城市浅水湖泊沉积物磷形态分布及其与间隙水磷的关系

研究了典型城市浅水湖泊莫愁湖沉积物中磷形态及间隙水中TDP、PO43--P含量的垂向分布情况,沉积物中IP是TP的主要组成部分,与湖泊富营养化密切相关的Fe-P占IP的30%左右,Or-P占TP的30%左右。柱状沉积物中磷形态的垂向分布规律比较复杂,但基本上随深度先增后减的趋势。沉积物中TPI、P、Or-P、Ca-P、Fe-P、DP之间都具有极显著的正相关关系,但与Al-P、Oc-P的相关关系不明显,间隙水中TDP、PO43-P浓度与沉积物中Or-P含量具有显著的正相关关系,但相关程度并不高,与其他形态则没有明显的相关关系。     

物理改良对湖泊沉积物和间隙水特征的影响

采用物理改良措施覆沙和底质疏松,对南四湖湿地沉积物-水微界面氧化还原状况及间隙水营养盐垂向分布特征的影响进行了研究.结果表明,改良措施能够有效地改善沉积物的物理结构及氧气的垂向分布.在沉积物-水界面附近,覆沙和底质疏松均能显著提高界面处氧化层的厚度,覆沙效果最佳.随着剖面深度的增加,间隙水中NH4+和可溶性PO43-浓度呈指数关系增长,改良措施能有效降低间隙水中PO43-的含量,轻度底质疏松的效果最佳,差异显著(P<0.05).而界面以下NO3-和氧气浓度呈指数关系下降,在沉积物中10cm以下时营养盐接近一个常数,在4mm以下溶解氧接近0.对剖面沉积物不同形态的磷组分进行统计检验表明,改良措施能有效提高表层沉积物中NH4Cl-P 及BD-P(铁磷)的含量.     

南四湖微山湖区沉积物磷形态分布特征

为了解南四湖污染底泥磷形态分布规律,对南四湖微山湖区0～25 cm沉积物分层进行了磷形态连续提取.结果表明,湖区沉积物中Ex-P、Al-P、Fe-P、Oc-P、Ca-P、De-P和Org-P平均含量分别为5.62、 4.08、 12.25、 13.34、 116.67、 232.36和396.79 mg/kg,不同形态磷含量次序为：Al-P＜Ex-P＜Fe-P＜Oc-P＜Ca-P＜De-P＜Org-P.沉积物中各形态磷含量在垂直方向上呈现明显的规律性,易交换态磷（Ex-P）、铁结合态磷（Fe-P）、闭蓄态磷（Oc-P）、有机磷（Org-P）含量随深度增加而逐渐降低,而铝结合态磷（Al-P）、钙结合态磷（Ca-P）、碎屑磷（De-P）含量则呈逐渐增加趋势.Sum1（Ex-P、Al-P、Fe-P之和）与上覆水PO^3-₄浓度呈显著正相关,其中Fe-P与水体磷酸盐含量关系相对比较密切,其相关系数高达0.72.沉积物磷形态在空间分布上,Oc-P、Ca-P、De-P 等惰性磷的差异性小于Ex-P、Al-P、Fe-P等潜在活性磷,Org-P介于二者之间.     

滇池沉积物间隙水中氮、磷形态及相关性的研究

对滇池40个样点沉积物间隙水中的氮、磷形态与浓度分析研究结果表明，滇池沉积物间隙水中磷的区域分布特征与其在水体中的分布特征相似，滇池南部间隙水中无机磷浓度较高，有机磷的浓度极低，而北部有机磷浓度较高；间隙水中氨氮（NH4^＋ -N），浓度高出硝酸盐氮（NO3^- -N）浓度约2个数量级，间隙水中氮向上覆水的扩散主要以氨氮为主．滇池沉积物间隙水中氮、磷浓度远高于水体中氮磷浓度，有较强的释放趋势．进一步研究间隙水中氮、磷的关系则表明，沉积物间隙水中总磷和总氮未见明显相关性，但间隙水中总磷、有机磷均与硝酸盐态氮呈负相关．     

