西湖北里湖沉积物磷形态分布及其与间隙水磷的关系

杭州西湖是典型的富营养化浅水湖泊。经过环湖截污等工程措施,影响西湖的外污染源得到有效的治理,但西湖仍处于富营养化状态。在外污染源得到控制后,富含营养盐的沉积物成为西湖水质改善的主要限制因子。通过研究西湖北里湖沉积物中磷的赋存形态和丰度、间隙水磷含量垂向时空分布特征,分析沉积物磷形态与间隙水磷含量的相关性,探讨内源磷对西湖北里湖营养盐的贡献作用。结果表明,北里湖沉积物中活性磷含量较低,不同磷形态及其含量在垂向上呈现一定的波动,没有表现出明显的规律。间隙水总可溶性磷(TDP)和PO34-含量随沉积物深度的变化不明显,但其含量总体在垂向上都有先升高后降低的趋势,与沉积物中各形态磷均具有一定的正相关性。因此,沉积物磷对水体富营养化具有一定的贡献。     

水源水库沉积物间隙水营养盐分布特征及扩散通量

为了阐明水源水库沉积物营养盐释放对水体富营养化的贡献,以周村水库为研究对象,探讨沉积物间隙水中氮、磷营养盐的分布特征,同时采用Fick第一定律对沉积物-水界面营养盐的扩散通量进行了估算。周村水库表层沉积物间隙水中NH4+-N的浓度为6.47 to 16.82 mg·L-1,PO43--P的浓度在0.13 to 0.56 mg·L-1之间,均远高于上覆水中的营养盐浓度,表明周村水库表层沉积物具有很大的营养盐释放潜能。Fick第一定律的计算结果表明,沉积物-水界面NH4+-N与PO43--P的扩散通量分别为62.831 to 133.231和0.364 to 1.271 mg·（m2·d）-1,研究区域中间隙水中的营养盐均由沉积物向上覆水扩散,沉积物是底层水体营养盐的重要来源。     

三垟湿地沉积物-间隙水-上覆水界面磷形态研究

沉积物与上覆水间营养物质交换,成为导致水体发生富营养化的首要化学变迁过程.分别在三垟湿地的柑橘林(S1)、景观用地(S2)和生活用地(S3)取样,研究了沉积物-间隙水-上覆水界面磷形态以及相互关系.结果表明:(1)沉积物TP增加时,间隙水PO3-4和可溶性总磷(TDP)也增加.要削减磷在上覆水中的含量,控制间隙水PO3-4或TDP是一良策.(2)随着沉积物铁磷、铝磷的增加,间隙水PO3-4也增加.在三垟湿地沉积物中,铁磷和铝磷含量都可作为间隙水PO34-含量的指示.(3)S1、S2和S3的沉积物活性磷、间隙水TDP和上覆水TDP存在明显的浓度梯度,沉积物活性磷＞间隙水TDP＞上覆水TDP.说明在三垟湿地中,沉积物活性磷是磷释放的关键因子,而沉积物-间隙水界面则是磷释放的关键界面.     

浅水湖泊表层沉积物磷素赋存形态及其相关性分析

以邯郸南湖这一城市浅水人工湖泊为研究对象,通过对南湖7个典型区域的连续采样监测研究表层沉积物中磷素的赋存形态,并采用线性回归法进行不同形态磷素的相关性分析。结果表明,邯郸南湖沉积物中总磷的富集水平为540~2 072mg/kg,其中主要以无机磷素的形态存在,占TP的50.38%~71.14%。而无机磷素中以闭蓄态磷和钙磷为主,分别占无机磷素的32.80%~42.37%、33.56%~53.09%。沉积物中有机磷素是南湖磷素内源污染的主要来源。相关性分析表明,有机磷素与总磷呈现良好的趋同性。削减有机污染负荷及加强水生植物管理是南湖水体内源污染控制的有效途径。     

