生物净化集成系统改善精养池塘水质的效果

2008年7月-9月,将3个精养池塘分隔为鱼类养殖区和水质净化区,除了对照池外,在另外两个试验池净化区构建了由水蕹菜、滤食性贝类和生物刷组成的集成生物净化系统来净化精养池塘的水质,并在8月初引进高分子纳米增氧管来改善池塘溶氧水平。2个阶段的试验结果表明,该集成生物净化系统在净化池塘养殖水中氮、磷营养盐和有机污染物方面具有明显的功能优势互补,对水中TSS、TN、TAN、NO2--N、NO3--N、PO43--P和TP都有较好地去除效果。而高分子纳米增氧管使得池塘溶氧始终保持在5 mg.L-1以上。3个池塘两阶段的内梅罗水质综合营养指数表明,2号池第二阶段生物净化材料密度配置稍高。     

南水北调中线源头区蓄水前土壤氮磷分布特征

采集南水北调中线源头区(高程170m以下)19个村庄的43个土壤样品,分析了丹江口水库淅川县蓄水前不同土地利用类型土壤中有机质、总氮、硝态氮、铵态氮和总磷的分布特征.结果表明,研究区土壤总氮含量介于18.15~185.98mg/kg之间,硝态氮介于5.75~77.96mg/kg之间,铵态氮介于5.72~26.38mg/kg之间,总磷介于37.98~147.32mg/kg之间,有机质介于7.19~45.32g/kg之间;研究区土壤氮素、总磷和有机质含量受地形及地理位置影响较小,不同土地利用类型土壤中总氮、硝态氮及有机质含量存在显著差异,总磷和铵态氮含量差异性不明显,有机质含量大小依次为村庄>水稻田>池塘>消落带>旱地>林地,总氮含量大小依次为水稻田>村庄>池塘>消落带>旱地>林地,硝态氮含量大小依次为村庄>池塘>消落带>旱地>水稻田>林地;相关性分析表明,土壤有机质与总氮含量之间存在极显著正相关性(r=0.837, P<0.01),铵态氮含量与有机质、总氮呈显著正相关性(分别为r=0.455, P<0.05;r =0.434, P<0.05),而这三者与硝态氮之间相关性不明显;土壤总磷与有机质、总氮、硝态氮、铵态氮含量之间无明显相关性.     

连环湖区域小东湖表层沉积物营养盐变化特征与污染评价研究

于2010年8月赴连环湖小东湖采集表层沉积物样品.在对小东湖表层沉积物总氮(TN)、总磷(TP)及磷形态、有机质(OM)、粒度指标测试分析的基础上,探讨小东湖表层沉积物营养元素变化特征及影响因素,并采用有机指数与有机氮指标对小东湖表层沉积物的污染状况进行评价.研究结果表明,TP平均含量为535.75 mg/kg,接近于富营养化严重的太湖和巢湖,小东湖表层沉积物Ca-P、IP、TP受<4 μm、4~16 μm、>64 μm粒级含量影响较大,Fe/Al-P和OP受粒度影响较弱.小东湖有机指数为Ⅱ等级,属于较清洁范畴,有机氮指标达到Ⅳ等级,为有机氮污染.     

洪湖沉积物内源污染及其氮磷释放特征

为研究洪湖沉积物污染特征及内源营养盐释放规律,在不同季节对洪湖13个沉积物采样点进行调查,并利用柱状沉积物采样器原位采集沉积物开展静态模拟释放试验. 结果表明:①洪湖沉积物有机质、总氮和总磷含量的平均值分别为19%、4 407.4 mg/kg和1421.0 mg/kg,内源污染严重;②洪湖沉积物污染可能是水体中氮磷营养盐的重要来源之一,在5 d的静态释放模拟试验中,夏季上覆水中总氮和总磷平均浓度分别升高1.467和0.042 mg/L,冬季分别升高0.224和0.036 mg/L;③洪湖沉积物中氮磷的释放表现出显著的时空差异,夏季洪湖沉积物总氮、总磷的平均释放速率分别为133.9和4.0 mg/(m2·d),冬季分别为32.1和3.4 mg/(m2·d);④根据试验结果估算,洪湖沉积物氮的释放潜力为3 500~14 000 t/a,磷的释放潜力为350~400 t/a. 研究显示,在控制流域外源污染输入和减少湖区面源污染的同时,应从根本上改善洪湖水质并重塑洪湖湿地生态系统结构与功能,在科学指导下采取远近结合的方式分区域在洪湖开展受污染沉积物的修复工作.      

