鄱阳湖枯水期CDOM光吸收特性与DOC浓度的定量关系研究

研究了2015年枯水期鄱阳湖水体(包括河口区、鄱阳湖主湖开阔区)有色可溶性有机物(CDOM)的光吸收特性,并讨论了CDOM光吸收特性与溶解性有机碳(DOC)浓度之间的关系。结果表明,整个鄱阳湖水体中CDOM在254、280、350和440 nm波长处的吸收系数分别为7.86~20.24、5.64~14.58、1.46~4.41和0.36~1.06 m-1;表征CDOM相对分子质量大小的M值(CDOM在波长250和365 nm处吸收系数比值)变化范围为5.27~7.66。枯水期湿地对鄱阳湖水体CDOM的影响较大,而5大入湖河流贡献不大。在各项参数中,光谱斜率比值(SR)更能体现枯水期鄱阳湖水体CDOM光吸收特征。枯水期鄱阳湖水体ρ(DOC)在1.61~4.86 mg·L~(-1)之间变化,其平均值为2.31 mg·L~(-1)。枯水期鄱阳湖水体CDOM光吸收系数(a254,x)与DOC浓度(y)呈显著正相关,回归方程为y=-0.53+0.27x(调整决定系数R2=0.76,P0.01),2016年1月的实测值验证显示利用枯水期鄱阳湖水体CDOM光吸收特性研究DOC浓度具有可行性。这意味着研究枯水期鄱阳湖水体CDOM光吸收特性对研究碳库具有指示作用。     

河流有机质生物地球化学研究进展

探讨了近年来河流中有机质的生物地球化学研究状况。大多数河流有机质的来源主要是外源即流域侵蚀而来的,经过河流的新陈代谢过程,把河流中的悬浮物分解为不同类型的有机质。在有机质分解过程中由于外部条件的差异,形成粒径大小不同的颗粒物和溶解有机质、无机质等。河流水体中的溶解有机碳(DOC)在全球不同纬度、不同区域,其含量差异较大,但目前对其生物地球化学控制的量级缺乏足够的理解和认识。另外碳氮同位素及其比值在当前的河流有机质生物地球化学研究中仍起着非常重要的示踪作用。     

西江水体悬浮物颗粒有机碳稳定同位素组成及时空变化

通过对西江下游马口水文站多年的定点观测以及对虎门、梧州、江口等全流域多个河流断面悬浮物样品的稳定碳同位素分析,报道了近年来人类活动对西江流域影响的观测结果.研究发现:西江水体悬浮物颗粒有机碳稳定同位素组成从中游的-26.6‰到河口-19.8‰,逐渐变"重",此结果基本反映了流域植被覆盖及土壤侵蚀状况;西江马口水文站1999-2005年悬浮物样品δ13C值的季节循环值为(-23.4±1.3)‰,其波动与流域侵蚀、物源组成相关.根据观测结果,西江流域土壤侵蚀主要发生于下游以及源头区域,悬浮物稳定同位素比值较"重",而中游区域则相对较"轻".河口地区的同位素值可能受工农业生产及生活废水影响较大,同位素值异化,其物质来源与河流上游和海洋不同.     

受酸性矿山废水影响河流悬浮物中重金属污染特征分析与生态风险评价

受酸性矿山废水影响河流水体与沉积物中重金属污染及评价的研究已有大量报道,而缺乏对这类水体悬浮物重金属污染研究.选择受广东大宝山采矿废水影响的横石河为研究对象,研究该河流悬浮物中6种重金属元素(Mn、Cu、Zn、As、Cd和Pb)的浓度空间分布,采用地累积指数法和潜在生态危害指数法评价重金属生态风险,结合悬浮物组分SEM/XRD表征来进一步解析污染特征及迁移转化机理.结果表明,横石河悬浮物重金属污染严重,主要来源于大宝山采矿废水,Mn、Cu、Zn、As、Cd、Pb起始浓度分别高达1470、101.6、12169、174.9、412.2、873.7 mg·kg~(-1),且重金属浓度沿程呈逐渐降低趋势,与悬浮物含量呈显著正相关;悬浮物中重金属污染处于极强风险等级,单个元素Cd严重污染频率为83.33%,对RI贡献平均超90%,各元素潜在风险大小为:CdZnAsPbCuMn;横石河悬浮物初始矿物成分以施氏矿物为主,随着河流的迁移,其逐渐向更为稳定的针铁矿和水铁矿转化,这种矿物组成及转化决定了重金属的分布特征.     

