沉积物中有机磷在pH和温度影响下的矿化机制

通过实验室模拟,采用Bowman-Cole有机磷分级修正体系研究了pH和温度对沉积物中有机磷矿化的影响机制.结果表明,pH为6.5、 7.5、 8.5时有机磷（TOP）占总磷（TP）比例分别介于31.71%～41.73%、30.85%～43.29%和27.25%～56.31%之间,碱性条件促进有机磷矿化,中性条件下矿化速率减缓.15℃、25℃和35℃的TOP/TP分别介于29.07%～46.62%、27.81%～46.62%和34.56%～46.62%,在30 d模拟期内,前10 d有机磷矿化随着温度上升而增加,后20 d呈相反趋势.在偏酸性和高温条件下,稳性有机磷（NOP）向中活性有机磷（MLOP）的转化,中活性有机磷（MLOP）向活性有机磷（LOP）的转化呈现同步性,LOP矿化分解很快,使其可能成为上覆水中藻类生长的磷源,潜在影响了富营养化进程.     

白洋淀沉积物耗氧速率及氧亏效应研究

沉积物耗氧是影响水体溶解氧平衡的重要因素,受到沉积物有机质矿化的影响.本文采用柱培养法测定了白洋淀不同水文地貌分区和生境类型的表层沉积物耗氧速率(sediment oxygen demand,SOD),并基于地表水质量标准评估了白洋淀沉积物耗氧对水体产生的氧亏效应,探讨了白洋淀SOD与有机质(OM)的关系.结果表明,白...     

Ca改性生物炭对土壤磷赋存形态影响及稳定化机制

针对湖库周边农田淹没后土壤磷释放风险控制的问题,采用共热解法制备Ca改性生物炭（Ca-BC）,通过X射线光电子能谱分析（XPS）、X射线多晶粉末衍射分析（XRD）、吸附实验和模拟培养实验等,进行Ca-BC 对土壤磷赋存形态影响和稳定化机制研究.结果表明,Ca-BC 吸附磷的过程符合Langmuir（R² = 0.940）和一级吸附动力学模型（R² = 0.961）,表明该吸附过程为化学作用主导的单层吸附,最大吸附量达到267.93 mg·g^-1.模拟培养实验表明,当Ca-BC添加量为1%时,土壤中较活跃性的交换态磷形态从7.42%下降至4.59%. XRD结果表明,Ca-BC吸附磷后出现Ca₃（PO₄）₂和Ca₅（PO₄）₃（OH）吸收峰,证明磷酸盐在生物炭表面形成较稳定的晶体沉淀.XPS分析表明,生物炭表面羰基官能团参与磷固定过程,提高了生物炭对磷的吸附能力.总体来讲,Ca-BC 添加量大于1%时,对磷的释放有较好的固定能力,具备对土壤磷释放控制的潜在应用价值.     

磷在农田溪流中的动态变化

磷是水体富营养化的限制因子,河流系统是农业非点源污染物的主要运移通道,污染物在河流中的持留控制着污染物向受纳水体的输出.本次研究对象是巢湖流域一个长约1.8 km的农田源头溪流六岔河,河流由4个渠道型、1个水塘型和3个河口型断面构成,长度分别为1.3 km、0.15 km和0.36 km.在河流上设置9个监测点研究总磷、磷酸盐和悬浮物在六岔河中的持留空间特征,评价人为严重干扰下的农田溪流在农业非点源污染物运移中的生态功能.结果表明:总磷、磷酸盐、悬浮物在溪流中的持留和释放受溪流的渠道型、水塘型和河口型断面控制,水塘型和河口型断面是污染物持留的主要区域,总磷、磷酸盐和悬浮物在水塘型、河口型断面内的持留量分别占溪流持留量的58%、77%和58%;污染物在降雨-径流过程中的持留是溪流持留的主要部分,总磷、磷酸盐和悬浮物的持留分别占溪流持留量的96%、98%和93%;渠道型断面是溪流最主要的内在污染源,总磷、磷酸盐和悬浮物的释放分别占溪流释放量的93%、99%和94%;养分和悬浮物在渠道型断面中具有不同的持留特性,而位于水塘前的渠道型断面在基流和降雨-径流过程中均能有效地持留污染物.     

