不同溶解氧条件下沉积物-水体系磷循环

磷是控制富营养化水平和水环境演变的关键元素.沉积物-间隙水体系是影响近海水体磷循环的主要界面,而上覆水溶解氧（DO）则是影响这一界面磷转化行为和界面通量的控制因子.针对近海环境特征,利用沉积物多管培养装置进行室内实验和动力学过程研究,探讨了DO变化对沉积物-间隙水体系磷的赋存形态、转化和释放的影响.结果表明,上覆水DO变化对沉积物-水界面溶解态活性磷酸盐（DRP）交换通量有显著的影响,低氧条件下沉积物具有较富氧和无氧更高的DRP交换通量;富氧条件下沉积物中总磷在表层富集量最高,具有较高的保存能力,低氧和无氧状态下沉积物对磷的保存能力降低;低氧条件下沉积物中铁结合磷的还原溶解和有机质的矿化是水体的主要磷源.在不同DO条件下,磷的转换呈现出差异化的特征,其中低氧状态下沉积物-水界面的变化和理想的早期成岩模式最为接近.可见,溶解氧对沉积物-间隙水体系磷的释放和转化有着显著的影响,是控制磷循环的重要因素.     

滇池不同湖区沉积物正构烷烃的分布特征及其环境意义

为探明滇池沉积物中有机质的组成特征及其环境意义,2014年7月采集滇池北部和南部各一根柱状沉积物样品,分析了TOC(总有机碳)、TN(总氮)、正构烷烃含量剖面变化规律.结果表明:1滇池沉积物中TOC与TN自20世纪70年代以后增加显著,说明了滇池初级生产力不断提高;2滇池沉积物正构烷烃代用指标n-C27/n-C31比值及Paq和CPI表明,滇池沉积物从下往上草本植物与木本植物交替变化,且沉积物中的高碳数有机质主要来自滇池内源的沉水和漂浮大型植物;3C/N比值及正构烷烃分布特征表明,滇池不同湖区沉积物有机质来源存在差异:滇池北部沉积物中有机质主要来源于內源植物和陆源有机物的人为源;滇池南部沉积物中有机质主要来源于內源大型水生植物和陆源高等植物混源.为此,在今后滇池沉积物有机质的研究中,应加强对滇池不同湖区有机质的深入分析.     

沉积物与土壤有机质化学发光分析技术研究

文章提出了一种新的快速、现场分析沉积物和土壤中有机质含量以及组成特征的方法。该方法的提出建立在臭氧与沉积物和土壤中有机质发生氧化反应过程中会产生化学发光现象基础上。研究发现,不同沉积物和土壤样品由于组成结构不同,所产生的化学发光动力学曲线具有明显特异性差异。利用这种差异,通过原理试验样机所获取的样品化学发光动力学曲线,文章针对沉积物和土壤中有机质进行了初步的定量、定性含量研究,并结合现有检测方法,验证了臭氧氧化发光分析方法分析沉积物和土壤中有机质的可行性。根据实验中得到的不同沉积物和土壤样品化学发光动力学曲线具有很大信息差异的现象,进一步提出了建立沉积物和土壤中有机质特征编码"有机质指纹"的概念。     

太湖西部湖区沉积物厌氧氨氧化潜在速率及其脱氮贡献研究

厌氧氨氧化作为一种异于反硝化的氮转化途径,可同时将氨氮与亚硝氮转化为氮气,是沉积环境中重要的脱氮过程.本文基于15N同位素配对技术,利用15NH+4、15NH+4+14NO-3和15NO-3三组同位素开展泥浆培养试验,研究了四季太湖西部湖区沉积物厌氧氨氧化潜在速率及其脱氮贡献率;结合厌氧氨氧化功能基因丰度及沉积物理化特征,探讨了沉积物厌氧氨氧化潜在速率季节性差异的成因.研究结果表明:沉积物厌氧氨氧化潜在速率存在显著的季节差异性,夏、秋季显著高于春、冬季,秋季最高,为10.11μmol·kg-1·h-1(以N2计,下同),冬季最低,为3.24μmol·kg-1·h-1;沉积物总脱氮速率为10.67~31.02μmol·kg-1·h-1,其中厌氧氨氧化脱氮效应显著,四季脱氮贡献率高达30%~40%.有机质、氨氮及其功能基因丰度是影响厌氧氨氧化潜在速率的重要因子,研究区域沉积物孔隙水夏、秋季氨氮浓度和厌氧氨氧化功能基因丰度均高于春、冬季,沉积物有机质含量低于春、冬季,厌氧氨氧化潜在速率随沉积物孔隙水氨氮及其功能基因丰度升高而升高,随沉积物有机质升高而降低.     

