长江中下游浅水湖泊沉积物磷释放动力学

在室内模拟条件下,通过沉积物磷释放动力学实验,研究了长江中下游浅水湖泊13个沉积物的磷释放动力学特征,并分析了沉积物组成特征对磷释放动力学的影响,结果表明:(1)指数动力学模型可以很好地拟合长江中下游浅水湖泊沉积物磷释放动力学特征,前20h为快反应,磷释放速度较大,随后进入慢反应,逐渐达到最大释放量;(2)沉积物磷释放动力学特征与其组成有关,其中与总氮、总磷和有机质含量呈显著正相关,与沙粒含量呈显著负相关,而与粘粒含量没有达到显著水平,与Olsen-P(0.5mol·L-1NaHCO3,pH8.5提取的磷)和易解吸态磷(RDP)含量达极显著正相关水平;(3)可以根据总磷和有效磷含量来比较和预测湖泊沉积物磷释放动力学特征,且根据有效磷含量可以得到比根据总磷含量更可靠的结果。研究成果可为系统揭示浅水湖泊富营养化发生机制提供依据。     

菹草生长对沉积物间隙水中各形态磷浓度的影响

通过人工构建湖泊生态系统,用湖泊沉积物的上层泥和下层泥分别代表清淤前后的2种基质,研究菹草(Potamogeton crispus)生长对沉积物不同层次间隙水中各形态磷浓度的影响.垂直方向上,将2种基质中的间隙水分为表层、中层和底层3个层次.结果表明,菹草生长能够不同程度地降低各层间隙水中磷浓度,上层泥和下层泥2种基质均表现为表层间隙水溶解性总磷(DTP)和溶解性活性磷(SRP)含量降低幅度最大,DTP含量分别降低68.97％和83.09％,SRP含量分别降低54.57％和96.02％.菹草的吸收作用使得各层间隙水中磷浓度均低于无沉水植物的对照组.试验结束时,2种沉积物中TP含量降低幅度差异不显著,说明疏浚前后种植菹草均可有效控制湖泊内源磷污染.     

外加碳源及沉水植物对沉积物各形态磷的影响

以原沉积物(处理1)和添加0.4%葡萄糖(碳源,处理2)的沉积物作为底质培养狐尾藻,采用室内模拟实验,研究了外加碳源及沉水植物对沉积物有机和无机磷形态的影响。结果表明:随着培养时间的延续,狐尾藻的生长促进了沉积物中磷的释放,其衰退增加了沉积物中磷的沉积;沉水植物对磷的不同赋存形态的影响并不相同,其中对无机磷形态中的Fe/Al-P和有机形态磷中的活性有机磷有显著的影响(p<0.05),而对其它形态磷的影响没有表现出统计差异;无论有无种植沉水植物,外加碳源可促进了沉积物Fe/Al-P和有机磷释放,增加了Ca-P固定;外加碳源显著提高了有机磷中活性有机磷的质量分数(p<0.05),降低了稳定性有机磷的质量分数,而种植沉水植物可显著降低活性有机磷质量分数。说明碳源和沉水植物对沉积物中磷形态分布有重要影响。     

外加碳源及沉水植物对沉积物各形态磷的影响

以原沉积物（处理1）和添加0.4%葡萄糖（碳源,处理2）的沉积物作为底质培养狐尾藻,采用室内模拟实验,研究了外加碳源及沉水植物对沉积物有机和无机磷形态的影响。结果表明：随着培养时间的延续,狐尾藻的生长促进了沉积物中磷的释放,其衰退增加了沉积物中磷的沉积;沉水植物对磷的不同赋存形态的影响并不相同,其中对无机磷形态中的Fe/Al-P和有机形态磷中的活性有机磷有显著的影响（p〈0.05）,而对其它形态磷的影响没有表现出统计差异;无论有无种植沉水植物,外加碳源可促进了沉积物Fe/Al-P和有机磷释放,增加了Ca-P固定;外加碳源显著提高了有机磷中活性有机磷的质量分数（p〈0.05）,降低了稳定性有机磷的质量分数,而种植沉水植物可显著降低活性有机磷质量分数。说明碳源和沉水植物对沉积物中磷形态分布有重要影响。     

