摇蚊幼虫与霍普水丝蚓扰动对河流沉积物中氮、磷、氧释放的影响

定量研究河床沉积物中的生物扰动对污染物的影响效应,对于维护河流健康具有重要的理论指导作用.基于室内实验模拟摇蚊和霍普水丝蚓对河床沉积物的扰动过程,研究两种生物扰动作用对沉积物中氮、磷释放以及生物扰动对上覆水中溶解氧的影响.在相同的沉积物环境中分别放入单一物种,实验结果显示,相对于空白组,摇蚊幼虫组的上覆水中氨氮、总氮、总磷平均净增量分别为2.32、0.787、0.105 mg · L^-1,霍普水丝蚓组的氨氮、总氮、总磷平均净增量分别为0.72、0.462、0.063 mg · L^-1,表明摇蚊幼虫和霍普水丝蚓的扰动作用均能促进沉积物中氨氮、总氮、总磷向上覆水中的释放,且摇蚊幼虫对污染物释放的作用效果比水丝蚓更明显;当摇蚊幼虫和水丝蚓混合放入后,摇蚊幼虫对沉积物中氨氮、总氮、总磷释放起主要促进作用;在混合实验组(摇蚊23条,霍普水丝蚓47条)中,氨氮、总氮、总磷的平均净增量均低于单一物种的摇蚊组和水丝蚓组,表明在该组中,摇蚊幼虫和霍普水丝蚓在沉积物中共同扰动作用对氮、磷释放的促进效果减弱;对上覆水中溶解氧浓度而言,摇蚊所占比例越高,溶解氧浓度就越低,且上覆水中的溶解氧浓度变化,会影响生物扰动对沉积物氮、磷释放的效果.     

太湖摇蚊幼虫对底质环境及内源释放的影响

该研究通过开展室内原位静态模拟试验,探讨了太湖梅梁湾常见优势种类羽摇蚊和长足摇蚊对底质环境以及内源释放的生物扰动效应,研究结果表明:2种幼虫均促进了沉积物的耗氧作用、显著降低了上覆水的溶氧量、促进沉积物中硝态氮向间隙水的溶出、促进沉积物氨氮向上覆水的释放;长足摇蚊促进了沉积物碱性磷酸酶活性和溶解反应性磷的溶出。2种摇蚊幼虫的物理扰动和生理代谢活动改变了泥水界面的氧化还原环境,促进沉积物的耗氧矿化作用,从而加速内源释放,对沉积物-间隙水营养盐的溶出和吸附平衡产生显著影响。     

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．     

河蚬或藻存在下组合扰动对内源磷迁移的影响

为阐明河蚬(Corbicula fluminea)或铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)存在下,物理和摇蚊幼虫组合扰动对内源磷再生和迁移转化的影响,以太湖梅梁湾上覆水和沉积物为研究对象,分析了上覆水、间隙水、沉积物中不同形态磷的变化规律.结果表明,与摇蚊幼虫扰动和组合扰动相比,河蚬或藻类的出现都会使得上覆水中不同形态磷(总磷、溶解性总磷、溶解性磷酸盐、颗粒态磷)显著增加.河蚬或藻类均导致间隙水DIP明显降低,并致使DIP峰值区域向更深处迁移(3~4cm变为4~5cm),而对照试验则相反.与对照试验相比,河蚬或藻存在下组合扰动均导致0~4cm沉积物NH₄Cl-P含量及其占总磷百分比降低,Fe/Al-P含量及其占总磷百分比增加,并且河蚬或藻对NH₄Cl-P降低和Fe/Al-P增加的影响基本一致.在多种扰动因素存下,摇蚊幼虫对上覆水中DTP和DIP贡献最大,后者可能源于摇蚊幼虫显著降低了间隙水中DIP含量及沉积物中NH₄Cl-P含量.这暗示了在组合扰动基础上叠加河蚬或者藻类,均进一步促进了内源磷再生和迁移.     

