冬季青岛不同气团来源气溶胶中磷浓度及溶解度

分析了2017-11~2018-01在青岛采集的气溶胶样品中总磷（TP）、溶解态总磷（DTP）、溶解态无机磷（DIP）和溶解态有机磷（DOP）浓度,讨论了来自北方快速移动的干冷气团（NS）和局地停滞性暖湿气团（LS）中气溶胶P浓度和溶解度的差异及其原因.TP浓度在NS和LS气溶胶中分别为（137.3±49.3）ng/m³和（115.8±45.8）ng/m³,DTP对TP的贡献（即P溶解度）分别为（20.7±5.6）%和（45.9±15.7）%.DTP中以DIP为主,其贡献在NS和LS气溶胶中分别为65.6%和55.3%.NS气溶胶中人为源P对TP的贡献为69%,略低于LS气溶胶中的72%.LS气溶胶中较高的酸化程度和相对湿度（RH）以及较慢的气团传输速率是其P溶解度显著高于NS气溶胶的原因.RH<60%时,无论酸化程度高低,P溶解度不超过30%;RH>60%时,酸化条件下,高的相对湿度和低的气团传输速率有利于显著提升P溶解度.因此,日趋严重的大气污染可能提高了我国近海大气生物可利用P的入海通量.     

青岛近海不同污染过程下大气颗粒态氮磷浓度分布特征

2018年3月~2019年10月在青岛近海连续采集了大气气溶胶样品,测定出样品中溶解无机氮（DIN）、溶解无机磷（DIP）、溶解态总氮（DTN）、溶解态总磷（DTP）、总氮（TN）和总磷（TP）的浓度分别为（7.13±6.59）μg·m^-3、（17.42±9.88）ng·m^-3、（8.34±7.03）μg·m^-3、（25.59±13.67）ng·m^-3、（10.68±10.59）μg·m^-3和（76.34±51.79）ng·m^-3.结果表明,受排放源强度、气团来源和气象条件等因素影响,采样期间气溶胶中不同形态氮磷浓度变化范围较大,DIN、DTN和TN呈现秋季浓度最高,春季和冬季次之,夏季浓度最低的季节变化特征;DIP、DTP浓度与氮组分具有相似的季节变化,表现为秋季高,夏季低,而TP浓度在春季最高,夏季最低.霾天气溶胶中不同形态氮磷浓度较晴天对照天均显著增加,DIN、DTN和TN较对照天分别提高了4.3、3.8和4.5倍,而DIP、DTP和TP较对照天分别提高了1.9、1.9和1.2倍,但不同时期霾天样品的氮组分浓度增长幅度相差较大,其中采暖期与非采暖期霾天气溶胶中DIN/DTN的值分别为（92.65±4.09）%和（80.52±8.42）%,较对照天分别提高了8.87%和4.83%;而采暖期与非采暖期霾天气溶胶中DTN/TN值分别为（73.41±12.18）%和（80.36±4.72）%,较对照天分别降低了13.35%和5.92%.霾天气溶胶中DIP占DTP的比重较对照天仅提高了1.47%,但变化较为复杂,随霾天不同而有较大差异;受气团来源、相对湿度和大气酸化过程等因素影响,气溶胶中DTP/TP的值较对照天提高了10.58%.受沙尘事件影响的气溶胶中DIN、DTN和TN的浓度较对照天分别提高了2.5、2.6和2.6倍,DIP、DTP和TP的浓度较对照天分别提高了4.0、2.8和7.2倍.     