洞庭湖表层沉积物营养盐污染特征与评价

为揭示洞庭湖表层沉积物营养盐的空间分布特征和污染状况,于2012年2月和2013年4月采集了该湖具有代表性的9个点位的表层沉积物,测定了其有机质(OM)、总氮(TN)和总磷(TP)浓度。结果表明,OM浓度为1.48%~4.22%,平均值为2.06%;TN浓度为382~2 217 mg/kg,平均值为1 340 mg/kg;TP浓度为142~716 mg/kg,平均值为294 mg/kg。与国内其他湖泊(水库)相比,洞庭湖表层沉积物中OM和TN浓度处于中等水平,其内源负荷不容忽视;OM和TN浓度的空间分布相似,总体表现为南洞庭湖区东洞庭湖区西洞庭湖区。TP浓度总体表现为东洞庭湖区西洞庭湖区南洞庭湖区。C/N为6.1~14.8,平均值为10.2。从生物沉积角度而言,洞庭湖表层沉积物OM主要来源于浮游动物与浮游植物。有机指数和有机氮评价结果显示,洞庭湖湖体沉积物环境状况较好,整体处于较清洁至尚清洁范畴。     

岱海沉积物营养盐时空分布特征及污染评价

为了揭示岱海沉积物中营养盐的时空分布特征,分别于2021年1月（冬季）、4月（春季）、7月（夏季）、9月（秋季）共采集了36个岱海沉积物样品,该文研究并分析岱海沉积物中总氮（TN）、总磷（TP）、有机质（OM）含量的时空分布特征。根据C∶N原子比判断沉积物中有机质的来源,并采用有机氮（ON）、有机指数（OI）和综合污染指数评价其污染程度。结果表明：TN含量在1.69～2.79 g/kg之间,平均值为（2.10±0.28）g/kg;TP含量在159.84～306.91 mg/kg之间,平均值为（213.73±33.95）mg/kg;OM含量在29.99～48.16 g/kg之间,平均值为（38.63±5.19）g/kg。空间上TN和OM空间分布相似,湖心区>西北部>东部,TP空间分布呈现西部>东部>湖心区;时间上,TN和TP在冬季最高,秋季、春季最低,OM在夏季最高、冬季最低。岱海沉积物中C∶N原子比在8.30～13.53之间,平均值为(11.24±1.35),表明岱海沉积物中有机质主要来自于内源污染,浮游动物、浮游植物及藻类是沉积物中有机质的重要来源。有机氮和有...     

巢湖周边地区表层土壤总氮有机质空间分布特征

采用网格分区法在巢湖周边地区设置了60个采样单元,采取表层土样分析了总氮(TN)、有机质(OM)的空间分布特征。结果表明:(1)表层土壤w(TN)平均值为1 027 mg/kg,变化范围253 mg/kg~2 273 mg/kg,变异系数为46.3%;w(OM)平均值为1.95%,变化范围0.291%~5.48%,变异系数为49.3%。(2)表层土壤w(TN)、w(OM)高浓度地区主要集中在东部的柘皋河、兆河区域,低浓度地区主要集中在西部的派河、南淝河—店埠河区域。(3)巢湖周边地区土壤总氮、有机质空间分布与区域内入湖河流、巢湖水质、巢湖沉积物污染空间分布不一致。     

不同空间位点沉积物理化性质与微生物多样性垂向分布规律

运用化学分析方法和PCR-DGGE技术从沉积物化学及基因角度对太湖不同空间位点沉积柱理化性质(pH、Eh)、营养盐(TN、TP、OM)及微生物多样性的垂向分布及相关性进行研究.结果表明,沉积物Eh在水-土界面处于轻度还原状态,表层下,随沉积深度的增加迅速下降,还原性逐渐增强.沉积物pH在整个剖面上变化幅度不大,在7.2～7.8变动.沉积物中含有丰富的营养盐,总氮和总磷最高含量分别为 2.436 mg/g和 0.731 mg/g,其剖面分布特征表明,沉积物表层总氮和总磷含量远高于底层,其含量随深度增加而降低.沉积物有机质含量在15 cm以上变化幅度较大,随着沉积深度的增加,有机质含量明显减少.沉积物中微生物群落结构显示了明显的空间分布多样性差异.三位点TN与OM之间均存在显著的相关性,但理化指标与营养盐以及微生物群落多样性指标之间不存在显著的相关性.     

