杭州西湖沉积物磷分析及释放风险

本研究以杭州西湖的茅家埠、小南湖以及乌龟潭等3个子湖中的沉积物为研究对象,研究其中沉积物磷赋存形态,通过对沉积物磷吸附指数(phosphorus sorption index, PSI)与磷吸附饱和度(phosphorus saturation, DPS)进行测定与计算并根据两者对西湖沉积物磷的释放风险进行了客观评估.对沉积物风险分析表明:杭州西湖沉积物呈还原态,表现出强氧化性;沉水植物的生长会对沉积物的氧化还原电位产生影响,沉水植物盖度越大,沉积物氧化还原电位越高,氧化性越强;沉积物磷污染状况严重,沉积物中磷的吸附容量主要与其中活性铁铝氧化物的含量有关;杭州西湖不同区域的沉积物磷的吸附指数有较大的不同,主要与区域的生态化逆境相关;受各种相关因素影响,杭州西湖沉积物磷的释放处于中度偏轻的风险状态.     

环境条件变化对太湖沉积物磷释放的影响

本文系统研究了环境条件变化对太湖沉积物磷释放的影响，结果表明：温度、ＰＨ、氧化还原条件对沉积物磷释放有很大影响，获得了在不同环境条件下磷释放的方程，结果还表明，厌氧下（ＤＯ〈１．０ｍｇ．ｌ＾－１）沉积物磷的最大释放量明显高于好氧条件（ＤＯ〉８．０ｍｇ．ｌ＾－１），其释放速率分别为３．１４μｇ．ｇ＾－１．ｄ＾－１和２．７５μｇ＾－１．ｄ＾－１，相应的动力学方程可表示为ＣＰ＝Ａｅ＾ｂ／ｔ，观察到藻与沉     

黄河沉积物对磷的吸附行为

研究了黄河流域9个沉积物对磷的吸附行为,用修改后的Langmuir等温吸附模型对吸附实验数据进行了拟合,得到最大吸附容量PAC、Langmuir吸附平衡常数k.利用所得拟合参数通过公式计算方法得到EPC_0,以此判断沉积物是磷"源"还是磷"汇",分析了沉积物组成及其理化性质与磷吸附特征的关系.结果表明,各沉积物的吸附,解吸平衡磷浓度EPC_0范围在0.0031～0.109 3 mg/L,,其值也较低,与可解吸的内源磷含量正相关,与地理位置没有表现出相关性.在本研究条件下,在壶口张家湾断面,沉积物对磷表现为"汇";而其他沉积物对磷表现为"源",但释放量和吸附量不大.黄河沉积物对磷的最大吸附容量PAC的范围为0.073～0.454 mg/L,吸附能力较弱,沉积物的最大吸附容量与沉积物的有机质有较好的正相关关系.此外,沉积物对磷的吸附存在明显的固体浓度C_S效应,吸附滞后角随着C_S的增加而增大,随着同体浓度的增加,沉积物对P的吸附量逐渐降低,但EPCC_0值却增大,体现了颗粒物在磷循环中的两性作用.     

东湖、汤逊湖和梁子湖沉积物磷形态及pH对磷释放的影响

文章采用淡水沉积物中磷形态标准测试程序(SMT)研究了东湖、汤逊湖和梁子湖沉积物中磷的形态分布,并比较了不同pH条件下沉积物磷释放特征的差异性。结果表明:东湖沉积物总磷质量分数最高,平均值1.232 mg.g-1,其次为汤逊湖(0.762mg.g-1),梁子湖沉积物总磷质量分数最低(0.572 mg.g-1);3个湖泊上覆水总磷质量浓度也表现出类似的变化规律,线性相关性分析显示上覆水中总磷质量浓度与沉积物总磷质量分数显著正相关。东湖和梁子湖沉积物总磷中无机磷和有机磷所占比例较接近,汤逊湖无机磷所占比例远低于有机磷。不同湖泊之间磷形态的分布并没有一定的规律性,湖泊的地理分布以及人为因素可能是造成磷形态差异的主要因素。当pH为2.0~7.0时,3个湖泊沉积物中溶解性活性磷(SRP)释放量均呈先增加后减小的趋势;当pH为7.0~12.0时,SRP释放量呈增加趋势。相关分析结果表明,SRP的释放与有机质的质量分数无显著相关性。方差分析结果显示3个湖泊沉积物在黏粒和粉粒组成上均没有显著差异(P>0.1),表明实验样品的粒径组成不是造成各个湖泊间磷释放差异的原因。不同pH条件下,SRP释放量与沉积物总磷质量分数显著正相关;酸性环境下,SRP释放量与酸式磷(HCl-P)的相关性优于碱式磷(NaOH-P),碱性环境下则刚好相反。     