巢湖周围池塘氮、磷和有机质研究

巢湖周围池塘众多,根据池塘位置和地表径流补给差异,池塘可以分为村庄内池塘、毗邻村庄池塘和农田区域池塘(远离村庄的池塘).本研究采集了巢湖周围136口池塘上覆水和沉积物样品,调查巢湖周围池塘中氮、磷以及有机质污染现状.结果表明,池塘上覆水中总氮、氨氮、硝态氮、亚硝态氮、总磷、溶解态磷和COD平均含量分别为2.53、0.65、0.18、0.02、0.97、0.38和51.58mg·L-1;池塘沉积物中总氮、氨氮、硝态氮、亚硝态氮、总磷、无机磷、有机磷和烧失量平均含量分别为1575.36、35.73、13.30、2.88、933.19、490.14、414.75mg·kg-1和5.44%;90%以上的池塘总氮、总磷含量达到或超过富营养化水平.位于村庄内的池塘上覆水和沉积物中总氮和氨氮的含量显著高于位于农田区域的池塘.上覆水和沉积物中无机氮表现为:氨氮硝态氮亚硝态氮.池塘上覆水和沉积物中有机质与总氮、总磷之间存在显著的正相关性.池塘中氮、磷和有机物质主要为陆源性输入,池塘位置和径流补给方式明显影响其中的氮、磷和有机质含量.通过截留径流中的氮、磷和有机质,池塘能够有效减少进入巢湖的营养盐含量.     

物理和摇蚊幼虫组合扰动对内源磷再生和形态转化的协同作用

为探讨物理和摇蚊幼虫组合扰动对内源磷再生和形态转化的协同作用,选取了苏州某富营养化河道为研究对象.利用室内静态培养试验和Rhizon间隙水采样技术,着重对比了单纯的摇蚊幼虫扰动和组合扰动下,上覆水、间隙水、沉积物中磷形态数量分布的变化规律.结果表明,组合扰动下,上覆水中不同形态磷含量(TP、PP、DTP、DIP)均处于较高水平,明显高于摇蚊幼虫扰动.这可归因于微生物活性的显著增加.与摇蚊幼虫扰动相比,组合扰动下,间隙水中DIP和Fe2+浓度的降低幅度和降低范围明显更大.这主要是由于物理扰动和底栖生物扰动产生的叠加效应,导致溶解氧渗透深度增加.另外,0~2 cm沉积物中,NH4Cl-P含量明显降低,Fe/Al-P明显增加,并且,NH4Cl-P和Fe/Al-P的变化幅度均在组合扰动下最大.这暗示了物理扰动和底栖生物扰动对磷再生和迁移产生的叠加效应.     

不同类型湖泊沉积物中氮释放规律研究

通过对武汉市东湖子湖郭郑湖、庙湖以及南湖这3个不同类型的湖泊进行释氮模拟实验,结果表明:(1)在厌氧条件下,不同污染程度的湖泊中沉积物释氮作用均比较明显。为了抑制沉积物向上覆水释氮,控制湖泊富营养化,保持湖泊较高的溶解氧水平是必要的。(2)在厌氧条件下,高温对不同类型湖泊总氮和氨氮的释放均能起到促进作用。(3)沉积物与上覆水间污染物的浓度梯度越大,总氮和氨氮的释放速率与释氮量也越大,此时温度的影响不明显。(4)通过比较3类湖泊沉积物上覆水中总氮和氨氮两者的释放浓度可知,氨氮的释放贡献十分显著,因此控制氨氮的释放量对于控制湖泊氮释放量具有显著效果。     

霍甫水丝蚓对太湖梅梁湾沉积物影响——水界面无机氮、磷交换

根据太湖梅梁湾大型底柄动物的自然分布特征,运用沉积物-水微宇宙的实验方法评估了霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeristeri)对太湖沉积物无机氮和磷释放的影响,通过对比分析沉积物和上覆水无机氮浓度、沉积物和上覆水之间无机氮的循环规律及沉积物中无机氮的剖面特征在有/无水蚯蚓活动背景下的差异,探讨了寡毛类底...     