青岛近海及黄渤海大气气溶胶中不同形态氮磷质量浓度及组成特征

于2016年6~7月采集了青岛近岸以及黄渤海大气气溶胶样品,并于8月6~15日连续采集了青岛近岸气溶胶昼夜样品,分别测定了不同形态的氮磷(溶解无机氮、溶解无机磷、溶解态总氮、溶解态总磷、总氮和总磷)质量浓度,并分析了气溶胶中这些不同形态氮磷的组成特征.结果表明,青岛近岸大气气溶胶中不同形态氮磷的浓度明显高于同时期黄渤海气溶胶中氮磷浓度.青岛近岸气溶胶总氮中溶解态占比为56%,溶解态与不溶态差别不大;黄渤海气溶胶总氮中溶解态为主要部分,所占比例达72%.青岛以及黄渤海气溶胶中,无机氮是溶解态总氮的主要贡献者,分别占溶解总氮的67%和75%.青岛以及黄渤海气溶胶总磷中,溶解态与不溶态磷的贡献相近,溶解态分别占总磷的49%和58%;气溶胶溶解总磷中无机磷的贡献略高于有机磷,青岛以及黄渤海占比分别为56%和59%.气团来源对青岛以及黄渤海气溶胶中不同形态氮磷的浓度和组成特征有一定程度的影响,南方气团来源气溶胶中溶解无机氮(DIN)、溶解有机氮(DON)、总氮(TN)、溶解无机磷(DIP)和溶解有机磷(DOP)的浓度均高于北方和海上气团来源.青岛近岸气溶胶中溶解有机氮浓度昼夜差别不大,而溶解无机氮和总氮浓度则白天相对较高.白天和夜间气溶胶总氮中溶解态氮占主要部分,所占比例达到79%,且无昼夜变化;无机氮是溶解总氮的主要贡献者,且晚上无机氮所占比例(61%)较白天(70%)略有降低.青岛近岸气溶胶中的溶解无机磷和有机磷昼夜浓度差别不大,而总磷浓度则白天明显高于晚上.昼夜气溶胶样品中不溶态磷是总磷的主要组成部分,占比分别为83%、62%,夜间气溶胶中溶解态磷的贡献远高于白天;不论昼夜,无机磷均是溶解总磷的主要部分,所占比例在71%~77%.     

哑铃湾网箱养殖区底层水中各种形态P的含量和季节变化

根据2002年4月～2003年1月在哑铃湾网箱养殖区的水化学现场调查,分析了底层海水中P的形态构成以及各种形态P的时空分布特征,讨论了各种形态P之间的线性相关性以及影响溶解态P（DTP）和溶解无机P（DIP）的环境因素,比较了网箱区与附近海区溶解态P的含量差异.结果表明：养殖区底层海水中的P主要以DTP形态存在,夏季DTP主要以DOP形态存在,春、秋、冬季主要以DIP形态存在;网箱养殖使底层海水中各形态P都有不同程度的增加,DIP和DTP的增加更明显,短期养殖的影响较小,长期养殖的影响明显,停养后仍对水体产生一定影响;网箱养殖对养殖区外水体中溶解态P含量的影响范围有限,对网箱区内的影响明显.     

夏季青岛大气气溶胶中不同形态磷的浓度、来源及沉降通量

利用2016年6~7月在青岛采集的总悬浮颗粒物(TSP)样品,分析了其中不同形态磷的浓度,讨论了夏季气溶胶中总磷(TP)、溶解态磷(DP)、溶解态无机磷(DIP)和溶解态有机磷(DOP)的分布特征及来源,并估算了大气P的沉降通量.结果表明,夏季青岛大气气溶胶中TP的浓度为(49.3±30.6)ng·m~(-3),其中DP浓度为(15.5±10.4)ng·m~(-3),对TP的贡献为30.9%±11.0%.DP中以DIP占主导,其贡献平均约为60%.气溶胶中不同形态P的来源分析结果显示,夏季青岛气溶胶中P的来源复杂,受地壳源、人为源、生物质燃烧、农业施肥等多种源的共同影响.其中TP的38%来自土壤源的贡献,农业活动源和工业源的贡献分别为20%左右;DP中DIP主要受到农业活动源及燃烧源的影响,其贡献分别为51%和24%;DOP主要来源于土壤源及农业活动源,其贡献分别为41%和27%.观测期间,大气TP的干沉降通量为(51.7±31.7)μg·(m~2·d)~(-1),其中DP对TP干沉降通量的贡献为23.2%±8.2%.DP中DOP有重要贡献,约为DP干沉降通量的40%.DP的干沉降通量可支持黄海(0.5±0.3)mg·(m~2·d)~(-1)浮游植物碳的生产,对新生产力的贡献约为1%.     

青岛大气气溶胶中微量元素溶解度及影响因素

利用2012年12月在青岛采集的31个总悬浮颗粒物（TSP）样品,分析其中11种微量元素的总浓度和溶解态浓度,讨论了沙尘负载、气溶胶来源、酸过程及天气条件对微量元素溶解度的影响.结果表明,Fe和Al的溶解度<5%,Pb、Ba、Bi的为10%左右,Cu、V、Cd、Mn的为20%~30%,Zn和As的约为40%.随着沙尘负载量的增加,气溶胶中微量元素溶解度呈规律性递减.气团后向轨迹聚类分析和正矩阵因子分析（PMF）结果显示,受人为源影响的气溶胶中微量元素溶解度明显高于受沙尘源影响的,受二次生成源和海洋源影响的的气溶胶中微量元素溶解度明显高于受土壤源影响的.大气酸过程是造成这些差异的主要原因.相关性分析表明,SO₄^2-、NO₃^-和有机酸等酸组分均对微量元素溶解度有一定影响.霾天时气溶胶中微量元素溶解度明显低于雾天的,其原因为酸组分在较高的相对湿度下更能促进微量元素溶解度的提高.     

