太湖流域典型河流沉积物的反硝化作用

用15N同位素配对法对太湖流域江苏和上海境内主要河流沉积物的反硝化作用及其影响因素进行研究.结果表明,河流沉积物反硝化作用具有显著空间差异.25℃时,河流总反硝化速率Dtot在0～4.03mmol.m-.2d-1之间;10℃时,Dtot在0～2.27mmol.m-.2d-1之间,平均值分别为0.79mmol.m-.2d-1和0.26mmol.m-.2d-1.相关性分析显示,沉积物的反硝化作用与沉积物氮含量和实验过程中的耗氧速率(SOD)呈显著相关关系(p<0.01).以总反硝化速率大小为依据将沉积物分成4组后的相关分析表明,反硝化速率与原位上覆水中的NO3--N含量之间亦存在显著的相关关系(p<0.05),预示着反硝化作用对水体氮负荷起到的氮汇作用.     

河流底泥潜在硝化速率模型研究

为深入认识河流NH₄+-N的转化降解过程,以生物量、温度和c（NH₄+-N）这3项因子为对象,开展河流底泥潜在硝化速率模型研究.采集典型污染河流底泥样品,设置3个生物量梯度（高、中、低）、5个c（NH₄+-N）梯度（0.13、0.63、1.13、2.13、4.13 mmol/L）、4个温度梯度（15、20、30、40℃）,测定不同条件下河流底泥潜在硝化速率,并进一步构建了潜在硝化速率模型,定量分析了生物量、温度和c（NH₄+-N）对潜在硝化速率的影响.结果表明:①生物量对底泥的潜在硝化速率有显著影响,高、中、低生物量条件下,河流底泥潜在硝化速率范围分别为0.10~0.26、0.03~0.16和0.02~0.07 μmol/h.②底泥潜在硝化速率随温度呈现指数增长,但高温具有抑制作用,各温度梯度下k（硝化速率常数）分别为5.9、9.3、18.1、10.6 μmol/（g·h）,15~30℃范围内θ（温度校正系数）为1.074.③c（NH₄+-N）对潜在硝化速率的限制作用符合Monod方程,高、中、低生物量条件下K_s（半饱和浓度）的平均值分别为0.02、0.05、0.13 mmol/L.研究显示,潜在硝化速率模型较好反映了生物量、温度和c（NH₄+-N）对河流底泥潜在硝化速率的影响,为定量认识底泥硝化能力提供了有效手段.      

珠江口典型河段内分泌干扰物的空间分布及风险评价

选择珠江口典型河段为研究对象,调查上覆水和沉积物中5种典型内分泌干扰物(EDCs)4-辛基酚(4-t-OP)、4-壬基酚(4-NP)、双酚A(BPA)、三氯生(TCS)和三氯卡班(TCC)的空间分布特征,并利用风险商值法(RQ)对其上覆水及沉积物进行风险评价.结果表明,5种EDCs在珠江河流上覆水和沉积物样品中均有检出,水体中4-t-OP、4-NP、BPA、TCC、TCS的水体质量浓度分别为:49.19~512.82、112.66~717.31、23.54~2189.88、1.90~120.99、1.51~54.75 ng·L~(-1).沉积物中4-t-OP、4-NP、BPA、TCC、TCS的沉积物质量分数分别为:56.60~1606.56、69.52~6524.35、18.55~522.45、1.54~179.66、0.71~130.92 ng·g-1.5种EDCs在沉积物和上覆水中的空间分布基本遵循上游到下游逐渐减少的趋势.4-t-OP、4-NP、BPA、TCC和TCS的风险商(RQ)在上覆水和沉积物中的范围分别为0.03~4.20和0.026~149.28.对生态健康产生极大压力.沉积物来源、粒度分布和有机质含量均对EDCs在沉积物中的富集有影响,且主要影响因素为沉积物有机质含量.     

珠江河流胶体中的典型内分泌干扰物

采用切向流超滤、固相萃取、气相色谱-质谱联用等分离和分析方法,研究了珠江2条河流中典型内分泌干扰物(EDCs)在胶体相中的含量分布、胶体/水相间的分配作用.结果发现:胶体中4-壬基酚(NP)、双酚A(BPA)、雌酮(E1) 的含量范围分别为23.2~108ng/L、2.3~97.6ng/L、n.d.(未检出)~0.32ng/L,平均值分别为70,31.4,0.3ng/L;17β-雌二醇(E2)、己烯雌酚(DES)、17α-乙炔雌二醇(EE2)、雌三醇(E3)则未在胶体样品中检出.除石龙外,其余各采样点表、底水层间的胶体EDCs浓度水平无显著差异.NP和BPA含量与胶体有机碳(COC)含量、紫外吸收强度(UV254)均呈正相关,说明COC是控制酚类雌激素在胶体相中分布的一个重要因素,NP、BPA和COC之间的相互作用与胶体有机碳的芳香性有关.计算发现,珠江河水中约21%~67% 的 NP、4%~74% 的BPA、24%~26% 的E1存在于胶体相,NP和BPA在胶体/水相间的有机碳归一化分配系数(Kcoc)分别为10 (5.69±0.50)、10 (5.51±0.77),高出各自的悬浮颗粒物/水分配系数(Koc)1个数量级,表明胶体的强吸附能力对EDCs在水环境介质间分配、迁移、转化发挥了重要作用.     

