武汉东湖近代沉积物中总氮、总磷与生物硅沉积与营养演化的动态过程

选择富营养化程度较高的武汉东湖作为研究对象,于2011年对其中4个子湖湖心的沉积物进行了采集,并分析了沉积物中总氮、总磷与生物硅含量。结果表明:对照东湖沉积速率(约0.33 cm·a-1),在底层41～50 cm(1860—1890年)与31～40 cm(1890—1920年),东湖4处子湖氮、磷、硅基本为湖泊自然沉积;在中层21～30 cm(1920—1950年),人类活动有所增强,沉积有所变化;表层沉积物0～10 cm(1980—2010年)、11～20 cm(1950—1980年)中氮、磷、硅沉积普遍上升,这一时期对应着东湖人类干扰活动的普遍增加。对东湖4个子湖的沉积物氮、磷与硅的对比研究表明:人类活动增加了对东湖氮、磷的排放,促进了东湖硅藻的生长及硅的消耗,东湖不同子湖之间氮、磷、硅的沉积存在着明显差异,这可能与人类活动的影响差异有关。     

武汉严东湖近代沉积物中总氮、总磷与生物硅沉积及营养演化的动态过程

选择武汉近郊一中型浅水湖泊——严东湖为研究对象,对其进行了2个柱状沉积物的总氮、总磷、生物硅含量测试。结果表明：严东湖表层沉积物中总氮、生物硅含量总体均有所上升,而总磷近代含量有所下降。近代以来,硅藻的生长消耗了水体大量的硅与磷,表现为生物硅含量的显著上升,严东湖的营养程度有所上升。硅藻的生长与沉积影响到湖泊的沉积系统与过程,使营养盐比例与结构发生了变化,导致严东湖水体出现硅限制。     

杭州西湖湖湾生物硅沉积测定与营养演化的过程

选择杭州西湖3处湖湾——茅家埠、乌龟潭、浴鹄湾作为研究对象,通过3处湖湾多点浅钻的表层沉积物生物硅质量分数测试,通过底泥分析西湖疏浚与水环境治理措施的效果。研究发现：对照西湖沉积速率（4mm／a）,3处湖湾表层沉积物中生物硅质量分数高低依次为茅家埠、乌龟潭与浴鹄湾。近10年来不同湖湾沉积物中生物硅沉积含量相差较大,这一时期正对应着西湖综合环境整治工程。对西湖3个湖湾表层沉积物中生物硅质量分数研究表明：西湖水体中的氮、磷、硅促进了硅藻的生长与硅的消耗,不同湖湾之间生物硅沉积存在着明显差异,这可能与人类活动的影响差异有关。     

太湖西山岛河流秋季沉积物氮、磷特征及其对水质的响应

入湖河流沉积物营养盐的释放制约了河流与太湖水环境的改善。因目前对太湖岛上入湖河流沉积物氮、磷特征及其对水质的响应研究较少,笔者于2020年10月采集西山岛15个代表点位的沉积物样品并测定了其氮、磷含量,进行沉积物对不同初始浓度氨氮(NH₄⁺-N)、磷酸盐(PO₄^3--P)的吸附-解吸模拟实验;研究各点位沉积物对水质的响应,确定了需水质管控与沉积物疏浚的点位。结果表明,西山岛河流沉积物总氮、总磷平均含量分别为8.97和2.90 g·kg^-1;沉积物活性氮、磷平均含量分别为3.77和1.29 g·kg^-1,存在较高的氮、磷释放风险。根据模拟实验结果,7个点位的沉积物NH₄⁺-N和9个点位的沉积物PO₄^3--P处于解吸状态,磷的解吸现象更为严重。通过研究入湖河流沉积物对太湖水环境的影响发现,为维持太湖水环境的稳定,点位CZ1、CZ5在原位水质下仅需进行外源管控,点位CZ4的沉...     