溶解氧和光照对狐尾藻衰亡释放氮磷碳的影响

将杀青后的狐尾藻(Myriophyllum spicatum)切成0.5～1cm段浸泡于添加氯仿(抑制微生物活性)的装水烧杯中,置于人工气候箱(温度为5℃),考察光照和溶解氧对因植物组织溶解而导致的氮磷碳释放的影响。研究结果表明曝气组总氮释放量平均3.33mg/L,比不曝气组高6.39%。总磷释放量平均15.07mg/L,比不曝气组低50%以上。COD平均释放量66.83mg/L,为不曝气组2倍以上。(1)曝气抑制了硝氮释放。在搅拌作用下,植物残体和水溶液充分碰撞与接触,加速植物残体中氮和碳向水中转化,导致曝气组总氮、氨氮、有机氮和COD升高。曝气组植物残体破碎导致表面积增加对磷吸收的促进程度强于对附着作用的降低以及植物残体磷释放作用的增加,综合作用下导致水中磷浓度降低。曝气抑制了硝氮、总磷、溶解性总磷和溶解性无机磷释放。(2)有光照组总氮、总磷和COD平均浓度分别为3.13,30.53和32.51mg/L,分别为无光照组的1.24,3.28和2.46倍。光照促进狐尾藻总氮、氨氮、硝氮、总磷、溶解性总磷、溶解性无机磷及碳的释放,但抑制有机氮释放。     

京杭大运河(苏州段)内源磷形态分布及其对扰动的响应

以京杭大运河(苏州段)不同外源汇入断面的沉积物和上覆水为实验材料,研究了扰动条件下上覆水、沉积物中不同形态磷数量分布及形态转化过程.结果表明,污水厂尾水排放口处的沉积物内源磷更容易释放,且扰动期间上覆水中不同形态磷(TP、PP、DTP、DIP)均处于较高水平,明显高于风景区和居民区,此外,也归因于水丝蚓的生物扰动.但随着扰动次数的增加,上覆水中各形态磷含量呈降低趋势.扰动显著改变了上覆水中形态磷分布规律,DIP/DTP、DIP/TP及DIP/DTP比值呈降低趋势,并在第11 d以后趋于稳定,但在有水丝蚓扰动下,改变幅度变小.扰动导致沉积物中不同形态磷含量发生变化,NH_4Cl-P含量明显降低,Fe/Al-P明显增加,其中,污水厂尾水排放口沉积物中NH4Cl-P和Fe/Al-P的变化幅度最大.     

扰动与钝化剂对水/沉积物系统中磷释放及磷形态的影响

考察了扰动与钝化剂对滇池重污染底泥的磷释放的影响.结果表明,钝化剂(PAM+聚铝)有显著的抑制沉积物的磷释放和捕捉上覆水中含磷颗粒的效果.加钝化剂后,上覆水的总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)和溶解性无机磷(DIP)分别比未加钝化剂组低50.0%～89.8%,85.5%～97.9%和96.5%～100.0%.扰动促进了沉积物的磷释放,这是因为扰动导致泥水混合程度增加;扰动导致沉积物氧化还原状态的改变.5d后扰动组的磷开始释放,而未扰动组在第52d仍未释放.沉积物中释放的磷主要是磷酸盐.扰动促进了DIP的释放,扰动后DTP/TP、DIP/DTP及DIP/TP均增加.投加的铝盐的量在试验期间导致的上覆水中残余铝的含量在安全范围内.扰动对上覆水中残余铝的含量影响不大.     

太湖蓝藻水华衰亡对沉积物氮、磷释放的影响

在太湖草型区、藻型区及河口区采集原状泥柱进行加藻培养实验,监测培养过程中溶解氧(DO)、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)、磷酸根(PO43--P)等相关指标的变化.结果表明,蔽光培养导致加藻体系中蓝藻大量死亡,形成水体极度缺氧环境(DO接近0),沉积物氮、磷释放量改变,上覆水NH4+-N、PO43--P...     

霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)环境监测与生态修复效应研究进展

霍甫水丝蚓为常见的优势底栖动物,耐污力和适应性强,环境变化敏感,在环境监测和生物修复中具有重要的价值。一方面,对污染物具有生物富集能力,可作为一种指示生物表征与评价水体富营养化和污染状况;另一方面,其生物扰动显著影响沉积物-水界面的营养盐、重金属、有机污染物迁移转化,进而间接影响功能微生物和水生植物生长,显示出一定的生物修复潜力。霍甫水丝蚓环境效应总体表现为两面性,既能促进底泥物质向上覆水释放,有时又参与代谢降解固定污染物。本文综述了霍甫水丝蚓的环境监测作用、水环境生物修复作用及机制,认为利用底栖动物霍甫水丝蚓修复污染水环境有望成为一种新的途径。     

原位化学处理对沉积物-水系统氮磷影响研究

为研究原位处理技术对沉积物-水系统中氮磷元素的影响,采用了硝酸钙、硫酸铝、硫酸铁和锁磷剂4种原位处理剂处理底泥,测定了沉积物-水系统中氮磷的形态和含量。结果表明:4种原位处理剂都使间隙水中总磷和溶解性磷浓度显著降低;硫酸铝使上覆水中总磷和溶解性磷浓度降低,硝酸钙使上覆水中磷含量升高;4种处理剂对沉积物中磷形态变化影响显著,硝酸钙使松散态磷和氧化还原敏感磷含量升高,硫酸铝和硫酸铁分别增加了金属氧化物结合磷和氧化还原敏感磷含量,锁磷剂使较易释放的磷转变为较稳定的形态;硫酸铁和硫酸铝的使用使上覆水中pH降低,这几种处理剂都会使沉积物-水系统中氨氮和总氮含量有所升高。综合以上结果,硫酸铝原位处理效果最好,锁磷剂可降低沉积物中磷释放的风险,但只有在剂量足够时,才具有去除上覆水中磷的能力。     

底栖藻对水丝蚓生物扰动效应的抑制研究

霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)是富营养化湖泊中的底栖动物优势种,通过生物扰动可以提高水体营养盐浓度,并促进浮游植物生长.富营养浅水湖泊经生态修复后,水体透明度会得到改善,有利于底栖藻快速生长,从而降低水体营养盐水平.那么,底栖藻能否抑制水丝蚓对富营养水体水质的不良影响?为此,本文开展了双因素(底栖藻和水丝蚓)的室外受控实验,结果表明:在无底栖藻处理中,水丝蚓显著提高了水体总氮(TN)、总磷(TP)、总溶解磷(TDP)和叶绿素a(Chl-a)浓度,同时显著降低水体溶解氧(DO)浓度;而在有底栖藻处理中,水丝蚓对水体TP、DO及Chl-a浓度的影响不显著.研究结果表明,水丝蚓的生物扰动提高了水体营养盐和浮游植物浓度,促进水体富营养化.但底栖藻群落的发展能在一定程度上抑制水丝蚓的生物扰动效应.     

古夫河上覆水和表层沉积物中总氮和总磷空间分布特征及其相关性

对古夫河干流17个采样点的上覆水和表层沉积物中总氮和总磷含量进行调查,利用多元统计方法对数据进行分析,研究了上覆水和表层沉积物中总氮和总磷含量的空间分布特征及其相关性。结果表明:古夫河上覆水中总氮含量年均值总体上从GF01~GF12样点递减,在GF13~GF18样点增加,部分样点略有波动;上覆水中总磷含量在GF01~GF09样点变化不显著,在GF10~GF18样点分布差异较大;表层沉积物中总氮含量从GF01~GF05样点呈现先增加后减少的趋势,下游无明显的变化规律;表层沉积物中总磷含量无明显的变化规律;总体上古夫河上游古夫—神农架河段上覆水中总氮含量与表层沉积物中总氮含量无相关性,而在下游古夫—库湾河段(GF14~GF18),上覆水中总氮含量与表层沉积物中总氮含量成显著正相关;古夫河上覆水中总磷含量与表层沉积物中总磷含量无相关性。     