铅在湘江悬浮物上的吸附速率研究

到目前为止,研究铅在悬浮物上吸附的资料还很少,而有关铅在悬浮物上吸附速率的研究就更少了。黎秉铭、金相灿、Fumitada和Kuo等曾研究了铅在河流悬浮物上的吸附。研究结果表明,河流中的悬浮物对铅的吸附能力比对镉的吸附能力大得多,其吸附速度也比镉快。因此,在碱性环境中,天然水体对铅的自净能力很强。     

富营养化湖泊藻型及草型区微生物群落对有色可溶有机物组成的影响

有色可溶有机物(CDOM)是水生生态系统溶解有机碳储库的主要组成,在湖泊生态系统结构、初级生产力以及物质交换等方面发挥着重要作用。研究秋季太湖藻型区—蓝藻死亡时期及草型区—水草腐烂时期CDOM的组成差异性特征及其影响因素。首先对两类典型湖区水体的理化性质进行了分析,然后利用紫外可见光谱、三维荧光光谱结合平行因子分析的技术确定CDOM组成,最后结合Illuminar高通量测序揭示了两个区域水体中不同的微生物群落结构对CDOM组成的影响。结果表明,藻型湖水的各理化性质指标,包括NH4~+-N、NO2~--N、NO3~--N、TN,TP,DOC的浓度都明显高于草型湖水,秋季藻源性CDOM的含量明显高于草源性CDOM的含量。虽然藻源性和草源性CDOM的荧光组分相同,即同为类腐殖、类色氨酸和类络氨酸荧光组分,然而,相比于草源性CDOM,荧光指数(FI)和腐殖化指数(HIX)均表明藻源性CDOM具有更高的分子量组成,更难被微生物利用,而造成此差异性的重要原因为两个区域微生物群落组成的差异性,藻型区水体含有更丰富的降解有机物的细菌种类,包括黄杆菌属(Flavobacterium),噬氢菌属(Hydrogenophaga)、生丝微菌属(Hyphomicrobium)等,可优先分解易于分解的有机物,残留更多难降解的有机物,具有更大的潜在的环境隐患。     

上海地区不同河道CDOM光谱吸收特征及其可能来源分析

于2013年8月对上海徐汇、青浦、宝山、嘉定、闵行和松江6个区14条河道水体中的有色可溶性有机物(CDOM)的光谱吸收特性、分布概况及其可能来源进行研究。结果表明,不同区域河道水体中CDOM吸收系数在紫外到可见光波段均呈指数递减趋势,波长350 nm处的吸收系数〔a(355)〕在2.34~4.33 m-1之间,不同区域差别较大,城镇河道水体CDOM吸收系数总体高于城郊农业区河道。相关性分析表明,a(355)分别与水体ρ(CODMn)和浊度呈显著相关,但与ρ(Chl-a)(平均为30.59μg·L-1)相关性不显著,说明河道水体CDOM主要来自于陆源,如城镇生活污水、工业废水和农业面源污染等,对250和365 nm波长处吸收系数的比值M和光谱吸收斜率S值的分析也得出相同结论。对上海河道水体CDOM光学特性的研究有助于了解上海不同区县河道水体水下光场的分布概况,为上海市河道水生植被的恢复提供理论基础。     

