黏性土弱透水层氮形态的赋存特征及迁移转化——以江汉平原沉湖沉积物为例

以江汉平原沉湖湖相沉积地层不同深度的黏性土弱透水层沉积物、孔隙水中不同氮形态为研究对象,通过测定沉积物、孔隙水中各种形态氮的含量来了解氮的赋存特征,并通过沉积物颗粒粒径、含水率和有机质含量等指标来分析氮的迁移转化过程。结果表明:①湖相沉积地层表层受到较严重的人为污染导致氮元素总量很高,随着深度的增加总氮(TN)含量趋于缓慢减少,且沉积物中离子交换态氮中,铵氮(NH_4-N)的含量范围为7.34～162.50 mg/kg,硝态氮(NO_3-N)的含量范围为6.79～147.20 mg/kg,亚硝态氮(NO_2-N)的含量范围为0.024～0.16 mg/kg,沉积物中TN含量范围为176.08～836.06 mg/kg;②沉积物粒径和总有机碳(TOC)含量影响了离子交换态铵氮的分布,而对离子交换态硝态氮和亚硝态氮则无明显影响;③碳氮比(C/N)低时能够促进总有机氮(TON)向硝态氮、铵氮形态的转化;④含水率会对硝酸根离子、亚硝酸根离子的迁移产生影响,而对铵根离子的迁移无明显影响。     

岱海沉积物营养盐时空分布特征及污染评价

为了揭示岱海沉积物中营养盐的时空分布特征,分别于2021年1月（冬季）、4月（春季）、7月（夏季）、9月（秋季）共采集了36个岱海沉积物样品,该文研究并分析岱海沉积物中总氮（TN）、总磷（TP）、有机质（OM）含量的时空分布特征。根据C∶N原子比判断沉积物中有机质的来源,并采用有机氮（ON）、有机指数（OI）和综合污染指数评价其污染程度。结果表明：TN含量在1.69～2.79 g/kg之间,平均值为（2.10±0.28）g/kg;TP含量在159.84～306.91 mg/kg之间,平均值为（213.73±33.95）mg/kg;OM含量在29.99～48.16 g/kg之间,平均值为（38.63±5.19）g/kg。空间上TN和OM空间分布相似,湖心区>西北部>东部,TP空间分布呈现西部>东部>湖心区;时间上,TN和TP在冬季最高,秋季、春季最低,OM在夏季最高、冬季最低。岱海沉积物中C∶N原子比在8.30～13.53之间,平均值为(11.24±1.35),表明岱海沉积物中有机质主要来自于内源污染,浮游动物、浮游植物及藻类是沉积物中有机质的重要来源。有机氮和有...     

深圳红树林湿地沉积物氮磷分布与来源分析

对采自深圳湾红树林秋茄湿地柱状沉积物的含水率(MC)、总有机碳(TOC)、总氮(TN)和总磷(TP)等的含量及其垂直分布格局进行了研究,并结合210Pb沉积物年代测定技术,探究了近60 a来深圳红树林湿地沉积物中有机质、氮和磷的来源。结果表明深圳红树林秋茄湿地的沉积速率为1.26 cm/a,TOC、TN和TP的含量范围分别为0.44%~1.41%、609.67~1 562.34 mg/kg和95.93~823.18mg/kg。随着深度增加TOC含量呈递减趋势,但在70 cm处会出现一高值。TN和TP的垂直分布格局相似,随深度增加含量递减,其中40 cm以下,递减幅度增大至底层出现最低值。通过C∶N、C∶P和N∶P的比值进一步分析了沉积物中有机质和氮、磷来源,结果表明深圳红树林秋茄湿地有机质主要来自浮游生物,氮磷的来源在20世纪80年代中期以前主要来自农业污染,此后城市污染逐步取而代之成为主要污染源。     