青岛大气气溶胶中铁的溶解度及其影响因素

大气气溶胶的干湿沉降带来的铁对海洋初级生产和固碳能力有着重要影响,但这种影响从根本上决定于沉降铁的溶解度.本文利用2012年12月在青岛连续采集的31个总悬浮颗粒物(TSP)样品,分析了其中微量元素Fe的总浓度和溶解态浓度,讨论了颗粒物浓度、气溶胶来源及酸化过程对Fe溶解度的影响.结果表明,气溶胶中Fe的总浓度和溶解态浓度分别为(3248±1683)ng·m-3和(43.3±16.4)ng·m-3,溶解度为0.57%~4.86%,平均为1.63%±1.02%.随着气溶胶中总Fe浓度的增加,Fe溶解度呈现规律性降低.气溶胶中Fe的溶解度与富集因子(EF)无相关关系,而与无机和有机酸性离子存在显著正相关关系.气团后向轨迹的聚类分析显示,观测期间,64.5%的气溶胶样品主要受北方沙尘源(DS)影响,35.5%的样品主要受到华北城市群等人为源(AS)影响.AS样品中Fe的溶解度平均为2.06%,高于DS样品中的1.36%.两组样品中Fe的EF值相当,但AS样品中酸性离子与溶解度的相关关系明显好于DS组,表明酸化过程可能是造成两组样品Fe溶解度差异的主要原因.     

施磷对太湖流域典型蔬菜地磷素流失的影响

采用人工模拟降雨的方法,通过野外径流小区试验,研究不同施磷水平(0,30,75,150kg/hm²)下,典型蔬菜地磷素径流流失的特征、流失形态及流失量.结果表明,不同形态磷素随降雨-径流过程的变化趋势基本一致,即初始阶段浓度大且下降速度快,,大约产生径流20min后,浓度下降变得缓慢,直到最后趋于稳定;在整个降雨-径流过程中,颗粒态磷(PP)占总磷(TP)72%～87%,是土壤磷素径流流失的主要形态.在不同施磷水平下,不同形态磷的径流平均浓度由大到小的顺序是150,75,30,0kg/hm2.利用Duncan新复极差法进行多重比较,发现在不同施磷处理下(0,30,75,150kg/hm²)下,随着施磷量的增加,径流中溶解态总磷(DTP)、溶解态无机磷(DIP)、PP和TP的流失量增加,而且增加的趋势与施磷量呈显著线性相关关系.     

夏季南海气溶胶微量元素浓度、溶解度及干沉降通量

搭载国家自然科学基金委南海东北部共享航次（NORC2017-05），于2017年6月9日-8月11日在南海东北部采集气溶胶样品，使用淋溶装置得到气溶胶中微量元素（Al、Fe、Ti、Cr、V、Ba、Mn、Co、Ni、Pb、Cu、Zn）的溶解态浓度和溶解动力学曲线，混酸消解后用高分辨率电感耦合等离子体质谱测得其总浓度，并计算溶解度和干沉降通量.结果表明，夏季南海北部气溶胶中微量元素溶解态浓度、总浓度和干沉降通量均小于大多数陆架边缘海.微量元素溶解度相对较大，原因主要是气溶胶颗粒经过长距离输运后粒径较小，且经历的大气酸过程和云过程对元素溶解度影响显著.气溶胶中微量元素在Milli-Q水中25 min左右达到溶解平衡，后续以pH=2的HCl淋溶.酸淋溶过程中大部分微量金属的溶解度略有增加，约占水溶出量的30%~50%，而Pb在酸溶液中显著溶出，酸溶出量可达水溶出量的140%，表现出潜在的环境效应.夏季大气气溶胶输送的Fe占南海东北部混合层溶解态Fe的0.13%~6.00%，对浮游植物初级生产具有一定的支持功能.     

底泥扰动对上覆水中磷形态分布的影响

通过室内试验模拟底泥受持续和间歇扰动的过程.探讨了扰动作用对上覆水中不同形态磷分布的影响.结果表明,持续扰动和间歇扰动显著促进了上覆水中的溶解态磷向底泥迁移.持续扰动与间歇扰动作用下,上覆水中溶解性无机磷(DIP)分别在第6h和第24h达到平衡状态,为0.014mg.L-1和0.015mg.L-1.显著低于对照试验(0.04mg.L-1);而溶解性总磷(DTP)则在第6h和第48h达到平衡状态,为0.047mg·L-1和0.045mg.L-1,显著低于对照试验(0.065mg.L-1).持续扰动促进了颗粒态磷(PC)的释放,扰动6h后,PP达到最大值(9.18mg·L-1).随后下降.第24h后,PP稳定在2.18mg·L-1左右;而间歇扰动作用下,第2h,PP达到最大值(2mg·L-1),随后下降,第96h后,PP稳定在0.093mg·L-1左右.扰动作用下,TP的变化规律与PP一致.与初始状态相比,持续扰动和间歇扰动作用下,DIP/DTP、DIP/TP、DTP/TP显著下降,而上述该值在对照试验中则基本保持不变,说明扰动导致的底泥再悬浮有利于降低上覆水中溶解态磷的含量.     