南四湖湿地沉积物及孔隙水基本特性研究

利用平衡式孔隙水采样技术Pore Water Equilibrators(Peeper)来获得沉积物的孔隙水剖面,研究了南四湖湿地芦苇、香蒲沉积物的理化性质对孔隙水营养盐的垂向分布特征及其扩散通量的影响.结果表明,通过种植芦苇和香蒲,沉积含水量、孔隙度及交换态的氨氮、硝态氮含量均较无植物的对照区有明显提高.在2～5cm亚表层,芦苇区和香蒲区孔隙度分别提高了57.5%和34.6%.在沉积物-水界面附近,孔隙水中氨氮和可溶性磷酸盐浓度随剖面深度的增加呈指数关系增长,在沉积物6～8cm左右达到最大值.运用Fick第一定律对孔隙水营养盐的扩散通量进行估算,发现芦苇较香蒲更能有效地抑制孔隙水中氨氮的再次释放,从对照区的最高值3.57～4.48mg/(m2.d)降低0.90～1.24mg/(m2.d);磷酸根扩散通量3个区域的数值相差不大,在0.02～0.04mg/(m2.d)间波动;硝态氮3个区域均表现为上覆水向间隙水中扩散.相关分析结果表明,沉积物中交换态营养盐含量与孔隙水中含量呈显著正相关关系,因此控制营养盐的可交换态含量可能是防止湿地沉积物营养盐二次污染的有效途径之一.     

湖泊水体与沉积物中磷形态分布相关性分析

以南京玄武湖和河海大学东湖为例,采取钼酸铵分光光度法和SMT分级提取法测定湖底沉积物和上覆水中总磷和各形态磷含量,以探究不同的湖底沉积物与水体中磷含量的分布及其关联性。试验结果表明:湖底沉积物中磷含量受人为作用、植被情况、水力条件、地理位置等因素影响,OP含量远高于IP含量,IP中以NaOH-P为主体,约占40%~50%,HCl-P含量较少但更稳定,不易被固定吸附;上覆水体中TP含量与湖底沉积物中TP、AdsP、NaOH-P含量呈明显正相关关系,与OP和HCl-P含量无明显相关性,表明湖泊沉积物-水界面磷交换过程中以活性磷占主要交换量。该研究表明湖底沉积物磷负荷与水体磷含量密切相关,为从内源治理水体富营养化提供了理论依据和研究方向。     

南四湖及主要入湖河流河口区表层沉积物磷的形态与分布特征研究

利用化学连续提取法对南四湖湖区及主要入湖河流河口区的表层沉积物样品中的磷的化学形态进行了提取.分析结果表明:南阳湖、独山湖和位于湖西的入湖河流沉积物中总磷含量较高,变化范围为571.67～1113.55mg·kg-1;不同形态磷的含量差异较大,排序为:钙磷(Ca-P)>有机磷(OP)>弱吸附态磷(Ads-P)>铁磷(Fe-P)>铝磷(Al-P);TP与Ca-P、Ads-P、OP之间存在正相关关系,相关系数r分别为0.85(p<0.01)、0.85(p<0.01)和0.63(p<0.01);Ads-P与Ca-P、Ads-P与OP之间也存在正相关关系,r分别为0.74(p<0.01)和0.60(p<0.05);Fe-P与Ca-P之间存在负相关关系(r=-0.62,p<0.05);BAP只与OP之间显著正相关(r=0.82,p<0.01),由OP可以粗略地估算出沉积物中潜在的可释放磷,即有效的内源磷负荷;南四湖沉积物中有机磷的含量很大程度上取决于有机质含量的多少.     

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。     

山东省南四湖底泥中磷的形态分布特征

利用分级提取法分析了山东省南四湖下级湖区及其主要入湖河流底泥中磷的化学形态,并研究了磷在表层沉积物与沉积柱芯中的形态分布规律.结果表明,表层沉积物中各形态磷的空间分布规律不明显,且含量存在较大的差异.表层沉积物中活性磷(可交换态磷、铝结合态磷、铁结合态磷三者之和)的含量占总提取磷的 41%~65%,提示沉积物中磷的生物可利用性较高.沉积物柱芯中活性磷含量较大,以交换态磷和铁结合态磷为主,铝结合态磷含量较少;闭蓄态磷、自生磷、碎屑磷和有机磷在垂向上的含量分布较为稳定,有机磷含量最低.在表层沉积物和沉积柱芯中无机磷占绝对优势,表明南四湖底泥主要为无机相沉积.     