深圳茅洲河下游柱状沉积物中碳氮同位素特征

对茅洲河下游12根沉积物柱状样中总氮(TN)、有机质(OM)、C/N值、δ~(15)N、δ~(13)C含量进行了测定,分析探讨了茅洲河下游及其主要支流沙井河沉积物中氮和有机质的分布特征及来源.结果表明,沉积物中TN平均含量为1 815.37 mg·kg~(-1),OM平均含量为22 401.68 mg·kg~(-1),与太湖和巢湖流域相比,研究区内TN和OM含量均处于较高水平,且随深度增加变化均较大.茅洲河下游沉积物中δ~(15)N、δ~(13)C含量范围为2.20‰~32.78‰、-27.53‰~-21.95‰,平均值分别为6.78‰、-25.41‰;C/N值范围为0.49~18.23;δ~(13)C随深度变化较为平缓,而δ~(15)N、C/N值随深度增加波动较大.研究区来源分析表明:C3植物与合成化肥为茅洲河下游表层沉积物(0~40 cm)的主要来源;藻类是深层沉积物与支流沙井河沉积物中有机质的主要来源.茅洲河下游表层沉积物(0~40 cm)中的氮素主要来源于无机化肥与土壤有机氮,深层沉积物与支流沙井河沉积物中的氮素主要来源于土壤流失和土壤有机氮.     

长三角一体化示范区青浦区水体表层沉积物有机质分布特征、来源解析及污染评价

采集了长三角一体化示范区青浦区25个采样点的表层沉积物,分析了样品中总有机碳（TOC）、总氮（TN）、有机碳同位素(δ¹³C)和氮同位素(δ¹⁵N),探讨了研究区域表层沉积物中有机碳的分布特征和潜在来源,并进行了有机污染指数评价.结果表明,青浦区31个采样点表层沉积物中ω（TOC）为0.21%～3.55%,平均值为1.18%;ω（TN）范围为0.02%～0.23%,平均值为0.09%;δ¹³C范围为-28.04‰～-10.80‰,平均值为-22.28‰;δ¹⁵N范围为2.28‰～11.19‰,平均值为5.76‰;且TOC含量与TN含量显著相关;来源分析表明,研究区域表层沉积物中有机质主要受土壤有机质、污水有机质和陆生植物的影响;基于IsoSource软件的贡献率计算结果表明,土壤有机质相对贡献率较高（0.3%～96.8%）,且生活污水对多数采样点有机质来源均有一定的贡献;此外所选端元物质对不同土地利用类型样品中有机质来源贡献具有一定差异性;研究区域表层沉积物中有机污染评价指数范围为0.006～0.7...     

洱海沉积物中不同形态氮的时空分布特征

为揭示沉积物中氮形态变化的影响因素及其生态效应,对洱海表层沉积物中不同形态氮的空间分布和季节性变化特征进行了研究. 结果表明:洱海表层沉积物中w(TN)在2354～6174mg/kg之间,空间分布呈湖区北部＞南部＞中部的趋势;w(TTN) (TTN为可交换态氮)在1158～2921mg/kg之间,占w(TN)的43%,其分布趋势与w(TN)相同;各形态TTN表现为SOEF-N(强氧化剂可提取态氮,w为974～2515mg/kg)＞WAEF-N(弱酸可提取态氮,w为91～210mg/kg)＞SAEF-N(强碱可提取态氮,w为38～198mg/kg)＞IEF-N(离子交换态氮,w为66～130mg/kg),w(WAEF-N)和w(IEF-N)的分布趋势与w(TTN)相同,w(SAEF-N)中部较高,w(SOEF-N)南部较高. 沉积物中w(TN)和w(NTN)(NTN为非转化态氮)7月较高,TTN及其各形态氮质量分数1月较高. 不同形态氮质量分数随沉积物深度的增加均呈下降趋势,NTN的富集速率高于TN. 洱海沉积物中w(TN)高于长江中下游湖泊,表层TN富集明显. 沉积物氮释放风险较大,但其w(TTN)和w(IEF-N)占w(TN)的比例低于长江中下游湖泊,即洱海沉积物氮释放量小于长江中下游湖泊;洱海沉积物中各形态氮质量分数与w(TOM)均呈显著正相关,与水深呈负相关,显示有机态氮与有机质同步沉积且受外源输入影响较大,w(IEF-N)分布同时受水生植物等影响.      

