长江中下游浅水湖泊中总氮及其形态的时空分布

分析和比较了长江中下游 3个浅水湖泊———太湖、巢湖和龙感湖夏、秋和冬季沉积物和上覆水中的总氮及其氮形态 ,描述了氮及其各形态在 3个湖泊中的时空分布特征 .结果表明 :空间上 ,无论是在表层沉积物还是在上覆水中 ,太湖中总氮的含量均高于其他 2个湖泊 ,且在太湖和巢湖都呈现西高东低的分布特征 .氨氮在沉积物和上覆水及溶解态硝态氮在上覆水中的分布与总氮分布趋势基本相同 .巢湖沉积物中氨氮浓度所占的比例稍高于太湖和龙感湖 .在不同季节 ,表层沉积物和上覆水中的总氮含量冬季高于秋季和夏季 ,表层沉积物中氨氮浓度在秋季最高 .巢湖和龙感湖上覆水中的溶解态硝态氮在冬季浓度较高 ,而在太湖西北部这种季节差异几乎没有 ,氨氮的浓度季节性差异也不十分明显     

纳米Fe3O4覆盖对沉积物-水界面砷释放的影响

为揭示纳米四氧化三铁(nFe₃O₄)覆盖对沉积物溶解态砷(As)和有效态As的钝化效果,在开展室内培养试验的基础上,利用微界面分析技术、高分辨率平衡式间隙水采集技术(HR-peeper)和薄膜扩散梯度技术(DGT),探究nFe₃O₄覆盖下沉积物氧化还原环境、铁锰含量等因素对As的作用机制.结果表明:在nFe₃O₄覆盖下沉积物pH值较对照组逐渐增大,Eh先减小后增大;nFe₃O₄可以有效去除沉积物溶解态As,最大有效去除率为22%;nFe₃O₄覆盖使得有效态As的平均值降低了2.30μg/L;溶解态As与溶解态Fe(Ⅱ)、溶解态As与溶解态Mn、有效态As与有效态Fe(Ⅱ)、有效态As与有效态Mn均存在显著正相关关系(P<0.001);nFe₃O₄的覆盖可以促进铁铝低结晶状无定形水合氧化态As含量的增加.     

碳酸氢盐对沉积物中砷迁移转化的影响

该研究以砷污染湖泊阳宗海的沉积物及其上覆水为对象,考察了在有微生物存在与没有微生物存在2种情况下,提高上覆水中HCO₃^-离子浓度,沉积物-上覆水界面砷的迁移转化的规律及其影响机制。研究结果表明:上覆水中HCO₃^-离子的竞争吸附作用对沉积物中砷的溶出量只起到微弱的促进作用。铁砷(氢)氧化物的还原性溶解能在实验初期解吸释放出砷和铁,但铁与砷的浓度变化趋势并不同步,Fe的还原性溶解只是造成砷浓度升高的原因之一。而微生物的还原活动是砷解吸的主要影响因素,微生物活动增加了As(Ⅲ)在总砷中的占比,提高了砷的生物有效性,增加了造成二次砷污染的生态风险。     

玄武湖上覆水间隙水和沉积物中的重金属分布研究

为了研究湖泊中重金属的分布情况及其潜在迁移趋势,以南京市玄武湖为对象,分析了该湖上覆水、间隙水和沉积物中的Fe,Mn,Ba,Zn,Ni和Cd等重金属的含量。结果表明,上覆水和间隙水中的金属浓度呈相同的分布顺序:Fe>Mn>Cd>Ba>Zn>Ni;而沉积物则具有不同的分布顺序:Fe>Mn>Ba>Zn>Ni>Cd。同种重金属在三者间的分布顺序为:沉积物>间隙水>上覆水,表明了该湖中的重金属有从沉积物向上覆水扩散的趋势。统计分析结果表明,上覆水、间隙水和沉积物中的金属浓度之间没有发现明显的相关性;但多数金属与Fe、Mn存在明显的浓度相关性,表明了Fe和Mn在湖泊系统的金属地球化学循环过程中起重要作用。     

长江口水体中重金属形态交换过程的研究

研究了重金属在水体中溶解态和颗粒态的含量分布,并以一个代表性水平剖面和垂直剖面分析了金属形态交换过程。其动态交换是,重金属由颗粒态沿水平方向交换时向溶解态转化,形态转化强度为Ｎｉ〉Ｆｅ〉Ｃｏ〉Ｃｕ〉Ｍｎ〉Ｐｂ;重金属的垂向交换过程,都是被铁锰（水合）氧化物及有机质吸附,向金属铁锰氧化物态转化,形态转化强度为Ｐｂ〉Ｃｕ〉Ｍｎ〉Ｆｅ〉Ｎｉ〉Ｃｏ,最后得出长江口海域金属污染程度及环境现状。     