长江中下游浅水湖泊沉积物磷释放动力学

在室内模拟条件下,通过沉积物磷释放动力学实验,研究了长江中下游浅水湖泊13个沉积物的磷释放动力学特征,并分析了沉积物组成特征对磷释放动力学的影响,结果表明:(1)指数动力学模型可以很好地拟合长江中下游浅水湖泊沉积物磷释放动力学特征,前20h为快反应,磷释放速度较大,随后进入慢反应,逐渐达到最大释放量;(2)沉积物磷释放动力学特征与其组成有关,其中与总氮、总磷和有机质含量呈显著正相关,与沙粒含量呈显著负相关,而与粘粒含量没有达到显著水平,与Olsen-P(0.5mol·L-1NaHCO3,pH8.5提取的磷)和易解吸态磷(RDP)含量达极显著正相关水平;(3)可以根据总磷和有效磷含量来比较和预测湖泊沉积物磷释放动力学特征,且根据有效磷含量可以得到比根据总磷含量更可靠的结果。研究成果可为系统揭示浅水湖泊富营养化发生机制提供依据。     

南亚热带中小型水库沉积物中磷的形态与释放特征

以珠海6座典型中小型供水水库为研究对象,通过对水库沉积物中磷形态和释放速率的测定,分析这些水库沉积物中磷形态特征和释放速率及它们与水体磷的关系,了解库容和调水对沉积物中磷形态特点和释放速率的影响.从库容来看,小型水库沉积物中TP及各形态磷含量明显高于中型水库,且小型水库以无机磷为主,中型水库以有机磷为主.小型水库表层底泥的磷释放速率明显高于中型水库.从调水方式来看,抽水水库沉积物中TP及各形态磷含量明显高于非抽水水库且自表层向下大多有递减的趋势,层间波动较大,说明调水入库河流污染日趋严重以及水库调水量增长,沉积物中磷的含量有增加趋势.6座水库沉积物中PO4-P的释放速率与上覆水体TP的增加量以及沉积物中NaOH-P OP含量呈显著的相关性(r>0.80,p<0.05),说明底泥磷释放对水体中TP有很大贡献,而释放的PO4-P主要来源于沉积物中NaOH-P和OP.     

流速对雨水管道中沉积物-水界面磷的释放及其释放速率的影响

通过实验室模拟研究了进水流速对雨水管道中沉积物-水界面间磷释放规律的影响,得出不同流速条件下沉积物-水界面磷交换的平衡时间,拟合出上覆水磷的平均浓度和沉积物中磷最大累积释放量与流速的关系曲线,并采用连续函数计算方法通过现场采样和实验分析进行不同流速下雨水管道沉积物-水界面磷交换速率的研究,最后根据实验得出的交换速率值,以一条雨水管线为例估算了不同进水流速下沉积物中磷释放总量.结果表明,流速的增大会促进沉积物中磷的释放,且上覆水总磷平均浓度及磷释放最大量随流速的增大而呈指数式增长,对应的指数方程分别为y=1.2194e0.5983x和y=0.436e0.7928x.在实验工况下,流速为0.3、0.5、0.7、0.9和1.1 m.s-1对应的磷平均释放速率分别为0.62、1.04、2.51、2.85和4.09 mg.m-.2min-1;对应的磷释放总量的估算值分别为3410.00、5720.00、27610.00、31350.00和61861.25 mg.     

