红枫湖后午沉积物磷形态与生物有效磷的垂向分布及疏浚深度推算

以贵州红枫湖后午重污染沉积物为研究对象,对沉积物柱芯按每2cm分层,研究了沉积物中含水量、孔隙度、磷形态与生物可利用磷的垂向分布规律,并推算出污染沉积物的环保疏浚深度。结果表明,含水量和孔隙度在沉积物上部30cm内递减,30cm往下剧减。沉积物中不同磷形态、生物有效磷的垂向分布规律相似,分别在6～12cm和15～16cm两个层段出现了转折,在底部30cm后趋于稳定。沉积物表层16cm中NaOH-P和有机磷含量的剖面变化,反映了红枫湖近20年来水环境富营养化的演变过程。根据含量拐点法和环保疏浚经济成本的考虑,可将后午区域疏浚层的深度定为30cm。     

红枫湖沉积物内源磷释放通量估算方法的对比研究

湖泊沉积物内源磷是湖泊水体磷的重要来源,但目前对内源磷释放通量的科学估算缺乏定量研究。本文以贵州红枫湖为研究对象,对比研究了野外调查分析法、模拟实验法和扩散模型法等3种估算方法下的红枫湖沉积物内源磷释放通量。结果表明,野外调查分析法可宏观获取水体污染物来源的概况,但对采样点布设、采样频次和周期等要求较高,估算结果往往存在较大偏差和不确定性;模拟实验法可粗略获得沉积物磷释放通量,但由于取样和实验培养过程破坏了沉积物的物理化学结构,估算结果难以精确;扩散模型法可定量估算沉积物磷释放通量,但须与沉积物-水界面高分辨率观测数据相结合才能使结果可靠。红枫湖沉积物内源磷输入对水体磷污染的贡献较高(25.7%~46%),因此在富营养化治理过程中,一方面应继续强化外源污染治理,另一方面亟待加强对沉积物内源磷释放的有效控制。     

滇池沉积物生物有效性氮和磷的分布及相互关系

利用化学连续提取法,对滇池8个采样点表层沉积物中的生物有效性氮和磷的分布进行了研究,并探讨了二者间的关系. 结果表明:滇池沉积物中w(TN)和w(TP)的分布特征具有显著差异,北部和南部因磷矿开采、外源污染输入导致其值较高,中部受水动力影响较大则其值相对较低;沉积物中生物有效性氮和磷包括离子交换态氮和磷(IEF-N,IEF-P)、弱酸可提取态氮和磷(WAEF-N,WAEF-P)、强碱可提取态氮和磷(SAEF-N,SAEF-P)以及强氧化剂可提取态氮和磷(SOEF-N,SOEF-P)等4种形态;各生物有效性氮对总的生物有效性氮的贡献顺序依次为w(SOEF-N)(68.1%～78.8%)>w(IEF-N)(10.1%～14.9%)> w(WAEF-N)(5.8%～8.9%)≈w(SAEF-N)(5.3%～8.7%),生物有效性磷的相对含量顺序依次为w(SAEF-P)(68.6%～75.2%)>w(SOEF-P)(23.4%～30.0%)>w(WAEF-P)(0.6%～1.8%)>w(IEF-P)(0～0.1%);生物有效性氮和磷具有正相关性,二者迁移转化的趋势可能具有一致性. 生物有效性氮和磷的比值分析表明,沉积物中生物有效性氮和磷的形态差异影响氮、磷的矿化和释放速率.      

滇池与红枫湖沉积物中磷的地球化学特征比较研究

对比研究了滇池与红枫湖表层沉积物中磷的形态含量及其生物有效性.结果表明,两湖沉积物总磷含量相当,分别为1373.8～ 4616.3mg·kg-1、1194.4 ～4324.3 mg·kg-1.HCl-P、Res-P为滇池沉积物中主要的磷形态,占总磷的62.9％ ～86.4％;而红枫湖中磷形态顺序为NaOH-P＞ Res-P＞ HCl-P＞ BD-P＞ NH4Cl-P;两湖沉积物中有机磷均以低活性态为主.红枫湖沉积物中NH4Cl-P、BD-P、NaOH-rP及生物有效磷等平均含量明显高于滇池,表明其内源磷释放对上覆水体富营养化的贡献更大.Olsen-P与NH4Cl-P、BD-P、NaOH-rP等活性磷形态呈显著正相关,而与NaOH-nrP、HCl-P、Res-P、TP等相关性不显著,因此,可作为评价两湖沉积物释磷能力及其潜在环境风险的重要指标.     