太湖氮磷营养盐大气湿沉降特征及入湖贡献率

2009年8月—2010年7月在太湖流域不同区域10个采样点收集降水样品230多个,测定其中不同形态N,P营养盐的质量浓度,分析太湖大气湿沉降中N,P营养盐沉降特征,计算N,P营养盐湿沉降率及其占太湖河流入湖负荷的贡献率. 结果表明:湿沉降中ρ(TN)年均值为3.16 mg/L,DTN(溶解性总氮)占TN的70%以上,其中以NH₄+-N为主;湿沉降中ρ(TN)年均值最高值出现在南部湖区,最低值出现在北部湖区. 湿沉降中ρ(TP)年均值为0.08 mg/L,相对较低. 5个区域湿沉降中不同形态N的质量浓度均表现为冬季高、夏季低,而不同形态N,P的湿沉降量均为夏季最大. 南部、东部湖区TN的湿沉降率相对较大. 各采样点湿沉降中NH₄+-N沉降率约占DTN沉降率的30.4%～52.0%,NO₃--N沉降率约占DTN的31.6%;各区域间湿沉降中DTP(溶解性总磷)占TP的比例差异较大. 大气湿沉降中TN和TP的年沉降总量分别为10 868 和247 t,为同期河流入湖负荷的18.6%和11.9%,湿沉降对太湖富营养化的贡献及可能带来的水生态系统的影响不容忽视.      

蠡湖表层沉积物中磷的形态与赋存特征及其生物有效性

采用连续分级提取法研究了蠡湖表层沉积物中有机磷和无机磷的形态及其赋存特征,同时结合间隙水体中DTP(溶解性总磷)的空间分布特征,讨论了各形态磷的生物有效性及其释放风险. 结果表明,蠡湖沉积物中的磷以IP(无机磷)为主,w(IP)占w(TP)的58.09%. IP中以生物可利用性差的Ca-P_i(Ca结合态无机磷)占优势,w(Ca-P_i)为(207.75±48.56)mg/kg,占w(IP)的48.97%;沉积物OP(有机磷)中以活性最差的NA-P_o(非活性有机磷)占绝对优势,w(NA-P_o)为(195.33±50.73)mg/kg,占w(OP)的67.09%. 间隙水中的磷以DIP(溶解性无机磷)为主,ρ(DIP)占ρ(DTP)的11.86%~86.13%,平均值为59.65%. WA-P_i(弱吸附态无机磷)、PA-P_i(潜在活性无机磷)、Fe/Al-P_i(Fe/Al结合态无机磷)、WA-P_o(弱吸附态有机磷)、PA-P_o(潜在活性有机磷)的质量分数均与间隙水中ρ(DTP)呈极显著正相关(P<0.01),w(Ca-P_i)与间隙水中ρ(DTP)呈正相关(P<0.05),w(NA-P_o)与间隙水中ρ(DTP)无显著的相关性. 因此,即使在外源磷得到有效控制的情况下,沉积物中的IP及高活性有机磷的释放仍有可能导致湖泊富营养化状态维持不变.      

东苕溪水体氮、磷形态分析及其空间差异性

于2009~2011年在东苕溪开展了4次全流域野外调研,系统分析了东苕溪水体氮、磷形态特征及其空间差异性.东苕溪可分为上游、中-上游、中-下游3个河段,分别具有山溪性河流、城镇影响河流、平原型河道特征.结果表明,水体中氮以溶解态为主,硝态氮(NO₃^--N)是溶解态总氮(DTN)的主要形态;颗粒态磷比例略高,溶解态总磷(DTP)的相对贡献沿程降低.溶解态有机氮(DON)、磷(DOP)分别占DTN和DTP比例的22%、42%,且TN与DON、TP与DOP之间显著正相关.中-上游河段的氨氮(NH₄⁺-N),DOP和溶解性正磷酸盐(PO₄^3--P)含量最高且电导率与NH₄⁺-N、DOP之间存在显著正相关,表明城镇污、废水排放影响水体氮、磷含量及形态特征;浊度与各形态磷之间均存在极显著正相关,河段下游开矿、行船及挖沙引起的矿质颗粒输入或沉积物再悬浮是磷素的重要来源,但水体中部分溶解态磷吸附在矿质颗粒表面形成胶体物质,导致中-下游河段DTP略有降低.     

