湛江港湾表层沉积物的氧化还原特征及其影响因素

为详细了解湛江港湾海洋沉积物的氧化还原特征,于2009年5月调查了湛江港湾表层沉积物氧化还原电位的大小、分布特征及其影响因素.结果表明,湛江港湾表层沉积物总体上为还原环境,Eh在-63 ～ -268 mV之间变化,大部分在-230 mV左右;从湾内到湾外,表层沉积物的Eh区域分布不均一,同一断面近岸较低、中部较高.相关...     

太湖竺山湾藻华黑水团区沉积物中Fe、S、P的含量及其形态变化

对因藻华大量聚集死亡而造成水体呈强还原环境(DO=0.14 mg.L-1,Eh=-89.3 mV)的黑水团区中Fe-S-P的生物地球化学变化特征进行研究.结果表明,藻细胞残体的沉降使得黑水区沉积物表层有机质含量显著增加;因藻细胞残体的贡献,沉积物表层中Org-P含量急剧增加(比非黑水区多72 mg.kg-1);受较低Eh的影响,沉积物中与Fe结合的磷出现解析,使得黑水区沉积物中活性铁和PO43--P含量增加,黑水区中沉积物间隙水PO43--P要远高于非黑水团区,表明其有向上覆水释放的趋势;造成沉积物中Fe-P含量比非黑水区中的要低.在强还原条件下沉积物中铁的氧化物呈现出由结晶态向无定形态转化的趋势(Dithio-Fe比非黑水区高达30μmol.g-1),从而使得可供生物利用的活性铁含量增加,这为藻华再次发生提供了有利条件.黑水区表层沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)在初始阶段大量增加,但后期由于形成了H2S气体逸散到水体中其含量反而减少;表层沉积物硫化物含量也呈增加现象(比非黑水区表层沉积物中要高50μmol.g-1).     

秋季东海水体Eh、pH分布特征及其影响因素

根据2016年9~10月在东海海域38个站位取得的114个水体样品的氧化还原电位（Eh）和酸碱度（pH）现场测试数据,结合同步获得的水文环境要素调查资料,分析了该区秋季Eh和pH的空间分布特征及主要影响因子。结果显示:秋季水体Eh值范围在337.2~588.3 mV,平均值为526.57 mV,空间上呈现不连续分布特征,内陆架为高Eh区,口门外为低Eh区;pH介于7.80~8.24之间,平均为8.04,呈现近岸低、离岸高、表层高、底层低的特点。针对实测Eh与Nernst理论值非耦合现象,认为非热力学平衡状态下海域高Eh值主要受控制于O_2（aq）/H₂O电对浓度,其次受海水层化现象阻滞海-气交换影响,水体有机物矿化分解及Fe（Ⅲ）还原的相对贡献量增加。此外,Eh与温度呈显著负相关,与盐度呈显著正相关,表明物理过程是影响氧化还原反应的重要因素。pH与温度、盐度均呈显著正相关,其中长江冲淡水输入、扩散及混合对近岸pH的影响最为显著。受浊度、叶绿素a浓度及Eh制约,现场浮游植物生产仅对表层pH变化产生作用。基于pH-T、S建立的一元线性回归模型扣除温盐效应,校正后口门外底层低pH的存在可能是水体层化与有机分解相互叠加的结果。     