崇明岛前卫湖水中有色溶解性有机质的分布和来源

通过溶解性有机碳(DOC)、紫外-可见吸收光谱及三维荧光激发发射矩阵(3DEEM)分析,研究崇明岛前卫湖有色溶解性有机质(CDOM)的分布和来源.结果发现,表层水中DOC的空间分布比较均匀,变化范围为5.87～7.02mg*L-1,平均值为6.35mg*L-1.吸收光谱分析表明,校正吸收系数a355在养殖区最高,为4.58m-1,并呈向两边逐渐递减的趋势,暗示养殖区CDOM可能存在陆源之外的其他来源.进一步的荧光指数(f450/500)分析证实了水生生物源的存在,同时也表明前卫湖水体的CDOM总体上并没有明显偏向陆源或者水生生物源(f450/500为1.50～1.84),而a355与DOC含量的比值和荧光指数存在显著正相关(r=0.787,n=10,P<0.01),说明养殖区存在一个比较明显的生物信号,其可能来源为藻类.三维荧光的分析结果表明,类腐殖酸组分普遍存在于前卫湖CDOM中,且空间差异不大;而类蛋白组分的分布差异较大,可能是影响前卫湖CDOM空间分布的主要因素,这与上述生物源的分析结果相吻合.     

丹江口水库表层沉积物有色可溶性有机物空间分布特征及其来源分析

利用三维荧光光谱(Excitation-emission matrices,EEMs)与平行因子分析模型(Parallel factor analysis,PARAFAC)技术研究丹江口水库表层沉积物有色可溶性有机物(Chromophoric dissolved organic matter,CDOM)荧光组分、空间分布特征和来源,以及不同组分荧光强度与其它沉积物指标的相关性.结果表明,丹江口水库37个采样点CDOM由3类5个荧光组分组成,即类蛋白组分C1(285/345 nm)和C2(225,270/335 nm);陆源类腐殖质组分C3(260/450 nm)和C4(360/450 nm)及自生源类腐殖质组分C5(225,310/405 nm).其中代表类蛋白组分的C1和C2占较高比例,占总荧光强度的百分比的平均值为46.37%,C3与C4和C5占总组分的比例平均值分别为34.33%和19.31%.空间分布上3种荧光峰高值都集中在汉江的入湖河口处及丹江库区居民较多的城镇处,且呈现河流大于库区的趋势.荧光指数(FI)、腐殖化指数(HIX)和生物源指数(BIX)都表明丹江口水库沉积物CDOM的来源具有陆源及生物源的双重特征,陆源主要来源于汉江干流和周边城市居民的活动,以及部分区域农业畜禽养殖;生物源主要来自微生物及藻类的降解.相关性分析说明沉积物CDOM与N、P元素的迁移和转化有密切的关系.     

基于后向散射系数的鄱阳湖悬浮物浓度反演与垂直分布特征

水体悬浮物浓度垂直分布监测对掌握湖泊水环境空间变化具有重要作用,但目前传统的采样方法获取的悬浮物浓度存在垂直观测不同步、连续剖面快速监测难度大等问题。以鄱阳湖为例,通过对湖泊水体后向散射系数和悬浮物浓度的垂直监测,构建并应用了基于水体后向散射系数的悬浮物浓度垂直分布反演模型,实现了水体悬浮物浓度垂直分布快速监测的目的。结果表明,鄱阳湖水体700 nm波段的后向散射系数与总悬浮物浓度和无机悬浮物浓度具有较好的相关性,构建的指数函数关系效果最佳,决定系数(r~2)分别为0.849、0.811,模拟值与实测值的均方根误差(RMSE)分别为8.56、8.70;鄱阳湖水体分为4种垂直分布类型:混合均匀型(A型)、增大型(B型)、中层增大或减小型(C型)、上部增大下部混合型(D型),近70%的监测站点为垂直非均匀水体;鄱阳湖水体总悬浮物浓度垂直剖面层化现象和沿程纵向变化明显,主要受水位变化、水体流速和流态的改变、采砂活动等湖区自然条件和人类活动,以及河流来水的浑浊程度等多因素影响。研究结果可为摸清湖泊水体悬浮物浓度的空间分布规律提供数据支持,为解决湖泊高动态水体悬浮物浓度垂直监测的问题提供测量技术和方法支持。     