不同污染水平城市河流有机质降解速率及影响因素分析

为揭示城市不同污染水平河流有机质降解能力的差异,以合肥市十五里河、关镇河和板桥河为对象,选择速生杨（Populus tomentosa Carr.）凋落叶为实验材料,将其装入尼龙网袋并放置于河流水体底部.根据实验前后粗、细网眼尼龙网袋中凋落叶无灰干重,估算有机质降解速率,识别主要环境影响因素.结果表明：①水质状况较好的板桥河凋落叶有机质降解速率相对较低,而污染较为严重的十五里河、关镇河相对较高,变化范围分别为0.0133~0.026（均值为0.0193）、0.0207~0.098（均值为0.0418）和0.0305~0.0543（均值为0.0416） d^-1.②2019年3条河流凋落叶有机质降解速率高低排序为：关镇河>十五里河>板桥河;2020年高低排序为：十五里河>关镇河>板桥河.③无论是粗眼网袋还是细眼网袋,每条河流两次实验之间凋落叶降解速率均呈极显著差异,而且3条河流凋落叶有机质降解速率之间也均表现出极显著差异性.④相较于沉积物指标,水质因素对凋落叶有机质降解速率的影响更为明显,特别是TN、NH₄⁺-N、NO₃^--N、TP、SRP等都与降解速率存在重要或较重要的关系.     

海河流域典型重污染河流滏阳河沉积物氨化和硝化速率研究

为探究海河流域重污染河流高氨氮形成的原因,选择典型重污染河流滏阳河作为研究对象,分析了滏阳河上游邯郸与邢台段和下游石家庄与衡水段水-沉积物界面氨氮的分布特征和沉积物氨化及硝化反应速率.结果表明,滏阳河上覆水和孔隙水中氨氮呈现出下游高于上游的分布特征,其中上覆水氨氮平均浓度为15.72 mg·L~(-1),孔隙水氨氮平均浓度为21.10 mg·L~(-1),氨氮表现为从沉积物向水体扩散.滏阳河全河段表层沉积物氨化速率平均值为4.300μg·g~(-1)·h~(-1),其中上游氨化速率平均值为3.360μg·g~(-1)·h~(-1),下游氨化速率平均值为5.232μg·g~(-1)·h~(-1);滏阳河整体潜在硝化速率处于较低水平,范围在0.001~0.598μg·g~(-1)·h~(-1),平均值为0.152μg·g~(-1)·h~(-1),平均氨化速率约为平均潜在硝化速率的28倍.通过相关性分析可知,氨化速率与沉积物氨氮、总有机氮和全氮显著正相关,与硝氮显著负相关;潜在硝化速率与沉积物硝氮、总有机氮和全氮显著正相关,与总有机碳和碳氮比显著负相关.研究表明,滏阳河沉积物氨化速率远大于潜在硝化速率并形成氨氮累积是造成滏阳河高氨氮现象的重要原因之一,沉积物中累积的氨氮存在通过扩散作用向上覆水释放的风险.     

江苏句容水库农业流域水塘和河流N_2O排放速率的研究

在句容水库农业流域的水塘和河流中,用密闭箱法于2007年8、11月和2008年2、5月采集水体表面排放的N2O气样,研究水塘和河流N2O排放速率的季节变化及其影响因素.结果显示,水塘N2O的排放速率范围在-0.42～16.76μg.m-.2h-1之间,河流N2O排放速率在0.29～8.41μg.m-.2h-1之间.由于...     