覆盖不同材料对湖泊沉积物磷释放影响机制

为探讨覆盖不同材料对湖泊沉积物磷释放控制机制,通过室内模拟试验,研究了覆盖Fe2O3、Al2O3、Mn O2等3种氧化物及湖沙、蛭石对洱海沉积物磷释放特征、沉积物磷形态、金属形态及环境因子的影响.结果表明:(1)覆盖不同材料均抑制了沉积物磷释放,Fe组、Mn组、Al组、湖沙组和蛭石组沉积物中TP的Qmax分别减少了40.36%、32.07%、26.25%、11.62%和-7.83%.(2)覆盖材料主要是降低了沉积物中NH4Cl-P、BD-P、Na OH-P的含量,其中覆盖金属氧化物降幅均高于湖沙和蛭石,覆盖Fe氧化物降低幅度最大,覆盖Mn氧化物对Na OH-P降幅较高.(3)覆盖材料通过影响Fe、Al、Mn及TOC在各磷形态中含量,进而控制磷的释放,其中Fe组沉积物BD-Fe和HCl-Fe含量分别增加了23.81%、110.76%,Mn组沉积物NH4Cl-Mn增加110.76%,各组沉积物中Na OH-Al均向HCl-Al转化,且使沉积物TOC含量降低,进而增大沉积物w(TTOC/TP)、w(TFe/TP)、w(TMn/TP)、w(TAl/TP)比值,促进活性磷向惰性磷的转化.(4)覆盖材料通过影响沉积物pH和Eh值,进而影响金属离子形态,控制磷的释放.总体来看,覆盖金属氧化物控磷效果高于非金属无机材料,金属氧化物不仅具有吸附磷等物理作用,而且具有金属离子与磷结合转化磷形态含量的化学作用,进而控制沉积物磷释放,其中Fe氧化物控制效果最高.     

湖水中磷形态的生物有效性

本文采用化学分析将湖水中的磷划分为七种形态：总磷（ＴＰ）、总反应磷（ＴＲＰ）。总溶解磷（ＴＳＰ）、溶解反应磷（ＳＲＰ）、溶解的水解性磷（ＳＨＰ）、溶解的光解性磷（ＵＶＳＲＰ）以及颗粒磷（ＰＰ）。为了确定生物有效磷，把湖水灭菌后再接入羊角月芽藻进行试验，研究了湖水中各种磷形态对羊角月芽藻最大生长量的影响。结果表明：当湖水中磷含量大于１００μｇ／ｌ时，藻的最大生长量与大多数磷形态有较好的相关性（ｎ＝１     

沉水植物对沉积物及土壤垂向各形态无机磷的影响

该研究利用相同区域湖泊沉积物及土壤在室内模拟条件下培养黑藻,运用化学连续浸提法分离不同层次底质中各形态无机磷,并通过对水体中磷质量浓度和Eh值的测定,分析不同层次底质中各形态无机磷质量分数和间隙水中磷质量浓度的变化,揭示在沉水植物作用下淹水土壤和沉积物中不同层次各形态无机磷的迁移转化规律.结果表明,本试验条件下,黑藻主要影响上层和下层(根系所在层)底质中各形态无机磷的迁移转化;黑藻主要吸收利用弱吸附态磷和可还原态磷,并通过改变底质氧化还原环境影响可还原态磷和铁铝氧化态磷的迁移转化;黑藻的生长促进钙结合态磷的释放,但是黑藻的腐烂促进钙结合态磷的沉积;土壤中各形态无机磷比营养水平相当的沉积物中的磷容易迁移转化,黑藻对沉积物中各形态无机磷迁移转化的影响大于土壤.     

不同生态类型富营养化湖泊沉积物中有机质赋存形态

以藻型湖泊(太湖)、草藻型湖泊(南四湖)、草型湖泊(白洋淀)湖泊沉积物为研究对象,采集了11个表层沉积物样品,测定沉积物中总氮(TN)和总磷(TP)含量并利用物理分组方法,研究了3种不同生态型湖及同一湖泊不同区域沉积物中总有机质(OM)、轻组有机质(LFOM)和重组有机质(HFOM)的赋存特征.结果表明,南四湖沉积物中总氮、总磷和总有机质含量显著高于太湖和白洋淀;尽管太湖、南四湖和白洋淀沉积物中总有机质含量较高,但是轻组有机质(LFOM)含量较低,分别占总有机质的0.95%—1.08%、0.21%—1.37%和1.4%—1.78%;重组有机质(HFOM)含量较高,分别占总有机质的83.83%—87.4%、94%—98.98%和88.2%—98.3%,表明3种不同生态型湖泊沉积物中所含有机质绝大部分为难分解的重组有机质,轻组有机质基本矿化分解.相关性分析表明,轻组有机质(LFOM)、重组有机质(HFOM)与总有机质(OM)之间均呈现显著正相关关系.     