白洋淀沟壕系统水陆交错区生物质磷形态特征研究

利用液相³¹P核磁共振的分析方法,研究了白洋淀水陆交错区中生物质磷（Biogenic-P）的形态特征.结果表明：不同类型水陆交错区磷含量差异较大,水陆交错区中间土壤总磷（TP）含量最高,为1342.81~2444.90 mg·kg^-1;水陆交错区Biogenic-P含量为437.65~1309.20 mg·kg^-1,占TP含量的25.62%~60.26%;使用液相³¹P-NMR技术共检测到7类磷化合物,其中,Biogenic-P共计检测到6种,包括磷酸单酯（Mono-P）、DNA磷（DNA-P）、焦磷酸盐（Pyro-P）、磷脂（Lipids-P）、多聚磷酸盐（Poly-P）和膦酸盐（Phon-P）;水陆交错区Biogenic-P以Mono-P为主,含量为372.94~1086.96 mg·kg^-1,TP含量平均值是全国土壤磷含量平均值的3.41倍;水陆交错区界面土壤与中间土壤相较沉积物和边缘土壤Biogenic-P含量更高;从水陆交错区的中间土壤到沉积物,Biogenic-P含量变化趋势与总有机质（OM）含量变化趋势相反.基于液相³¹P核磁共振技术,本文对白洋淀沟壕系统水陆交错区中Biogenic-P形态特征与分布提出了新的认识,有助于深入理解水陆交错区磷的生物地球化学循环过程,为流域磷输入的控制提供理论支撑.     

木棉生物炭对水体中Cr(Ⅵ)的吸附特性和机制研究

选取木棉为原材料,在不同温度下制备成生物炭.实验考察了溶液初始pH、不同热解温度及生物炭投加量对吸附效果的影响,并利用吸附动力学、吸附等温线及SEM-EDS、FTIR、XPS、Zeta电位等手段研究木棉生物炭对水溶液Cr（Ⅵ）的吸附特性及吸附机理.结果表明,热解温度为400℃,固液比为2∶1,pH=2.0时,木棉生物炭对水溶液中Cr（Ⅵ）的吸附效果最好.吸附动力学和吸附等温线结果显示,颗粒内扩散方程和Langmuir模型更能较好地拟合吸附过程.由Langmuir模型可以看出,400、550、700℃热解温度下制备的木棉生物炭对水溶液中Cr（Ⅵ）的最大吸附量分别为25.325、20.602、19.616 mg·g^-1.FTIR和Zeta结果表明,木棉生物炭主要通过官能团络合和静电吸附作用去除水溶液中Cr（Ⅵ）.XPS分析结果显示,生物炭表面大部分Cr（Ⅵ）被还原为Cr（Ⅲ）,其中,Cr（Ⅵ）占比为26.6%,Cr（Ⅲ）占比为73.4%.研究表明,木棉生物炭作为去除水溶液中Cr（Ⅵ）的吸附剂具有较大的应用潜力.     

农业流域“汇”型景观结构对径流调控及磷污染物截留作用的研究

选取天津于桥水库北岸桃花寺流域作为实验流域,进行了流域景观格局对生态水文及磷污染物迁移转化过程影响的野外实验研究.研究结果表明,流域中广泛分布于季节性河流附近的汇型景观结构(石坝、植草水道、植被过滤带、干塘、缓冲区等),通过滞留/缓冲功能,对地表径流的流速及流量具有双重调控作用,延长了养分物质在流域内部的滞留时间,对产生于不同源区的面源污染径流具有截留、吸纳、贮存作用,使径流中泥沙和磷素浓度逐渐得到降低,减少了养分对下游水体的负荷输出.多次降雨径流的监测结果表明,无论在大暴雨下的连续流事件还是在小雨下的间断流事件中,汇型景观结构均能表现出良好的养分持留功能.在2003年6月22日连续径流事件中,地表径流的流速可由系统入口处的37.2 cm·s-1降至系统出口处的11.1 cm·s-1,污染径流体积可削减50.2%,TSS、TP、TDP、DRP的持留率分别可达72.7%,69.3%,59.8%和57.9%.在间断径流事件中,污染径流全部为汇型景观结构所截留,泥沙和磷素的持留率更高.对21场降雨-径流事件的统计分析结果表明,干塘和植被过滤带是本实验流域控制污染物输出较为稳定的两种结构.     