湖滨带氧化还原环境的时空变化及其环境效应

在太湖梅梁湾,沿开阔水体至湖滨带方向,对植被型湖滨带(A区)、裸露型湖滨带(B区)和开阔水体(D区)水体中DO和水/沉积物Eh进行为期1a的现场观测.结果发现,梅梁湾水体DO时空变化明显.B区和D区水体中DO常年饱和,而A区DO浓度较低(年均(5.5±1.7)mg·L-1).在植物生长季,从开阔水体至湖滨植被区溶解氧浓度从12.7 mg·L-1降到4.5 mg·L-1;在非植物生长季则从9.7 mg·L-1降到6.2mg·L-1.湖滨带水体Eh在150 mV左右波动,空间变化趋势与溶解氧变化同步.沉积物Eh也表现出明显的时空变化,在植物生长季,各区沉积物均处于较强的还原状态(-158～-101 mV);而在非植物生长季,由开阔水体向植被型湖滨带Eh逐渐升高.在沉积物的垂直剖面上,开阔水体Eh自表层沉积物向下逐渐降低,而在A区的植被覆盖区则是先降低,大概在5 cm深处开始逐渐升高,于20 cm深左右达到峰值.根据上述植被型湖滨带氧化还原环境的特点,可以推知进行湖滨带生态修复,有利于去除湖泊氮污染.     

珠江口上游海域春季水体缺氧特征及相关因素

根据2011年4月份的调查资料,分析了珠江口上游海域DO及其相关因子的分布特征,对DO与盐度、p H、COD、NH4-N等相关因子之间的关系进行了研究,对缺氧原因进行了探讨,同时对底层海水缺氧与表层沉积物中硫化物含量之间的关系进行了初步研究。结果表明,2011年春季珠江口在东江干流入海口到东莞江入海口之间海域的表、底层海水均处于缺氧状态,多数站点海水中DO含量低于3.5 mg/L;COD和NO3-N含量沿径流方向降低;NH4-N沿径流方向升高;DO与COD呈现显著负相关关系,与NH4-N呈现显著正相关关系,有机物耗氧作用明显;在东莞新沙城近岸、淡水河入海口和太平水道DO极低的海域,表层沉积物中硫化物的含量偏高。     

贵阳市水库中硫酸盐还原菌及铁还原菌对甲基汞分布的影响

微生物在汞的甲基化过程中起着关键作用,但关于野外微生物活动对甲基汞分布的影响研究较为缺乏.通过对贵阳市不同污染类型水库中硫酸盐还原菌(SRB)、铁还原菌(DIRB)、甲基汞(MeHg)及相应水质参数分布规律研究,探讨了水库中SRB和DIRB活动在汞甲基化及其分布中所起的作用.在水库上覆水体中,SRB与甲基汞呈显著正相关关系(r=0.398,p0.015,n=37),表明在上覆水体中,SRB为主要的汞甲基化细菌.在污染严重且差异明显的沉积物中,两种微生物对甲基汞分布的影响各不相同.在受矿山酸性废水污染的阿哈水库,由于其过高的SRB含量及其硫酸盐还原活动,导致夏季沉积物表层硫离子大量积累,严重抑制了汞的甲基化过程,使得沉积物孔隙水表层甲基汞明显低于其它两个水库,也低于阿哈水库上覆水体甲基汞含量.在红枫水库,沉积物表层适宜的SRB活动促进了汞的甲基化,硫酸盐还原物硫离子和孔隙水甲基汞存在显著相关性(r=0.674,p0.001,n=31);在百花水库,由于沉积物曾受到严重汞污染,甲基汞峰值主要受到沉积物总汞的影响,和两种微生物活动及其产物均未表现出显著相关性.     