黄河中下游表层沉积物磷的赋存形态特征

利用淡水沉积物中磷形态的标准测试程序（SMT）,研究了黄河中下游10个沉积物样品中磷的赋存形态变化规律和分布特征,并分析了沉积物中磷的来源和释放潜力。研究结果表明,黄河中下游沉积物中总磷（TP）的含量为85.0~128.2 mg.kg-1,无机磷（IP）的含量范围在52.4~80.0 mg.kg-1,有机磷（OP）的含量范围在28.4~48.2 mg.kg-1。其中主要以无机磷的形式存在,而无机磷中以钙结合态磷为主。线性回归分析结果表明,NaOH-P的含量与活性态Fe、Al含量总和有一定的线性关系。黄河沉积物向上覆水体释放磷的潜力不大。     

东湖、汤逊湖和梁子湖沉积物磷形态及pH对磷释放的影响

文章采用淡水沉积物中磷形态标准测试程序(SMT)研究了东湖、汤逊湖和梁子湖沉积物中磷的形态分布,并比较了不同pH条件下沉积物磷释放特征的差异性。结果表明:东湖沉积物总磷质量分数最高,平均值1.232 mg.g-1,其次为汤逊湖(0.762mg.g-1),梁子湖沉积物总磷质量分数最低(0.572 mg.g-1);3个湖泊上覆水总磷质量浓度也表现出类似的变化规律,线性相关性分析显示上覆水中总磷质量浓度与沉积物总磷质量分数显著正相关。东湖和梁子湖沉积物总磷中无机磷和有机磷所占比例较接近,汤逊湖无机磷所占比例远低于有机磷。不同湖泊之间磷形态的分布并没有一定的规律性,湖泊的地理分布以及人为因素可能是造成磷形态差异的主要因素。当pH为2.0~7.0时,3个湖泊沉积物中溶解性活性磷(SRP)释放量均呈先增加后减小的趋势;当pH为7.0~12.0时,SRP释放量呈增加趋势。相关分析结果表明,SRP的释放与有机质的质量分数无显著相关性。方差分析结果显示3个湖泊沉积物在黏粒和粉粒组成上均没有显著差异(P>0.1),表明实验样品的粒径组成不是造成各个湖泊间磷释放差异的原因。不同pH条件下,SRP释放量与沉积物总磷质量分数显著正相关;酸性环境下,SRP释放量与酸式磷(HCl-P)的相关性优于碱式磷(NaOH-P),碱性环境下则刚好相反。     

黄河上中游表层沉积物磷的赋存形态特征

利用淡水沉积物中磷形态的标准测试程序（SMT）,研究了黄河上中游10个沉积物样品中磷的赋存形态变化规律和分布特征,并分析了沉积物中磷的来源和释放潜力。研究结果表明,黄河上中游沉积物中总磷（OP）的含量为82.0～113.5mg·kg-1,无机磷（IP）的含量范围在45.3～76.6mg·kg-1,有机磷（OP）的含量范围在27.6～56.6mg·kg-1。其中主要以无机磷的形式存在,而无机磷中以钙结合态磷为主。线性回归分析结果表明,NaOH-P的含量与活性态Fe、Al含量总和有一定的线性关系。黄河沉积物向上覆水体释放磷的潜力不大。     

沉水植物对沉积物中磷赋存形态影响的初步研究

采用磷的分级方法研究苦草移植后生长过程中沉积物不同的磷赋存形态(NH4Cl-P, BD-P, NaOH-P和HCl-P)以及总磷的变化,同时结合野外人工恢复的水草区域采样的结果,进一步分析了野外条件下沉水植物狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)对磷赋存形态的影响,结果表明,沉水植物能够有效的降低沉积物中磷的含量,而且水生植物对磷的不同赋存形态的影响并不相同,其中,BD-P是受沉水植物影响最为明显的磷赋存形态.     