长江中下游浅水湖泊沉积物对磷的吸附特征

研究了长江中下游浅水湖泊1 1个沉积物对磷的吸附等温线及其吸附动力学,并分析了沉积物理化特征对磷吸附特征的影响,研究发现:①沉积物对磷酸盐的吸附主要在前1 0h内完成,在0.5h内吸附反应十分迅速,并逐渐达到吸附平衡;②沉积物本底吸附态磷与其有机质、CEC、总磷、无机磷、有机磷、Fe/Al 磷和总氮显著正相关;对磷酸盐的最大吸附量与其CEC和无机磷、有机质和总磷呈显著负相关;而总最大吸附磷量与其有机质、CEC、总磷、无机磷、有机磷、Fe/Al 磷和总氮含量呈显著正相关;③就目前长江中下游浅水湖泊的水质而言,其沉积物存在解析;沉积物对磷酸盐的吸附 解吸平衡浓度与其有机质,CEC ,总氮,总磷以及各形态磷含量均有显著的正相关关系.本研究条件下,即使是污染较为严重的湖泊,其沉积物也具有向上覆水体释磷酸盐的趋势.     

腐殖酸在海相沉积碳质岩层同生含金性的形成中所起的作用

利用仪器中子活化分析法对世界海洋几个地区的表层沉积物中、从这些沉积物中分离出的腐殖酸中和腐殖酸的分解产物中金的分布进行了比较研究。查明了海洋腐殖酸对Au有聚集作用,证明金参加了腐殖酸大分子特殊核部的组成。评价了与腐殖酸结合的金在海相沉积物金形态的平衡中所做的贡献。由取得的资料可以推论:腐殖酸能有助于海相沉积物(主要是聚集有腐泥型有机质的陆棚和陆坡的沉积物)的同生含金性的形成。     

城市污染河道沉积物碳氮赋存对有机质分解的影响

以城市污染河道沉积物为研究对象,探究城市河道沉积物碳氮赋存特征对有机质分解过程的影响.结果表明,沉积物有机质含量较高是城市河道的显著特征;有机质65%以上以胡敏素类的惰性腐殖质的形式存在;有机氮是氮素的主要赋存形态,约占总氮的57.5%~91.3%;氨氮主要赋存于活性组分中,而惰性有机组分抗分解能力明显高于其他组分;氨氮饱和吸附后的沉积物有机质去除量明显减少,最高达到50%,表明氨氮也是限制有机质分解的重要因素.     

东平湖表层沉积物有机质分布特征及其环境意义

依据表层沉积物样品测定结果,着重分析了东平湖表层沉积物有机质浓度的空间分布特征及其影响因素,并结合历史数据对20世纪90年代以来东平湖沉积物有机质浓度变化状况进行了研究。同时,对东平湖沉积物有机质地球化学行为的环境意义进行了探讨。研究结果表明:东平湖表层沉积物中有机质浓度为0. 74%～2. 83%,平均值为1. 56%。在空间上具有湖区东南向西北方向舌状递减趋势。大汶河来水所携带的外源有机质输入是控制东平湖有机质分布特征的主要因素,养殖业与旅游业的发展以及区域性污废水排放等因素也有一定影响。受外源污染物入湖量显著降低等因素的影响,21世纪以来东平湖有机质浓度较20世纪90年代明显下降。此外,有机质矿化过程中释放的营养盐增加了东平湖水质恶化及水体富营养化的风险,但沉积物中有机质对重金属的吸附、络合作用则有效降低了东平湖重金属污染危害。     

