胶州湾沉积物氮的环境生物地球化学意义

利用氮的分级浸取技术,研究了胶州湾不同粒级沉积物中氮的赋存形态.研究表明,胶州湾沉积物中可转化态氮可分为离子交换态、弱酸浸取态、强碱浸取态和强氧化剂浸取态.不同粒级沉积物中各形态氮占可转化态氮的比例各不相同.在细、中和粗粒级沉积物中,强氧化剂浸取态氮是可交换态氮的优势形态,分别占可转化氮的35.38%、44.38%和58.69%.在中、粗粒级沉积物中,强碱浸取态氮是无机氮的主要赋存形态,分别占可转化态氮的26.31%和25.85%.在细粒级沉积物中,离子交换态氮是优势态的无机氮,占可转化态氮的27.67%.相关分析表明,对于胶州湾来说,沉积物的粒度越细,氮的含量就越高,各形态氮大致与细、中粒级沉积物含量呈正相关,而与粗粒级沉积物含量呈负相关.研究还表明,不同粒级沉积物中氮与浮游植物数量、叶绿素a以及上覆水体中硝酸盐的含量大致都在一定程度上呈正相关,这一方面说明了沉积物对上覆水体元素的含量有着不可忽视的影响,另一方面也说明了沉积物中的氮对海水的富营养化水平有着较好的指示和十分重要的环境意义.     

磷化氢在胶州湾沉积物中的分布特征

于2003-09-06现场采集样品,调查分析了胶州湾沉积物中基质结合态磷化氢的含量和分布.检测结果显示:磷化氢最高浓度达143.75ng/kg(干重).磷化氢在湾内沉积物中含量普遍高于湾外,受人类活动影响污染较为严重的养殖区、河口区等海域沉积物中磷化氢的含量明显高于湾中心和湾外等海域.分析磷化氢与其沉积环境的关系发现,沉积物中磷化氢的含量和分布受到沉积物中有机磷和氧化还原电位、沉积物组成等因素的影响.     

胶州湾表层沉积物中多环芳烃的分布及来源

利用气相色谱-质谱方法对胶州湾沉积物中23种多环芳烃(PAHs)进行了分析测定。结果表明，PAHs的总含量范围为82～4567ng／g。PAHs总量在表层沉积物中总趋势是东部高于西部，以东岸附近处最大，远离东岸浓度降低，在胶州湾人海口处最低。造成这种格局的原因有：(1)绝大部分污染源集中在胶州湾东岸；(2)胶州湾的环流系统使东部的污染物很难向西部扩散；(3)沉积物粒度及有机质含量对PAHs含量分布有一定的影响。P／A、PL／PY比值、PAHs环数以及烷基化PAHs表明胶州湾表层沉积物中PAHs几乎全部由人类活动产生，来源为煤炭、木材燃烧、石油类高温裂解及油类污染。与国内外同类研究结果相比，判定为中等污染水平。     

沉积物中不同形态磷提取方法的改进及其环境地球化学意义

本文给出了一个较为系统的沉积物中不同形态Ｐ的提取方法，将沉积物中Ｐ以吸附态磷，铝结合磷，铁结合磷，闭蓄态磷，自生钙结合磷，原生碎屑磷和有机磷等７种形态分步提取，并重点考虑了分离提取原生碎屑磷和自生钙结合磷，分离提取铝结合磷，分离提取铝结合磷，铁结合磷和闭蓄态磷。本方法具有很强的环境地球化学研究应用价值。     

潮滩沉积物重金属生物地球化学研究进展

潮滩是一个物理、化学以及生物条件复杂多变的场所,重金属在这个特殊的环境中有着独特的地球化学行为及其生物有效性.笔者意在对该领域的研究成果进行阐述,并指出该领域中研究比较薄弱的环节以及将来的发展方向,以期推动该领域的进一步研究.      