黄河上中游水体沉积物对磷酸盐的吸附/释放行为

研究了黄河上中游8个沉积物磷酸盐的吸附/释放动力学,比较了不同沉积物吸附磷的差别,分析了沉积物磷形态对磷吸附特征的影响.结果表明,沉积物对磷酸盐的吸附与释放均主要在前8 h内完成,在前0.5 h内对磷的吸附和释放速率均最快,在24 h内吸附基本达到平衡;沉积物对磷的等温吸附曲线既符合线性方程和Freundlich模型,同时也较好地符合Langmuir模型.据Langmuir模型计算得出沉积物对磷的最大吸附容量为0.095～0.272 mg·g-1,且最大吸附容量与沉积物总磷、可交换态磷和有机质含量呈显著正相关;沉积物在相应的上覆水中对磷酸盐的吸附过程存在一个吸附/解吸平衡点,对应的吸附/解吸平衡质量浓度为0.009～0.031 mg·L-1,均大于相应上覆水体中磷浓度,说明沉积物有向上覆水释磷的趋势.     

贵州草海岩溶湿地沉积物磷的赋存特征及释放风险

磷是淡水水体富营养化关键性限制因子之一.本研究采用化学连续提取法,分析贵州草海岩溶湿地不同水位下沉积物总磷(TP)与不同形态磷含量及分布特征,试图揭示水位抬升对草海沉积物磷释放风险的影响.结果表明:草海沉积物总磷(TP)含量在206.30—577.30 mg·kg~(-1)之间,均值为378.60 mg·kg~(-1),在水位梯度下呈两端高中间低分布特征;磷形态组成以有机磷(Or-p)为主,自生钙磷(ACa-p)、碎屑钙磷(De-p)和闭蓄态磷(Oc-p)次之,交换态磷(Ex-p)、铝磷(Al-p)和铁磷(Fe-p)为最低,即草海沉积物磷活性以潜在释放和非活性为主,活性部分比重较低;活性磷(Act-p)含量在不同水位梯度下分布变化不大,潜在释放磷(Or-p)含量沿着水深加大呈逐渐增加趋势,非活性磷(Ina-p)含量稳定并与水位无明显相关性;可见,草海水位抬升将不会显著增加沉积物磷的直接释放风险,但会积累一定水平的潜在磷释放风险.     

不同pH条件下太湖入湖河道沉积物磷的释放

对不同pH条件下太湖西部主要入湖河道沉积物中溶解性活性磷(SRP)和总溶解性磷(TDP)的采样分析结果表明,中部人湖河道SRP与TDP的释放表现出明显的不一致性,北部和南部入湖河道SRP和TDP的释放基本一致,只是在强碱性条件下,某些河流2种磷的释放变化不一致.营养程度高的河道,沉积物磷在碱性条件下容易释放;营养程度低的河道,沉积物磷在酸性条件下容易释放.因此,应当考虑碱化(或酸化)引起的磷释放风险.Fe-P和Ca-P含量及2者比值与河道的营养状况有关,也与沉积物磷的释放量有关,表明沉积物磷的形态组成对磷的释放影响明显.湖泊因自身的水动力条件差和对营养元素的富集,营养程度高于河道,湖泊沉积物磷的释放量也较大.     

Phosphorus speciation and effects of environmental factors on release of phosphorus from sediments obtained from Taihu Lake,Tien Lake,and East Lake

Phosphorus is considered the primary nutrient limiting eutrophication. The release of phosphorus from sediments not only provides hydrophytes with essential nutrients, but can also produce entrophication in lakes. In this study, the sediment characteristics, phosphorus speciation, and environmental factors affecting phosphorus release from sediments from Taihu Lake, Tien Lake, and East Lake were investigated. The results indicated that phosphorus levels of sediments ranged from 647 ± 67 to 2343 ± 122 mg/kg. Inorganic phosphorus comprised the majority of total phosphorus. The main phosphorus speciation of sediments obtained from Taihu Lake and Tien Lake was Residual-P, and the main phosphorus speciation of sediment obtained from East Lake was NaOH-P. Phosphorus release occurred in acidic and alkaline conditions but more frequently under alkaline conditions. The amount of phosphorus released from the sediments increased as the disturbing intensity rose. In addition, less phosphorus was released in natural than anaerobic conditions. The amount of phosphorus released was elevated as temperature increased.     