Fluxes and Transport of Organic Carbon and Trace Metals in the Tropical Tsengwen Estuary,Southwestern Taiwan

Distributions of organic carbon and trace metals were investigated in the tropical Tsengwen river end-member and in the estuary to better understand thoroughly the riverine fluxes and estuarine transports of constituents into the sea. Experimental results indicated that riverine fluxes of organic carbon and trace metals possessed a highly temporal variability, attributed primarily to temporal variation in river water discharge and suspended load. More than 70% of annual fluxes of dissolved constituents and >90% of particulate constituents arose from river floods caused by summer typhoons. the flushing time of fresh water in the estuary varied from a half month in the dry season to a half day in the flood period. Dissolved organic carbon (DOC) and nutrienttype metals (Cd, Cu, Zn) were conservatively transported through the estuary. Dissolved particle-reactive metals (Mn, Pb), however, were apparently transported non-conservatively through the estuary. Particulate organic carbon (POC) and trace metals (PTM) were transported non-conservatively by following the transport mode of total suspended matter (TSM) in the estuary. DOC slightly dominates the transport of organic carbon while particle-reactive PTM predominates the transport of trace metals through the estuary. Total organic carbon (TOC) in estuarine sediment was progressively enriched with ¹³C downstream, as derived by mixing the overlying TSM between terrestrial and marine end-members. Distributions of trace metals in sediment were subsequently controlled by sedimentary TOC and particle size. Based on results presented here, we believe that enrichments of trace metals in the estuary are attributed primarily to the natural processes of transport and sedimentation of fluvial TSM     

不同生态类型富营养化湖泊沉积物中有机质赋存形态

以藻型湖泊(太湖)、草藻型湖泊(南四湖)、草型湖泊(白洋淀)湖泊沉积物为研究对象,采集了11个表层沉积物样品,测定沉积物中总氮(TN)和总磷(TP)含量并利用物理分组方法,研究了3种不同生态型湖及同一湖泊不同区域沉积物中总有机质(OM)、轻组有机质(LFOM)和重组有机质(HFOM)的赋存特征.结果表明,南四湖沉积物中总氮、总磷和总有机质含量显著高于太湖和白洋淀;尽管太湖、南四湖和白洋淀沉积物中总有机质含量较高,但是轻组有机质(LFOM)含量较低,分别占总有机质的0.95%—1.08%、0.21%—1.37%和1.4%—1.78%;重组有机质(HFOM)含量较高,分别占总有机质的83.83%—87.4%、94%—98.98%和88.2%—98.3%,表明3种不同生态型湖泊沉积物中所含有机质绝大部分为难分解的重组有机质,轻组有机质基本矿化分解.相关性分析表明,轻组有机质(LFOM)、重组有机质(HFOM)与总有机质(OM)之间均呈现显著正相关关系.     

太湖零点行动前后水质状况对比分析

根据 1 998年 1 1月和 1 999年 1 0月的监测数据 ,对零点行动前后太湖各监测点位的水质状况及DO、CODMn、TP、TN、Chla等主要指标的空间分布进行了对比 ,发现污染状况并未得到明显改善 ,除了人为因素外 ,非点源污染的贡献和底泥营养物质的释放是影响水质改善的 2个重要因素     

A Functional Approach to the Assessment of the Nutritional Value of Particulate Organic Matter

Organic matter lability can be determined with different approaches, based on the quantitative and qualitative estimate of its nutritional value. the C/N ratio and the particulate organic matter (as the sum of protein, carbohydrate and lipid bulks) vs total suspended matter (POM/TSM) deal with a quantitative assessment of the organic matter bulk, while other indices such as proteins/carbohydrates ratio (PRT/CHO) may give also qualitative information. Gordon (1970) proposed a functional approach, based on organic carbon decrease after enzymatic digestion. Coupling Gordon's approach with the evaluation of the main biochemical components (proteins, carbohydrates and lipids) contained in the particulate organic matter, a simple method to assess lability and nutritional value of organic substrates is proposed.