胶州湾表层沉积物中烃类有机物特征参数研究

本文以胶州湾南部海域表层沉积物为研究对象,利用气质联用技术（GC-MS）研究了其正构烷烃、多环芳烃、甾烷和萜烷的参数特征,以及来源的解析指示。结果表明:胶州湾南部海域表层沉积物正构烷烃碳数范围为C₉~C₃₄,均呈双峰分布,主峰碳分别为C₁₇、C₂₇,且后峰丰度远高于前峰。沉积物中PAHs可能主要来源于石油及其衍生品的输入,近年来,其来源可能由化石燃料等燃烧为主转为石油产品输入影响为主。胶州湾南部海域Ts/Tm指示了石油输入的特征。C₃₁αβ（S/（S+R））、C₃₂αβ（S/（S+R））、C₃₃αβ（S/（S+R））等藿烷比值范围分别为0.61~0.63、0.42~0.58、0.64~0.71,C₂₉甾ααα（S/（S+R））比值为0.46~0.58,显示了较高成熟度的特征。     

春季胶州湾海水汞的形态研究

于2010-04对胶州湾进行定点连续采样,采用现场和室内分离测定的方法,分析了海水中汞的形态及其日变化特征,以进一步认识汞在近海环境中的归宿和环境效应.结果表明,胶州湾表层海水中溶解态元素汞(DEM)浓度为97.5 pg.L-1(38.2～156 pg.L-1),最高值和最低值分别出现在13:00和17:30,主要受潮汐和光照的影响.DEM含量随深度的增加而下降,表层海水DEM主要来源于Hg(Ⅱ)的光致还原.活性汞(RHg)、溶解态汞(DHg)浓度分别为7.94 ng.L-1(4.39～19.3 ng.L-1)和13.9 ng.L-1(7.32～49.1 ng.L-1),均在13:00出现最大值,主要是受潮汐带来污染较重的海水的影响.活性汞和溶解态汞浓度随水深变化的趋势相似,受到光照和水温的影响,表层海水活性汞占溶解态汞的比例最大.海水中活性汞平均占溶解态汞的62%,具有相对较高的活性和生物可利用性,为DEM的形成提供了条件.甲基汞(MeHg)浓度较低,平均为0.30 ng.L-1,部分未检出.     

全氟烷基物质在胶州湾海水、沉积物及生物中污染特征

为探明胶州湾全氟烷基物质(perfluorinated alkyl substances,PFASs)的污染水平及特征,本研究于2018年4月在胶州湾近岸海域采集了海水、沉积物及菲律宾蛤仔样品,采用高效液相色谱-串联质谱法测定35种PFASs的含量.结果表明,海水中检出12种PFASs,PFASs总质量浓度(ΣPFASs)范围为21. 1～38. 0 ng·L-1,沉积物中检出10种PFASs,ΣPFASs含量(以干重计)范围为0. 459～1. 20μg·kg-1,菲律宾蛤仔中检出19种PFASs,ΣPFASs含量(以干重计)范围为15. 5～27. 5μg·kg-1;与国内外报道的其他地区相比,胶州湾ΣPFASs污染处于中等或偏高水平.全氟辛酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)是胶州湾PFASs的首要污染因子,6∶2全氟辛烷二磷酸酯(6∶2 fluorotelomer phosphate diester,6∶2 di PAP)是海水及沉积物中检出的主要前驱物,全氟辛烷磺酰胺(perfluorooctanesulfonamide,PFOSA)是菲律宾蛤仔中检出的主要前驱物.此外,PFASs的沉积物-海水分配系数(Kd)、有机碳归一化分配系数(KOC)及生物累积因子(bioaccumulation factors,BAF)随碳链的增加而增加,而生物-沉积物累积因子(bioaccumulation factors between organism and sediment,BSAF)随碳链(C8～C13)的增加呈现下降趋势.     

长江中下游浅水湖泊沉积物中磷的形态及其与水相磷的关系

研究了长江中下游22个不同生态类型的浅水湖泊表层沉积物中磷的地球化学形态及水相磷含量等水质特征.对沉积物中磷形态的连续提取分析发现,自然粒度下,绝大部分湖泊的沉积物中90%以上的磷是以生物较难利用的形态存在的,活性磷所占比例很小.而在严重污染的城市湖泊中,活性磷含量则可以占到总磷的35%以上.沉积物中活性磷含量的高低与总磷含量并不一致.水草的存在对水相磷含量及沉积物中磷的活性都有显著的影响.水相磷的含量与沉积物中交换态磷的含量、沉积物铁磷比有显著的相关关系.研究表明,沉积物地球化学性质、水体营养盐含量及浅水湖泊生态类型之间存在复杂而密切的联系.     