三峡库区城市富营养化河流凋落物的混合分解效应

以三峡库区重庆市主城段清水溪为典型的城市富营养化河流代表,选取河岸带3种常见凋落叶为分解对象,设计了7种凋落物组合（3个单种和4个混合物种）和3种孔径的分解袋（50μm、250μm和2mm）,开展原位实验,探讨混合凋落物的性状、功能多样性与底栖分解者类群及其交互作用对叶片质量损失和混合效应的影响.结果表明,仅有50%的处理表现为显著非加和效应（且均为负值）,这与凋落物的性状密切相关.随着混合凋落物功能离散度的增加,尤其组合中含高木质素等难分解物质的凋落物时,分解变慢.微生物在富营养化河流混合凋落物的分解中占主导作用,小型和大型底栖动物均抑制了混合凋落物的分解过程.在富营养化河流的修复过程中,需重视河流凋落物分解功能,注重调整河岸带植物的配置,以及提升底栖动物的生物多样性并恢复底栖动物在凋落物分解中的正面效应.     

水中典型含氮有机物氯化生成消毒副产物的潜能研究

选取了受污染原水中广泛存在的12种含氮有机物（除草剂、杀虫剂、氨基酸、工业品等）,开展了氯化和氯胺化培养生成典型消毒副产物的实验,目的是通过对水中脲类除草剂、嗪类除草剂和其他含氮化合物培养生成不同消毒副产物的生成量,讨论不同种类含氮化合物生成含碳和含氮消毒副产物规律以及考察不同消毒副产物的可能前体物.研究发现,脲类除草...     

太湖流域漕桥河污染物来源特征

基于对太湖流域漕桥河小流域主要污染物来源构成和污染特征的分析,对污染物入河量进行了计算和修正. 结果表明:漕桥河的COD_Cr入河总量为1 639.9 t/a,主要来源于工业污染和城镇生活污染;氨氮入河总量为174.6 t/a,主要来源于农业面源和工业污染;总氮和总磷入河总量分别为491.0和34.7 t/a,主要来源于农业面源和城镇生活污染. 同时,针对河网地区水系错综复杂的特性,将客水污染纳入污染源范畴,核定客水量,为有效改善河流水环境质量提供了依据.      

太湖水体固氮速率时空变化

使用乙炔还原法及原位模拟对太湖水体的固氮作用进行季节性研究.结果表明,太湖水体的平均固氮速率为1.53 ng·L~(-1)·h~(-1),年固氮量为10.73 t.比较不同湖区的固氮速率可发现:梅梁湾、竺山湾等北部湖区是水体固氮作用的热点区域,而其他如湖心区、贡湖湾等水体的固氮作用较微弱.太湖水体固氮作用表现出明显的周期性季节特征,4个季节的固氮速率分别为0.10 ng·L~(-1)·h~(-1)(春季)、5.88 ng·L~(-1)·h~(-1)(夏季)、0.14 ng·L~(-1)·h~(-1)(秋季)和5.62×10-5ng·L~(-1)·h~(-1)(冬季).太湖水体中固氮蓝藻生物量是导致固氮速率空间差异的主要原因(p0.05);同时,固氮速率与水温之间的极显著正相关关系(p0.01)也证明了温度对固氮速率季节差异的影响.     

太湖总磷、总氮宏观水环境容量的估算与应用

在2000—2011年水量水质数据的支持下,估算了各种水质约束条件下太湖TP和TN的宏观水环境容量.基于宏观水环境容量,估算了2015年和2020年太湖TP和TN的允许入湖负荷和允许排放量,并将允许排放量分配到相应的行政区,为各行政区制订污染物控制方案提供依据.在上述研究的基础上,评估了2015年和2020年太湖水环境质量目标的合理性和可行性,结果表明,实现上述目标的可能性是存在的,但需要付出极大努力.在2020年以后,太湖的水质将长期维持在Ⅲ类(TP)和V类(TN),这是藻类易于暴发的浓度区间,保障太湖水质安全的各种应急措施,如"引江济太"、蓝藻打捞等要长期常抓不懈.     

海河流域河流氮污染特征及其演变趋势

收集海河流域重点水功能区主要监测站点2000—2011年总氮(TN)、氨氮(NH+4-N)、硝氮(NO-3-N)、亚硝氮(NO-2-N)指标的历史数据,并且实测2009年350个样点的氮素指标,以探明海河流域河流氮污染特征及其演变趋势.结果表明,海河流域氮污染现状严重,2011年TN、NH+4-N、NO-3-N和NO-2-N的平均浓度分别为7.92、4.25、1.28、0.013 mg·L-1,TN、NH+4-N超地表水V类水质标准现象严重(2.0 mg·L-1),其中海河干流水系、北三河(北运河、潮白河、蓟运河)水系和子牙河水系污染较重.在空间尺度上,海河流域氮污染沿山区-平原方向呈现出明显逐渐上升的变化特征.在时间尺度上,TN与NH+4-N浓度变化均在2005年与2011年出现峰值,TN浓度与NH+4-N、NO-3-N、NO-2-N浓度呈现极显著正相关(p0.01),NH+4-N是海河流域氮污染的主要污染因子.2000—2011年,NH+4-N劣V类(2.0 mg·L-1)站点比例整体上表现为减少趋势,由2000年的28.87%降为2011年的17.56%,劣V类站点NH+4-N浓度均值由2000年的7.91 mg·L-1降为2011年的6.50mg·L-1.在海河流域中,黑龙港运东水系、子牙河水系河流NH+4-N污染较重,各年平均浓度均超过地表水V类水质标准,NH+4-N平均浓度呈现随年份逐渐降低的趋势.在海河流域氮污染整体表现为好转的趋势下,氮污染的现状仍然严峻,需加强控制.     

