加显著,说明了滇池初级生产力不断提高;2滇池沉积物正构烷烃代用指标n-C27/n-C31比值及Paq和CPI表明,滇池沉积物从下往上草本植物与木本植物交替变化,且沉积物中的高碳数有机质主要来自滇池内源的沉水和漂浮大型植物;3C/N比值及正构烷烃分布特征表明,滇池不同湖区沉积物有机质来源存在差异:滇池北部沉积物中有机质主要来源于內源植物和陆源有机物的人为源;滇池南部沉积物中有机质主要来源于內源大型水生植物和陆源高等植物混源.为此,在今后滇池沉积物有机质的研究中,应加强对滇池不同湖区有机质的深入分析.     

正构烷烃及单体碳同位素记录的石臼湖生态环境演变研究

利用正构烷烃及其碳同位素的分布特征重建古气候环境是目前全球变化研究的热点问题.对采集于石臼湖的沉积物样品进行210Pb定年.采用正构烷烃及单体碳同位素的分布特征示踪沉积物中有机质的来源,探讨湖区近现代生态环境演变与人类活动的关系.结果表明,正构烷烃碳分子组合特征以C29为主峰碳,C25、C27和C31为次主峰,具有显著的奇偶优势,据此推断沉积物中有机质主要来源于大型水生植物及陆生高等植物.对C27、C29和C31长链正构烷烃进行单体碳同位素测定,利用二元模式估算出湖区植被类型以C3植物为主.正构烷烃及单体碳同位素的分布特征揭示了不同时期人类活动对湖区生态环境的影响:1862～1970年,总有机碳(TOC)、总氮(TN)及中低奇数碳正构烷烃(C17～C25)相对含量较低,长链正构烷烃单体碳同位素(δ13C25～31)值偏轻,说明人类活动对湖区环境影响较小,生态环境相对稳定;1970～1983年,TOC、TN及C17～C25相对含量显著增加,δ13C25～31值明显偏重,指示此时期内围湖造田、化肥农药滥用及废水排放等人类活动造成湖区陆生高等植物退化,水体中藻类暴发,湖泊富营养化程度显著提高,生态环境急剧恶化;1983～2010年,TOC、TN及C17～C25相对含量仍处于高值范畴,湖泊富营养化问题没有得到有效控制,湖区生态环境整体呈现相对退化趋势.     

城市湖泊底泥沉积柱中正构烷烃的分布特征与来源解析

正构烷烃既可以来自于生物质的排放,也可以来自于人类的活动(如各种化石类燃料的直接排放和不完全燃烧)。由于其具有较高的稳定性,对沉积物中有机物质来源和沉积物环境演化具有指示性,因此,正构烷烃在现代沉积物的研究中常作为主要的环境指示指标。该研究以武汉市南湖为城市湖泊的代表性湖泊,通过研究南湖底部沉积柱中正构烷烃的分布特征,不同沉积柱深度中总有机溶剂萃取量(TSEM)、正构烷烃总浓度、碳优势指数(CPI)值及一些诊断因子(如Pri/n-C17或Phy/n-C18)的变化趋势,对南湖底部沉积柱中有机质的主要来源进行了分析。研究结果表明,南湖底泥沉积柱(0~50 cm深度)中均检出不同程度的正构烷烃,并呈现出明显的双峰型分布特征,其总浓度范围位于38.1~298 g/g(干重)之间。其中正构烷烃及TSEM均随着沉积柱深度的增加而呈现出下降的趋势。CPI的分析表明,该湖泊中有机质主要来自于陆生植物蜡与人类活动的混合污染源,而且虽然南湖水体富营养化严重,但是沉积柱中的有机质已经经历了一定程度的微生物降解。该研究为控制与修复以南湖为代表的城市湖泊的水体污染提供了有力的理论基础。     