沉积物-水系统中氮磷变化与上覆水对藻类生长的影响

研究了灭菌、抑制剂添加和磷添加对沉积物-水模拟系统中氮磷转化的影响,并利用试验后的上覆水培养四尾栅藻.结果表明,灭菌增大了系统平衡时上覆水的总磷(TP)浓度,对系统中氮的影响不大; 添加抑制剂组与对照组沉积物-水模拟系统的TP、溶解性总磷(DTP)和总氮(TN)的浓度接近,但抑制剂组的NO^-₃-N含量为19.2 mg·L^-1,明显高于对照组;沉积物对添加的磷有强烈的吸附作用,导致系统平衡时上覆水TP的浓度降低.灭菌组上覆水的藻类生物量高于对照组,主要是因为灭菌导致上覆水TP浓度高于对照组;抑制剂组的最高藻类生物量(224.5×10⁴个·L^-1)远远超过对照组(26×10⁴个·L^-1),且为其它2组试验(灭菌组22.5×10⁴个·L^-1和磷添加组38.5×10⁴个·L^-1)的5～10倍,抑制剂的添加抑制了沉积物-水模拟系统中微生物对某些元素的利用,而这些元素对藻类生长起重要作用;磷添加对试验初藻类生长无明显影响,随着试验进行,磷添加组的藻类适应生长环境,迅速增长,生物量远远超过对照组.灭菌和添加抑制剂组生物可利用磷的增加是由于藻类生物量的增加,而导致了不稳定态的有机磷的增加.     

铁基硅盐对土壤环境镉砷赋存形态及转化影响

为探明铁基硅盐对土壤镉砷赋存形态影响及各形态间转化规律,采用室内长期淹水培养吸附实验,研究不同比例铁硅材料对土壤离子态镉砷活性影响;筛选适宜铁基硅盐(FS)配比同时添加腐殖酸(FSC)和金属氧化物(FSCa),明确复配处理土壤中镉砷分级形态转化程度.结果显示,铁:硅比值增加10%,土壤pH值平均降低0.35;F₂-S₈处理土壤离子态镉降幅71%;F₁₀-S₀处理土壤离子态砷降低59.9%,离子态镉砷含量与硅酸盐-铁盐施用量互呈反比;处理F₄-S₆和F₆-S₄之间镉、砷钝化率产生交点,约为25%~30%.土壤中镉主要以可溶态为主,占比58%;砷主要以铁铝氧化态和钙结合态为主,占比40%和23%.铁硅比例为5:5或5.5:4.5左右复配能有效将铝结合态砷和铁铝氧化态砷转变为钙结合态砷和残渣态砷,可溶态镉转化为碳酸盐结合态镉以及铁锰氧化态镉,同步降低土壤中镉砷的活性.     

酸性矿山废水对稻田上覆水理化特征及氮转化的影响

酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD)对周边农田的污染是煤等含硫矿产资源开采过程中普遍存在的问题。通过模拟实验,研究了AMD对稻田上覆水pH、EC(电导率)和Eh(氧化还原电位)等理化特征和对其中氮形态转化的影响。结果表明,AMD持续污染对稻田上覆水pH、EC和Eh等综合理化指标、重金属含量以及稻田上覆水中的总氮、氨氮、可溶性有机氮、亚硝酸盐氮含量产生了极显著影响(p0.01)。AMD污染后上覆水总氮、可溶性有机氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮含量分别从3.92、3.27、0.005 0、0.33 mg/L变为9.33、8.67、0.017、0.18 mg/L;同时AMD的灭菌处理实验表明,AMD中的铁硫杆菌等微生物具有影响稻田上覆水中氮转化的作用,灭菌后的AMD可显著降低稻田土壤氮的损失,有效降低稻田上覆水总氮(比对照降低42.01%)、可溶性有机氮(比对照降低73.34%)以及亚硝态氮(比对照降低70.59%)含量,提高土壤上覆水硝态氮浓度(比对照提高93.71%)。说明,AMD持续污染可通过对稻田水环境特征产生显著的直接影响,继而直接或间接地影响着稻田上覆水中可溶性有机氮、氨氮、硝态氮、亚硝态氮形态及总氮的数量变化,同时AMD及稻田中的微生物在其中发挥着重要作用。     

长寿湖沉积物中磷形态的季节变化特征

为进一步了解湖泊沉积物中磷形态的季节变化特征,采用沉积物磷形态SMT提取法,在2009年7月（丰水期）和11月（平水期）、2010年3月（枯水期）监测了长寿湖表层沉积物样品中不同形态磷的含量.结果表明,长寿湖沉积物中总磷（TP）含量基本表现为丰水期〉枯水期〉平水期,枯水期寿岛TP含量最高（2 960.29 mg/kg）...     