Water samples were collected at the surface and close to the bottom in a shallow coastal station (10 m depth) in the Marconi Gulf (Ligurian Sea, NW Mediterranean). the difference between “total labile” and “hydrolyzed labile” organic matter (respectively before and after enzymatic digestion) suggests a relevant presence of resuspended refractory materials vs about 60% of labile hydrolyzed organic matter, thus confirming the importance of a more qualitative approach to organic matter studies.     

粤西三座重要供水水库沉积物营养盐负荷与重金属污染特征

为揭示粤西3座供水水库（高州水库、鹤地水库、大水桥水库）沉积物营养盐负荷及重金属污染特征,于2008年6月在各水库大坝前湖泊区采集柱状沉积物,运用SMT法、碱性过硫酸钾消解法、烧失法和ICP-MS法分别测定其柱状沉积物中氮磷营养盐、有机质和7种重金属（Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr与Hg）的含量,并采用潜在生态风险指数法对表层重金属污染的潜在生态风险进行评价,同时通过相关性分析重金属的可能来源。结果表明：3座水库沉积物总氮质量分数为1.13~3.37 mg·g-1,有机质为11.83~20.37 mg·g-1,其表层总氮、有机质的质量分数大小顺序为高州水库〉大水桥水库〉鹤地水库,总磷的质量浓度在0.22~0.77 mg·g-1之间,其表层总磷质量分数大小顺序为高州水库〉鹤地水库〉大水桥水库,在垂直剖面上,总氮、总磷与有机质的质量分数在16 cm至表层沉积物垂直断面显著高于其他断面,表明近些年来水库内源营养盐负荷逐渐加重。重金属质量分数平均值均高于广东省土壤环境背景值,总体呈现随深度增加而降低的趋势,但3座水库间重金属质量分数差异较大,其中鹤地和高州水库的Zn和Pb污染相对严重（质量分数分别为Zn：353.15、693.35 mg·kg-1;Pb：74.51、127.91 mg·kg-1）,大水桥水库的Cr和Ni污染相对严重（质量分数分别为Cr：238.69 mg·kg-1;Ni：251.06 mg·kg-1）。潜在生态风险评价表明,3座水库Cd和Hg具有高的生态危害,应引起重视,其他重金属则处于轻微的生态危害等级。同时沉积物高有机质的质量浓度经矿化分解可能加剧水体重金属生态危害。根据相关性分析和其他相关资料可知,粤西农业区大量化肥农药面源污染汇入造成水库初级生产力提高并最终沉降可能是沉积物营养盐、有机质与重金属的主要来源。     

Enhancing generic ecological model for short-term prediction of Southern North Sea algal dynamics with remote sensing images

Physically based numerical modelling follows from the basic understanding of the underlying mechanisms and is often represented by a set of (partial differential) equations. It is one of the main approaches in population dynamics modelling. The emphasis of the model introduced in this paper is on the simulation of short-term spatial and temporal dynamics of harmful algal bloom (HAB) events. Total suspended matter (TSM) concentration is one of the dominant factors for harmful algal bloom (HAB) prediction in North Sea. However, the modelling of suspended matter contains a high degree of uncertainty in this area. Therefore, this research aims to achieve a better estimation for the short-term prediction of harmful algal bloom development in both space and time by using spatially distributed TSM retrieved from remotely sensed images as physically based model inputs. In order to supply complete spatially covered datasets for the physically based model instrument: generic ecological model (GEM), this research retrieves TSM information from MERIS images by means of proper estimation techniques including biharmonic splines and self-learning cellular automata. A better estimation of HAB spatial pattern development is achieved by adding spatially distributed TSM data as inputs to original GEM model, and it proved that chlorophyll-a concentration in this area is very sensitive to TSM concentration.     