组合型生态浮床对上覆水和沉积物之间氮磷的影响

在天鹅湖水体中构建以水生植物和陆生喜水植物为实验植物,浮法控制器、水循环增氧系统和造浪-输送系统为辅助设备的组合型生态浮床.组合型生态浮床运行期间改变了水体的理化环境,影响了上覆水-沉积物中氮磷形态的迁移转化,跟踪监测在组合型生态浮床影响下上覆水和沉积物TN、NH4+-N和TP含量的浓度变化规律,探讨了在组合型生态浮床作用下,DO、Eh、pH对上覆水和沉积物中营养盐的影响,以及上覆水和沉积物中氮磷之间以及和各环境因子之间的相互关系.结果表明,实验期间上覆水中TN、NH4+-N和TP的去除率分别达到61.92%、63.09%和80.0%.沉积物中TN和NH4+-N的去除率分别达到23.79%和37.04%,沉积物中TP含量上升了43.71%.组合型生态浮床对上覆水环境因子如DO、Eh、pH等产生不同程度的影响,处理区上覆水中DO和Eh均高于对照区,DO由原来的8.7～8.9 mg·L-1上升到9.3～10.4 mg·L-1,Eh由原来的163～178 mV上升到191～198 mV,通过提高上覆水中DO和Eh有效抑制沉积物磷的释放并促进沉积物对上覆水中磷的吸附.pH的波动性较小,维持在7.51～8.32之间,并未促进沉积物磷释放.上覆水中TN、TP和NH4+-N以及与沉积物中的TN、NH4+-N之间呈极显著正相关,与沉积物中的TP极显著负相关;pH与上覆水和沉积物中的TN、TP和NH4+-N都无相关性;上覆水中的DO与Eh显著正相关,与沉积物中的TP显著负相关.     

大鹏澳网箱养殖海域海水溶解氧浓度影响因素分析

根据2001和2002年在大鹏澳网箱养殖海域的观测数据,探讨表层海水溶解氧(DO)浓度的变化特点及与其他环境因子的关系.结果表明研究海域的DO浓度在4.52～8.35 mg/L,总体、网箱区外、网箱区内的平均值分别为6.24、6.81、5.89 mg/L,DO季节平均浓度在冬季、春季、夏季、秋季分别为7.52、6.66、5.44、5.33 mg/L.t检验表明,在95%的置信水平上DO浓度在网箱区内比网箱区外明显降低,冬季明显高于其它季节,春季明显高于夏季和秋季.逐步线性回归分析结果显示,海水DO浓度按相关程度的高低依次与下列5个环境因子的强度显著负相关(r=-0.945,p=0.025)海水温度＞底质硫化物＞海水亚硝酸盐＞海水磷酸盐＞海水氨和铵盐.     

物理改良对湖泊沉积物和间隙水特征的影响

采用物理改良措施覆沙和底质疏松,对南四湖湿地沉积物-水微界面氧化还原状况及间隙水营养盐垂向分布特征的影响进行了研究.结果表明,改良措施能够有效地改善沉积物的物理结构及氧气的垂向分布.在沉积物-水界面附近,覆沙和底质疏松均能显著提高界面处氧化层的厚度,覆沙效果最佳.随着剖面深度的增加,间隙水中NH4+和可溶性PO43-浓度呈指数关系增长,改良措施能有效降低间隙水中PO43-的含量,轻度底质疏松的效果最佳,差异显著(P<0.05).而界面以下NO3-和氧气浓度呈指数关系下降,在沉积物中10cm以下时营养盐接近一个常数,在4mm以下溶解氧接近0.对剖面沉积物不同形态的磷组分进行统计检验表明,改良措施能有效提高表层沉积物中NH4Cl-P 及BD-P(铁磷)的含量.     

沉水植物生长期对沉积物和上覆水之间磷迁移的影响

分别在春季培养黑藻(Hydrilla verticillata)和苦草(Vallisneria natans),在冬季培养菹草(Potamogeton crispus),跟踪监测在沉水植物影响下环境因子的变化,及上覆水和沉积物各形态磷的浓度变化,以探讨沉水植物对磷在沉积物和上覆水中迁移转化的规律.结果表明,不同季节实验条件下沉水植物均能不同程度降低上覆水中各形态磷的浓度.在植物生长期上覆水磷浓度保持在相对较低的水平,黑藻、苦草和菹草组上覆水中总磷(TP)的浓度分别保持在0.03～0.05、0.04～0.12和0.02～0.11 mg.L-1.沉水植物组沉积物中各形态磷的浓度均呈现不同程度的降低,黑藻、苦草和菹草组沉积物TP的含量最大降低幅度分别为35.34、60.67和25.92 mg.kg-1.植物组上覆水溶解氧(DO)、氧化还原电位(Eh)和pH均显著提高(DO 10.0～14.0mg.L-1;Eh 185～240 mV;pH 8.0～11.0),沉积物中Eh(-140～-23 mV)也明显提高,并使得沉积中pH保持在中性范围内(7.2～8.0).沉水植物通过提高上覆水中的DO、Eh和pH及沉积物Eh的方式影响上覆水和沉积物之间磷的迁移转化.     