长寿湖表层沉积物氮磷和有机质污染特征及评价

测定了重庆市长寿湖62个采样点表层沉积物中总氮(TN)、总磷(TP)及有机质(OM)的含量,并与国内其他城市(郊)湖库进行比较,以揭示其空间分布特征,分析了TN、TP、OM间相关性及C/N变化.结果表明,TN平均含量2 255.89 mg.kg-1,TP平均含量622.03 mg.kg-1,湖区氮磷污染严重且空间分布差异明显.OM含量平均2.80%,与其他湖库相比,TN、TP及OM含量均处于中间水平.C/N的87.10%介于5～14间(其中72.58%同样介于6～13间),3.23%介于2.8～3.4间,表明长寿湖表层沉积物中OM多源于湖中藻类及浮游动植物,还有少部分源于水生生物.OM与TN间极显著相关(Pearson系数为0.849),含量均为西部与中部水体高于东部水体,分布特征相似,但OM与TP相关性较小.通过有机指数与有机氮评价湖区污染情况,表明有机指数平均值为0.386,处于Ⅲ级,属尚清洁范畴;有机氮平均值为0.214%,达Ⅳ级,属有机氮污染程度,说明长寿湖受氮污染情况相对严重.     

武河湿地碳氮净化长效性及其内源分布与释放

实验以运行10年的山东武河人工湿地为例,按照水流方向采集原位水样和柱状沉积物样,对其碳氮的净化能力和沉积物碳氮的分布特征及其内源释放风险进行了分析。结果表明:武河人工湿地稳定运行10年后,对水体中的氮仍具有一定净化能力,TN去除率为35%左右,但对COD基本没有净化效果,出水COD值达70.73 mg/L,水体NH_3-N、NO_3~--N、TN和COD浓度均未能达到地表水Ⅳ类水质的设计目标;武河人工湿地沉积物TN含量较高,表层20 cm平均含量高达3 742.95 mg/kg,为重度污染,NH_3-N平均含量为303.06 mg/kg,占TN的比例为8.09%,NO_3~--N平均含量极低,仅为5.19 mg/kg,沉积物氮主要以有机氮(ON)的形式存在;垂向上,沉积物TN含量为2 755～4 250 mg/kg之间,总体上表现为随深度增加略微减少的趋势,外源氮负荷对沉积物TN起决定作用。静态培养实验显示,武河湿地各点位沉积物同上覆水体NH_3-N、TN和COD的交换速率差异较大,但均以吸附为主,4个点位对COD的吸附速率分别为2 921.25、3220.85、3 629.70和5 135.91 mg/(m~2·d),人工湿地沉积物对水体NH_3-N、TN和COD具有较好的吸附能力。湿地沉积物有机质(LOI)含量为4.57%～11.9%,相关性分析表明,沉积物LOI与NH_3-N、NO_3~--N、TN的含量均呈显著正相关,相关系数分别为0.703、0.748和0.700,沉积物氮负荷与有机质来源相对一致。     

黄大湖沉积物营养盐分布及来源解析

在黄大湖设置13个采样点,采集表层及柱状沉积物样品,对沉积物中总氮(TN)、总磷(TP)和有机质(OM)浓度进行测定,分析黄大湖沉积物营养盐的空间及垂直分布,研究黄大湖沉积物营养盐来源,并对沉积物污染程度进行评价.结果表明:黄大湖表层沉积物中TN浓度为1112～3277 mg∕kg,平均值为2016 mg∕kg;TP浓...     

