滇池福保湾植被重建对底泥再悬浮及营养盐释放的控制

为估算滇池福保湾植被重建工程对底泥再悬浮及营养盐的控制效果,对重建示范区内及区外进行了悬浮物沉降现场研究,并利用颗粒物捕获器收集底泥悬浮颗粒,分析重建区内、重建区外、不同生活型植物重建区的悬浮颗粒物沉降通量,比较了不同水生植物修复区的颗粒物再悬浮通量,估算了植被重建区底泥再悬浮的通量及营养盐N、P释放量.结果表明:水生植被重建区外悬浮物净沉降量明显高于重建区内,对工程实施效果进行估算,97d内工程区内底泥的再悬浮量、N的释放量、P的释放量分别是区外相同面积的15.71%、13.30%和12.44%,底泥污染控制与植被重建后对沉积物再悬浮抑制作用较为明显,沉水植物对底泥再悬浮的抑制效果相对挺水植物显著.     

巢湖底泥磷的释放模拟实验研究

在实验室条件下，模拟了DO控制、pH值调节、温度调节、水动力条件等，进行了底泥释磷实验。实验表明：（1）厌氧条件下，底泥中的磷向水体释放，且释放强度随pH值的升高而升高。好氧条件下，底泥非但没有向水体释放磷，反而从水体中吸附磷，呈“负释放”状态；且pH值越低，“负释放强度”越大。（2）温度升高有利于底泥中磷的释放，最大释放强度随温度的升高而提前。（3）搅动条件下的底泥磷释放量大于静置条件下的底泥磷释放量。（4）微生物对磷释放有明显的影响。从本次模拟实验结果看，体系温度升高、减少溶解氧、提高pH以及施以水动力作用，均可使底泥中的磷释放量增加，在常温（25℃）、厌氧、pH=7.5条件下，底泥中磷向水体的释放量将增加17％左右。     

Characteristics of phosphorus fractionated from the sediment resuspension in abrupt expansion flow experiments

Phosphorous (P) fraction characteristics in sediment resuspension were investigated under adequately hydrodynamic conditions. Four forms of P in overlying water, including dissolved inorganic P, dissolved total P, total P, and particulate P, and six fractions of P in suspended particulate matter (SPM), including loosely sorbed P (NH4Cl-P), redox-sensitive P (BD-P), aluminum-bound P (Al- P), organic P (NaOH-nrP), calcium-bound P (Ca-P) and residual P (Res-P), were quantified, respectively. Di erent hydrodynamic conditions resulted in di erent P form changes. Four states could be ascribed: (1) P desorption by sediment and SPM, and P adsorption by overlying water; (2) P desorption by SPM, and P adsorption by overlying water; (3) P adsorption by SPM, and P desorption by overlying water; and (4) P equilibrium between SPM and overlying water. The contents of P in overlying water acquired peak values in the middle position of the vertical P distribution due to the combined actions of SPM and sediment. P fractions in SPM were in the following order: BD-P > NaOH-nrp > Ca-P > Al-P > Res-P > NH4Cl-P. BD-P in SPM frequently exchanged with P forms in overlying water. Resuspension was favorable to forming Ca-P in SPM.     

易悬浮和外源输入下原位覆盖对生物有效磷形成的影响

在有外源磷持续汇入的前提下,研究了底泥原位覆盖钙改性材料和锁磷剂被悬浮颗粒再覆盖后对沉积物生物有效磷(BAP)的影响.结果表明,与空白对照相比,底泥原位覆盖后,BAP平均下降34.30%,此外,上覆水及间隙水溶解性无机磷(DIP)的浓度分别平均下降了74.25%和47.48%(0～3 cm),说明覆盖材料可以有效减少水体DIP的浓度,促进易被生物利用态磷浓度的降低.然而,当覆盖材料受到悬浮颗粒影响后,BAP平均下降20.27%,其中,藻类可利用磷(AAP)、碳酸氢钠可提取磷(Olsen-P)和水溶性磷(WSP)的含量较未被悬浮颗粒覆盖组显著提高,分别增加了18.28%、17.41%和12.58%,说明覆盖材料受悬浮颗粒影响后不利于降低底泥磷的生物有效性.     