白洋淀沉积物中磷的存在形态及垂直变化规律研究

湖泊沉积物中磷的含量及其形态分布是影响湖泊营养化进程的极为重要因素,对研究湖泊营养化等环境问题具有重要意义。采用化学连续提取分析法,对白洋淀环淀中村水域不同地点的沉积物中磷的形态及其在垂直方向上的变化进行了研究。结果表明,研究区域内,环淀中村水域表层沉积物总磷（TP）质量分数在544.424～608.197mg·kg-1之间,无机磷（IP）是沉积物中磷的主要形态,有机磷（OP）质量分数较小,约占10%～27%,无机磷中钙磷（Ca-P）占的比例相对较大,在质量分数上约占75.8%～94.1%。从各形态磷质量分数的变化范围来看,Ca-P〉OP〉Fe/Al-P;人类活动对湖泊沉积物中磷的形态及其水平和垂向变化影响很大。     

轮耕对双季稻田土壤全氮、有效磷、速效钾质量分数及水稻产量的影响

针对南方稻田连续免耕存在的主要问题,选择双季稻区连续7年免耕稻田,设置免耕-免耕（NT-NT）、翻耕-翻耕（CT-CT）、翻耕-免耕（CT-NT）、旋耕-旋耕（RT-RT）和旋耕-免耕（RT-NT）5个耕作处理,以连续免耕（NT-NT）作为对照,研究了不同轮耕技术对双季稻田土壤全氮、有效磷、速效钾质量分数和水稻产量的影响。结果表明：长期连续免耕稻田土壤全氮、有效磷均呈现表层（0～5 cm）富集的现象;CT-CT、RT-RT处理较对照趋向于提高5～20 cm土壤全氮、有效磷质量分数。与CT-CT、RT-RT相比,CT-NT和RT-NT均有利于提高表层0～5 cm土壤全氮、速效钾质量分数,降低5～20 cm土壤全氮、有效磷质量分数。各处理早稻的有效穗均显著高于对照,分别比对照增加10.4×10^4、16.82×10^4、32.04×10^4和28.34×104 hm-2;产量分别比对照提高17.85%、21.58%、3.0%和19.38%。各处理晚稻的有效穗均显著高于对照,分别比对照增加43.46×10^4、9.12×10^4、17.13×10^4和27.34×104 hm-2;产量分别比对照增加9.98%、8.25%、4.69%和7.68%。CT-NT处理有利于增加早稻和晚稻的产量。     

长江中下游湖泊沉积物酶活性及其与富营养化的关系

为揭示富营养化湖泊沉积物营养物分解合成过程的生物化学机制,研究了长江中下游6个浅水湖泊沉积物氮、磷、有机质和铵氮含量,水解酶、氧化还原酶活性,微生物种类与数量及之间的关系.结果表明:大通湖、珊珀湖、赛城湖和军山湖等养殖型湖泊,污染严重,其沉积物脲酶活性明显高于污染程度轻的大型湖泊鄱阳湖和洞庭湖,且与沉积物总氮(TN)、有机质(OM)含量呈极显著正相关(r=885,P<0.01;r=0.900,P<0.01);沉积物碱性磷酸酶(APA)活性与总磷(TP)含量呈极显著正相关(r=0.986,P<0.01).湖泊沉积物过氧化氢酶、多酚氧化酶与过氧化物酶活性变化趋势相近,分布状况与湖泊污染程度、人类活动干扰程度等紧密相连.湖泊沉积物微生物以细菌为主,放线菌次之,真菌最少.各湖泊氨化细菌数量差异较小,而反硝化细菌数量差异较大,反硝化细菌可能是导致该区域湖泊沉积物氮素累积的重要生物指示因子,可以作为反映湖泊富营养化程度的生物指示因子.     