胶州湾沉积物柱状样重金属垂向分布特征及其控制因素

于2011年在胶州湾采集一根沉积物柱状样,分析了0～1 m不同层次沉积物样品中汞（Hg）、砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、镍（Ni）、铅（Pb）和 锌（Zn）等8种重金属含量并计算富集因子指数（enrichment factors, EF,代表元素富集程度）。结果表明,多数重金属在次表层20 cm左右浓度和EF值都达到峰值或有一个高值区,这可能主要是由上世纪八九十年代胶州湾周边区域高强度人为排放的重金属导致的。进一步通过Pearson相关分析和多元线性回归分析探讨了控制胶州湾沉积物重金属垂向分布的关键因素,结果发现8种重金属的关键控制因素不同。采用沉积物潜在生态风险指数法评估了胶州湾重金属的生态风险及历史变化趋势,发现8种重金属中Hg风险较高,整体处于中等风险水平,且近年来风险还呈一定增大趋势,应列为胶州湾优先控制重金属。     

胶州湾近岸沉积物中五氯酚钠的吸附-解析研究

通过PCP-Na在胶州湾近岸沉积物中的吸附解析实验,研究了离子化有机污染物PCP-Na的吸附解析特征和动力学模型,并考察了低分子有机酸的影响.结果表明胶州湾近岸沉积物中PCP-Na的吸附解析过程可分为三个阶段,双常数速率方程能较好地描述吸附过程和解析过程,相关系数的平均值分别为0.9346和0.9429.沉积物中有机质含量越高,吸附量越大.3种低分子有机酸不同程度地抑制沉积物中PCP-Na的解析量,其抑制的大小顺序为:柠檬酸>草酸>酒石酸.     

底泥预处理对磷等温吸附特征及磷形态的影响

以校园河流底泥为材料,研究了通过不同预处理对有机质去除后,底泥对磷的等温吸附特征以及底泥中磷的赋存形态的转化.结果表明,对底泥曝气预处理强化了底泥对磷的吸附能力,最大吸附量(S_max)达到714.3mg/kg.不同底泥灼烧后,最大吸附量为天然底泥的1.64～2.25倍,且明显高于未灼烧底泥.对底泥曝气与对水曝气预处理使易被生物利用态磷向难被生物利用态磷转化,易被生物利用态磷较预处理前分别减少了7.02%和0.23%,而空白试验底泥的易被生物利用态磷则增加了4.85%.底泥灼烧后,SMT法不适合分析磷的赋存形态.底泥预处理后,酸性或碱性均促进了磷的释放.底泥灼烧后,在pH5～6条件下,磷的释放量低于未灼烧底泥.     

胶州湾入海污染物总量控制研究

在胶州湾水质数值模拟的基础上,建立了污染物总量控制模型.计算了各个点源的响应系数,分担率及环境容量.结果表明,胶州湾内COD各入海污染源均有余量,不需要削减.胶州湾东北部N、P污染较严重,污染物入海总量已经超过海域的环境容量.研究结果将为胶州湾污水排海、海域水质管理、总量控制规划编制提供科学依据.     

三峡水库沉积物不同赋存形态磷的时空分布

为了认识三峡水库沉积物磷的赋存状况,利用磷形态标准测试程序SMT法对干流和三条代表性支流(香溪河、大宁河、小江)的柱状沉积物进行了总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、铁/铝磷(Fe/Al-P)、钙磷(Ca-P)的测定,结果表明干流沉积物TP含量为781~1026 mg·kg-1,支流沉积物TP含量为382~1085 mg·kg-1.TP主要由IP组成,OP所占比例较低;IP主要由Ca-P组成,Fe/Al-P所占比例较低.干流TP含量空间差异不显著,但各赋存形态磷的含量普遍高于支流,支流中香溪河磷含量高于大宁河和小江.垂直方向上各赋存形态磷含量在不同沉积深度没有明显规律;TP、IP、Ca-P三者变化趋势较一致,主要受Ca-P含量的影响.鉴于支流的独特水文条件,相比于干流,更应警惕支流沉积物磷的释放风险及其对水体的环境化学效应.     