反复扰动下加藻对不同形态磷相互转化的影响

以太湖梅梁湾沉积物和上覆水为材料,研究了反复扰动下加藻与否对沉积物中不同形态磷数量分布的影响.试验结束时,对照试验、单纯反复扰动、加藻反复扰动其上覆水中溶解性总磷(DTP)含量依次增加了75%、62.5%和18.8%,单纯反复扰动和加藻反复扰动试验上覆水中溶解性无机磷(DIP)浓度分别增加了300%和100%.加藻反复扰动和单纯反复扰动下,沉积物中钙磷(Ca-P)的净减少量分别为31mg/kg DW和 9mg/kg DW.表明, DTP和DIP的释放主要取决于沉积物中铁铝结合态磷(Fe/Al-P)和Ca-P的减少量.沉积物中Fe/Al-P和 Ca-P的含量有所降低,主要归因于反复扰动和藻类的同化吸收作用.然而,加藻反复扰动和单纯反复扰动下,藻类可利用磷(AAP)却有所增加.这表明藻类浓度较低时,其对磷的吸附同化量明显低于沉积物中Fe、黏土颗粒以及CaCO3的吸附量.尽管AAP的形成与还原速率很难测定,但其却可以很好地表征沉积物中内源磷的生物有效性.加藻反复扰动下,Ca-P的含量持续降低,这表明藻类吸附同化了部分Ca-P.因此,在一定藻浓度条件下,可用沉积物中NH4Cl-P, AAP, %Ca-P的和来表征生物有效磷(BAP)含量.     

时间序列沉积物捕获器（sediment trap）及其在青海湖的放置

沉积物捕获器在认识现代沉积过程方面具有独特的优势,已在海洋和国外一些大湖的研究中得到了成功的应用,但相关的工作在我国湖泊研究中尚未开展。Mark 8-13型时间序列沉积物捕获器是用来连续收集水体沉降颗粒物的仪器,可以获得沉积物输入通量和季节性变率。本文在介绍了该类型沉积物捕获器的设计、工作原理、投放和回收等基本知识的基础上,阐明了我们选择青海湖作为放置沉积物捕获器的理由和科学意义。在本专题的五篇论文中,我们展示了在青海湖放置的沉积物捕获器于2010年7月至2012年9月期间收集的沉积物和湖水样品的研究结果和同步的实时监测数据。通过在青海湖两年多的试验性地放置以及初步的结果,我们建议在我国典型内陆不同位置的湖泊等水体长期地放置这类沉积物捕获器,将为湖泊等水体系统的现代沉积和生物过程的深入理解提供全新的视角。     

Experimental and molecular dynamic simulation study of perfluorooctane sulfonate adsorption on soil and sediment components

Soil and sediment play a crucial role in the fate and transport of perfluorooctane sulfonate (PFOS) in the environment. However, the molecular mechanisms of major soil/sediment components on PFOS adsorption remain unclear. This study experimentally isolated three major components in soil/sediment: humin/kerogen, humic/fulvic acid (HA/FA), and inorganic component after removing organics, and explored their contributions to PFOS adsorption using batch adsorption experiments and molecular dynamic simulations. The results suggest that the humin/kerogen component dominated the PFOS adsorption due to its aliphatic featureswhere hydrophobic effect and phase transfer are the primary adsorptionmechanism. Compared with the humin/kerogen, the HA/FA component contributed less to the PFOS adsorption because of its hydrophilic and polar characteristics. The electrostatic repulsion between the polar groups of HA/FA and PFOS anions was attributable to the reduced PFOS adsorption.When the soil organicmatterwas extracted, the inorganic component also plays a non-negligible role because PFOS molecules might form surface complexes on SiO₂ surface. The findings obtained in this study illustrate the contribution of organic matters in soils and sediments to PFOS adsorption and provided newperspective to understanding the adsorption process of PFOS on micro-interface in the environment.     

Experimental and molecular dynamic simulation study of perfluorooctane sulfonate adsorption on soil and sediment components

Soil and sediment play a crucial role in the fate and transport of perfluorooctane sulfonate(PFOS) in the environment. However, the molecular mechanisms of major soil/sediment components on PFOS adsorption remain unclear. This study experimentally isolated three major components in soil/sediment: humin/kerogen, humic/fulvic acid(HA/FA), and inorganic component after removing organics, and explored their contributions to PFOS adsorption using batch adsorption experiments and molecular dynamic simulations. The results suggest that the humin/kerogen component dominated the PFOS adsorption due to its aliphatic features where hydrophobic effect and phase transfer are the primary adsorption mechanism.Compared with the humin/kerogen, the HA/FA component contributed less to the PFOS adsorption because of its hydrophilic and polar characteristics. The electrostatic repulsion between the polar groups of HA/FA and PFOS anions was attributable to the reduced PFOS adsorption. When the soil organic matter was extracted, the inorganic component also plays a non-negligible role because PFOS molecules might form surface complexes on SiO 2surface.The findings obtained in this study illustrate the contribution of organic matters in soils and sediments to PFOS adsorption and provided new perspective to understanding the adsorption process of PFOS on micro-interface in the environment.     