太湖沉积物酸可挥发性硫化物分布特征及重金属生物有效性评价

对太湖4个湖区沉积物的酸可挥发性硫化物（AVS）和同步可提取重金属（SEM）的水平和垂直分布特征进行了研究,并对沉积物重金属的潜在生态风险进行初步评价.结果表明,氧化还原电位（Eh）与AVS和SEM含量均无显著相关性;表层沉积物中AVS含量分布在研究区差异较大,变异系数达134.28%;∑SEM含量波动较小,变异系数为...     

长江口及邻近海域表层沉积物中氮形态的研究

氮是海洋初级生产力和食物链的基础,不同形态的氮具有不同的物理化学性质和生物可利用性。对长江口及邻近海域沉积物不同形态氮的含量及其影响因素的研究可以加深该区域氮生物地球化学循环过程的认识。本研究采用改进分级浸提方法测定了2014年8月长江口及邻近海域表层沉积物中离子交换态氮（IEF-N）、碳酸盐结合态氮（CF-N）、铁锰氧化态氮（IMOF-N）以及有机态和硫化物结合态氮（OSF-N）,描绘出研究海域表层沉积物中不同形态氮的分布特征及其影响因素。研究海域中,不同形态氮的分布由于受到不同因素的影响,含量分布和变化特征也有着相应的不同。其中陆源物质输入、沉积物的粒径大小以及海洋生物的丰度影响着IEF-N的分布;而CF-N分布与pH的变化密切相关;IMOF-N的含量受到沉积物氧化还原环境的直接影响;OSF-N则与沉积物来源有关。     

北海-临高海底光缆路由区海底土中几种腐蚀因子的调查

研究了北海-临高海底光缆路由区表层和1.5 m层海底土中的泥温、pH值、Eh值、硫化物和硫酸盐还原菌等几种腐蚀因子.结果发现,泥温和pH值表层与1.5 m层海底土中差别不大,对海缆的安全性不会造成威胁;路由区除北端粗砂区表层海底土为强氧化环境外,其余无论是表层还是1.5 m层都属于还原环境和过渡环境区域;硫化物含量的分布特征是1.5 m层明显高于表层,且对海缆外护层可能有轻微的腐蚀作用;硫酸盐还原菌的含量分布规律则是表层高于1.5 m 层,在光缆的埋设深度上微生物腐蚀作用轻微.     

滇池水体和沉积物中营养盐的分布特征

在滇池外海不同方位选取6个采样点,研究了水质现状,沉积物Eh,pH,总氮,总磷以及间隙水重金属的剖面分布特征。结果表明,滇池水体仍属富营养化状态。在氧化表层下,Eh随沉积深度的增加迅速降低,沉积物深层为还原状态。pH在沉积物剖面变化不大,为7 0～8 5。滇池沉积物含有丰富的营养物质,总氮和总磷最高质量分数分别为8 67和3 46g kg。剖面分布表明,沉积物表层总氮和总磷含量远高于底层,在表层0～10cm含量随深度增加而迅速降低。重金属元素在水-土界面的浓度梯度为沉积物向水体的扩散提供了条件。不同采样点相比,位于昆明市附近的S6点沉积物内负荷较大。在外源减少的情况下,沉积物内负荷可能在一定时间内成为控制滇池水质的主导因子。      