南淝河沉积物可转化态氮赋存形态及其对上覆水水质的影响

为了探讨黑臭河道沉积物可转化态氮（TF-N）的赋存对上覆水的影响,以典型黑臭水体——南淝河为研究对象,采用连续提取的方法将沉积物中可转化态氮分为离子交换态氮（IEF-N）、弱酸浸提态氮（WAEF-N）、强碱浸提态氮（SAEF-N）和强氧化剂浸提态氮（SOEF-N）,研究南淝河沉积物中可转化态氮形态受排口类型和沉积物理化性质的影响规律,及其与上覆水氮素含量之间的关系。结果表明：南淝河沉积物可转化态氮以TF-NO3--N为主,占TF-N的88.57%±6.13%,而TF-NH4+-N仅占TF-N的11.43%±6.13%;从赋存形态的角度看,南淝河沉积物中SOEF-N相对含量最高（57.48%±3.67%）,WAEF-N次之（26.16%±3.10%）,SAEF-N和IEF-N较少,其相对含量分别为10.30%±4.85%和6.05%±1.73%;沉积物中TF-NH4+-N含量受排口类型的影响较为敏感,且4种赋存形态氮含量受排口类型影响的规律各不相同。另外,pH值和有机质含量对IEF-N影响较大,而CEC影响着WAEF-N含量。上覆水中溶解有机氮（dissolved organic nitrogen,DON）含量与沉积物IEF-N含量之间的显著相关（P4+-N赋存含量越多,释放到上覆水体的可能性越大。研究结果表明黑臭水体是一个复杂的生态系统,调控沉积物可转化态氮形态给黑臭水体内源污染控制提供新思路。     

钱塘江富阳-杭州段沉积物磷的赋存形态分析

研究了钱塘江富阳一杭州段10个采样点表层沉积物中TP、各组分磷的含量分布以及沉积物有机质和粒径对磷分布情况的影响.结果表明,钱塘江富阳一杭州段表层沉积物中的TP为594.76～1 463.06 mg/kg,平均为940.24 mg/kg.NaOH提取态磷(NaOH-P)是污染河段无机磷(IP)的主要赋存状态.除个别采样点外,有机磷(OP)在TP中所占的比例相对较低.钱塘江富阳一杭州段沉积物TP以及赋存状态与沉积物粒度组成及有机质含量有显著的相关关系,沉积物中细颗粒越多,有机质含量越高,其TP也就越高,污染河段磷素增加主要造成NaOH-P升高,因此可以判断河段释磷潜力与污染有关.     

桂林会仙湿地沉积物中磷形态及分布特征

沉积物中磷的含量及其形态是影响水体营养化进程的重要因素,对研究湿地水体富营养化具有重要意义。应用蒋柏藩等石灰性土壤无机磷提取方法,调查了桂林会仙岩溶湿地5个典型区域柱状沉积物中的磷形态分布、垂向上的变化特征,分析了各形态磷之前的相关性。结果表明,桂林会仙湿地柱状沉积物中w(TP)为161.14~555.48 mg/kg,活性较高的Ca2-P(5.27~51.45 mg/kg)、Ca8-P(7.76~37.57 mg/kg)均较低。沉积物中的磷以Ca-P(42.92%)为主,Ca-P中的Ca10-P所占比例较高(>70.3%),导致内源磷不易释放,有利于减缓桂林会仙湿地水体富营养化进程。在空间分布上,Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P与TP分布趋势相似,从沉积物表层至底层逐渐降低并趋于稳定。Pearson相关系数表明,TP与总氮(TN)、有机质(OM)、Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P极显著相关,与Ca10-P显著相关。     

菖蒲对沉积物中各形态磷垂直分布的影响

在实验室模拟条件下,培育根系较发达的湿地植物菖蒲(Acorus calamus),以探究其对沉积物中各形态磷垂直分布的影响。结果表明:(1)实验60d后,对照组上覆水TP、溶解性活性磷(SRP)显著升高(P0.05),而菖蒲组上覆水TP、SRP降低。(2)对照组各形态磷含量在沉积物各深度之间无显著差异(P0.05)。菖蒲组沉积物中各形态磷含量(除盐酸提取磷)均不同程度低于对照组和初始值。菖蒲组沉积物中TP、有机磷、氢氧化钠提取磷在沉积物5cm处变化幅度最大,与初始值相比分别降低94.08、58.30、56.19mg/kg;无机磷在沉积物2cm处下降了35.40mg/kg。(3)菖蒲通过自身的生长吸收以及改变周围环境因子,直接或间接地影响了沉积物各形态磷的垂直分布。     