山东省南四湖底泥中磷的形态分布特征

利用分级提取法分析了山东省南四湖下级湖区及其主要入湖河流底泥中磷的化学形态,并研究了磷在表层沉积物与沉积柱芯中的形态分布规律.结果表明,表层沉积物中各形态磷的空间分布规律不明显,且含量存在较大的差异.表层沉积物中活性磷(可交换态磷、铝结合态磷、铁结合态磷三者之和)的含量占总提取磷的 41%~65%,提示沉积物中磷的生物可利用性较高.沉积物柱芯中活性磷含量较大,以交换态磷和铁结合态磷为主,铝结合态磷含量较少;闭蓄态磷、自生磷、碎屑磷和有机磷在垂向上的含量分布较为稳定,有机磷含量最低.在表层沉积物和沉积柱芯中无机磷占绝对优势,表明南四湖底泥主要为无机相沉积.     

南四湖底泥污染及其变化过程

为研究南四湖形成以来的污染变化过程,对微山湖、独山湖两湖底泥剖面的同位素测年、沉积速率进行了测定并作了有机地球化学指标和重金属指标的测试分析．研究结果表明,自湖泊形成以来2000余年的污染变化,可分为4个阶段,历史上污染变化受到黄河泛滥、开挖运河等事件的影响,近20年受现代工业污染影响显著．     

太湖流域沉积物碳氮磷分布与污染评价

对太湖流域14个湖泊、8条河流和7座水库的沉积物碳氮磷进行了测定,对不同水体类型沉积物碳氮磷含量及其比值进行了比较,并对沉积物污染程度进行了评价.结果发现,太湖流域有机碳、总氮和总磷含量分别为14.453、1.748和0.760 g·kg-1.沉积物有机碳和总氮含量在不同水体类型间存在显著差异,两者均是水库最高,河流最低;总磷相反,但不同水体类型间无显著差异.C∶N、C∶P和N∶P比在不同水体类型间差异显著,C∶N比河流最高、水库最低,C∶P和N∶P比相反,河流最低、水库最高.沉积物有机碳含量与总氮(p0.01)、总磷(p0.05)含量均显著正相关,但总氮与总磷不相关.水产养殖活动和水草导致沉积物碳氮显著增加,但对磷无显著影响.有机氮指数和综合污染指数显示,太湖流域84.9%~91.9%的站点的污染水平为Ⅲ~Ⅳ级,且水库的污染程度甚于湖泊和河流.结果显示,水库沉积物氮、磷和湖泊沉积物氮主要以有机态存在,湖泊沉积物磷中存在更多的无机磷.     

青海湖硅藻组合及其季节变化——来自沉积物捕获器的初步研究

通过对青海湖捕获器中2010年7月至2011年10月份沉积物样品与青海湖湖岸7个地点表层样品的分析,获得青海湖现代硅藻组合及季节变化特征。捕获器沉积物样品中共鉴定出硅藻2纲32属56种,主要为咸水种与微咸水种。其中,优势种为Berkeleya rutilans、Cocconeis placentula var. euglypta、Cyclotella choctawhatcheeana和Nitzschia inconspicua,此四种占总数的82%以上。硅藻组合变化具显著的季节性差异,冬季主要以浮游种Cyclotella choctawhatcheeana占优势;非冰封期则以附生种Berkeleya rutilans、Nitzschia inconspicua与Cocconeis placentula var. euglypta占优势。青海湖湖水具有高碱度,硅藻的保存率不高,其保存率具有夏季高、冬季低的季节性变化,但这不是造成硅藻组合显著季节性变化的主要原因,其季节性变化主要取决于水生植物的生长与湖区冰情。     