深圳红树林湿地沉积物氮磷分布与来源分析

对采自深圳湾红树林秋茄湿地柱状沉积物的含水率(MC)、总有机碳(TOC)、总氮(TN)和总磷(TP)等的含量及其垂直分布格局进行了研究,并结合210Pb沉积物年代测定技术,探究了近60 a来深圳红树林湿地沉积物中有机质、氮和磷的来源。结果表明深圳红树林秋茄湿地的沉积速率为1.26 cm/a,TOC、TN和TP的含量范围分别为0.44%~1.41%、609.67~1 562.34 mg/kg和95.93~823.18mg/kg。随着深度增加TOC含量呈递减趋势,但在70 cm处会出现一高值。TN和TP的垂直分布格局相似,随深度增加含量递减,其中40 cm以下,递减幅度增大至底层出现最低值。通过C∶N、C∶P和N∶P的比值进一步分析了沉积物中有机质和氮、磷来源,结果表明深圳红树林秋茄湿地有机质主要来自浮游生物,氮磷的来源在20世纪80年代中期以前主要来自农业污染,此后城市污染逐步取而代之成为主要污染源。     

淮南潘一矿塌陷水域沉积物中磷的赋存和迁移转化特征

采用改进的Pesnner分级提取方法,选取淮南潘一矿杨庄塌陷水域为研究对象,对其沉积物磷的剖面赋存形态进行分析,并结合磷的形态组成、有机质(OM)、总氮(TN)和铁锰氧化物等分布特征,研究了塌陷水域沉积物中磷的迁移转化特征.结果表明,在淹水农业耕作层上,湖泊沉积相累积明显,自表层而下,各形态磷含量均呈逐渐减少的趋势,总磷(TP)在各层次均值为204.9~343.7mg/kg,其中以无机磷(IP)为主,其含量为163.9~257.2mg/kg,占TP比例达73.3%~81.5%.NaOH-P(85.0~100.1mg/kg,28.6%~41.3%)和HCl-P (63.6~95.9mg/kg,27.4%~30.9%)所占比例较大.根据相关性结果分析,部分HCl-P和有机磷(OP)有向NaOH-P转化的趋势.     

洱海湖滨带底泥全氮、全磷及有机质空间分布特征研究

研究了TN、TP和OM在洱海湖滨带底泥中的空间分布特征。结果表明w(TN)、w(TP)、w(OM)均值分别为1 832 mg/kg、866 mg/kg、17.0 g/kg。大湖湾及周边村落密集的湖滨区总氮、有机质含量较高,周边村落密集的湖滨区总磷含量较高。洱海湖滨带沉积物污染层平均深度为14 cm,湖湾及废弃鱼塘沉积物较厚,平均达107 cm。湖湾及废弃鱼塘区底泥在表层40 cm范围内,总氮和有机质的累积约1.5倍、2倍,村落密集区湖滨带的沉积物在40cm范围内,总氮和有机质的累积近3.2倍和6.8倍。     

骆马湖表层沉积物有机质分布特征及来源解析

为解析骆马湖富营养化沉积物的影响因素,2018年9月采集了骆马湖表层沉积物32个点位样品,分析了沉积物的总有机碳（TOC）、总氮（TN）、有机碳同位素（δ¹³C）和氮同位素（δ¹⁵N）指标,研究了沉积物中有机质分布特征及来源.研究表明：表层沉积物TOC含量在0.55%~3.76%,平均值为1.62%;TN含量在0.04%~0.46%,平均值为0.19%;δ¹³C含量在-27.32‰~-8.36‰,平均值为-14.98‰;δ¹⁵N含量在-1.92‰~10.17‰,平均值为7.72‰,TN与TOC在空间分布呈正相关,有机碳、氮同位素受不同来源有机质影响空间分布有较大差异.对δ¹⁵N、δ¹³C与C/N进行定性分析和端元混合模型定量计算,得出骆马湖表层沉积物有机质来源主要有三个：一是人类活动带来的土壤有机质贡献率最大,特别是东岸休闲旅游区贡献较高;二是围网养殖造成的源污染,加大了湖泊富营养化程度;第三是湖泊来水携带较高浓度的污水有机质,对"典型过水性"骆马湖水质影响较大.为了降低骆马湖水体富营养化程度,改善水生态环境质量,急需对湖体有机质的来源加大控制.     