达里湖表层水体浮游细菌群落结构的夏-冬季节差异

为探索寒旱区湖泊在夏季非冰封开放、冬季冰冻近封闭等状态差异下表水中典型理化指标和浮游细菌群落结构差异,利用2018年7月和2019年1月采集的内蒙古达里湖41个表水(冰)样品,基于16S rRNA高通量测序和典型理化指标含量分析,讨论了浮游细菌群落结构特征及其对氮(N)和磷(P)元素等理化指标的夏-冬季节差异的响应.首先,夏季表水(夏水)中N和P及电导率(EC)等指标参数相对含量明显高于冬季(包含冬季表水-冬水和湖冰-冰体),且Proteobacteria、Actinobacteria和Cyanobacteria等构成夏水、冬水和冰体中广泛存在的优势浮游细菌门类(相对丰度大于1％).不过,夏水中优势浮游细菌门类数量明显多于冬水和冰体,如Deinococcus-Thermus、Tenericutes和Firmicutes等仅在夏水中为优势菌门;其次,夏-冬季环境条件差异,特别是冬季"冰-水"内部状态改变,不仅引起表水富营养化程度明显差异,还导致优势细菌门类对N和P等营养元素及EC、溶解氧(DO)、冰厚(thickness)和化学需氧量(COD)等理化指标变化产生差异性响应.整体上,虽然聚类及分型结果将样品主要分为冰、水两种类别,且冰体中各理化指标参数对优势菌属相对丰度变化的影响最显著,但冰体优势菌属主要受到结冰过程引起的湖泊内部环境(如不同形态P元素迁移和冰厚等)变化的影响,而冬水和夏水优势菌属则受到外部环境[如水深(depth)和溶解性总固体(TDS)等]变化的影响较为明显.     

太湖梅梁湾不同形态磷周年变化规律及藻类响应研究

以太湖梅梁湾为研究对象,2013年对水体中不同形态磷和藻类进行了逐月观测,探讨了风浪扰动和藻类生长双重影响条件下不同形态磷间转化规律以及藻类生长和不同形态磷含量间的内在联系.结果表明,梅梁湾水体中总磷(TP)、颗粒态磷(PP)、溶解性总磷(DTP)、溶解性磷酸盐(DIP)和生物有效磷(BAP)均呈现出"夏秋高"、"冬春低"的周年变化规律,藻类生长也呈现了类似规律,而溶解性有机磷(DOP)和可被生物利用颗粒态磷(BAPP)的变化规律并不规则.颗粒态磷生物有效性(BAPP/PP)在6~10月期间仅为12.75%,显著低于年度平均值37.14%.这可归因于沉积物频繁扰动下内源磷固定效应以及藻类生物吸收作用加快了颗粒态磷向溶解态磷的转化.在此期间,DTP占BAP的质量分数高达69.33%(平均值),明显高于BAPP(30.67%,平均值),也高于DTP的周年平均值(56.63%),其也是藻类生长旺盛季节.     

藻类与扰动共存下水体中不同形态磷的数量分布规律

以太湖梅梁湾的沉积物和上覆水为研究材料,研究了铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)与扰动共存下,水体中不同形态磷的数量分布以及不同藻类对水体中形态磷分布的贡献.结果表明,无论扰动与否,上覆水中总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)、溶解性磷酸盐(DIP)、生物有效磷(BAP)均呈降低趋势.但是,在扰动和无扰动条件下,铜绿微囊藻和羊角月牙藻对DTP和DIP的吸收能力恰好相反.水体中磷的消失主要归于颗粒物质的物理化学吸附和藻类的生物利用作用,但扰动与否两者对磷消失的贡献率明显不同.无扰动状态下,铜绿微囊藻和羊角月牙藻对DTP和DIP的吸收能力均在60%左右;而扰动状态下,两者对DTP和DIP的吸收能力分别下降至40%和25%.磷在沉积物不同形态磷间的数量分布也发生明显变化.无论扰动与否,NH_4Cl-P与钙磷(Ca-P)均有所降低,Fe/Al-P则增加,但扰动下NH_4Cl-P与Ca-P下降幅度与Fe/Al-P升高幅度均更大.与铜绿微囊藻相比,羊角月牙藻更有利于Ca-P的释放和Fe/Al-P的形成.