蠡湖沉积物质量评估体系的构建

为有效地开展蠡湖的生态环境保护工作,在对其上覆水、沉积物及底栖生物调查基础上,识别了蠡湖沉积物的主要问题,建立了由1个目标层、3个要素层、10个指标层构成的沉积物质量综合评估体系,开展了沉积物质量评估.结果表明,影响蠡湖沉积物质量评估的3个要素层相对重要性排序为底泥污染特征(0.522)>生态特征(0.322)>水体污染特征(0.146);指标层中的10个评估指标中权重较大的是底栖动物多样性指数(0.282)、氨氮释放通量(0.208)、水质类别(0.128)和溶解磷释放通量(0.109).蠡湖沉积物质量综合指数在49~79之间,处于轻度污染和中度污染,整体上呈现西蠡湖大于东蠡湖,沿岸小于湖心的分布趋势.各评估指标对沉积物质量综合指数的多元回归分析结果表明,蠡湖沉积物的主要问题是沉积物中氮磷的释放及底栖生物多样性单一.该评价结果与蠡湖各分区的实际调查情况相符,可为其他湖泊的沉积物质量评估提供一定的参考.     

达里诺尔湖近2400年以来Hg元素含量变化及环境意义

汞（Hg）元素作为一种全球性循环元素,对环境的影响正逐渐成为人们关注的焦点之一.为揭示寒旱区达里诺尔湖沉积物的Hg污染历史及人类活动对湖泊沉积物中Hg污染的影响,通过采集湖泊沉积物岩芯（编号DL1）,在建立DL1岩芯沉积地层年代框架的基础上,结合沉积物粒度特征、总有机质（TOC）含量等指标参数的变化,对DL1岩芯记录的地质历史上的Hg含量变化特征及环境意义进行了综合分析.结果显示,沉积物记录的Hg元素污染具有明显的阶段性变化特征：2400~1400 cal.a BP,Hg含量呈逐渐降低趋势,期间降水量呈逐步减少趋势,区域气候显著干旱;1400~200 cal.a BP,Hg含量相对稳定,呈小幅度波动变化,对应了区域气候的干-湿交替;近200 cal.a BP以来,Hg含量明显增加,这可能是受人类活动影响的结果.整体上,地质历史上DL1沉积物中Hg含量变化受气候干冷-暖湿交替周期性变化影响较大.而近200 cal.a BP来Hg与TOC等指标间显著正相关,则显示了沉积物中有机质可能吸附了大量的Hg元素,使其呈顶端富集趋势,进而对湖泊水生态环境造成影响.     

海水和海洋沉积物中总磷的测定

系统介绍了海水和海洋沉积物中总磷的测定方法，选用Ｋ２Ｓ２Ｏ８为氧化剂将有关形式的Ｐ转化成ＰＯ＾３－４，连同样品中原有的ＰＯ＾３－４－起用以抗坏到为还原剂的磷钼蓝法测定。方法的精密度６％，回收率为９１％－１０７％。     

Dynamic simulation and modeling of PCP transport between sediment and water

ＤｙｎａｍｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆＰＣＰｔｒａｎｓｐｏｒｔｂｅｔｗｅｅｎｓｅｄｉｍｅｎｔａｎｄｗａｔｅｒＬｉＴｉｅ，ＹｅＣｈａｎｇｍｉｎｇ，ＬｅｉＺｈｉｆａｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥｃｏＥｎｖｉｒｏ...     

岱海沉积物氟化物赋存特征及其释放风险

为揭示岱海水-沉积物中氟化物的迁移转化规律,采用连续分级法研究了岱海间隙水,表层沉积物,柱状沉积物系统中氟化物的空间分布,赋存形态及释放风险.结果表明：岱海间隙水体中氟离子浓度平均值为（4.82±0.06）mg/L,显著高于地表水V类阈值（1.5mg/L）,并与上覆水中氟离子浓度（4.77±0.04）mg/L达到相对稳定平衡状态.表层沉积物总氟化物含量均值为（934.13±36.79）mg/kg,其中水溶态,可交换态,Fe/Mn结合态,有机束缚态和残渣态氟化物含量均值分别为（34.39±1.69）,（7.11±0.93）,（3.07±0.50）,（11.97±0.79）和（934.13±36.79）mg/kg;柱状沉积物水溶态,可交换态,有机束缚态氟化物含量随沉积物深度的增加呈下降趋势,并在40cm以下基本稳定;而Fe/Mn结合态氟化物在表层含量较低,在25cm后逐步稳定.多元回归分析可知,岱海沉积物中水溶态,可交换态氟化物含量与间隙水氟离子浓度呈显著正相关,且具有较强的迁移能力;SAC（稳定度）风险评估表明,表层沉积物中SAC范围在55.53%~69.52%,平均值为60.63%,处于极不稳定状态,且SAC从表层向下20cm呈逐步降低的趋势,间接反映出近年来可提取态氟化物富集明显,处于较强的释放风险状态.     