长江口沙洲表层沉积物磷的赋存形态及生物有效性

利用磷的连续分级提取方法,研究了长江口沙洲沉积物中磷的赋存形态分布特征,并探讨了沉积物中磷的生物有效性.结果表明,沙洲沉积物中总磷的含量为437.6～1103.7μg·g-1,其中79.5%以无机磷的形式存在,而无机磷中以碎屑态磷灰石磷为主;有机磷约占总磷的20.5%.磷的生物有效性分析结果显示,潜在的生物有效性磷主要包括弱吸附态磷、铁结合态磷和有机磷等3种赋存形态,而长江口沙洲沉积物中潜在的生物有效性磷含量较少,约为60.5～510.9μg·g-1,平均仅占沉积物总磷的28.86%.     

沉积物悬浮频率对水体颗粒态磷生物有效性的影响

通过室内试验模拟沉积物在不同频率下的悬浮过程,研究了悬浮频率对颗粒态磷生物有效性的影响.结果表明,沉积物悬浮导致颗粒态磷的生物有效性显著降低,30d时,藻类可利用态磷（AAP）占悬浮物总磷（Tot-P）的百分比仅为初始状态（56.75%）时的26.24%（悬浮频率较小）和20.04%（悬浮频率较大）.内源磷形态分析表明...     

海州湾秋季沉积物磷的形态分布及生物有效性

采用改进的连续提取法（SEDEX法）对2016年秋季（10月）海州湾的表层和柱状沉积物进行磷形态测定,研究不同形态磷的分布特征并分析其生物有效性.结果表明：表层沉积物样品总磷的含量为0.340~0.445mg/g,无机磷的含量为0.271~0.350mg/g;柱状沉积物中总磷的含量为0.367~0.614mg/g,无机磷的含量为0.302~0.443mg/g.总磷中以无机磷为主要赋存形态,无机磷中又以原生碎屑磷为主,各形态磷的含量大小顺序为;总磷（TP） > 无机磷（IP） > 原生碎屑磷（DAP） > 自生钙结合态磷（ACa-P） > 有机磷（OP） > 不稳态磷及铁结合态磷（Fe-P）.通过对磷的生物有效性研究发现,本次调查海域表层沉积物中的生物有效磷（BAP）含量为0.069~0.143mg/g,在TP中所占的百分比为19.44%~32.66%,平均值为24.17%;柱状沉积物的BAP含量为0.062~0.217mg/g,在TP中所占的百分比为16.11%~43.54%,平均值为30.77%,磷的释放风险较小.沉积物各形态磷与粒径的相关性结果显示,在柱状沉积物中,Fe-P、OP和ACa-P与细粘土、粗粘土和细粉砂为正相关性,而与粗粉砂、细砂和中砂则为负相关性,DAP则主要与粗粉砂、细砂和中砂表现出了极显著正相关性,与细粘土、粗粘土和细粉砂表现出显著负相关性,BAP与颗粒物粒径的相关性则具有一定的差异性,具体表现在不同粒径组成和平面分布上.     

贵州红枫湖底泥磷释放的模拟实验研究

在实验室条件下,模拟了温度、溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)、pH、扰动、微生物等环境因子对红枫湖底泥磷释放的影响。实验结果表明:(1)底泥磷的释放量随温度的升高而增大,5℃时底泥磷的释放通量为0.59mg·m-2·d-1;25℃和35℃时底泥磷的释放通量分别为1.25和3.68mg·m-2·d-1。(2)厌氧(DO2.0mg/L)条件下,底泥磷释放显著,释放通量在1.15~4.57mg·m-2·d-1之间;好氧(DO6.0mg/L)条件下,底泥磷的释放通量仅为0.82mg·m-2·d-1。(3)底泥磷的释放与上覆水pH值密切相关,且释放量随上覆水pH值的升高而增大,当pH=5.5和pH=7.5时,底泥磷的释放通量分别为1.15和1.25mg·m-2·d-1;当pH=9.5时,底泥磷的释放通量为4.57mg·m-2·d-1。(4)扰动条件下的底泥磷释放通量(2.62mg·m-2·d-1)明显大于静置条件下的底泥磷释放通量(1.25mg·m-2·d-1)。(5)微生物对底泥磷释放有明显影响,灭菌条件下的底泥磷释放量明显大于有微生物条件下的底泥磷释放量。综上所述,高温、厌氧、高pH值、强烈扰动均可促进红枫湖底泥磷的释放,微生物对底泥磷释放有明显抑制作用。基于红枫湖底泥磷释放模拟实验结果,计算了不同环境条件下红枫湖底泥磷的释放通量,在此基础上估算出红枫湖夏季热分层期间(6~9月)底泥磷释放量约为8.58t,占红枫湖水体总磷负荷(约28t)的30.6%,表明红枫湖底泥内源磷释放对水体磷负荷和富营养化有重要贡献,亟待开展底泥内源污染治理。     