黄河入海口沉积物脂肪烃的分布特征及源解析

为探讨黄河流域生态环境变化对莱州湾生态环境的影响,本研究分析测试了黄河入海口70 cm沉积物柱状样的总有机质参数、脂肪烃组成及含量。结果表明：1968年前,黄河入海口沉积物中有机质含量较低,陆源高等植物源有机质和人类活动源石油烃在沉积物有机质中的占比都较低,藻类、细菌源有机质为沉积物有机质的主要来源;1968-2001年,黄河入海口沉积物中有机质含量逐年增高,沉积物中陆源有机质和人类活动源石油烃含量都呈增长趋势;2001-2010年,黄河入海口沉积物中有机质含量较低,其中,藻类、细菌源有机质占比增大,人类活动源的石油烃污染仍然明显;2010年后,黄河入海口沉积物中有机质含量又呈增高趋势,且沉积物中陆源有机质和人类活动源石油烃含量也呈增长趋势。综上所述,黄河入海口区域有机质污染程度较轻,沉积物有机质呈自然源和人类活动源混合输入特征,其中,人类活动源石油烃是该区域有机质污染的主要来源。     

渤海滩涂沉积物中石油污染物的迁移-转化规律研究

采用紫外分光光度法对2003年夏季渤海滩涂表层沉积物和海水中石油烃含量进行了分析,探讨了海水中可溶油在滩涂沉积物中的迁移转化特征及其影响因素。结果表明,沉积物中石油烃含量在(55.8~2563.4)×10-6,平均值为555.82×10-6,与海洋沉积物质量(GB18668-2002)500×10-6相比,超标率为50%,超标倍数为1.05~5.13倍;受潮流作用和沉积环境的影响,石油烃含量自岸向海呈由低到高的分布特征;研究区是典型的淤泥质海岸带,由于其沉积物颗粒细,有机质含量高,很容易吸附石油烃;沉积物中石油烃是难生物降解的多环芳烃类。     

石油形成的时间和温度:洛帕廷方法在石油勘探中的应用

<正> 近年来已确立,时间和温度是成油作用中及随后石油裂解为甲烷的过程中的重要因素。1971年,N.V.洛帕廷(Lopatin)在苏联发表的一篇论文中描述了一个简单的、能够把时间和温度效应用于计算沉积物中有机质热成熟度的方法。他研究了一种成熟度的“时间-温度指标”来定量他的方法。     

崇明东滩湿地沉积物中汞累积特征及其影响因素研究

湿地是汞的活性库,研究湿地汞的累积特征对揭示湿地汞生物地球化学过程及其生态效应等均具有重要意义. 通过分析崇明东滩沉积物汞累积特征,为进一步深入研究湿地汞的地球化学循环和湿地环境保护提供依据. 采集了崇明东滩湿地高潮滩、中潮滩、中潮滩植被带前缘3个柱状沉积物样品,测得沉积物中w(Hg)为0.015～0.315 mg/kg. 利用地累积指数法对潮滩沉积物中汞的污染状况进行了评价,结果表明:崇明东滩沉积物存在轻度的汞污染. 同时对w(Fe),w(Mn),w(有机质)及粒度等理化参数进行了测定. 采用相关性分析,探讨沉积物中w(有机质),w(Fe),w(Mn)和粒度对沉积物汞累积的影响,指出有机质和铁、锰循环是影响沉积物中汞累积的主导因素,而粒度不是控制因素.      