运城盆地高砷区地下水-沉积物中砷的地球化学特征研究

山西运城盆地是干旱半干旱地区,是我国典型的高砷高氟地下水污染区。在对运城盆地七级镇高砷地下水分布区地下水和钻孔沉积物开展地球化学特征研究的基础上,分析了地下水中砷的物质来源以及控制高砷地下水形成的地球化学过程。结果表明:研究区沉积物的主要矿物成分为硅酸盐、碳酸盐矿物以及少量铁氧化物和黄铁矿等,沉积物中砷的赋存形态主要为碳酸盐结合态/吸附态和Fe-Mn氧化物结合态,是地下水中砷富集的主要物源;研究区地下水中有机物含量较低,微生物活动较弱,属于典型的氧化性弱碱性高砷地下水,在此环境中沉积物中微量黄铁矿的氧化性溶解成为地下水中砷的主要物源,此外由于碳酸盐和硅酸盐矿物的风化和水解作用使地下水中富集大量HCO~-_3,故地下水水化学类型多为HCO_3-Na型,而地下水的弱碱性环境和较高浓度的HCO~-_3会通过竞争性吸附导致沉积物中吸附态砷的溶解或解吸附,促进了地下水中砷的富集。     

微生物介导的高砷沉积物中砷释放来源性分析

江汉平原某些地区地下水已受到砷的严重污染,探讨高砷地下水的形成机制十分必要。采集江汉平原高砷区不同深度(20m、50m、100m、130m、160m和225m)的高砷沉积物样品,对其进行了地球化学成分特征分析,并通过实验室模拟试验对微生物介导的高砷沉积物中砷的溶解与转化以及来源进行了分析。地球化学分析表明:高砷沉积物中不可溶性砷和铁的平均含量分别为27.57mg/kg和21.06g/kg;实验室模拟试验表明:微生物群落可以明显促进高砷沉积物中不可溶性砷和铁的溶解与释放;砷顺序提取试验结果表明:沉积物中34.5%的不可溶性砷为无定形铁锰氧化物结合态砷;进一步的相关性分析表明:试验体系中可溶性砷的含量与沉积物中无定形铁锰氧化物结合态砷密切相关。这些结果表明:微生物可以促进高砷沉积物中不可溶性砷的溶解与释放,且释放的砷主要来自于沉积物中无定形铁锰氧化物的还原与溶解。     

屋面径流中营养物质的分布形态研究

对上海市交通干道旁一处混凝土屋面的6次降雨径流进行监测,分析了屋面径流中颗粒态和溶解态营养物质的出流规律,以期加深对屋面径流污染物的认识和为屋面雨水净化工艺的选择提供理论支持.结果表明,TN的EMC值变化范围为4.208～8.427 mg/L,TP的EMC值变化范围为0.078～0.185 mg/L;DN 和PP分别是TN和TP的主要输出形式;随着径流过程的进行,径流中小颗粒数目比例会逐渐上升.TP浓度变化与TSS基本一致,但TN浓度变化与TSS关系不大.径流后期PN（颗粒态氮）/TSS值增加和小颗粒数目比例上升表明单位质量小颗粒上的氮含量要高于大颗粒上氮的含量.径流前10 min的TSS与TP、PP的相关性很好,但径流全过程的相关性稍差,表明单位质量颗粒物上的磷含量在径流全过程中有所变化.溶解态物质污染负荷输出比较平稳,TP比TN更容易出现初期冲刷.此外,单位质量的小颗粒含有更多氮也在一定程度上削弱了TN的初期冲刷效应.     