珠江口典型河段内分泌干扰物的空间分布及风险评价

选择珠江口典型河段为研究对象,调查上覆水和沉积物中5种典型内分泌干扰物(EDCs)4-辛基酚(4-t-OP)、4-壬基酚(4-NP)、双酚A(BPA)、三氯生(TCS)和三氯卡班(TCC)的空间分布特征,并利用风险商值法(RQ)对其上覆水及沉积物进行风险评价.结果表明,5种EDCs在珠江河流上覆水和沉积物样品中均有检出,水体中4-t-OP、4-NP、BPA、TCC、TCS的水体质量浓度分别为:49.19~512.82、112.66~717.31、23.54~2189.88、1.90~120.99、1.51~54.75 ng·L~(-1).沉积物中4-t-OP、4-NP、BPA、TCC、TCS的沉积物质量分数分别为:56.60~1606.56、69.52~6524.35、18.55~522.45、1.54~179.66、0.71~130.92 ng·g-1.5种EDCs在沉积物和上覆水中的空间分布基本遵循上游到下游逐渐减少的趋势.4-t-OP、4-NP、BPA、TCC和TCS的风险商(RQ)在上覆水和沉积物中的范围分别为0.03~4.20和0.026~149.28.对生态健康产生极大压力.沉积物来源、粒度分布和有机质含量均对EDCs在沉积物中的富集有影响,且主要影响因素为沉积物有机质含量.     

低密度聚乙烯(LDPE)膜对内分泌干扰物的动态富集研究

低密度聚乙烯膜(Low-Density Polyethylene,LDPE)在有机物原位被动采样中具有使用简便、耗用量少、成本低廉的优点,但在内分泌干扰物(Endocrine Disrupting Chemicals,EDCs)被动采集方面鲜见应用,有关其平衡分配系数(KLDPE)也不十分清楚.基于此,本文选取7种EDCs,包括双酚A(BPA)、壬基酚(4-NP)、辛基酚(4-t-OP)、雌酮(E1)、β17-雌二醇(E2)、三氯生(TCS)和三氯卡班(TCC),室内模拟LDPE原位动态富集过程,探究了环境因素(温度、pH)对LDPE富集效果的影响,并确定了不同EDCs在LDPE上的富集参数(KLDPE).研究发现,溶液温度升高可以加速LDPE膜对EDCs的吸附,在过低温度条件下(实验设置为4℃),EDCs较难达到膜-水分配平衡;溶液pH对于不同EDCs的影响不尽相同,这可能是因为不同pH条件下EDCs在溶液中形态差异明显,进而影响其在LDPE膜-水之间的分配平衡;7种EDCs的KLDPE实测值均低于各自的经验理论值,这主要由于经验理论值计算过程中未考虑达到分配平衡时有机物从LDPE膜上的解吸附过程,且只考虑了EDCs在膜-水两相之间的平衡.上述结果表明,为提高被动采样测定环境样品中EDCs的准确性,在尽量与实际条件相似的室内条件下获取KLDPE实测值是非常必要的.     

基于CT技术的巢湖沉积物孔隙结构三维重建的初步研究

为更好地了解分析沉积物孔隙结构特征,本文通过CT技术及相关软件,对巢湖沉积物孔隙结构进行了三维重建,展现了巢湖沉积物真实的三维孔隙结构,并以此为基础定量计算了孔隙度、孔隙连通性、曲率等沉积物孔隙结构参数.结果表明,巢湖表层沉积物孔隙度变化范围为0.28~0.75;曲率在2.83~9.31内变化,且在不同方向上表现出明显的差异性,Z方向上的较高曲率阻碍了孔隙水中的污染物扩散.沉积柱在垂直方向上,总体上随深度的增加,孔隙度减小,但在某些深度存在异常,可能是因为底栖动物活动或沉积条件变化.