杭州西湖“香灰土”沉积物轻、重有机质组成特征及其环境意义

为探索城市浅水湖泊高有机质含量沉积物中有机质污染特征及其与氮、磷等营养元素的关系,调查了西湖8个湖区沉积物柱状样不同深度泥层有机质含量及其轻、重组分和氮磷污染特征,通过与国内相关湖泊有机质组分的比较,定量刻画了西湖"香灰土"沉积物的有机质特征.结果表明,西湖沉积物属典型高有机质含量底质,不同湖区底泥有机质含量平均值为28~251 g·kg-1;不同湖区沉积物有机质含量差别很大,引水入口湖区比其他湖区的有机质含量明显偏低;垂向上,大多湖区有机质含量随深度增加而增加,反映出有机质在西湖丰富的沉积历史.有机质轻/重组分离研究表明,西湖沉积物中轻组有机质含量为0.57~9.17 g·kg-1,平均占总有机质的2.83%,重组含量为5.35~347.41 g·kg-1,平均占总有机质的90%;与玄武湖、月湖、太湖、白洋淀等浅水湖泊相比,西湖底泥轻组有机质含量与之相当,但重组有机质含量明显偏高,反映出西湖作为历史悠久的城市湖泊,有机质污染负荷高,底泥腐殖化程度高.西湖底泥轻组有机质与总磷、总氮显著相关,而重组有机质含量仅与总氮含量显著相关,与磷没有相关性,表明轻组有机质对氮、磷内源释放潜力具有较大的影响.研究表明,西湖"香灰土"型沉积物有机质含量高、重组有机质比例高,对内源氮磷释放的缓冲能力强,在西湖营养盐内源负荷控制及水体富营养化治理中应予以充分考虑.     

岸滤系统中磺胺甲恶唑、咖啡因和卡马西平的厌氧转化模拟研究

为了探究药品和个人护理用品(PPCPs)在岸滤系统中的转化过程及其影响因素,采集了不同类型的河床岸滤土壤,模拟岸滤系统中的反硝化和硫还原过程,探究该过程中磺胺甲恶唑(Sulfamethoxazole,SMX)及两种共存PPCPs(咖啡因、卡马西平)的转化过程及中间产物的生成.批次培养实验结果显示,至培养周期第87 d时SMX的生物降解率达到100%,反硝化过程中SMX自第5 d开始转化为两种衍生物—D-SMX及4-nitro-SMX,反硝化反应结束两种衍生物再次还原为SMX.SMX的转化率因有机质的不同而产生差异,添加乙酸钠有机质时SMX的转化率整体高于添加富里酸有机质的转化率;硫还原条件下SMX则完全降解;咖啡因(Caffeine,CFE)的生物降解率高于50%,不同河床土壤的理化性质差异及微生物的分布差异造成CFE的吸附及降解效果有很大差异,投加潮白河沉积物样品中CFE生物降解率高于投加密云水库沉积物样品;卡马西平(Carbamazepine,CMZ)的降解率范围在20%~35%,CMZ在岸滤系统中不易发生降解.     

大连湾表层沉积物中总汞和甲基汞的分布及影响因素

为研究大连湾表层沉积物中THg（总汞）和MeHg（甲基汞）的分布及影响因素,于2016年7月对大连湾12个采样点表层沉积物进行了调查,分析了沉积物中w（THg）和w（MeHg）及其与环境因子的关系.结果表明:①大连湾表层沉积物中w（THg）和w（MeHg）的平均值分别为（79.5±47.1）和（0.53±0.26）ng/g,MeHg%（甲基化比率）范围为0.39%~1.46%,平均值为0.74%.②沉积物中w（THg）和w（MeHg）均表现出由湾内向湾外降低的趋势,而MeHg%的空间分布特征与w（THg）和w（MeHg）相反,并且水产养殖活动的外源输入也可对MeHg%产生影响.③w（MeHg）与各环境因子均呈显著相关关系,表明沉积物中w（MeHg）主要受w（THg）和氧化还原条件的影响;MeHg%与Hg/C（THg与TOC摩尔比,下同）呈显著负相关,可能主要与沉积物中生物可利用Hg的比例影响有关,而MeHg%虽然与w（TOC）、w（TS）的相关性均不显著,但也体现出有机质和硫对Hg的生物可利用性的影响.研究显示,沉积物中生物可利用Hg在MeHg的产生过程中具有重要作用,而减少大连湾内汞和有机质的输入将有助于降低沉积物中w（MeHg）.      