湖泊底泥磷释放及磷形态变化

为研究底泥中内源性磷释放对城市景观水体富营养化的影响,以西安市曲江南湖为对象,采用底泥磷形态标准测试方法(SMT)分析了磷的赋存形态,通过模拟实验探究了在不同环境条件(温度、pH和溶解氧)下磷形态变化的特征。结果表明:温度升高促进内源磷的释放,在夏季加剧水体富营养化程度;碱性条件有利于磷的释放,增大补给水源可减少底泥释磷量;厌氧环境下底泥释磷量是好氧时的3.96倍;Al-P 和Ca-P较稳定,在酸性条件下会加速其溶解;NH4+-P、 Fe-P 和OrgP受溶解氧、pH和温度影响较大,其吸附与释放能力有明显的差异。     

不同温度下西安汉城湖沉积物吸附、释放特性和磷形态

以西安汉城湖为研究对象,2015年4月对湖体沉积物进行现场调查和采样分析,共设4个采样点,研究不同温度下沉积物磷的吸附释放特性及沉积物磷形态的分布。结果表明,沉积物磷等温吸附随着温度的升高而增大,吸附特征符合修正的Langmuir模型,最大吸附容量Qmax的范围为507.21~786.77 mg·kg-1。磷动力学吸附主要发生在实验进行前12 h之内,吸附量基本达到或超过72 h吸附平衡时吸附总量的85%。磷动力学释放量范围为2.02~11.058 mg·kg-1,且在6 h达到最大值。沉积物总磷的含量范围为655.37~1.809.38 mg·kg-1,以无机磷为主,沉积物不同形态磷含量为TP > IP > HCl-P > OP > NaOH-P。沉积物富营养化风险指数ERI的范围为5.92~11.86,在10℃和20℃时,4个采样点的ERI均在10以下,属于低风险,在30℃时,4个采样点的ERI均在10以上,属于中等富营养化风险。     

人工河流沉积物中磷的分布特征及其形态研究：以肇兰新河为例

以黑龙江省肇兰新河流域为研究对象,在调查区域水质和沉积物基本理化性质的基础上,采用SMT化学提取方法分析流域内表层、柱状沉积物中磷形态及含量,明确了人工河流沉积物各形态磷的空间分布特征。结合上覆水与沉积物理化性质,探讨了影响人工河流沉积物磷形态及释放因素。结果表明,肇兰新河流域内水体TP均值为2.61 mg·L⁻¹,属于劣V类水体。沉积物的TP为692.91~2 197.87 mg·kg⁻¹,整体处于中度污染水平。沉积物中Fe/Al-P含量占比较高。通过相关性分析发现,上覆水中ORP是影响OP、Fe/Al-P迁移的重要环境因子,沉积物中TC、OM、Fe含量是影响OP含量的重要因素。作为一条典型人工河流,肇兰新河流域磷污染负荷严重,相比自然河流形态结构单一,缓冲能力和纳污能力较弱。本研究可为了解人工河流沉积物磷形态及其含量,并进行流域污染防控提供参考。     