湖泊底泥微生物燃料电池中磷形态分布及释放研究

针对沉积物中沉积磷（P）通过微生物活动再释放,致使湖泊富营养化反复的问题,采集郑州大学眉湖上覆水和沉积物,搭建一个沉积式微生物燃料电池（Sediment Microbial Fuel Cell,SMFC）系统,研究了通过SMFC限制沉积磷向上覆水体释放的方法。实验周期内监测SMFC的电压和阳极电极电位、上覆水温度pH、沉积物磷的Standards Measurements and Testing(SMT)法分级提取;并在实验开始与结束收集阳极微生物样进行微生物群落及基因分析;首次使用氧化锆薄膜扩散梯度技术（Zr-Oxide Diffusive Gradients in Thin-films,Zr-Oxide DGT）可视化了SMFC沉积物中不稳定磷亚毫米分辨率的浓度分布。结果表明：SMFC阳极电极电位从-100 mV升至230 mV;上覆水pH从7.15升至7.46;SMFC沉积物烧失量（Loss on Ignition,LOI）从18.31%±0.7%降至13.09%±1.10%,低于对照组的14.29%±2.10%;SMFC显著促进了孔隙水磷向沉积物磷的矿化过程,在沉积物垂向方向上...     

人类活动对海南省小海泻湖沉积环境的影响

根据小海泻湖XHK04-01沉积物柱状样的210Pb定年以及总有机碳和总氮含量分析,探讨了人类活动对小海沉积环境的影响.分析表明:1988年以前,总有机碳和总氮的含量稳定在0.6%和0.04%,TOC/TN为14左右,沉积物的有机质主要来自陆地,陆源有机碳的含量占到总有机碳含量的80%,人类活动对沉积环境的影响变化较小;而1988年之后,由于人类活动的加剧,小海沉积物中总有机碳和总氮的含量迅速上升,到表层时总有机碳和总氮的含量均达到最高值,分别为1.2%和0.13%,TOC/TN下降到9,沉积物中小海自生来源的有机碳的比例显著增加,陆源有机碳的比例相对下降到45%.小海沉积物中营养元素的增加,导致小海水质的恶化.人类活动的影响在沉积速率上也有反映,在18cm以下沉积速率为0.46cm·a-1,0-18cm沉积速率为1.26cm·a-1.     

洞庭湖浮游植物增长的限制性营养元素研究

近20年水质监测资料表明,洞庭湖水体富营养化日趋严重。洞庭湖水体主要污染物为氮和磷,而营养盐赋存形态及其含量对浮游植物生长的影响在洞庭湖尚未见报道。2011年9月至2012年8月对洞庭湖浮游植物生物量及主要营养盐赋存形态与含量进行监测,同时利用藻类增长的生物学（NEB）评价方法对限制浮游植物增长的营养盐进行了研究,并分析了浮游植物生物量与各营养元素之间的相关性。结果表明：洞庭湖主要污染物总氮（TN）和总磷（TP）的年平均值分别为1.90 mg·L-1和0.093 mg·L-1,溶解态无机氮（DIN）平均占ρ（TN）比例为87%,溶解态总磷（DTP）平均占ρ（TP）比例为70%。洞庭湖水体中,DIN是TN的主要贡献者,且不同形态DIN的贡献大小依次为ρ（NO3--N）〉ρ（NH4＋-N）〉ρ（NO2--N）;磷形态组成中,TP主要以溶解反应性磷（SRP）存在。春季洞庭湖水体中ρ（TN）、ρ（TP）较高,这一结果可能源于春季面源污染。洞庭湖水体中ρ（Chla）与氮显著正相关,与磷显著负相关。NEB 实验结果表明氮对洞庭湖浮游植物生长有明显的促进作用,其幅度随氮浓度的增加而加强,而磷对浮游植物的生长影响不大,有时出现抑制作用,硝态氮与磷之间不存在交互作用。因此,氮可能是洞庭湖浮游植物增长的主要限制性营养因子,这一研究暗示在洞庭湖富营养化控制过程中应特别注重氮的控制。     