呼伦湖表层沉积物有机质的释放效应分析

沉积物有机质是湖泊物质循环的重要组成部分之一,研究沉积物有机质的赋存和迁移转化特征对于湖泊生态保护具有重要意义.以位于我国寒旱区的蒙新湖区典型代表湖泊——呼伦湖为例,利用连续提取法、三维荧光激发发射矩阵光谱-平行因子法（EEMs-PARAFAC）和碳稳定同位素（δ13C）、碳氮比值（C/N）指标测定,并结合室内模拟试验,研究了呼伦湖表层沉积物有机质的赋存特征、释放效应及影响因素.结果表明:①呼伦湖表层沉积物有机质含量在26.67~38.09 g/kg之间,其主要组分为胡敏素（HM）,HM占沉积物有机质的相对比例为74.1%.沉积物有机质主要来自于陆源,陆源相对贡献率在80%左右.②沉积物室内静态释放模拟试验结果表明,沉积物有机质释放会导致上覆水中溶解性有机质（DOM）浓度和组分均发生改变,上覆水中溶解性有机碳（DOC）浓度由30.85 mg/L升至37.57 mg/L,类腐殖质组分所占比例升高.沉积物有机质释放还导致上覆水中氮磷浓度升高,其中溶解性总氮（DTN）和溶解性总磷（DTP）的浓度分别升高了0.89和0.16 mg/L.③近年来,呼伦湖流域温度升高,导致呼伦湖沉积物有机质的释放效应增强.研究显示,虽然呼伦湖沉积物有机质主要以难降解组分为主,但是其释放效应对水体碳、氮、磷浓度的影响仍然不容忽视.      

湖泊沉积物中有机碳同位素特征及其古气候环境意义

湖泊沉积物中有机碳同位素受到湖水化学性质(pH值、硬度等)、湖区气温和降水、光照条件、大气压力、CO2分压、盐分及营养元素、有机质的来源、有机质的保存、后期改造及成岩作用等诸多因素的影响，其中有机质的来源、温度和大气压力是影响有机质δ^13C值的主导因素。有机质碳同位素与气候条件存在着一定联系。^13C值高，一般对应于气候的暖期；^13C值低则对应冷期。但实际中比较复杂，两者之间不存在固定的模式，因而，湖泊沉积物有机质^13C在指示古气候变化上存在多解性、复杂性和混乱性。本文利用国内外的一些研究成果，对湖泊沉积物有机质^13C的组成特征及其古气候环境意义的研究现状进行了详细论述。     

铬在沉积物中存在的形态研究

通过对铬在沉积物中存在形态的研究,特别是铬从水相向沉积物转化前后各结合态含量的变化,揭示了铬在沉积物中迁移转化的本质及其在沉积物中存在的稳定性,并探讨了当环境条件发生变化时,再次释放到地下水中的可能性和释放量。     

黄土高原不同植被覆盖下土壤有机碳的分布特征及其同位素组成研究

土壤有机碳（SOC）含量及其8^13C值随深度变化的趋势可以反映植物残体的输入及其在土壤中分解累积特征,有助于揭示SOC循环过程及规律。本研究以黄土高原不同植被类型覆盖条件下的黄土剖面为研究对象,通过测定土壤属性、SOC含量和植物优势种、枯枝落叶、土壤有机质的稳定同位素组成,对该区域SOC深度分布和有机质8”C值组成差...     

煤与其他陆源有机质的油、气生成过程

晚石炭世-二叠纪沉积岩中的煤储量占世界之首。这些煤产出并释放出天然气,但油的生成量却很小,比较起来,诸如在中国、澳大利亚、美国、阿根廷、委内瑞拉及印度尼西亚等国的湖、河、三角洲及半咸水沉积物中沉积的有机质,已产出大量蜡质油,另外,在世界范围的三角洲地区,还产有天然气及凝析油。为何在沉积物中呈浸染状分布的陆相有机质所产出的油比仍属于陆相沉积的石炭纪-二叠纪煤层产出的油多?答案似乎在于氢含量及运移的难易程度上。当有机质和煤的氢含量比碳含量高时即可成油,氢含量低于碳含量时则主要生成天然气。世界上大多数煤的氢含量都很低,而呈浸染状分布在沉积物中的陆源有机质,其氢含量都很高,因而后者能生成较多的油。此外,与沉积岩中浸染状干酪根相此,油、气更易吸附在煤上,这就使得油从煤中迁移出比由通常的页岩生油层中迁移出更加困难。