骆马湖表层沉积物有机质分布特征及来源解析

为解析骆马湖富营养化沉积物的影响因素,2018年9月采集了骆马湖表层沉积物32个点位样品,分析了沉积物的总有机碳（TOC）、总氮（TN）、有机碳同位素（δ¹³C）和氮同位素（δ¹⁵N）指标,研究了沉积物中有机质分布特征及来源.研究表明：表层沉积物TOC含量在0.55%~3.76%,平均值为1.62%;TN含量在0.04%~0.46%,平均值为0.19%;δ¹³C含量在-27.32‰~-8.36‰,平均值为-14.98‰;δ¹⁵N含量在-1.92‰~10.17‰,平均值为7.72‰,TN与TOC在空间分布呈正相关,有机碳、氮同位素受不同来源有机质影响空间分布有较大差异.对δ¹⁵N、δ¹³C与C/N进行定性分析和端元混合模型定量计算,得出骆马湖表层沉积物有机质来源主要有三个：一是人类活动带来的土壤有机质贡献率最大,特别是东岸休闲旅游区贡献较高;二是围网养殖造成的源污染,加大了湖泊富营养化程度;第三是湖泊来水携带较高浓度的污水有机质,对"典型过水性"骆马湖水质影响较大.为了降低骆马湖水体富营养化程度,改善水生态环境质量,急需对湖体有机质的来源加大控制.     

贵州喀斯特山地农业系统不同种植区休耕地土壤水溶性氮素组成及分布特征

选择贵州喀斯特山地农业系统不同种植区休耕地土壤作为研究对象,对其水溶性氮素组成及分布特征进行了研究。结果表明:休耕地土壤SON含量范围为4. 11～14. 34 mg/kg,平均含量为8. 62 mg/kg。不同种植区休耕地土壤SON含量存在较大差异,但差异不显著(p0. 05),SON占TSN的比例差异极显著(p0. 01),传统农业种植区SON的变异较大,其它种植区的较小。水溶性氮素组成以SON和NH_4~+-N为主,不同种植区的NH_4~+-N、NO_3~--N占SIN的比例差异不显著(p0. 05),而两者占TSN及SIN占TSN的比例差异极显著(p0. 01)。传统农业种植区表层和深层土壤SIN的含量都要比其它种植区高,SON则相反,说明不同类型的农业对土壤氮的影响不同。不同种植区表层土NH_4~+-N、NO_3~--N、TSN、SON含量差异极显著(p0. 01)。除了打通种植区,其它种植区NH_4~+-N含量随着土层的增加总体上表现出下降的规律。除了大冲种植区在0～30 cm深度先增加后降低的规律外,其它种植区NO_3~--N含量自土壤表层到30 cm深度,随着土层的增加而增加,自30 cm深度往下,随着土层的增加而下降。TSN和SON中,除了青岩种植区随着土壤表层到20 cm深度处降低外,其它种植区随着土壤表层到20 cm深度处先增加,然后从20 cm深度往下随着土层的增加再降低。SON容易向下淋失,不易在土层深部发生积累,造成氮素的流失和带来环境污染风险,应引起重视。     

滇池表层沉积物中氨氮的释放特征

为研究滇池内源污染特征,于2013年在滇池全湖布设36个采样点,采集表层沉积物样品,并对沉积物中w(NH₄+-N)的分布及NH₄+-N释放动力学特征进行研究. 结果显示:滇池表层沉积物中w(NH₄+-N)为155.8～667.8 mg/kg,平均值为333.7 mg/kg,湖心区域最高. 0~5 min内NH₄+-N释放速率最大,可达到3.34～42.31 mg/(kg·min); 5 min后NH₄+-N释放速率逐渐降低,并在120 min左右基本达到释放平衡. 沉积物中NH₄+-N的释放潜能为17 147～34 163 mg/kg,NH₄+-N释放量随着水土质量比的增加而增大;滇池大部分区域NH₄+-N的释放潜能相对较高,特别是在草海北部以及外海盘龙江河口处. 滇池沉积物中NH₄+-N释放速率、释放潜能均高于长江中下游湖泊沉积物;与同为高原湖泊的洱海相比,其沉积物中NH₄+-N释放速率基本相当,但是NH₄+-N释放潜能却远高于洱海,表明滇池表层沉积物中NH₄+-N具有非常高的释放风险.      