东大海柱状沉积物营养盐沉积记录

通过对东大海柱状沉积物岩芯有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)、C/N指标综合分析,研究了营养盐变化垂向演化特征。根据有机指数评价法、有机氮评价法和沉积物总磷的评价标准评价了营养盐状况,并且结合粒度探寻其来源。结果表明:岩芯深部(39~28 cm)营养元素处于自然沉积状态;岩芯中下部(28~16 cm)OM与TN来源相同,营养指标的变化主要是受气候等自然因素的影响,受人类活动的影响较小;岩芯中上部(16~7 cm)OM和TN含量的减小在很大程度受到粗颗粒物质的影响,证实了降水量下降对该时期沉积物各项指标含量的影响;岩芯上部(7~1 cm)有机质数由尚清洁类型向有机污染类型转变,有机氮属于有机氮无染类型,总磷为重污染。C/N说明有机质以内源碎屑为主,各营养指标增加明显并处于较高的阶段,说明近年来湖泊富营养化现象明显加剧,因此水体富营养化的治理仍是大庆地区水环境整治工作的重点。     

黄大湖沉积物营养盐分布及来源解析

在黄大湖设置13个采样点,采集表层及柱状沉积物样品,对沉积物中总氮(TN)、总磷(TP)和有机质(OM)浓度进行测定,分析黄大湖沉积物营养盐的空间及垂直分布,研究黄大湖沉积物营养盐来源,并对沉积物污染程度进行评价.结果表明:黄大湖表层沉积物中TN浓度为1112～3277 mg∕kg,平均值为2016 mg∕kg;TP浓...     

三峡库区柑橘园施肥量对土壤氮淋失及残留量的影响

本试验以三峡库区秭归县生态站所在流域内的柑橘园土壤作为研究对象,通过0~20、0~40、0~60cm深度的原状土柱淋溶试验对不同施肥量对柑橘园土壤中氮素淋失及残留量的影响进行研究。试验中设置4种施肥处理,为不施肥处理(CK)、低氮施肥处理(T1:250kg·hm-2)、中氮施肥处理(T2:500kg·hm-2)、高氮施肥处理(T3:750kg·hm-2)。结果表明:(1)柑橘园土壤中氮素淋失的主要形态为硝态氮(NO3--N),占总氮(TN)淋失量的36.93%~60.07%,铵态氮(NH4+-N)的比例为4.40%~5.79%。土壤中NO3--N残留量占TN残留量的比例为11.31~45.66‰,NH4+-N残留量的比例为11.31~45.66‰;(2)相同深度的柑橘园土壤中,氮素的淋失量和残留量与施肥量呈显著正相关。不同施肥量下土壤中TN的淋失量和残留量分别为11.35~30.11 kg·hm-2和0.30~1.86 g·kg-1。其中,NO3--N和NH4+-N的淋失量占TN淋失量的比例在T2处理下达到峰值,NO3--N和NH4+-N的残留量占TN残留量比例峰值分别出现在T1和T2处理;(3)相同施肥量下,土壤中氮素不同形态的淋失量和残留量受土壤深度影响的差异较大。施肥后,NO3--N淋失量和残留量的峰值分别出现在20cm和40cm深度,NH4+-N淋失量和残留量的峰值主要出现在20cm深度。从试验中的结果推论,0~40cm土柱中的中氮处理更有利于肥料氮向无机态氮转化以供植物吸收并降低施肥后氮素淋失的风险。     

生物滤器处理海水养殖水过程中亚氮积累与影响因素

实验研究了竹环填料曝气生物滤器在处理高盐度、低氨氮负荷的海水养殖水体过程中NO2--N的积累现象,考察了进水有机负荷、NH4+-N负荷、温度、pH值和溶解氧等运行条件以及反硝化作用对NO2--N积累的影响.结果表明,在进水有机负荷为0.65~0.75kg/(m3·d)、NH4+-N负荷为0.058~0.077kg/(m3·d)、温度为20.9~22.2℃、pH值为7.50~8.14和溶解氧为7.43~9.73mg/L条件下,生物滤器内较低的溶解氧(0.91~1.36mg/L)是NO2--N积累的主要原因.同时,研究了反硝化过程中低溶解氧、不同碳氮比(C/N)及碳源类型等因素对NO2--N积累的影响,查明了生物滤器内含氮化合物的浓度变化与反硝化细菌的数量和功能,验证了反硝化过程对NO2--N积累的影响,明确了反硝化作用对NO2--N积累的促进作用.     