沉湖130年来湖泊沉积物有机碳、氮稳定同位素变化及其环境指示意义

通过对2020年沉湖湖心采集的73cm长沉积柱(CH-01)中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、有机碳同位素(δ¹³C_org)和氮同位素(δ¹⁵N)指标的分析,并结合年代测定(²¹⁰Pb、¹³⁷Cs比活度测试)结果,分析了130多年来沉湖沉积物有机质的来源,探讨受人类活动影响下湖泊的生态环境变化过程.结果表明:沉湖沉积物平均沉积速率为0.52cm/a,呈缓慢增大趋势.TOC、TN含量变化范围分别为0.89%～3.65%和0.04%～0.20%,δ¹³C、δ¹⁵N值变化范围分别为-29.34‰～-26.13‰和1.67‰～5.48‰,TOC、TN在38～26cm的快速上升对应于1970～1990年沉湖周边人口增长和湖泊改造工程频繁期.沉积物中有机质为混合来源,主要为土壤有机质、陆生C3植物和水生维管束植物.其中土壤有机质和陆生C3植物的贡献较大,1980年后由于人类活动导致湖泊水动力减弱,湿地内水生维管束植物对沉积物有机质的贡献率增大....     

滇池捞鱼河河口沉积物中正构烷烃的分布特征及来源解析

通过对捞鱼河河口附近的柱状沉积物分层样品中的正构烷烃和TOC进行研究,分析其含量变化趋势和分布特征以及各项生物示踪指标,来研究沉积物中有机质的贡献源。研究结果表明,捞鱼河河口沉积物中有机质来源由草本植物逐步变为木本植物,从30cm深度至表层的沉积物中有机质贡献源中增加了藻类和化石燃料。     

滇池近代富营养化加剧过程的沉积记录

为认识滇池内源污染特性在湖泊环境演变过程中的变化,采集滇池北部和中心2根柱状沉积物样品,分析了TOC(总有机碳)、TN(总氮)、BSi(生物硅)及磷形态含量剖面变化规律,并探讨了其与滇池富营养化历史的关系. 结果表明,滇池沉积物中w(TOC)与w(TN)自20世纪50年代后增加显著.n(TOC)/n(TN)介于7.0～13.5之间,表明滇池内源藻类和细菌等对沉积物中有机质贡献大. 滇池沉积物中w(TP)剖面变化规律反映了滇池由中营养化向富营养化过渡的过程. 沉积物中w(TP)与w(TOC)呈显著相关(R=0.91,P<0.01),表明滇池外源磷的输入与生物量的增长以及蓝藻水华暴发的一致性和外源磷污染控制的必要性. 滇池不同区域w(BSi)剖面变化及其与w(TOC)、w(TP)的关系表明,滇池在长期演变中,生态系统结构发生了变化. 滇池北部近年来富营养化加剧,蓝藻大量繁殖成为优势种群而导致生物群落结构单一化;而中部等地区硅藻仍保持大量增长趋势,表明藻类在该区域处于大量增长的过程中.      

抚仙湖沉积物中营养盐和粒度垂向分布及相关性研究

基于环境放射性核素210Pbex和137Cs计年法确定抚仙湖北部、中部和南部3个沉积物柱芯的沉积年代,分析了各柱芯近150年的营养盐(TOC、TN和TP)浓度和粒度的垂向分布特征及其相关关系。结果表明,抚仙湖沉积物柱芯TOC浓度整体由稳定、下降转向缓慢增长,TN浓度整体呈小幅度波动趋势,TP浓度垂向分布较为复杂,整体上呈先下降后上升的趋势,这些变化特征与流域历史时期不同程度的自然演化和人类活动密切相关。抚仙湖沉积物中CN自北向南逐渐升高,表明抚仙湖沉积物中有机质来源由湖泊内部菌藻类逐渐过渡至地表陆生植物的贡献。抚仙湖不同湖区沉积物粒度垂向分布均较为紊乱,其大小表现为中部北部南部,该现象可能与周边入湖河流的密度、长度及产沙量等有关。抚仙湖沉积物中营养盐浓度和粒度的相关性研究表明,TOC浓度与粒径32~63μm呈显著正相关,与4~8μm呈显著负相关;TN浓度与各粒级之间无任何相关性存在,TP浓度则与粒径2μm呈显著正相关。     