锁磷剂及覆盖技术对长广溪不同污染类型河段底泥磷释放的控制效果

为探索城郊污染河道底泥磷释放的控制技术,选择无锡市城郊河道长广溪不同污染类型河段(农田区、农田支流区、生活区、工业区、一期修复区、二期修复区、一期修复支流区),采集底泥原状泥柱,进行锁磷剂和黄沙覆盖控磷技术处理,室内培养3周,测定磷的控制效果.结果发现,长广溪不同污染类型河段底泥中磷的释放速率具有明显差异,农田区、农田支流区、生活区、工业区、一期修复区、二期修复区、一期修复支流区的底泥磷的释放速率分别为:0.767、0.383、0.317、0.672、0.370、0.027、0.458μg P·m-2·d-1.除二期修复区外,所有河段的水体磷含量及底泥释放量均较高,生态修复时有必要进行底泥磷释放控制,其中农田区及工业区底泥污染最重,磷的释放速率也最高.锁磷剂和黄沙覆盖对所有河段底泥的磷释放均有较强的控制作用,锁磷剂的控制效率在81.25%—100%之间,黄沙的控制效率在62.50%—93.24%之间;对于农田区、农田支流区、一期修复区及一期修复支流区河段,黄沙和锁磷剂均能有效将底泥磷释放控制到较低水平,满足河道磷控制的目标,但对于工业区和生活区河段,只有锁磷剂能够达到控制目标,黄沙的控制效果不理想.研究表明,在太湖流域的城郊污染河道的生态修复中,锁磷剂和黄沙均可作为底泥磷控制材料使用,黄沙在部分类型水体可以替代锁磷剂,而锁磷剂的效果稳定,作用持久,操作简便,是相对更好的底泥控磷材料.     

五里湖不同疏浚深度沉积物对氮磷释放的影响

对太湖东五里湖区污染沉积物样模拟了3种不同疏浚深度(0cm、30cm和60cm)下的60d形态氮磷释放实验,并对沉积物间隙水中氮磷的变化进行了分析。研究结果表明:疏浚与未疏浚比较,疏浚初期的0~10d内,沉积物对上覆水NH4 -N、NO2--N和TN释放增大,NO3--N释放减小,与疏浚后沉积物扩散层变薄和好氧环境的抑制有关,而对PO43--P、TP疏浚后次日出现短暂的释放现象外,此后均处于明显的磷释放受抑状态;疏浚约10d后,沉积物各氮磷形态释放出现分异现象,沉积物对水体的TN和TP释放受到显著抑制,其中20d后上覆水中NH4 -N含量的上升和PO43--P的缓慢增加,预示着底泥疏浚后仍有内源负荷回复的可能。     

滇池沉积物有机磷形态分级特征

考察沉积物磷对湖泊富营养化贡献时,大量研究涉足无机磷,对有机磷的研究十分薄弱.针对滇池的33个沉积物样品,采用有机磷分级提取方法,将沉积物有机磷分为活性磷、中等活性磷、非活性磷等三种具有不同稳定性的有机磷.结果表明:排除滇池西北部外源污染严重的样品后,沉积物有机磷与总磷有自北向南逐渐降低的变化趋势,有机质与总磷、活性有机磷、中等活性有机磷以及非活性有机磷都表现出了显著相关关系.沉积物活性有机磷和中等活性有机磷与NaHCO3提取无机磷均显著相关,说明二者具有潜在的生物有效性.     

太湖叶绿素a浓度分布的时空特征及其影响因素

基于2005—2009年20次太湖采样期间的水质监测数据,研究了太湖叶绿素a浓度的主要分布特征,分析了水环境因子对叶绿素a浓度分布的季节性和空间性影响.结果表明,太湖叶绿素a浓度分布的空间差异较大,主要表现为梅梁湾、竺山湾、太湖西部和西南部湖区为叶绿素a浓度距平经验正交分解(EOF)第一模态空间分布的显著正值区,太湖湖心和东南湖区则为负值区;影响叶绿素a浓度的因子有水温、溶解氧、总氮、磷酸根和总磷,但总磷和水温的影响相对更为显著,而各季节叶绿素a浓度的影响因子则略有差异;影响藻类生长的因子存在较大的空间分布差异,但总磷、水温和溶解氧是其主要限制性因子,氮类营养盐的影响则处于次要地位.     