中国东部浅水湖泊沉积物总氮总磷基准阈值研究

受人类活动的影响,东部浅水湖泊沉积物中总氮、总磷负荷很高,当外来污染源得到控制时,底泥中的营养盐会逐渐释放出来,对湖泊水质与生态系统影响很大。为合理削减湖泊内源污染,控制沉积物中营养盐向上覆水体释放,研究制定东部浅水湖泊沉积物总氮、总磷基准阈值,分别测定了100个湖泊的896个表层沉积物样品和8个典型湖泊11个柱芯的沉积物总氮（TN）、总磷（TP）含量,分析了沉积物TN、TP浓度剖面分布特征。通过频度分布法对100个湖泊沉积物总氮总磷的污染状况进行评价,通过背景值比较法确定了8个典型湖泊沉积物的TN、TP背景值。结果表明,100个湖泊的表层沉积物TN浓度范围在479.70~5 573.65 mg·kg-1,TP浓度范围在248.44~1000.33 mg·kg-1,不同湖泊表层沉积物中TN、TP值差异较大。8个典型湖泊沉积物总氮、总磷含量整体上表现出随着深度增加而下降变化趋势,在深层沉积物中含量保持稳定。所调查8个湖泊TN均值为1443.83 mg·kg-1,变化范围为247.45~3719.46 mg·kg-1,各湖泊中TN均值表现为：沱湖〉焦岗湖〉花园湖〉七里湖〉北民湖〉大通湖〉城东湖〉瓦埠湖;TP均值为519.62 mg·kg-1,变化范围为225.41~1944.89 mg·kg-1,各湖泊中TP均值表现为：北民湖〉大通湖〉七里湖〉焦岗湖〉沱湖〉瓦埠湖〉城东湖〉花园湖。不同湖泊沉积物总氮、总磷背景值差异很大。通过对100个湖泊表层沉积物TN、TP的频度分析发现,沉积物营养盐含量上25%点位对应的TP质量浓度398.51mg·kg-1,TN质量浓度为1106.24 mg·kg-1,沉积物营养盐含量下25%点位对应的TP质量浓度664.58 mg·kg-1,TN质量浓度为2916.66 mg·kg-1。通过互相之间的比较分析,推荐采用背景值比较法确定的各湖泊沉积物总氮、总磷背景值均值与频度分步法25%点位对应的总氮值和40%点位对应的总磷值作为东部浅水湖泊沉积物总氮、总磷基准阈值。因此,?     

粤西三座重要供水水库沉积物营养盐负荷与重金属污染特征

为揭示粤西3座供水水库（高州水库、鹤地水库、大水桥水库）沉积物营养盐负荷及重金属污染特征,于2008年6月在各水库大坝前湖泊区采集柱状沉积物,运用SMT法、碱性过硫酸钾消解法、烧失法和ICP-MS法分别测定其柱状沉积物中氮磷营养盐、有机质和7种重金属（Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr与Hg）的含量,并采用潜在生态风险指数法对表层重金属污染的潜在生态风险进行评价,同时通过相关性分析重金属的可能来源。结果表明：3座水库沉积物总氮质量分数为1.13~3.37 mg·g-1,有机质为11.83~20.37 mg·g-1,其表层总氮、有机质的质量分数大小顺序为高州水库〉大水桥水库〉鹤地水库,总磷的质量浓度在0.22~0.77 mg·g-1之间,其表层总磷质量分数大小顺序为高州水库〉鹤地水库〉大水桥水库,在垂直剖面上,总氮、总磷与有机质的质量分数在16 cm至表层沉积物垂直断面显著高于其他断面,表明近些年来水库内源营养盐负荷逐渐加重。重金属质量分数平均值均高于广东省土壤环境背景值,总体呈现随深度增加而降低的趋势,但3座水库间重金属质量分数差异较大,其中鹤地和高州水库的Zn和Pb污染相对严重（质量分数分别为Zn：353.15、693.35 mg·kg-1;Pb：74.51、127.91 mg·kg-1）,大水桥水库的Cr和Ni污染相对严重（质量分数分别为Cr：238.69 mg·kg-1;Ni：251.06 mg·kg-1）。潜在生态风险评价表明,3座水库Cd和Hg具有高的生态危害,应引起重视,其他重金属则处于轻微的生态危害等级。同时沉积物高有机质的质量浓度经矿化分解可能加剧水体重金属生态危害。根据相关性分析和其他相关资料可知,粤西农业区大量化肥农药面源污染汇入造成水库初级生产力提高并最终沉降可能是沉积物营养盐、有机质与重金属的主要来源。     