胶州湾环境演变与治理研究

调研了胶州湾近几十年的环境变化,结果主要是水域面积缩小、海岸线变迁、生物资源衰退、水体营养盐结构改变、环境质量下降等.胶州湾的环境现状调查相对滞后或局限于胶州湾的局部区域和个别项目,而不能满足社会经济发展的需要,鉴于胶州湾跨海大桥及海底隧道等大型建设项目的开工建设,亟需对胶州湾整体环境质量进行一次全面的综合调查,从而对近期的胶州湾环境有一个全面的掌握,为环胶州湾经济带的发展提供参考和依据.     

胶州湾湿地沉积物中HCHs和DDTs含量水平与评价

2009年,以胶州湾湿地为研究区域,分别于2,5,8,11月进行表层沉积物采集,并对沉积物中HCHs和DDTs含量进行检测。结果表明:潮间带区域表层沉积物中HCHs含量范围:(17.56～77.39)×10-9,DDTs含量范围:(ND～89.87)×10-9;浅海区域表层沉积物中HCHs含量范围:(ND～62.71)×10-9,DDTs含量范围:(ND～73.43)×10-9。各测站沉积物HCHs、DDTs含量变化与胶州湾入湾河流的流量变化相一致。即:丰水期含量偏高,枯水期含量偏低,说明二者主要来源于河流输入和地表径流输入。     

太湖沉积物磷形态及pH值对磷释放的影响

对太湖不同营养水平和不同特征的 4 种沉积物的总磷、磷形态、粒径组成、化学组成进行了分析,模拟研究了不同 pH 值对上覆水体中总溶解性磷和溶解性活性磷含量的影响.结果表明,太湖沉积物样品总磷含量在 336.1～3408.01mg/kg,属于中富营养化到极富营养化水平.pH 值是影响磷释放的重要因素,碱性条件下,促进NaOH-P 的释放;酸性条件下,促进 HCl-P的释放.严重富营养化湖区沉积物的磷主要由无机磷组成,其中主要是 NaOH-P,该区中 pH值增加会导致磷释放量的大幅度增加,而 pH值下降对磷释放量的影响较小.中富营养化湖区沉积物的无机磷组成中,部分湖区 NaOH-P 含量高,部分湖区 HCl-P 含量高,所以该区中 pH 值变化对沉积物磷释放的影响,由于 NaOH-P 和HCl-P 含量不同而存在差异,NaOH-P含量较高,pH值增加会导致磷释放量的大幅度增加;HCl-P 含量较高,pH值下降会导致磷释放量的大幅度增加.     

沉积物中磷形态与湖泊富营养化的关系

应用乙二胺四乙酸法对长江中下游太湖、巢湖和龙感湖等3个湖泊表层沉积物中磷的形态进行连续提取和测定.结果发现,在表层沉积物中,3个湖泊钙磷的百分含量比较接近,占总磷的30%左右,太湖和巢湖铁磷的百分含量显著高于龙感湖,而龙感湖有机磷的相对含量较高,可达40%~50%.这3个湖泊沉积物中有机磷形态差别十分明显,其中太湖沉积物中的有机磷主要以酸可提取有机磷形式存在,巢湖沉积物中酸可提取有机磷约占总有机磷的一半,而龙感湖的有机磷大部分与腐殖酸结合.沉积物中酸可提取有机磷的释放可能又是一个导致湖泊富营养化的重要过程.     

胶州湾多重耐药菌中整合子基因研究

为调查整合子在胶州湾水域多重耐药菌中的分布情况.本文采用PCR、克隆测序等方法对多重耐药菌株中Ⅰ、Ⅱ型整合酶及整合子中耐药基因盒的分布进行检测.研究发现,胶州湾多抗性细荫污染严重50%的多重耐药菌携带整合子;整合子阳性菌株对多种抗生素的耐药率远大于整合子阴性菌;二氢叶酸还原酶和氨基糖苷腺苷转移酶是基因盒携带的主要耐药基因;基因盒.整合子系统参与了细菌多重耐药的形成,已成为水环境中多重耐药基因水平传播的重要机制.