雷州半岛近海海域夏季石油烃的分布特征

于2010年6月对雷州半岛海域进行了采样调查,研究分析了雷州半岛海域表层海水和沉积物中石油烃浓度的平面分布特征,并对石油烃与其它水质参数的相关关系进行了探讨。结果表明,雷州半岛海域表层海水石油烃质量浓度为0.013~0.093 mg/L,平均值为0.038 mg/L,基本属于一、二类水质,部分站位达到三类水质,所占比率为19.3%;水质等级属于影响,未达到污染。在地域分布上,呈现出东侧南侧西侧的分布趋势,且在东、南两侧海域,石油烃浓度明显呈现出由海洋向沿岸逐渐增大的分布趋势,而在西侧,此分布趋势并不明显。雷州半岛海域沉积物石油烃质量浓度为0.06~11.05μg/g,平均值为2.92μg/g,质量等级属于一类;底质等级属于良好,未受石油污染。在地域分布上,沉积物石油烃浓度呈现出东侧南侧西侧的分布趋势,且在东、南、西侧,石油烃浓度均呈现出明显的从海洋到沿岸逐渐增大的分布趋势。雷州半岛海域表层海水石油烃与p H、TOC呈现出一定正相关性,与水温、沉积物石油烃呈现出不显著负相关,与盐度、Eh和多环芳烃则无明显相关关系。     

不同溶解氧条件下沉积物-水体系磷循环

磷是控制富营养化水平和水环境演变的关键元素.沉积物-间隙水体系是影响近海水体磷循环的主要界面,而上覆水溶解氧（DO）则是影响这一界面磷转化行为和界面通量的控制因子.针对近海环境特征,利用沉积物多管培养装置进行室内实验和动力学过程研究,探讨了DO变化对沉积物-间隙水体系磷的赋存形态、转化和释放的影响.结果表明,上覆水DO变化对沉积物-水界面溶解态活性磷酸盐（DRP）交换通量有显著的影响,低氧条件下沉积物具有较富氧和无氧更高的DRP交换通量;富氧条件下沉积物中总磷在表层富集量最高,具有较高的保存能力,低氧和无氧状态下沉积物对磷的保存能力降低;低氧条件下沉积物中铁结合磷的还原溶解和有机质的矿化是水体的主要磷源.在不同DO条件下,磷的转换呈现出差异化的特征,其中低氧状态下沉积物-水界面的变化和理想的早期成岩模式最为接近.可见,溶解氧对沉积物-间隙水体系磷的释放和转化有着显著的影响,是控制磷循环的重要因素.     

长江口邻近海域沉积物中厌氧氨氧化细菌分布特征研究

海洋生态系统氮素循环对维持海洋生态收支平衡具有重要意义,由厌氧氨氧化细菌(anaerobic ammonia-oxidizing bacteria,ANAMMOX Bacteria)推动的厌氧氨氧化过程是海洋氮素移除的重要途径.本研究采用荧光定量PCR(q PCR)技术,并结合环境理化因子,分析了2011年夏季长江口邻近海域沉积物中厌氧氨氧化细菌的种群丰度分布特征.结果表明,厌氧氨氧化细菌的种群丰度在长江口邻近海域的空间分布与环境因子密切相关,总有机碳含量、盐度、铵盐浓度对长江口邻近海域沉积物中厌氧氨氧化细菌的种群丰度具有重要调控作用.厌氧氨氧化细菌的丰度分布与总有机碳含量呈显著正相关关系(P0.01,r=0.69),同时又随亚硝酸盐浓度、溶解氧浓度的升高而降低,而盐度对厌氧氨氧化细菌丰度分布的影响较为复杂.     