物理和摇蚊幼虫组合扰动对内源磷再生和形态转化的协同作用

为探讨物理和摇蚊幼虫组合扰动对内源磷再生和形态转化的协同作用,选取了苏州某富营养化河道为研究对象.利用室内静态培养试验和Rhizon间隙水采样技术,着重对比了单纯的摇蚊幼虫扰动和组合扰动下,上覆水、间隙水、沉积物中磷形态数量分布的变化规律.结果表明,组合扰动下,上覆水中不同形态磷含量(TP、PP、DTP、DIP)均处于较高水平,明显高于摇蚊幼虫扰动.这可归因于微生物活性的显著增加.与摇蚊幼虫扰动相比,组合扰动下,间隙水中DIP和Fe2+浓度的降低幅度和降低范围明显更大.这主要是由于物理扰动和底栖生物扰动产生的叠加效应,导致溶解氧渗透深度增加.另外,0~2 cm沉积物中,NH4Cl-P含量明显降低,Fe/Al-P明显增加,并且,NH4Cl-P和Fe/Al-P的变化幅度均在组合扰动下最大.这暗示了物理扰动和底栖生物扰动对磷再生和迁移产生的叠加效应.     

黄浦江上游饮用水源地水及沉积物中汞、砷的分布特征

对黄浦江上游饮用水源地水及沉积物中Hg、As的含量及分布进行了调查研究.结果表明,水中Hg、As的浓度范围分别为0.0407～0 2287μg·L-1、0.6087～5.2667μg·L-1,平均值分别为0.1492μg·L-1、2.7442μg·L-1;与地表水环境质量标准(GB3838-2002)Ⅲ类水标准相比,83.3%的样点Hg浓度超标,As未出现超标现象.沉积物中Hg、As的含量范围分别为0.0479～0.4169mg·kg-1、4.84～9.01mg·kg-1,平均值分别为0.1488 mg·kg-1、6.59mg·kg-1;57.1%的样点Hg含量超过了上海市土壤背景值,As含量未超标.从空间分布来看,位于工业园区河流的采样点及河流入江口的采样点水体中Hg、As浓度较高.沉积物对Hg、As的浓缩系数分别位于209～2361、1113～11171之间.沉积物中Hg、As的含量均与有机碳含量成显著正相关关系,表明本研究区域沉积物中有机碳是Hg、As含量的主要影响因子.根据Hg、As的分布特征,推断黄浦江上游饮用水源地Hg、As的污染源主要包括工业污染源、农业污染源、生活污水垃圾、上游来水、河流沉积物的二次污染、来往船只污染物的排放等.     

光合细菌投加量对湖泊污染修复的作用效应

富营养化湖泊的微生物修复具有良好的发展前景。采用室内模拟实验,选取武汉市墨水湖表层沉积物及相应上覆水,研究了光合细菌投加量对湖泊污染修复的作用效应。结果表明:经过10 d的处理,随着PSB投加量的增加,上覆水及沉积物的各项指标均呈现下降的趋势。与对照相比,投加1%PSB,上覆水中CODMn降低了31.6%,氨氮和总氮含量分别降低了52.4%、20.5%,溶解性磷和总磷含量分别降低了83.7%、63%;沉积物的总氮、总磷含量也明显下降,沉积物有机质含量降低了60.3%。PSB投加百分比与上覆水CODMn、总氮、总磷含量及沉积物总磷呈显著的负相关关系(P<0.05),与上覆水氨氮及沉积物有机质之间呈极显著的相关性(P<0.01)。证明利用富营养化水体修复接种光合细菌可以起到有效降低水体营养水平的目的。     

太湖不同介质中磷的污染特征及其治理启示

磷是现阶段制约太湖水环境持续改善的关键指标,也是太湖蓝藻暴发的重要诱因之一.为揭示太湖不同介质中磷元素的特征及其之间的迁移转化关系,对太湖全湖表层水、上覆水、间隙水和沉积物中TP浓度进行了调查分析.结果表明,太湖表层水和上覆水ρ（TP）处于地表水Ⅰ～Ⅳ之间,平均值分别为0.09 mg·L^-1和0.085 mg·L^-1,间隙水ρ（TP）是上覆水的4～8倍,平均值为0.558 mg·L^-1.太湖沉积物中TP负荷主要集中在表层0～30 cm,ω（TP）范围在413～1 531 mg·kg^-1,深层（30～100 cm）沉积物的TP含量总体较为稳定.太湖沉积物-水界面的磷元素交换总体比较活跃,不同介质中TP污染的空间分布一致性较强,总体表现为西北部高于东南部,西北部湖区中,竺山湖不同介质中TP含量均达到严重污染的程度,梅梁湖和西部沿岸区因间隙水与上覆水TP浓度梯度差较大,内源释放风险较高.TP含量在沉积物中总体表现为随深度增加而降低的趋势;近现代人类活动的影响主要聚集在表层0～30 cm沉积物,该泥层是底泥...     