多重扰动对湖泊内源磷迁移转化的影响

为了阐明多重扰动因素对内源磷迁移转化的影响,以太湖梅梁湾沉积物为研究对象,借助Rhizon间隙水采样技术、Unisense微电极系统等技术,研究了扰动下泥水两相间溶解氧、不同形态磷、铁离子等变化规律.结果表明,与对照实验相比,河蚬的出现致使沉积物内部溶解氧含量降低.扰动致使间隙水中DIP的峰值区域由3~4 cm迁移至4~5 cm,暗示了摇蚊幼虫和河蚬的引入使得DIP再生的"活跃区域"更深入泥层.并且,河蚬和藻类的出现进一步降低了间隙水中DIP的含量,其主要来源于NH_4Cl-P的释放,去向为上覆水和形成Fe/Al-P.随着扰动因素的增加,NH_4Cl-P转化为Fe/Al-P的比重也逐渐增加(由44%增至59%).     

密云水库水质特性分析研究

2000～2004年间,密云水库氨氮指标有明显上升的趋势;硝酸盐氮、总氮也大体上呈上升趋势,其余各主要水质指标溶解氧、高锰酸盐指数、生化需氧量和总磷等均无明显变化.密云水库底栖动物共有摇蚊幼虫、环节动物、软体动物3 大类,其中摇蚊幼虫和环节动物中的寡毛类为优势类群.密云水库的浮游藻类群落主要由硅、绿、金、蓝藻等组成.     

光合细菌投加量对湖泊污染修复的作用效应

富营养化湖泊的微生物修复具有良好的发展前景。采用室内模拟实验,选取武汉市墨水湖表层沉积物及相应上覆水,研究了光合细菌投加量对湖泊污染修复的作用效应。结果表明:经过10 d的处理,随着PSB投加量的增加,上覆水及沉积物的各项指标均呈现下降的趋势。与对照相比,投加1%PSB,上覆水中CODMn降低了31.6%,氨氮和总氮含量分别降低了52.4%、20.5%,溶解性磷和总磷含量分别降低了83.7%、63%;沉积物的总氮、总磷含量也明显下降,沉积物有机质含量降低了60.3%。PSB投加百分比与上覆水CODMn、总氮、总磷含量及沉积物总磷呈显著的负相关关系(P<0.05),与上覆水氨氮及沉积物有机质之间呈极显著的相关性(P<0.01)。证明利用富营养化水体修复接种光合细菌可以起到有效降低水体营养水平的目的。     

梁子湖沉积物营养盐的空间分布特征及其污染评价

采集梁子湖柱状沉积物,分析其硝氮、亚硝氮、氨氮、总氮和总磷的空间分布特征,并评价其污染程度.结果表明:梁子湖表层沉积物(0~5 cm)总氮、总磷、氨氮、硝氮、亚硝氮的含量范围依次为598~1372 mg·kg~(-1)、323~804 mg·kg~(-1)、60.7~142 mg·kg~(-1)、4.16~31.6 mg·kg~(-1)和0.001~2.29 mg·kg~(-1).湖心区营养盐含量较低,湖区西部营养盐含量高于湖区东南部.人类活动和污染物输入强度对梁子湖表层沉积物营养盐的空间分布特征有较大影响.沉积物硝氮、亚硝氮含量从深层到浅层递增,在2~3 cm处达到峰值,这表明梁子湖流域在该沉积时期的营养物污染较为严重.沉积物5~10 cm深度的氨氮含量为各深度中的最高值,但因水生生物对氨氮的优先吸收作用,其含量均在150 mg·kg~(-1)以下.同一区域的沉积物总氮、总磷含量的垂向变化特征相似,来自地壳释放的磷使得总磷含量的垂向波动幅度远大于总氮,这揭示了梁子湖沉积物中氮、磷的富集很可能来自同源污染物.该流域发达的水产养殖业是导致沉积物中氮、磷富集的原因之一.表层沉积物总氮和总磷的标准指数变化范围分别为1.09~2.49和0.54~1.34,梁子湖环境质量受到氮素的影响更为严重.湖区表层沉积物总氮、总磷的含量范围分别为598~1372 mg·kg~(-1)和323~804 mg·kg~(-1),均已超出我国东部浅水湖泊沉积物的营养物阈值参考范围,对湖泊生态系统构成了一定的威胁,需要格外关注.