珠江口桂山岛沉积物中重金属生物毒性评价和同步萃取金属形态特征

采用冷扩散法和连续萃取方法对珠江口桂山岛附近7个位点表层沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)、同步萃取重金属(SEM)和沉积物中重金属形态进行了研究.研究结果表明,表层沉积物中AVS含量较低,沉积物中重金属主要以残留态和硫化物结合态存在,其次为还原态、有机质结合态和少量弱酸提取态.Pearson相关分析表明,沉积物中SEM与Ca(r=0.677)、Al(r=0.668)和Fe(r=0.787)有显著正相关关系,而与有机碳(r=-0.908)有显著负相关关系,沉积物组分影响着重金属的生物毒性,SEM/AVS预测可能会过高估计重金属生态毒性.由150μmol.g-1(∑SEM-AVS)/fOC340μmo.lg-1,表层沉积物中重金属对底栖生物有潜在或慢性毒性作用.对沉积物样品中SEM结合特征研究表明,SEM-Cu主要为Cu弱酸提取态、还原态和硫化物结合态,另有部分有机质结合态和少量残留态;SEM-Pb和SEM-Ni主要为Pb和Ni残留态,同时还包括Pb和Ni全部弱酸提取态、还原态、有机质结合态和硫化物结合态;SEM-Zn主要为Zn弱酸提取态、还原态和硫化物结合态,另有少量的有机质结合态.     

厦门西溪河口沉积物活性磷的分布特征及迁移转化机制

为探索不同河口区域锰、铁和硫地球化学行为对活性磷分布的影响,选择厦门西溪河口,应用薄膜扩散梯度（DGT）采样技术,对沉积物DGT有效态磷（DGT-P）、锰、铁和硫进行原位和高分辨监测.结果表明,在垂向剖面中,DGT-P的分布与铁和硫的氧化还原转化以及沉积物活性磷背景值关系密切,磷的钝化/活化主要受控于铁氧化物对磷的氧化吸附和还原溶解,以及硫酸盐还原和硫化物积累引发的磷活化;沿采样点分布,DGT-P的浓度平均值差异大（0.075~0.80 mg ·L^-1）,与盐度无关,而是与氧化还原条件密切相关,即氧化带越深磷浓度平均值越低;模型模拟结果表明,表层沉积物对孔隙水磷的再补给能力与DGT-P浓度及氧化还原条件相关,即氧化环境不利于沉积物磷的解吸再补给,而还原环境中与铁和硫地球化学的耦合有利于维持高活性磷浓度以及磷的持续释放.     

氧化还原循环过程中沉积物磷的形态及迁移转化规律

为研究沉积物在氧化还原循环过程中磷循环迁移转化机制,通过控制实验模拟分析氧化还原条件下,上覆水理化性质变化特征、沉积物各形态磷变化及机制研究,并量化沉积物中磷的重新分配和沉积物磷酸盐的释放通量影响.结果表明:(1)氧化还原电位Eh和p H体系、硫体系、碳体系以及与磷相关性密切的铁体系变化规律具有周期性,并对解释沉积物-水两相界面磷的迁移转化机制有重要作用;(2)在氧化还原循环过程中,各形态磷含量随着氧化还原条件和时间变化,根据水-沉积物磷素变化量化分析可得,可还原态磷(BD-P)和铁铝结合态磷(Na OH-rP)是可逆地重新分配到弱吸附态磷(NH4Cl-P)、聚磷/有机磷(Na OH-nrP)、残渣态磷(Rest-P)和间隙水溶解性活性磷(SRP)中,且沉积物中变化量93. 7%的磷在还原反应时不会释放到水体中;(3)上覆水总磷(TP)浓度变化的92%为上覆水的SRP,表明水-沉积物在该循环过程中以水溶性磷交换为主;(4)根据Fick第一定律得,还原阶段磷扩散通量最大值为0. 58 mg·(m~2·d)-1,而氧化阶段第7 d扩散通量约为0. 16～0. 22 mg·(m~2·d)-1;氧化反应阶段,扩散通量随时间逐渐降低,还原阶段的变化趋势相反,表明还原状态会加速沉积物磷的扩散程度,而曝氧降低了沉积物磷扩散通量.