渤海中部海域表层沉积物生源要素分布特征及其环境评价分析

于2015年5月在渤海中部海域采集30个表层沉积物样品,对总有机碳（TOC）、总氮（TN）、总磷（TP）、生物硅（BSi）、有机质（OM）、含水率（MC）进行了分析测定,通过分析渤海中部海域表层沉积物生源要素的分布特征,进一步揭示有机质物源的贡献以及海域生物地球化学等过程。渤海中部海域表层沉积物生源要素含量分别为TOC（0.21%~1.43%）、TN（0.01%~0.12%）、TP（0.01%~0.04%）、BSi（0.08%~0.46%）、OM（1.43%~9.42%）、MC（18.24%~47.70%）,TOC、TN、TP、OM和MC分布特征相近,总体呈现东低西高的分布特征,BSi则在渤海中部含量较高。TOC、TN摩尔比值显示渤海中部表层沉积物中有机质来自陆源和海源混合输入,以陆源输入为主;而TOC/BSi说明硅藻对渤海中东部海域总初级生产力贡献较大。沉积物质量评价显示渤海中部海域表层沉积物受到一定程度的污染,部分海域沉积物中TOC和TN含量超过加拿大安大略省环境和能源部沉积物质量评价标准的Ⅱ类标准。     

长江中下游浅水湖泊沉积物对磷的吸附特征

研究了长江中下游浅水湖泊1 1个沉积物对磷的吸附等温线及其吸附动力学,并分析了沉积物理化特征对磷吸附特征的影响,研究发现:①沉积物对磷酸盐的吸附主要在前1 0h内完成,在0.5h内吸附反应十分迅速,并逐渐达到吸附平衡;②沉积物本底吸附态磷与其有机质、CEC、总磷、无机磷、有机磷、Fe/Al 磷和总氮显著正相关;对磷酸盐的最大吸附量与其CEC和无机磷、有机质和总磷呈显著负相关;而总最大吸附磷量与其有机质、CEC、总磷、无机磷、有机磷、Fe/Al 磷和总氮含量呈显著正相关;③就目前长江中下游浅水湖泊的水质而言,其沉积物存在解析;沉积物对磷酸盐的吸附 解吸平衡浓度与其有机质,CEC ,总氮,总磷以及各形态磷含量均有显著的正相关关系.本研究条件下,即使是污染较为严重的湖泊,其沉积物也具有向上覆水体释磷酸盐的趋势.     

西大海湖沉积物营养盐垂直分布特征变化分析

通过对西大海湖心柱状沉积岩芯有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)、磷形态和粒度指标的测试和分析,探讨其垂向分布特征及影响因素.结果表明,营养盐中OM、TN和TP的含量分别为0.633%~2.756%、0.150%~0.429%和648.00~1 480.67 mg·kg-1.Ca-P是TP的主要部分,占TP含量66.04%.1843~1970年间,Ca-P、IP、OM含量变化较小,Fe/Al-P、OP、TP、TN含量波动较大;1970~1996年间,Ca-P、IP、TP含量变化均呈减小趋势,Fe/Al-P、OP、OM含量不同程度上先减少后增加,TN波动较大;1996~2009年营养元素含量相对波动较大,Fe/Al-P、OP和OM的平均含量是3个阶段中最高的.西大海湖沉积岩芯营养元素污染来源以工业废水、生活污水和化肥农药的流失为主.沉积物中C/N比值显示有机质主要来源于水生生物.沉积物粒度组成以黏土和细粉砂为主.相关性研究表明,Ca-P、IP与TP均呈显著的正相关关系,表明Ca-P对IP、TP的增长贡献大.     

山口湖沉积物中溶解性有机氮的分布特征

以东北典型山地湖泊山口湖为研究对象,研究了沉积物中溶解性有机氮(DON)和氨基酸的浓度及分布特征。结果表明,山口湖沉积物DON浓度为124.41~560.17 mg/kg,平均值为304.78 mg/kg,占沉积物溶解性总氮(TDN)的45.25%,占沉积物总氮(TN)的5.27%;氨基酸浓度为9.21~18.53 mg/kg,平均值为12.19 mg/kg,占DON、TDN、TN的比例分别为4.35%、1.91%和0.22%。沉积物DON分子量分级结果表明,DON和SUV254分子量分布主要是小分子量(1 ku)为主;而大分子量(30 ku)的DOC占主要部分。下游2号采样点沉积物在分子量1 ku时DOC/DON处于中等水平,这部分有机质既有内源释放也有外源输入,而分子量30 ku的DOC/DON较高,说明这部分有机质主要来自外源;上游8号、13号采样点,分子量1ku和30 ku的DOC/DON很小,说明其有机质主要来自内源。