太滆南运河入湖河口沉积物氮素分布特征

为研究入湖河口沉积物中氮素的存在形态和空间分布状况,于2012年4月在太滆南运河入湖河口区采集沉积物柱状样品并对沉积物中的氮素进行了测定分析.结果表明,NH+4-N、TN和Org-N在表层沉积物中的沉积具有一定的同步性.NH+4-N与Org-N、TN均呈显著正相关(P<0.05),Org-N和TN呈极显著正相关(P<0.01);Org-N是入湖河口表层沉积物氮素的主要成分,平均值为2 843.77 mg·kg-1,占TN的质量分数为93.38%;氮素的水平分布存在差异:TN和Org-N的含量在入湖河干流延伸方向上,随距离的增加而逐渐降低,在偏离干流延伸方向上,呈"W"型波动变化.NH+4-N含量在距河口100 m内迅速下降,100 m后在波动中保持低水平.NO-3-N含量在0~800 m内保持平衡,800 m后迅速升高;氮素的垂直分布存在差异:在入湖河干流延伸方向,NH+4-N含量随沉积物深度的增加而升高,NO-3-N呈现出底层富集向表层富集转变的趋势,TN和Org-N的含量自表层向底层富集.     

洱海表层沉积物中总氮含量及氨氮的释放特征

通过现场调查和室内模拟试验,对洱海具有代表性的9个表层沉积物样品中w(TN)的分布特征以及沉积物中NH₄+-N释放动力学特征进行了研究. 结果表明,洱海表层沉积物中w(TN)在2.0844～6.5153g/kg之间,平均值为3.5378g/kg,北部西岸为高值区,南部(靠近大理市)为次高值区. 一级动力学模型可很好地拟合洱海表层沉积物NH₄+-N释放动力学特征,NH₄+-N最大释放量在0.1209～0.2810g/kg之间;释放主要集中在0~5min内,约占最大释放量的68%~83%;随后释放速率逐渐放缓,到120min后基本达到释放平衡.运用无限稀释法对沉积物NH₄+-N释放潜能进行测定表明,洱海沉积物NH₄+-N释放潜能在1.7001~3.5879 g/kg之间,在水土质量比约为2500时,NH₄+-N释放量达到最大,随后释放逐渐趋于平衡. 洱海沉积物NH₄+-N释放潜能及最大释放量均与其w(TN)呈显著正相关. 洱海沉积物中w(TN)与NH₄+-N释放潜能和最大释放量均高于长江中下游湖泊,具有较大的氮释放风险.      

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%.     

三峡库区大宁河沉积物营养盐时空分布及其与叶绿素的相关性分析

为研究大宁河底泥营养盐时空分布与藻细胞分布的关系,本研究在大宁河选择4个代表性的取样点:菜子坝、白水河、双龙和大昌,利用垂直重力采泥器,按照2 cm厚度分层选取底泥,检测底泥中总氮,氨氮、硝态氮、亚硝态氮、总磷、无机磷、有机磷和叶绿素的垂向分布,分析叶绿素与营养盐的相关性.结果表明,菜子坝底泥0.0~2.0 cm总氮浓度最高,白水河底泥2.0~4.0 cm的总氮浓度最高;菜子坝底泥2.0~4.0 cm氨氮浓度最高,1和2月白水河底泥4.0~6.0 cm浓度较高;硝酸氮和亚硝酸氮(除3月)在菜子坝底泥2.0~4.0 cm浓度最高;氨氮、硝酸氮和亚硝酸氮浓度在同一个采样点底泥4.0 cm以下分层差异不显著;白水河底泥总磷0.0~6.0 cm呈增加趋势,菜子坝底泥表层的总磷和无机磷的浓度显著高于其它分层,而且每一分层中总磷、无机磷浓度都高于其他3个取样点相应的分层;有机磷在菜子坝和大昌的浓度高于白水河和双龙的浓度,但是同一采样点底泥不同分层的有机磷浓度差异不显著;同一深层底泥中的叶绿素a浓度在大昌最高,其次是白水河,再次菜子坝,双龙处的叶绿素浓度最低;只有1月在大昌取样点处无机磷和叶绿素a的浓度显著正相关,相关系数为0.87,底泥中的营养盐不是影响底泥藻细胞分布的主要影响因素.     