桑沟湾沉积物中磷的赋存形态及生物有效性

以桑沟湾表层沉积物为研究对象,利用连续提取法对8个采样点沉积物中磷的赋存形态、含量及分布特征进行了研究,并探讨了磷的生物有效性.结果表明：①无机磷（IP）是桑沟湾表层沉积物中磷（TP）的主要形态,平均占总磷的73.33%,有机磷（OP）只占较小的比例.②无机磷中钙结合磷占的比例相对较大,平均占总磷的45.22%,是沉积物中磷的主要赋存形态,可交换磷、铁结合磷、碎屑磷占总磷的比例分别为9.92%、4.74%、13.46%.③对各形态磷的相关分析结果表明,总磷的含量及空间分布主要受有机磷的影响与控制(P<0.05),无机磷受自生钙结合磷的影响较大(P<0.01).④磷的生物有效性分析结果表明,桑沟湾表层沉积物中潜在生物有效性磷的含量为358.05～448.39 μg/g,平均占总磷的86.54%,具有很强的释磷潜力.     

太湖沉积物磷释放对羊角月芽藻的生物可利用性研究

研究了太湖沉积物中磷在不同条件下释放对羊角月芽藻类的生物可利用性.结果表明:沉积物在好氧与厌氧条件下的磷释放都对藻类生长具有促进作用;在沉积物-藻类-水体系中,沉积物磷释放可使藻类的比生长速率达3.7×10-2h-1(静态)和1.2×10-2h-1(动态);在磷形态与藻类生长关系的研究中,发现有机磷和铝磷是藻类存在时优先释放的形态,具有很好的生物可利用性,此外,铁磷与其它形态磷(主要是铝磷之间)存在着相互迁移转化的关系;模拟自然条件实验也证实了沉积物释磷对藻类的生物可利用性.     

太湖东北部沉积物生物可利用磷的季节性变化

对太湖东北部营养水平不同的梅梁湾,贡湖湾和胥口湾3湖区表层(0～10cm)沉积物中总磷与4种生物可利用磷的季节性变化进行了研究.结果发现,各湖区沉积物中总磷及各形态生物可利用磷的含量与其水体营养水平相一致;不同点位沉积物中总磷与各生物可利用磷含量存在较大差异,同一点位不同季节沉积物中总磷与生物可利用磷的含量也显著不同.表层沉积物中各生物可利用磷始终与总磷有很好的相关性并且随季节变化.建议评估沉积物对藻类的供磷能力及潜在释放危险时,以不同季节的总磷含量为依据进行比较分析更为确切.     

红枫湖流域枯水期土壤理化特征与磷素分异研究

对贵州省红枫湖枯水期流域土壤的理化性质、磷素含量与形态分布进行了初步研究。结果表明,土壤偏酸性,以粉砂粒为主,消落带土样含水率略高于林地和荒地。表土全磷和速效磷含量为99.6~679.5mg/kg和1.1~18.6mg/kg,低于我国土壤平均水平,属喀斯特地质性缺磷;最高值分布在受人类活动污染严重的管理处和后午,且随土层深度的增加而降低。土壤中不同磷形态的含量顺序为Residual-PNaOH-PHCl-PNaHCO3-PH2O-P。其中,耕作土壤中有机碳、全氮、全磷和速效磷含量,以及H2O-P、NaHCO3-P和总可提取态磷的比例均显著高于荒地和林地,表明耕作与施肥过程不仅提高了土壤全磷和生物活性磷含量,也加剧了水土流失的环境风险。     