赤泥在控制沉积物磷释放中的应用研究

利用烧结法赤泥中富含Ca、Fe等金属元素的氧化物而具有吸附性的特点,通过室内模拟研究赤泥投加对沉积物中各种磷形态含量及分布比例的影响,进而探讨利用赤泥控制沉积物中磷释放的可行性。对经过处理后的沉积物磷形态分析后表明,投加赤泥能促使沉积物中铁铝磷向钙磷转化（Pearson相关分析,r=-0.892,P<0.01,n=9）,且赤泥的强碱性使沉积物pH值逐渐升高。确定了赤泥最佳投加比例为5%,此时沉积物的pH为9.03,铁铝磷含量由初始的148 mg/kg降至107 mg/kg,占总磷比例也由18.1%降至13.4%,钙磷含量由486 mg/kg升至546 mg/kg,其占总磷比例则由60%增至68.7%,铁铝磷和钙磷之间的转化已基本完成,继续增加赤泥投加量对沉积物中磷形态间的相互转化影响甚微。由于铁铝磷较钙磷活性高而易释放,可见投加赤泥能降低沉积物中磷的释放风险。赤泥可以作为吸附材料被应用于沉积物磷污染控制技术中,为有效控制水体内源磷负荷提供一种新思路和廉价材料。     

多孔陶瓷滤球对杭州西湖沉积物5种形态磷的吸附性能

以新型赤泥基多孔陶瓷滤球（porous ceramic filter material,PCFM）颗粒为吸附剂,采用动态和静态吸附实验相结合的实验方法研究了PCFM颗粒对沉积物磷的吸附性能。动态吸附实验结果表明,影响PCFM颗粒除磷效果的主要因素有投加量、反应时间、上覆水体pH值和环境温度,最佳吸附反应条件为PCFM投加量8 g,反应时间12 h,上覆水体pH=12,环境温度为50℃。静态吸附实验结果表明,随着反应时间的延长,PCFM对沉积物五种形态磷吸附在12 d左右接近或达到了吸附平衡,此时TP、OP、IP、Fe/Al-P和Ca-P的去除量分别为245.89、69.86、155.25、195.22和-49.01 mg·kg-1。可见PCFM对沉积物磷的吸附性能较好,可进一步应用于富营养化湖泊沉积物磷控制。     

产芝水库底泥和其间隙水中氮、磷分布特征

在现场调查和样品采集的基础上,对产芝水库主要采样点底泥及其间隙水中TN、NH+-N、NO3--N和TP浓度进行了测定,并对底泥TN,TP和其间隙水中TN、总溶解性磷(TDP)浓度进行了相关性分析.研究结果表明,产芝水库底泥含水率和有机质含量在表层均较高;而底泥中氮、磷浓度自深度为10 cm处向表层多表现出增加的趋势,间...     

受污染城市河道沉积物磷吸附特征及其影响因素

采集了典型受污染城市河道——陕西省新河不同季节的沉积物,研究其磷吸附特征及影响因素,并考察其缓冲外源污染的能力,评估其磷释放风险。结果显示,沉积物平均粒径在秋季小于夏季和春季,pH为7.64~8.88;沉积物总磷 (TP) 为870~2 173 mg·kg⁻¹;计算了沉积物磷富集系数,明确了新河部分点位为重度污染类型。吸附动力学研究结果表明：0~2 h沉积物对磷的吸附量在正负之间波动;2~4 h吸附量迅速增加,吸附速率也达到了峰值;之后吸附量增加趋势变缓,并在48 h达到平衡。绘制吸附等温线,可知沉积物的磷吸附-解吸平衡质量浓度 (EPC₀) 为0.39~2.21 mg·L⁻¹,高于同时段上覆水中磷的质量浓度,具有释放风险;磷最大缓冲容量MBC和Freundlich常数K_F呈现秋季>>夏季>春季的规律;经D-R模型拟合,绝大多数样品的吸附能为8.45~11.18 kJ·mol⁻¹,说明吸附机制为离子交换。相关性分析结果表明,沉积物的磷吸附速率常数与钙的相对含量呈显著相关 (P<0.05) 。EPC₀与沉积物的总磷和易释放态磷含量呈显著相关 (P<0.01) ,与沉积物平均粒径和有机质显著相关 (P<0.05) ,与pH显著相关 (P<0.05) 。本研究结果可为受污染城市河道治理提供参考。     