荆州市地表水沉积物中磷的形态分析

通过对荆州地区主要地表水沉积物中磷的形态分析,揭示了地表水沉积物中不同形态磷的分布特征。结果表明：地表水沉积物中磷主要有交换态磷（Ex—P）、铝磷（Al-P）、铁磷（Fe—P）、闭蓄态磷（Oe—P）、自生钙磷（ACa—P）、碎屑钙磷（De—P）、有机磷（Or—P）7种磷,其中以自生钙磷（ACa—P）、碎屑钙磷（De—P）和有机磷（Or—P）为主,约占总提取磷的95％。自然条件下,绝大部分湖泊的沉积物中95％以上的磷是以生物较难利用的形态存在的,活性磷所占比例较小,不足沉积物总磷的3％;沉积物中铝磷、铁磷、闭蓄态磷、自生钙磷的含量与总磷含量均没有明显相关性。各形态磷的含量分布与水体沉积物的释磷特点及其地球化学循环规律,并受沿岸污水排放及近岸养殖排污等人为活动的影响。     

南四湖内源氮磷释放的对比研究

采用柱状沉积物采样器和Peeper间隙水采集器分别于2011年8月获取南四湖不同湖区原位柱状沉积物和间隙水,通过原柱样静态释放实验及间隙水分子扩散模型对其氮磷释放规律进行了研究.结果表明,南四湖不同湖区夏季氮磷界面交换速率差异显著,静态释放实验沉积物NH4+-N和PO43--P的释放速率分别为3.1～10.3 mg·m-2· d-1和0.3～2.7mg·m-2· d-1,总体呈北高南低的趋势,南阳湖明显大于其他各湖区,这与其距离济宁市区较近,沉积物受污染较重有关.Peeper法与离心法分别获取不同湖区间隙水,利用分子扩散模型计算出NH4+-N和PO43--P的释放速率分别为3.69～4.51 mg·m--2·d-1、0.24 ～0.66 mg·m-2·d-1和2.54～4.16 mg·m-2·d-1、0.04～0.51 mg·m-2·d-1,同一采样点,Peeper法计算出释放速率比传统离心法高出约20％.通过静态释放实验获得的NH4+-N和PO43--P释放速率(R)在空间分布上与间隙水分子扩散模型计算出的结果相一致,但前者明显大于后者,将其进行比较,氮和磷的R/F值分别为0.84 ～2.64和2.03 ～13.79,表明原柱样静态模拟实验进行内源释放速率估算时,可能比分子扩散模型法计算的结果更接近于实际情况.     

南四湖南阳湖区河口与湖心沉积物重金属形态对比研究

湖泊河口区与湖心区沉积条件不同,沉积物重金属等内源污染物的分布亦可能存在较大区别.为比较河口区与湖心区沉积物重金属赋存形态的空间差异,利用柱状沉积物采样器在南四湖南阳湖区湖心和河口分别获取原位柱状沉积物,在比较分析沉积物孔隙度、有机质、粒度及典型重金属(Cu、Pb、Cd、Cr、Hg)各形态垂向分布特征的基础上,对其相关性进行分析,并对表层(0~4 cm)沉积物重金属污染程度及潜在生态风险进行评价.结果表明,除Cd外,河口区沉积物Cu、Pb、Cr、Hg含量较湖心区高,泗河为南阳湖区重金属污染物的来源之一,沉积物重金属各形态含量在垂向分布上规律性不明显,且均主要以残渣晶格结合态存在,5种重金属元素中,Hg残渣晶格结合态所占比重最小(约30%),具有较高的迁移性,存在相对较大的生态风险.地积累指数法和潜在生态危害指数法研究结果表明,河口区与湖心区表层沉积物均受Hg及Cd的污染较重,Pb、Cu、Cr污染较轻,潜在生态危害指数法所得污染级别较地积累指数法高.相关性分析表明,沉积物Cu、Pb、Cd、Cr、Hg总量、可交换态、有机物及硫化物结合态、残渣晶格结合态含量与沉积物孔隙度、有机质相关系数多为正值,同粒度相关系数多为负值,同碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态的相关系数各异,无明显规律.     