渤海表层沉积物中氨基糖的分布特征及对有机质来源和降解的指示探究

本文对渤海表层沉积物中氨基糖（ASs）的含量和组成进行了调查,并结合总有机碳（TOC）、总氮（TN）、稳定碳同位素（δ13C）和粒度等参数对渤海沉积有机物（SOM）的来源和细菌源有机质的贡献进行了探讨。渤海表层沉积物中ASs的含量为0.22～1.89 μmol/g,平均值为（1.01 ± 0.52）μmol/g。双端元模型结果表明,渤海表层沉积物中陆源有机质的贡献（f_t）为28.1%～42.8%,并且f_t值随着距黄河口距离的增加而逐渐减小。有机碳含量较低的黄河泥沙的沉积可能是导致黄河口和渤海海峡附近海域表层沉积物中TOC、TN和ASs含量较低的原因。而在受黄河影响较小的渤海其他海域中,TOC、TN和ASs的含量较高,这可能与黏土矿物和海洋初级生产力对SOM的影响有关。ASs对TOC和TN的贡献（AS-C%和AS-N%）分别为（1.5 ± 0.7）%和（1.9 ± 0.9）%。氨基葡萄糖/氨基半乳糖（GlcN/GalN）的值低于3,表明细菌源有机质可能是渤海表层沉积物中ASs的主要来源。渤海表层沉积物中细菌源有机质对TOC和TN的贡献（Bacteria-C%和Bacteria-N%）分别为（10.7 ± 8.3）%和（12.6 ± 9.6）%。     

抚仙湖沉积物有机碳埋藏特征及来源解析

为探讨近百年来抚仙湖不同湖区沉积物中有机碳埋藏及其来源变化特征,以抚仙湖南北部沉积柱为研究对象,分析有机碳埋藏速率时空变化特征,利用正构烷烃及其分布特征对埋藏在沉积物中的有机碳来源进行解析.结果显示,抚仙湖沉积物中有机碳含量为1.79~29.39mg/g,有机碳埋藏速率为3.07~27.71g/（m²·a）,两者均随时间的增加呈现整体上升的趋势,1980年以来增长速度明显加快;沉积物中有机碳含量北部（8.70mg/g）小于南部（12.59mg/g）,但有机碳埋藏速率北部（13.54g/（m²·a））大于南部（8.29g/（m²·a））,这与抚仙湖南北部有机质来源类型及人类活动的加剧造成的流域环境变化有关;抚仙湖沉积物中正构烷烃碳数范围为C₁₂~C₃₃,整体以高碳数组分为主,奇偶优势明显,表明沉积物中有机质主要来源于高等植物,Paq指示水生植物中以沉水植物占主导优势,2C₃₁/（C₂₇+C₂₉）与ACL_27~33指示陆生高等植物来源中,草本植物与木本植物的贡献相当,水生植物在北部湖区贡献大于南部,陆生高等植物在南部湖区的贡献大于北部.     

不同营养湖泊沉积物中210Pbex和营养盐垂向分布特征及相关性分析

对比分析了两个不同营养湖泊抚仙湖和滇池湖中心部位沉积物柱芯放射性核素210Pbex和营养盐(TOC、TN和TP)的垂向分布特征,探讨了两个湖泊不同湖区沉积物柱芯中210Pbex与营养盐(TOC、TN和TP)之间的相关关系.结果表明,两个湖泊沉积物柱芯中210Pbex和营养盐各个指标的垂向分布存在差异,总体上滇池沉积物柱芯中210Pbex的波动变化幅度略高于抚仙湖.滇池表层沉积物中210Pbex较为紊乱的分布特征与人类活动影响下的沉积物中Pb的物理化学迁移有关.沉积物中营养盐各个指标的变化则与特定历史时期不同强度的自然演化和人类活动双重因素影响密切相关.放射性核素210Pbex和营养盐各个指标之间的相关关系与两个湖泊或同一湖泊不同湖区的营养水平高低有关,其变化关系为富营养化湖泊滇池>贫营养湖泊抚仙湖,抚仙湖北岸>南岸.就单个营养盐指标与210Pbex之间的相关关系而言,TOC最强,TP次之,TN最弱.     