巢湖东区底泥污染物分布特征及评价

测定了巢湖东区底泥样品中有机质、总氮、总磷、铅、铜、铬和锌的含量,其中,表层w(有机质),w(总氮)和w(总磷)的平均值分别为2 016%,0 108%和0 053%;w(Pb),w(Cu),w(Cr)和w(Zn)的平均值分别为40 2,40 1,79 2和123 8mg kg。研究了底泥污染物的垂直分布特征,其一般规律是严重污染层高于污染过渡层,污染过渡层高于正常湖泥层。用潜在生态危害系数法对底泥重金属污染作了评价,结果表明,巢湖东区底泥重金属含量高于安徽土壤背景值,但仍属于低生态危害。对有机质与其他污染物之间的关系作了相关分析,其中w(总氮)(y,%)与w(有机质)(x,%)之间的线性方程为:y=0 1194+0 0475x,相关系数0 975,线性高度显著,说明总氮与有机质具有同源性。底泥中的w(C) w(N)为18.62,w(N) w(P)为2 12,与其他富营养化湖泊比较,没有显著差异。有机指数均高于底泥肥污染标准。      

基于沉积物中总氮和总磷垂向分布与吸附解吸特征的白洋淀清淤深度

针对白洋淀清淤示范区2种主要水体类型：开阔淀和鱼塘,采用沉积物总氮（TN）和总磷（TP）的垂向分布拐点法和吸附解吸平衡浓度法,开展了清淤深度确定研究.根据沉积物TN和TP含量垂向分布拐点法与吸附解吸平衡浓度分别确定的清淤深度是一致的.南刘庄示范区淀水体清淤深度为（50±10）cm,南刘庄示范区鱼塘水体清淤深度为（30±10）cm,采蒲台示范区鱼塘水体清淤深度为（30±10）cm.沉积物对NH₄⁺-N吸附/解吸平衡浓度（ENC₀）与交换态NH₄⁺-N含量和TN含量显著正相关;沉积物对溶解态活性磷（SRP）吸附/解吸平衡浓度（EPC₀）与沉积物交换态SRP含量和TP显著正相关.沉积物TN和TP含量可以预测沉积物对上覆水体释放氮、磷的风险.南刘庄和采蒲台清淤示范区沉积物有向上覆水释放氮、磷的趋势,沉积物是水体营养的来源.建议判别清淤深度TN控制值为750mg·kg^-1、TP控制值为500mg·kg^-1,沉积物剖面TN含量大于750mg·kg^-1、TP含量大于500mg·kg^-1,可设计为清淤层.     

宁南山区不同草地土壤原位矿化过程中氮素的变化特征

用顶盖埋管法对宁南山区天然草地、人工草地和自然恢复草地中有机氮、微生物生物量氮、可溶性有机氮、铵态氮、硝态氮、亚硝态氮含量和土壤氮素矿化速率在原位培养中的动态变化特征进行了研究.结果表明,微生物生物量氮、可溶性有机氮、铵态氮、硝态氮、亚硝态氮含量,总体上在培养60 d时(4~6月)基本保持不变,60~120 d(6~8月)明显降低,120 d(8月)后有所回升,各种氮素含量均在培养120 d(8月)时最低.有机氮含量在整个培养过程中基本保持不变.土壤氮净矿化速率、净硝化速率、净氨化速率均在60~120 d(6~8月)时最低.各种氮素占总氮的比例随培养时间的延长而变化:有机氮、亚硝态氮占总氮的比例相对稳定,微生物量氮、可溶性有机氮、硝态氮、铵态氮占总氮的比例在培养0~120 d(4~8月)时降低,培养120 d(8月)后升高.土壤有机碳、pH、容重与氮素含量极显著相关,各种氮素间极显著正相关.不同草地间,各种氮素含量均表现为天然草地>自然恢复草地>人工草地.