太湖梅梁湾水体微囊藻毒素含量的季节变化特征及其影响因素研究

采用高效液相色谱法对太湖梅梁湾水体中微囊藻毒素的质量浓度进行春、夏、秋、冬4个季节的监测,分析了梅梁湾水体中微囊藻毒素（MC-RR,MC-YR,MC-LR）质量浓度的季节变化特征及其与水体中总氮、总磷、CODMn和浮游藻类等富营养化指标的相关关系。分析结果表明：MCs夏季（8月份）质量浓度最高,为（0.78±0.99）μg.L-1,其次为春季（5月份）和秋季（11月份）,分别为（0.43±0.96）和（0.50±1.12）μg.L-1,冬季（2月份）质量浓度显著降低,为（0.14±0.27）μg.L-1;水体中MCs的检出质量浓度与常规水化学指标之间相关性分析表明：MC-LR的质量浓度与TP的质量浓度呈极显著正相关与TN/TP呈极显著负相关（P〈0.01）,与CODMn呈显著正相关（P〈0.05）;水体中MCs的检出质量浓度与浮游藻类生物量相关性分析表明：水体中MCs的检出质量浓度与微囊藻及蓝藻生物量有显著相关关系,太湖梅梁湾的藻毒素主要由微囊藻属（Microcystis）产生。     

华北高产农田施用生物质炭对耕层土壤总氮和碱解氮含量的影响

基于华北高产农田3年的定位试验,探讨冬小麦-夏玉米轮作制度下,生物质炭与化肥配施对土壤耕层全氮与碱解氮质量分数的影响。试验设CK（单施化肥）,C1（施用化肥＋秸秆炭2 250 kg.hm-2）,C2（施用化肥＋秸秆炭4 500 kg.hm-2）;CN（施用炭基缓释肥750 kg.hm-2）4个处理,随机区组排列,3次重复。结果表明：施用生物质炭明显增加了土壤耕层全氮的质量分数,其中在0～7.5 cm土层,C2处理土壤全氮的质量分数最大,为1.7 g.kg-1,与CK处理相比差异显著（P〈0.05）;在7.5～15 cm土层,生物质炭的各处理虽能增加土壤全氮的质量分数,但差异不显著（P〈0.05）。在这2个土层中,施用生物质炭对土壤碱解氮的质量分数没有显著影响。结果初步表明,在华北高产粮区施用生物质炭对增加耕层土壤全氮量有积极意义。     