中国典型湖泊沉积物中脂肪烃的分布特征及来源

以我国13个典型湖泊的表层沉积物为研究对象,对沉积物的w(TOC)和w(TN)的分布特征进行了报道.结果显示,西南、华南地区湖泊沉积物的w(TOC)和w(TN)要高于西北地区,华东地区湖泊沉积物最低.结合多个脂肪烃来源参数,初步探讨了13个典型湖泊表层沉积物中脂肪烃的分布特征及来源. 结果表明:湛江玛珥湖、四海龙湾、洱海、红枫湖和程海受脂肪烃污染严重,鄱阳湖和双塔水库受脂肪烃污染程度最轻;受水体高矿化度的影响,双塔水库沉积物中有机质的δ13C值明显偏正;湛江玛珥湖中来自自身固氮藻类的脂肪烃含量明显高,致使湛江玛珥湖沉积物的δ15N值明显低;由于四海龙湾特殊的地理环境,四海龙湾沉积物中来自陆源木本植物的w(C_27+C29)明显高.      

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.     

旱雨季岩溶地表河不同河段正构烷烃相态组成变化和来源解析

岩溶作用产生的无机碳可以在水生植物、微生物等作用下形成有机质,转化为较稳定的内源有机碳,这为寻找全球遗漏碳汇提供了新的突破口,而加强对岩溶区有机质的溯源研究是重要手段.为探究金佛山岩溶地表河溶解态、颗粒态和沉积物正构烷烃的含量、组分及来源,于2017年3月20日、9月26日分别在石钟溪上、中、下游进行采样,并利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对三相态正构烷烃的组分进行定量分析.结果显示,旱季溶解态、颗粒态和沉积物正构烷烃的平均含量分别为737 ng·L~(-1)、6108 ng·L~(-1)和7149 ng·g~(-1),雨季三者的平均含量分别为7129 ng·L~(-1)、8146 ng·L~(-1)和6213 ng·g~(-1).正构烷烃的含量整体表现为雨季高于旱季,以溶解态正构烷烃表现得最为显著,这主要由外源高等植物输入增多所致.旱季上、下游正构烷烃含量差异明显,以沉积物正构烷烃表现得最为显著,自上而下整体保持微升态势;雨季外源输入量较大,差异性减弱,整体变幅较小.不同季节降雨和气温的变化导致水动力条件、浊度及水温的不同,深刻地影响着不同相态和不同河段正构烷烃的来源和迁移.整体上,随着海拔降低,高等植物贡献度降低,水生植物和低等生物贡献度增高.当水动力条件较弱和浊度较低时,造成内源溶解有机质增多,同时会出现溶解态至颗粒态乃至沉积物的缓慢沉降迁移.     

A 60-year sedimentary record of natural and anthropogenic impacts on Lake Chenghai, China

Recent sediments from Lake Chenghai, China, were investigated at high temporal resolution to trace both natural and anthropogenic effects on the lake using total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), organic phosphorus (P_o), inorganic phosphorus (P_i) and organic carbon and nitrogen stable isotopes (δ¹³C_org and δ¹⁵N) in a ¹³⁷Cs-dated sediment core. The results indicated that the sedimentary record covers the last 60 years, during which the lake had undergone apparent changes in nutrient sources and productivity in response to nutrient loading. Prior to the late 1980s, the nutrient contents in sediments mainly originated from algae and lake productivity was relatively stable. Since the late 1980s, increasing TOC, TN and TP concentrations together with the change of δ¹³C_org and δ¹⁵N suggested anthropogenic perturbations in nutrient loading and lake productivity. Endogenic nutrients derived from algae and anthropogenic inputs were two important sources of sedimentary nutrients. The anthropogenic nutrients mainly originated from the discharge of industrial wastewater and artificial cultivation of Spirulina after the middle 1980s, and domestic wastewater discharged from Yongsheng County since 1993.     