南四湖表层底泥磷的化学形态及其释放规律

对南四湖8组表层底泥样品中的总磷及6组样品磷的化学形态进行了测试,同时,进行了不同的温度、pH及扰动条件下底泥磷释放实验。结果表明:表层底泥中总磷含量较高,0.801～1.483mg/g,其中,南阳湖和独山湖河流入湖口附近总磷含量高;磷主要以铁结合态磷Fe-P存在,含量0.745～1.332mg/g,占总磷TP的89.81%～95.48%,铝结合态磷Al-P含量为0.3781～1.0046μg/g,占TP的0.042%～0.088%,碎屑态磷Ca-P含量为6.6439～72.1862μg/g,占TP的0.582%～4.868%,闭蓄态磷Oc-P含量为0.6914～3.2624μg/g,占TP的0.042%～0.332%,交换态磷Ex-P,含量为4.7541～19.3843μg/g,占TP的0.321%～1.049%。有机磷Or-P含量在0.5869～9.2546μg/g,只占TP含量的0.057%～0.811%。南四湖表层底泥中无机磷占绝对优势,说明南四湖底泥主要以无机相沉积,因此底泥中的磷极易释放进入水相。磷释放与多种因素有关,释放实验表明,温度的升高和扰动作用有利于底泥磷的释放,酸性条件下底泥磷的释放量要大于碱性条件。     

红枫湖沉积物中重金属污染特征与生态危害风险评价

调查了红枫湖沉积物中重金属的含量、分布特征与富集情况. 分别以现代工业化前正常颗粒沉积物中重金属含量的最高背景值和红枫湖周边环境土壤的背景值为参比值,对红枫湖沉积物中重金属的富集系数和生态危害系数以及各采样点的生态危害指数进行了探讨,并结合瑞典学者Lars Hkanson潜在生态危害指数法对红枫湖沉积物中重金属的生态危害进行了评价. 结果表明:该湖泊沉积物中重金属含量分布呈现一定的区域特征,北湖湖区重金属平均含量高于南湖湖区;以现代工业化前正常颗粒沉积物中重金属含量的最高背景值为参比值,重金属的富集顺序为Cd＞Hg＞As＞Cu＞Zn＞Pb,污染水平顺序为Cd＞Hg＞As＞Cu＞Pb＞Zn;以红枫湖周边环境土壤平均值为参比值,重金属的富集顺序为Cu＞Cd＞Zn＞As＞Pb＞Hg,污染水平顺序为Cd＞Hg＞As＞Cu＞Pb＞Zn.       

巢湖十五里河沉积物氮磷形态分布及生物有效性

为了解巢湖十五里河底泥氮磷形态分布规律及生物有效性,在河道上采集7个柱状样,按10 cm厚度分层,共得样品41个.采用化学提取方法,获得氨氮(NH4+-N)、硝酸盐氮(NO3--N)、易交换态磷(Ex-P)、铝结合态磷(Al-P)、铁结合态磷(Fe-P)、闭蓄态磷(Oc-P)、钙结合态磷(Ca-P)、碎屑磷(De-P)和有机磷(Or-P)等各形态氮磷及总氮(TN)和总磷(TP)含量,进而对各形态氮和磷的空间分布特征及相关性进行分析,并评估氮磷的生物有效性.结果表明,十五里河沉积物中各形态氮磷在纵向和垂直方向上表现出一定的规律性,且主要氮磷形态之间还具有显著的相关性.此外,在0～10、10～20、20～30、30～40、40～50和50～60cm等沉积深度,生物有效性氮(NH4+-N与NO3--N两者之和)占TN的质量分数分别为8.17%、11.88%、7.99%、8.44%、8.97%和20.06%,生物有效性磷(Ex-P、Al-P、Fe-P三者之和)占TP的质量分数分别为50.18%、49.12%、42.41%、34.11%、32.71%和39.55%.     

红枫湖沉积物中酸可挥发硫化物及重金属生物有效性

为调查位于喀斯特地区的饮用水水源地红枫湖水库沉积物中重金属的污染情况,测定了14个站位表层沉积物样品的酸挥发性硫化物(AVS)和同步浸提重金属(SEM)含量, 并对AVS、SEM和[SEM]/[AVS]的大小及平面分布进行分析. 结果表明,调查区域内表层沉积物SEM与AVS比值的变化范围为0.007～0.033, 平均值为0.018. 通过[SEM]/[AVS]的值并结合间隙水及表层水中重金属的含量, 可以推断目前红枫湖表层沉积物中重金属对水生生物不具有毒性. 但对单个重金属而言,与毒性效应阈值的比较结果表明,Pb、Cd、Cu具有对底栖生物产生毒性作用的潜在风险.本结论对红枫湖的疏浚及治理具有一定的指导作用.