浅水湖泊沉积物中水生植物残体降解过程及微生物群落变化

通过长期(700 d)的室内模拟实验,研究太湖优势沉水植物——马来眼子菜(Potamogeton malaianus)在不同深度沉积物中的分解过程,并通过454焦磷酸高通量测序方法研究了此过程中微生物群落结构的变化。结果表明:有机质在0~8、8~18和18~28 cm的沉积物中的降解率分别为49.6%、40.7%和38.7%,降解率随着深度增加而降低;沉积物腐殖化程度加强,腐殖质(包括HA和FA)含量均随着沉积物深度增加而增加,并且18~28 cm处的腐殖质含量均极显著高于其他深度的含量(P0.01);经过长时间的分解,沉积物中的有机碳库从易降解有机质(LP)转化为难降解有机质(RP),植物残体中的木质素难以被微生物降解,大部分仍残留在沉积物中。从门的分类水平来看,初始沉积物和驯化后沉积物中的优势细菌相同,均为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、螺旋菌门(Spirochaetes)、厚壁菌门(Firmicutes);从属的分类水平来看,与初始沉积物相比,驯化后的表层沉积物中的细菌群落并未发生明显改变,优势细菌为Flavobacterium、GOUTA19、LCP-6、Crenothrix,但是驯化后深层沉积物中细菌群落结构发生明显改变,主要以厌氧细菌为主,如属于螺旋菌门中的密螺旋体属Treponema,在8~18和18~28 cm的沉积物中的含量分别为7.4%和8.8%。本研究旨在为水生植物残体在沉积物中的归属以及湖泊富营养化提供科学的理论指导和依据。     

浅水富营养化湖泊巢湖近百年重金属污染的沉积物记录

浅水富营养化湖泊巢湖近百年重金属污染的沉积物记录湖泊沉积物中重金属的富集主要与流域的人类活动密切相关,其剖面分布反映了流域人类活动与自然环境相互作用的过程,是评价湖泊环境现状及演变趋势、识别流域主要环境问题的一个重要标志.中国湖泊历史监测数据稀缺,利用高分辨率沉     

富营养化对浅水湖泊轮虫种群结构影响研究

石臼湖和固城湖是长江中下游两个浅水湖泊,富营养化问题日益突出。为探索湖泊富营养化对轮虫的影响,于2012年平水期和枯水期对这两个湖泊轮虫种群结构进行了调查,并检测水体理化因子,分析轮虫分布与水环境因子及水体富营养状况的关系。水质检测结果显示,平水期石臼湖除个别点水体综合营养状态指数（TLI）〉50为轻度富营养状态外,大多数站点TLI50,处于轻度-中度富营养化状态。水生生物调查检出轮虫35种,其中石臼湖33种,固城湖27种,平水期种类多于枯水期。出现的轮虫以臂尾轮虫（Brachionus）和异尾轮虫（Trichocerca）居多,优势种主要有螺形龟甲轮虫（Keratella cochlearis）、广生多肢轮虫（Polyarthra vulgaris）、疣毛轮虫（Trichocerca sp.）、沟痕泡轮虫（Pompholyx sulcata）、异尾轮虫属和臂尾轮虫属等。轮虫平均密度3023.19 ind·L-1,平均生物量745.72μg·L-1。现存量季节变动明显,大部分站点平水期大于枯水期。轮虫多样性指数也是平水期大于枯水期,石臼湖轮虫多样性大于固城湖。水体综合营养状态指数（TLI）与轮虫种类数和多样性成显著负相关,随着富营养化加剧,轮虫种类减少,多样性降低。典范对应分析（Canonical Correspondence Analysis,CCA）表明,影响轮虫种群分布的主要环境因子为NH4＋-N、TN、TP和CODMn。按轮虫丰度分布与水环境因子的关系排序,2次调查的24个站点可大致分成3个组。轮虫种群结构受水体富营养状态影响,每组站点的代表性种类对水体营养状态有较好的指示作用。组1的代表性种类为曲腿龟甲轮虫,指示营养级别O-β;组2代表性种类萼花臂尾轮虫,指示的营养级别为β-α;组3以O营养级种类为主。     