三峡水库香溪河库湾氮磷分布状况及沉积物污染评价

为了解三峡大坝蓄水完成之后香溪河库湾水体及沉积物中氮、磷的分布状况以及沉积物污染水平,2013年4月对三峡水库香溪河库湾进行调查采样,测定表层水及沉积物中氮磷含量和形态组成。结果表明,香溪河库湾表层水总磷(TP)含量范围为0.20~0.51 mg·L~(-1),总氮(TN)含量范围为0.54~2.25 mg·L~(-1),TP主要由磷酸盐(PO_4~(3-))组成,TN主要由硝酸盐(NO_3~-)以及氨氮(NH_4~+)组成,TP在空间上呈现从河口向库尾逐渐升高的分布格局,TN分布从河口向库尾逐渐降低。香溪河库湾沉积物中TP含量变化范围为642~1 189 mg·kg~(-1),TN含量变化范围为867~1 718 mg·kg~(-1),沉积物TP含量分布呈现上游高下游低,沉积物TN分布趋势呈现中间高,两头低。沉积物中TP主要由无机磷(IP)组成,有机磷(OP)所占比例较小,其中IP由钙磷(Ca-P)、铁铝磷(Fe/Al-P)组成,三者含量:Ca-POPFe/Al-P,且沉积物TP含量空间变化受到三者影响(P0.05)。采用单一因子标准指数法对香溪河库湾沉积物中TN、TP污染水平进行评价,结果表明,表层沉积物中TN、TP最低级别污染指数平均值为2.0和1.6,表层沉积物中TN、TP污染指数均超过最低污染水平,且TP的严重级别污染指数达到0.5以上。三峡水库三期蓄水完成以后,香溪河库湾表层水体中氮磷含量较初期蓄水有所升高,各样点沉积物中氮磷含量表现出相同的趋势,沉积物中不稳定磷释放对水体富营养化具有影响,香溪河库湾的表层沉积物已经受到一定的污染,磷污染水平较高。     

呼伦湖冰封期污染特征分析及对水处理的意义

以内蒙古呼伦湖为研究对象,对其在冰封过程中总氮、总磷和有机物在冰体和水体中的浓度及分布特征及其在呼伦湖的空间变异性进行分析。结果表明,冰封条件下,呼伦湖水体中总氮、总磷和有机物的含量均大于其在对应冰体中的含量,其含量均值分别是其对应冰体中的3.144倍、2.200倍和3.042倍,即低温冷冻过程对水体中的污染物有一定的浓缩效应;水体中各营养盐和有机物的空间变异性明显小于其在冰体中的;从固-液相平衡理论、结晶学理论和热力学理论三个方面对冷冻浓缩效应做出了合理的解释。研究认为,可以将冷冻浓缩效应运用到给水处理和污水处理领域,这样既可以进行大规模的处理,也可以节约资源、保护环境。     

模拟稻田中氮磷的变化特征及其降污潜力分析

为研究稻田中氮磷的变化特征和降污潜力,采用室外微区模拟稻田春耕施肥耕整试验,在3、6cm和9cm等3个不同蓄水深度处理（分别表示为t-3、t-6、t-9）条件下,对稻田氮磷含量变化的动态特征及降污潜力进行了探讨。田面水氮磷质量浓度变化与土壤中氮磷的流失密切相关。土壤扰动、基肥（缓释肥）的释放、硝化-反硝化作用、悬浮颗粒物（SS）的物理沉降等综合因素的影响,是导致田面水氮磷质量浓度变化呈先升后降趋势的主要原因。在蓄水处理后1周内,各处理的田面水氮磷质量浓度大小顺序为：Ct-3〉Ct-6〉Ct-9,总氮（TN）、总磷（TP）质量浓度与蓄水深度呈显著的负相关（Y=-33.97x＋133.4,R2=0.999和y=-0.115x＋0.61,R2=0.994）。春耕插秧时,因水分管理要求,需要立即排水,相对于蓄水3cm的常规水分管理,若能蓄水9cm后再排放,可减少排放总氮45.57%~86.88%、总磷33.02%~62.79%;若蓄水6cm再排放,可减少排放总氮35.76%~72.13%、总磷9.88%~50%。但考虑到＂浅水活苗＂之实际,以人工蓄水5~6cm较为适宜。另外,在蓄水5~6cm的前提下,于第5d或第7d排水,减排降污效果显著;第5d排水,相比第3d排水,可减少排放总氮21.22%~55.41%、总磷67.67%~83.70%。从稻田春耕生产实际要求和降污效能综合考虑,选择6cm的蓄水深度并在第5d排水,是提高稻田减排降污潜力的农艺措施之一。