滇池表层沉积物中氨氮的释放特征

为研究滇池内源污染特征,于2013年在滇池全湖布设36个采样点,采集表层沉积物样品,并对沉积物中w(NH₄+-N)的分布及NH₄+-N释放动力学特征进行研究. 结果显示:滇池表层沉积物中w(NH₄+-N)为155.8～667.8 mg/kg,平均值为333.7 mg/kg,湖心区域最高. 0~5 min内NH₄+-N释放速率最大,可达到3.34～42.31 mg/(kg·min); 5 min后NH₄+-N释放速率逐渐降低,并在120 min左右基本达到释放平衡. 沉积物中NH₄+-N的释放潜能为17 147～34 163 mg/kg,NH₄+-N释放量随着水土质量比的增加而增大;滇池大部分区域NH₄+-N的释放潜能相对较高,特别是在草海北部以及外海盘龙江河口处. 滇池沉积物中NH₄+-N释放速率、释放潜能均高于长江中下游湖泊沉积物;与同为高原湖泊的洱海相比,其沉积物中NH₄+-N释放速率基本相当,但是NH₄+-N释放潜能却远高于洱海,表明滇池表层沉积物中NH₄+-N具有非常高的释放风险.      

巢湖沉积物氮磷分布及污染评价

以巢湖为研究对象,分析了沉积物中氮磷等营养盐的分布特征及储量信息,并对巢湖沉积物氮磷污染指数进行评价.结果表明,巢湖表层沉积物总氮(TN)和总磷(TP)平均含量为1 088 mg-kg-1和585 mg·kg-1,底层为666 mg·kg-1和509 mg·kg-1,表层总氮含量显著高于底层(P＜0.01);总氮、总磷...     

太湖水土界面氮磷交换通量的时空差异

利用原柱样静态释放实验及间隙水分子扩散模型对太湖典型草型湖区(东太湖)及藻型湖区(梅梁湾)的氮磷释放通量进行了逐月研究.原柱样氮磷静态界面交换通量(F_i)在同一湖泊不同生态类型湖区有差异性,东太湖氨态氮和可溶性磷酸盐的年平均交换通量分别为(44.9±21.9)mg·(m²·d)^-1(平均值±标准偏差)和(2.06±1.71)mg·(m²·d)^-1,梅梁湾为(16.2±12.0)mg·(m^-1·d)^-1和(0.53±0.52)mg·(m²·d)^-1.2湖区的分子扩散通量(F_m)同样表现为这样的差异,但是其绝对值与静态释放通量相比有数量级的差异,该模型不能用于太湖这样风浪显著且底栖生物活性较高的湖泊水土界面氮磷营养盐交换通量的估算.仅从不同生态类型的湖区比较结果看,草型湖区比藻型湖区有更高的氮磷交换通量.F_i/F_m比值作为1种反映底栖生物活性的指标反映出东太湖有更高的底栖活性.在水体溶解氧水平通常保持在较高的水平,即好氧状态下,氮磷界面交换通量与溶解氧水平(DO)无显著相关.同样,在现有浓度水平下,其水土界面交换通量与水体氮磷浓度无显著相关.东太湖较高的释放通量与相对较低的水体营养盐负荷的差异来自于大型水生植被的消浪促沉降及其本身的吸附吸收作用,这是恢复水生植被以重建健康水生生态系统的重要理论依据.