太湖不同湖区沉积物磷形态变化分析

采用SMT法于2009年11月对太湖北部湖区梅梁湾(T1)、竺山湾(T2)、太湖西部(T3)、太湖南部(T4)、太湖东部(T5)及湖心区(T6)沉积物30cm深度上不同磷形态进行分析,结果表明,太湖不同营养水平湖区不同磷形态含量变化明显,北部竺山湾及太湖西部富营养化明显, NaOH-P含量明显高于其他湖区,占TP比例总体为T2 > T1 > T3 > T4、T5、T6.反映太湖北部及西部受人为污染源输入影响严重. HCl-P则表现为太湖北部及西北部含量总体低于太湖南部\东部,占TP比例总体为T4 > T5 > T6 > T1、T3 > T2. OP随深度至约15cm迅速降低,和太湖较强的矿化作用有关系. 同NaOH-P一样, TP表现出太湖北部及西北部含量高于其他湖区的总体趋势,反映了太湖北部和西北部湖区特别是竺山湾富营养化高于其他湖区.     

南四湖及主要入湖河流表层沉积物对磷酸盐的吸附特征

研究了南四湖及其主要河流人湖口18个表层沉积物对磷的吸附能力、吸附动力学及其吸附等温线,并对湖区沉积物对磷吸附特征及其理化特征之间的关系进行了探讨.结果表明,对于处于不同营养水平的沉积物,对磷酸盐的吸附具有一致的特征.在前10h沉积物对磷酸盐的吸附量基本达到或超过平衡吸附量的80%,并且在0～1.0 h内吸附反应迅速.在本研究条件下,表层沉积物的cEPC的变化范围为0.010～0.157mg·L-1, Qmax的变化范围是86.74～118.32 mg·kg-1, TQmax的变化范围是99.97～281.11 mg·kg-1·cEPC、NAP、m、Qmax和TQmax与Ads-P都具有显著的正相关关系,沉积物Ads-P含量可以作为指导南四湖水体污染程度的一项指标. m与TQmax之间具有显著的正相关性,吸附效率不仅体现的是对外来磷的吸附效率,还应当包含对本身释放磷的再吸附的效率.对于南四湖沉积物TQmax、NAP和Qmax起到同样的贡献.沉积物的NAP与cEPC之间呈显著正相关性,总的趋势就是,当上覆水中磷含量相等时,具有高的NAP的沉积物易于向上覆水体释磷,反之具有较低NAP的沉积物易从水中吸附磷.     

Variation of cyanobacteria with different environmental conditions in Nansi Lake, China

Nansi Lake is located on the east line of the South-to-North Water Diversion Project in China. A comprehensive study was carried out to investigate the spatial and temporal distribution of cyanobacteria in the lake from June 2008 to May 2011 based on monthly sample monitoring from five stations. The effect of environmental factors on cyanobacterial abundance was also evaluated. The cyanobacterial community contained 15 genera and 23 species. The cyanobacterial abundance of each monitoring station ranged from 0 to 1.53× 10⁷ cells/L with an average of 1.45×10⁶ cells/L, which accounted for 11.66% of the total phytoplankton abundance. The dominant species of cyanobacteria were Pseudanabaena (32.94%) and Merismopedia (19.85%), not the bloom-forming algae such as Microcystis and Anabaena. In addition, the cyanobacterial community structure and water quality variables changed substantially over the survey period. Redundancy analysis (RDA) suggested that temperature and phosphorus were important environmental factors that affected cyanobacteria. Temperature was the most important factor affecting cyanobacterial abundance. The effect of phosphorus on cyanobacterial abundance was more notable in warm periods than in periods with low temperature.