万家寨引黄工程引水终端水质预测分析

采用QWASI逸度模型对引水中检出的10种主要有机污染物和8种重金属在输水过程中沉积、转化以及归趋进行了分析。最终定量给出引水在进入太原市净水厂时10种有机物和8种重金属的预测浓度，为对水质进行进一步安全性评价和水处理提供了参考依据。     

蚌、鱼混养在池塘养殖循环经济模式中的净化效能

以TP、TN、PO3-4-P、NO-3-N、NO-2-N、NH 4-N、CODMn、Chla等为主要水质指标研究了在池塘养殖循环经济模式中蚌、鱼混养对主养区养殖废水的净化效能.结果表明:在7月30日到12月2日的5次测定中,除Chla外,其他指标的去除率表现为先升高后降低的趋势.其中NH 4-N在各测定时间的去除率在25.58%～50.82%之间变化,平均去除率为38.05%,8月28日去除率最大,12月2日去除率最小;NO-2-N、NO-3-N、PO3-4-P、TN、TP和CODMn去除率分别在16.95%～45.45%、25.23%～48.48%、18.37%～52.43%、19.47%～49.39%、12.24%～50.00%和31.88%～49.63%之间,平均去除率分别为26.93%、34.75%、36.50%、29.66%、32.49%和41.21%,且均在9月29日去除率达到最大,12月2日降低为最小.蚌、鱼混养对Chla的去除效果明显,平均去除率达83.49%.各测定时间的出水水质综合营养状态指数均明显低于进水.认为蚌、鱼混养对主养区养殖废水具有很好的净化效能.     

Influence of the sewage irrigation on the agricultural soil properties in Tongliao City, China

Increasing shortages of fresh water has led to greater use of treated wastewater for irrigation of crops. This study evaluates the spatial variability of soil properties after irrigation with wastewater and freshwater. Geostatistical techniques were used to identify the variability of soil properties at the different sites. A set of physical and chemical soil properties were measured including total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), organic matter (OM) and soil moisture. The TN concentration levels varied from 567 to 700 mg·kg^-1, while OC levels ranged from 7.3 to 16.3 mg·kg^-1 in wastewater-irrigated zones. The concentration levels of TP were between 371.53 and 402.88 mg·kg^-1 for the wastewater-irrigated sites. Wastewater irrigation resulted in higher TN, TP and OM concentrations by 18.4%, 8% and 25%, respectively. The highest TN and OM occurred along the wastewater trunk. It was also observed that nitrogen concentrations correlate with the soil's organic matter. The increase of salinity may be associated with the increase of pH, which might suggest that a reduction of pH will be beneficial for plant growth due to the decrease of salinity. The average concentrations of nitrogen in topsoil were higher than those in subsurface soils in irrigated areas. Such differences of the N profile might be due to variations in organic matter content and microbial populations. Consistent with TN and OM, soil C:N decreased significantly with an increase of depth. This phenomenon possibly reflects a greater degree of breakdown and the older age of humus stored in the deeper soil layers. The analysis of pH levels at different depths for the three sites showed that pH values for wastewater irrigation were slightly lower than the controlled sites at the same depths.     

滦河流域不同土地利用类型土壤微生物量C、TN、TP垂直分异规律及其影响因子研究

根据2009年4月份在滦河流域采集的25个土壤样点的数据资料,对不同土地利用类型土壤微生物量C、TN、TP质量分数特征、垂直分异规律、表聚性及与影响因子进行研究。结果表明：土壤微生物量C、TN、TP在土壤表层（0～10cm）的平均表聚系数分别为0.22、0.19和0.14,并且河滩地、林草地的土壤微生物量C、TN质量分数明显高于水稻田和旱田土壤,而农田系统土壤中TP质量分数相对占优。土壤微生物C、TN、TP的剖面分布均表现出从表层向下减少的总趋势,并以40cm为界,不同土地利用类型土壤、同层观测值的显著性差异有所不同。土壤微生物量C、TN与土壤含水率呈极显著正相关（P〈0.01）,与粉粒呈显著正相关（P〈0.05）,与土壤容重呈极显著负相关,与气温、降水量呈负相关。TP与气温、降水量呈极显著正相关,与容重负相关,与其它因子没有明显相关关系。