一种大批量测定沉积物微量间隙水样品中溶解态磷和铁含量的方法

利用384微孔板微量比色分析方法,建立了一种大批量分析微量溶液样品中溶解态反应磷(DRP)和溶解态铁(Ⅱ)含量的方法,确定了方法的最佳参数和条件.利用Epoch微孔板分光光度计,对溶液中磷和铁分别采用磷钼蓝和邻菲啰啉比色法进行分析,所需溶液样品体积(稀释后)为20~50μL,磷和铁的检出限分别为0.006 mg·L-1和0.010 mg·L-1,精密度控制在5%以内.在此基础上,采用高分辨间隙水扩散平衡装置(HR-Peeper,垂向分辨率2 mm)获取了太湖沉积物间隙水样品,利用本方法同步分析了微量间隙水样品中DRP和溶解态铁(Ⅱ)的含量,发现两者含量同步升高的现象.     

大伙房水库水体及沉积物砷总量及形态分布特征

以0.03 mol·L-1磷酸和0.1 mol·L-1抗坏血酸萃取沉积物样品,以2.0 mmol·L-1NaH2PO4和0.2 mmol·L-1 EDTA(pH=6.0)为流动相,采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(HPLC-ICP-MS)联用技术,对大伙房水库表层水体、表层沉积物孔隙水和表层沉积物中的砷元素总量及赋存形态进行检测分析,同时对大伙房库区沉积物粒度进行取样分析.检测结果表明:大伙房水库库区水体及沉积物中砷元素主要以无机砷形态存在,未检测到有机砷形态;表层水体中砷总量较低;表层沉积物孔隙水中只检测到As(Ⅲ),As(Ⅴ)未检出,且部分采样点砷总量超出国家饮用水标准(10 μg·L-1,GB5749-2006),可能会对底栖生物造成影响;表层沉积物中砷总量较高,且As(Ⅲ)含量大于As(Ⅴ),说明库区沉积环境以还原性条件为主.总体来看,大伙房水库库区水体砷总量较低,但沉积物体系中砷元素总量较高,除R4采样点外均超过国家土壤环境Ⅰ级标准(GB 15618-1995).沿外源河流输入口向库区方向砷总量降低,说明库区砷元素主要来源于外源河流输入,且以浑河为主要来源.     

大亚湾海域海水中各种形态磷的研究

根据 1999年 5月 (春季 )的调查 ,统计了大亚湾海域海水微表层、次表层、表层和底层水中各种形态P的含量 ,计算了各种形态P分别占总磷 (TP)和总溶解磷 (TDP)的百分比 ,讨论了各种形态P之间的相互关系 ,分析了影响颗粒磷 (PP)和溶解磷 (TDP)分布的环境因素。结果表明 ,大多数站位微表层对各种形态P产生了富集 ,但是富集概率有所差别 ;大亚湾海域水中P ,除微表层主要以PP形态存在外 ,其余水层均主要以TDP形态存在 ,TDP在所有水层中均以DOP为主要存在形态 ;各个水层中PP是影响TP分布变化的主要因素 :影响PP在微表层、次表层和表层分布变化的主要环境因素为COD ,在底层则为叶绿素a与COD的叠加 ;影响TDP在微表层和底层分布变化的主要环境因素为盐度 ,在次表层和表层则为COD。     

湖泊水体与沉积物中磷形态分布相关性分析

以南京玄武湖和河海大学东湖为例,采取钼酸铵分光光度法和SMT分级提取法测定湖底沉积物和上覆水中总磷和各形态磷含量,以探究不同的湖底沉积物与水体中磷含量的分布及其关联性。试验结果表明:湖底沉积物中磷含量受人为作用、植被情况、水力条件、地理位置等因素影响,OP含量远高于IP含量,IP中以NaOH-P为主体,约占40%~50%,HCl-P含量较少但更稳定,不易被固定吸附;上覆水体中TP含量与湖底沉积物中TP、AdsP、NaOH-P含量呈明显正相关关系,与OP和HCl-P含量无明显相关性,表明湖泊沉积物-水界面磷交换过程中以活性磷占主要交换量。该研究表明湖底沉积物磷负荷与水体磷含量密切相关,为从内源治理水体富营养化提供了理论依据和研究方向。