南四湖沉积物营养盐释放特性

通过营养盐静态释放模拟试验,研究了南四湖沉积物NH4＋-N、TP和有机质（OM）的释放能力;针对微山湖区（WS）沉积物氮含量较高、释放较强的特点,为明晰WS湖区的氮释放潜力,考察了该湖区16个点位沉积物对NH4＋-N的等温吸附特性.静态释放试验表明,沉积物TP和OM释放能力较弱,对南四湖上覆水水质影响不明显;而WS湖区的NH4＋-N释放能力较强.WS湖区沉积物的NH4＋-N等温吸附试验表明,湖心区沉积物NH4＋-N释放能力最强,吸附/解吸平衡浓度（CEAC）高于1 mg.L-1的区域面积约占微山湖的1/5,该区域沉积物NH4＋-N释放将会对南水北调东线调水水质产生不利影响.     

Analysis of the trade-off between economic growth and the reduction of nitrogen and phosphorus emissions in the Poyang Lake Watershed, China

Lake eutrophication leading to water pollution is a major global concern. In recent years, rapid economic growth and the increase in the intensity of resource exploitation in China have caused the influx of nitrogen and phosphorus into lakes. This in turn has led to more severe lake eutrophication, more frequent outbreaks of algal blooms, and the degradation of lake ecosystems. An effective plan balancing economic growth with the reduction of nitrogen and phosphorus emissions is greatly needed. The design and implementation of such a plan requires the collection and analysis of pertinent data. In this paper, we use the environmental computable general equilibrium (ECGE) model to identify the most effective way to balance economic growth with the reduction of nitrogen and phosphorus emissions. For the multiregional analysis, we use social accounting matrices (SAMs) and a provincial trade matrix based on the assumptions of the gravity model. We consider the Poyang Lake Watershed as a case study to illustrate the utility of the model. Based on present conditions in the Poyang Lake Watershed, restricting nitrogen and phosphorus emissions from sectors with the highest emissions is more effective for balancing economic growth and the reduction of nitrogen and phosphorus emissions than restricting nitrogen and phosphorus emissions from all sectors.     

环鄱阳湖区城市化格局的空间分异分析

建立了城市化格局的单指标和复合指标测度体系,运用主成分分析法对环鄱阳湖区人口、经济、生活、基础设施和综合城市化格局的空间分异进行了分析。研究发现:1)人口和基础设施城市化率呈现环湖边缘区最大,核心区其次,外围区最小的倒U形式的规律;经济城市化率则呈现边缘区最高,外围区次之,核心区最低的规律;而生活城市化水平呈现核心区最高,边缘区其次,外围区最低的格局。2)随着距鄱阳湖体距离的增加,城市化复合水平呈现依次下降的规律。该结果表明鄱阳湖作为一个特殊地理事物,它的存在对该区城市经济发展的空间分异具有一定程度的影响。     

鄱阳湖区域地下水有机污染物特征与风险评价

鄱阳湖是我国最大的淡水湖及重要生态经济区,选取鄱阳湖东南部地下水有机物进行检测分析并对其进行风险评价。结果表明:定性共鉴定出4类32种有机物;检出率超过50%的有机物共10种,其中80%的有机物检出率达到了100%;定量出的有机物中邻二甲苯质量浓度平均值最高,为2.33μg·L~(-1),滴滴涕的质量浓度平均值最低,为0.02μg·L~(-1),暗示研究区地下水已受到了有机物的污染。健康风险评价表明,研究区地下水中的有机物不会对人体健康产生致癌与非致癌风险;但有机物具有长期残留性及慢性毒性等特征,探究鄱阳湖区域地下水有机物的污染源及有机物的降解工作仍需进行。