微纳米曝气对水库沉积物细菌及磷功能菌群落的影响

为探究微纳米曝气对水库沉积物细菌及磷功能菌群落的影响,以三明市东牙溪水库为研究对象,通过Illumina高通量测序,分析了曝气前后沉积物细菌、聚磷菌与有机解磷菌的群落组成、结构及其与环境因子的相关性。结果表明,微纳米曝气对底部产生充氧作用,进而对沉积物微生物的群落造成一定影响,微纳米曝气后,变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度上升了24.7%,厚壁菌门(Firmicutes)上升了8.3%,而绿弯菌门(Chloroflexi)下降了5.9%,酸杆菌门(Acidobacteria)下降了7.0%。曝气前,沉积物中聚磷菌的优势菌属包括Syntrophus(26.79%)、Anaeromyxobacter(14.6%)、Nitrospira(12.6%)和Anaerolinea(11.3%);而曝气后,聚磷菌优势菌属则为Pseudomonas(65.1%)和Clostridium(22.9%)。有机解磷菌的优势菌属在微纳米曝气前后同样发生了改变：在曝气前,优势菌属为Azospira、Mesorhizobium、Pseudomonas、Chelatococcus、Variovorax,分别占8.6%、5.4%、5.3%、5.2%、和5.2%;在曝气后,优势菌属则为Azospira、Variovorax、Chelatococcus、Pseudomonas、Acidovorax,分别占11.3%、6.5%、6.1%、5.9%和5.8%。冗余分析结果表明,不管是聚磷菌还是有机解磷菌,其群落组成与沉积物表层的溶解氧(DO)均显著相关(P<0.05)。微纳米曝气工程的实施,对水库沉积物微生物的群落组成、结构有一定影响。     

合肥市南淝河不同排口表层沉积物磷形态分布特征

对合肥市南淝河不同排口处表层沉积物进行了采样,并采用修正后的标准测试程序SMT和钼锑抗紫外分光光度法测定了其中的总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、铁/铝磷(Fe/Al-P)和钙磷(Ca-P),同时分析了各形态磷之间以及与沉积物有机质之间的相关性。结果表明,由于各排口附近不同的水动力条件,污染状况以及沉积环境,各排口表层沉积物总磷(TP)的质量分数存在显著差异,其值在771.23~3 065.36 mg/kg之间,除二里河排口(S15)沉积物磷以钙磷(CaP)为主外,其他采样点表层沉积物磷均以铁/铝磷(Fe/Al-P)为主,各形态P的最低值均在位于南淝河上游的S4点,TP、IP、Fe/Al-P的最大值均出现在位于望塘污水厂排口下游60 m处的S6点,潜在释放磷比例最大值在南淝河上游受农业面源污染影响较大的S3点。沉积物各形态磷之间存在着不同程度的相关性,各形态磷与有机质存在着显著的正相关。以上结果表明,南淝河沉积物磷形态分布特征受排口类型影响显著,其中城市污水处理厂尾水可能是受纳水体沉积物重要的磷源。     

黄河干流表层沉积物中重金属形态分析与风险评价

对黄河全流域表层沉积物样品中重金属元素 (As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、V、Co) 的赋存形态进行分析,发现Cd的可利用态占比较高,其余重金属以残渣态为主。基于可利用态重金属含量计算重金属风险评价标准、次生相和原生相分布比值,从而对表层沉积物中重金属的生态风险进行评估。结果表明,整个流域中Cd的生态风险最高。此外,Cd和Pb等重金属在M6点位迁移性较高,存在一定的生态风险。对可利用态重金属进行人体健康风险评价,发现M6点位儿童的致癌 (8.76×10⁻⁶) 和非致癌风险总值 (0.32) 最高。成人与儿童非致癌健康风险总值中As的贡献率最大 (61.28%和62.71%) ,致癌健康风险总值中As的贡献率也最大 (75.91%和75.98%) ,但总体均未超过美国环境总署推荐的人体最大可接受范围。本研究可为识别黄河干流表层沉积物中重金属风险及制定相应污染防控策略提供参考。