洞庭湖表层沉积物营养盐空间分布及来源解析

在洞庭湖设置20个采样点,测定表层沉积物中总氮(TN)、总有机碳(TOC)和总磷(TP)浓度,分析营养盐浓度的空间分布特征,采用有机指数评价沉积物有机污染水平,并根据碳氮比(C/N)、 ¹⁵N同位素比例(δ ¹⁵N)解析沉积物中有机质来源。结果表明:洞庭湖表层沉积物TOC、TN及TP浓度平均值分别为13 260、1 046和368.85 mg/kg,不同营养盐浓度空间分布存在明显差异,但均呈现自西洞庭湖向东洞庭湖和南洞庭湖递减的趋势;洞庭湖表层沉积物20%采样点存在有机氮污染,但表层沉积物整体为清洁至尚清洁,未达到有机污染水平;表层沉积物C/N均值为13.22,沉积物中有机质主要来自外源输入;δ ¹⁵N解析进一步表明,陆域土壤中有机质是沉积物有机污染的主要来源,建议加强陆域土壤有机质流失的控制。     

滇池沉积物氮内源负荷特征及影响因素

研究了滇池沉积物间隙水氮浓度垂向分布特征,根据Fick扩散定律定量估算了沉积物-水界面氮扩散通量,并探讨了其影响因素.结果表明:滇池沉积物间隙水溶解性总氮(DTN)主要以氨态氮(NH4+-N)形式存在,占其总量的72.30%,其浓度随深度增加而升高;其次为溶解性有机氮(DON),占其总量的24.59%,其浓度随深度的增加先升高后降低,最后趋于稳定;硝态氮(NO3--N)所占比例较低,浓度随深度的增加而降低.滇池沉积物-水界面NH4+-N扩散通量分布范围为12.73~59.74mg/(m2·d)[均值30.18mg/(m2·d)],全湖年均氨氮释放量为3305.04t,其中草海、外海北部、东北部及南部湖区扩散通量较大,达35mg/(m2·d),全湖呈由北向南逐渐降低的空间分布特征;全湖年均DON释放量为1147.55t,其全湖分布特征与氨氮一致;NO3--N扩散通量分布范围为-2.70~0.27mg/(m2·d)[均值-0.50mg/(m2·d)],总体表现为由上覆水向沉积物扩散.与我国其他湖泊相比,滇池具有较大沉积物氮内负荷,其沉积物-水界面NH4+-N扩散通量较高,对湖泊水体氨氮浓度贡献较大,且其与沉积物总氮、有机质、可交换态氮和可交换态氨氮含量呈显著正相关,即滇池沉积物NH4+-N释放主要受其可交换态氮,特别是可交换态中氨氮含量影响;同时,滇池沉积物DON潜在释放风险也较大,且与沉积物C/N有关.     

滆湖底泥细菌群落结构及多样性

2015年11月中旬采集常州滆湖底泥及水样,在滆湖水体及底泥现状分析的基础上,采用高通量测序技术对底泥细菌的16S rRNA基因进行序列测定,对底泥细菌群落结构及多样性进行研究.结果显示:滆湖水质整体呈富营养化状态,殷村港、湖北区为轻度富营养化,繁保区、塘门沟为中度富营养化.底泥细菌测得总OTUs(Operational Taxonomic Units)数为6157,多样性高.滆湖底泥细菌隶属26门38纲141属,其中以Proteobacteria、Chloroflexi、Deltaproteobacteria、Betaproteobacteria和Deltaproteobacteriawei为主,并含有少量丰度的Planctomycetacia、Alphaproteobacteria、Thiobacillus、Polynucleobacter和Geobacter等.研究发现,Firmicutes和Alphaproteobacteria丰度与富营养化指数呈显著正相关,而Betaproteobacteria、Actinobacteria和Bacteroidetes丰度与富营养化指数呈显著负相关,即富营养化程度越高,Firmicutes和Alphaproteobacteria丰度也越大,Betaproteobacteria、Bacteroidete和Actinobacterias丰度则越小.