太湖西部河网中沉积物氮的空间分布特征

选取太湖主要入湖水系(西苕溪水系和宜溧-洮滆水系)为研究对象,于2014年1月完成水体及表层沉积物各102个样品的采集,分析了沉积物中氮(N)不同形态的空间分布特征及其影响因素.结果表明,西苕溪水系表层沉积物总氮(TN)含量高于宜溧-洮滆水系,均值分别为2164.91 mg·kg~(-1)和983.52 mg·kg~(-1),两个水系间沉积物TN含量存在显著差异.西苕溪和宜溧-洮滆两个水系沉积物中无机氮(IN)以氨氮(NH+4-N)为主,平均含量分别为120.90 mg·kg~(-1)和49.85 mg·kg~(-1),而硝态氮(NO_3~--N)平均含量仅为9.60 mg·kg~(-1)和13.95 mg·kg~(-1).沉积物中有机氮(ON)含量及分布与TN相似,西苕溪和宜溧-洮滆水系ON均值分别为2034.41 mg·kg~(-1)和917.77 mg·kg~(-1),占各自TN的百分比分别为93.90%和92.99%.表层沉积物各形态N之间及与上覆水体之间均具有显著的相关性,表明沉积物与上覆水之间的浓度梯度可能会驱动IN向上覆水体进行释放.     

太湖西部环湖河道悬浮物输移速率及变化特征

悬浮物(SS)的外部输入对湖泊SS总量变化及物质循环具有重要影响,本文基于逐月的水文与悬浮物同步观测,研究了太湖西部主要河道的SS输移速率及其时空变化.结果表明,太湖入湖SS浓度年内变化较为稳定,而出湖浓度在冬季(12月、1月、2月)高于同期入湖浓度,其他月份出湖浓度下降并低于同期入湖浓度.太湖西部SS主要通过城东港和百渎港进入太湖,年平均输入速率占太湖西部总输入速率的38.7%和12.1%;通过长兜港、太浦河和大钱港输出太湖,年平均输出速率分别占总输出速率的44.9%、24.8%和11.9%.SS总输移速率存在较大的年内变化,净输入速率为1289.5 g·s-1.     

太湖主要环湖河道沉积物反硝化潜力及其控制因子

河流反硝化作用是水体氮素去除的重要途径,对流域氮负荷削减具有重要意义.为探究河网区河道的反硝化脱氮能力及其主要控制因子,本研究调查了太湖14条主要环湖河道的水质和沉积物特征,通过泥浆培养实验,利用氮氩比的方法和膜接口质谱仪分析技术,测定了 14条环湖河道的沉积物反硝化潜力.结果表明,太湖环湖河道的反硝化潜力为-9.93...     

太湖流域沉积物碳氮磷分布与污染评价

对太湖流域14个湖泊、8条河流和7座水库的沉积物碳氮磷进行了测定,对不同水体类型沉积物碳氮磷含量及其比值进行了比较,并对沉积物污染程度进行了评价.结果发现,太湖流域有机碳、总氮和总磷含量分别为14.453、1.748和0.760 g·kg-1.沉积物有机碳和总氮含量在不同水体类型间存在显著差异,两者均是水库最高,河流最低;总磷相反,但不同水体类型间无显著差异.C∶N、C∶P和N∶P比在不同水体类型间差异显著,C∶N比河流最高、水库最低,C∶P和N∶P比相反,河流最低、水库最高.沉积物有机碳含量与总氮(p0.01)、总磷(p0.05)含量均显著正相关,但总氮与总磷不相关.水产养殖活动和水草导致沉积物碳氮显著增加,但对磷无显著影响.有机氮指数和综合污染指数显示,太湖流域84.9%~91.9%的站点的污染水平为Ⅲ~Ⅳ级,且水库的污染程度甚于湖泊和河流.结果显示,水库沉积物氮、磷和湖泊沉积物氮主要以有机态存在,湖泊沉积物磷中存在更多的无机磷.