泉州城区浅水湖泊生物有效磷分布特征及其与叶绿素a的相关性

通过对泉州城区浅水湖泊水体生物有效磷及叶绿素a的采样分析,探讨水体中生物有效磷的分布特征及其与叶绿素a的相关性,结果表明:泉州东湖水体生物有效磷浓度在0.25 mg·l-1-0.38 mg·l-1之间,西湖水体生物有效磷浓度在0.05mg·l-1-0.10mg·l-1之间.东、西湖溶解态生物有效磷和颗粒态生物有效磷均与总生物有效磷的浓度有着相似的空间分布趋势.东湖水体叶绿素a与西湖水体叶绿素a含量相差悬殊.除东湖颗粒态生物有效磷之外,东湖和西湖各种生物有效磷浓度与叶绿素a含量之间有显著的线性相关关系.湖泊周边的地形、风浪和船只运行扰动是影响生物有效磷浓度和叶绿素a含量的重要原因.     

东昌湖表层沉积物的磷赋存形态

对东昌湖表层沉积物,应用Ruban等在欧洲标准委员会框架下发展的淡水沉积物磷形态分离法(SMT)测定铁铝结合态磷(Fe/Al-P)、钙结合态磷(Ca-P)、无机磷(IP)、有机磷(OP)和总磷(TP),分析TP与总氮(TN)和总有机碳(TOC)之间的相关性,结果表明,东昌湖表层沉积物的总磷含量在428.67—933.95 mg.kg-1之间,平均含量为597.78 mg.kg-1;沉积物的磷以IP为主,占TP的70.06%—91.08%,以OP为辅,占TP含量的12.31%—26.40%.IP中以Ca-P为主,占TP含量的64.67%—94.51%,Fe/Al-P仅占TP的2.57%—10.40%,从各形态磷占TP的百分比来看,Ca-P>OP>Fe/Al-P.东昌湖表层沉积物向上覆水体释放磷的潜力不大.东昌湖沉积物TP含量与梁子湖、太湖、洪泽湖、东湖和南四湖的TP含量相当,低于玄武湖和滇池;Fe/Al-P含量比我国其它湖泊要小1—2个数量级;Ca-P含量较国内其它湖泊的Ca-P含量高.表层沉积物的TP与TN、TOC之间呈极显著正相关关系,TP分布受到TN和TOC的输入影响.     

碳酸盐岩矿区河流沉积物中重金属的形态特征及潜在生态风险

黔西北土法炼锌及铅锌选矿厂对河流造成严重的重金属污染。河流沉积物中重金属的化学形态研究表明,同一采样点中不同重金属的形态分布和同一重金属在不同采样点中的形态分布均有较大差异。这可能与沉积物组分的不同亲和力,不同河段沉积物中粘土矿物、有机质、Fe Mn氧化物含量的不同以及人为活动(生活污水、选矿剂、矿渣等)的加入等有关,而碳酸盐岩地质背景的河床本身可能也有较大影响。潜在生态危害指数法研究表明,沉积物中重金属表现出强生态风险性,产生生态危害的主要重金属污染物是Pb,其后依次是Cd、Cu和Zn。     

南亚热带中小型水库沉积物中磷的形态与释放特征

以珠海6座典型中小型供水水库为研究对象,通过对水库沉积物中磷形态和释放速率的测定,分析这些水库沉积物中磷形态特征和释放速率及它们与水体磷的关系,了解库容和调水对沉积物中磷形态特点和释放速率的影响.从库容来看,小型水库沉积物中TP及各形态磷含量明显高于中型水库,且小型水库以无机磷为主,中型水库以有机磷为主.小型水库表层底泥的磷释放速率明显高于中型水库.从调水方式来看,抽水水库沉积物中TP及各形态磷含量明显高于非抽水水库且自表层向下大多有递减的趋势,层间波动较大,说明调水入库河流污染日趋严重以及水库调水量增长,沉积物中磷的含量有增加趋势.6座水库沉积物中PO4-P的释放速率与上覆水体TP的增加量以及沉积物中NaOH-P OP含量呈显著的相关性(r>0.80,p<0.05),说明底泥磷释放对水体中TP有很大贡献,而释放的PO4-P主要来源于沉积物中NaOH-P和OP.