河流微塑料入海通量研究进展

目前微塑料污染已经造成全球性的环境问题,其中海洋环境的微塑料污染问题尤为突出,入海河流是陆地与海洋相互作用的重要通道,海洋的陆源物质大多经河流迁移入海,因此入海河流的水质状况及污染物输送量成为陆地对海洋影响的中心问题.该研究通过系统调研,综述了近年来全球范围内有关入海河流的微塑料入海通量与丰度的内容与方法研究;据最近研究估计,陆源的微塑料通量占海洋环境塑料碎片总量的64%~90%,全球河流每年向海洋运输的塑料碎片（微塑料和大塑料）总量为0.41×106~4×106 t,但全球模型是否适用于特定流域仍需校正和检验;从方法学角度而言,对微塑料丰度数据的采集是研究河流微塑料入海通量的基本前提,并且目前缺乏统一的监测和分析等研究方法,使得不同河流之间通量难以直观对比,加之实测数据不足,导致入海河流中微塑料的陆源分析及定量研究仍处于初步阶段;未来的研究中应注重将微塑料运输量与河流流量高度耦合的数据优化方式,以基于水动力模型阐明微塑料在河流入海过程中的迁移及转化机制.此外,应在全球范围内开展广泛密切的国际合作,建立统一的研究体系,不断完善全球微塑料研究的基础数据库信息,推动国际社会共同应对微塑料污染.      

丘陵山区水库沉积物-水界面磷源汇转换机制

以东南丘陵山区典型深水水库对河口水库为研究对象,开展了1a的原位调研,在主要水域内采集原位柱状沉积物样品,分析了沉积物磷的含量、赋存形态、间隙水剖面特征以及沉积物-水界面交换通量的时空变化特征.结果表明:对河口水库表层沉积物总磷(TP)含量变化范围为(470.8～1012.3)mg/kg,平均值达到(688.4±186.48)mg/kg,呈现从上游至下游逐渐增加的趋势,下游坝前区域磷污染最为严重;沉积物中各形态磷含量大小顺序依次为:铝结合态磷(352.61mg/kg)>铁结合态磷(Fe-P)(98.10mg/kg)>闭蓄态磷(88.77mg/kg)>钙结合态磷(72.42mg/kg)>有机磷(33.38mg/kg)>可交换态磷(1.64mg/kg).全库沉积物总体表现为磷的释放源,其中,秋季释放风险最高,冬季大部分区域沉积物从磷释放的源转变为汇;全年平均静态释放通量和扩散通量分别为(0.81±2.34)mg/(m²·d)和(2.15±3.47)mg/(m²·d),2种方法所得全年磷释放量分别为1.92和3.67t...     

环渤海河流COD入海通量及其对渤海海域COD总量的贡献

于2013年8月~2014年10月,分季节对环渤海36条入海河流进行了4次调查采样,核算其COD入海通量,并评估其对渤海水质的影响.结果表明,大部分河流都受到了严重污染(COD为地表IV类),但污染最重的河流并不是COD入海通量最大的河流,COD的最大值和COD入海通量的最大值不具有一致性;环渤海河流排入渤海的COD_Cr的年入海通量最大(606万t),其次是酸性COD_Mn的入海通量(62万t),碱性COD_Mn最小,为53万t;环渤海河流在丰水期COD的入海通量约占全年的68%,其次是平水期(28%),枯水期最小(4%);整个渤海海域的碱性COD_Mn总量为239万t,其中环渤海河流输入约占25%.     

夏季东海生源硫的分布、通量及其对非海盐硫酸盐的贡献

对2012年6月东海表层海水中二甲基硫（DMS）、二甲巯基丙酸内盐（DMSP）和二甲亚砜（DMSO）的浓度分布特征及其影响因素进行了研究,并估算了DMS的海-气通量及其对大气气溶胶中非海盐硫酸盐（nss-SO₄^2-）的贡献率.结果表明,DMS、溶解态DMSP（DMSPd）、颗粒态DMSP（DMSPp）、溶解态DMSO（DMSOd）和颗粒态DMSO（DMSOp）的浓度平均值±标准偏差为（5.71±5.23）,（5.94±3.68）,（23.84±14.15）,（9.14±10.52）和（11.01±5.81）nmol/L.DMS、DMSP和DMSOp浓度均在28oN~29oN,122°E~123.5°E海域呈现高值中心,沿中心向外扩散降低,并且与叶绿素a（Chl-a）的分布趋势基本一致.除DMSOd外,3种二甲基硫化物与Chl-a表现出显著的相关性,表明浮游植物生物量是影响东海生源有机硫化物生产分布的关键因素.此外,夏季东海DMS海-气通量介于（0.93~101.02）μmol/（m²·d）,平均值±标准偏差为（18.13±21.42）μmol/（m²·d）.夏季东海生源硫释放对nss-SO₄^2-的贡献率仅为2.2%,表明人为排放是东海大气气溶胶中nss-SO₄^2-的主要来源.     

秋季渤海和北黄海海水中挥发性卤代烃的分布与通量

使用吹扫-捕集气相色谱法于2013年11月对渤海和北黄海海水中4种常见的挥发性卤代烃(VHCs)浓度进行了分析。结果表明:秋季渤海和北黄海表层海水中CHBr2Cl、CHBr3、C2HCl3和C2Cl4的浓度平均值和变化范围分别为7.03(4.23~12.63) pmol/L、19.61(5.99~55.00) pmol/L、20.37(1.68~58.25) pmol/L和41.03(10.84~96.94)pmol/L。受生物生产、人为输入、陆地径流等因素的共同作用,4种VHCs浓度呈现出不同的空间分布特征,总体表现为渤海海域由北向南递减,北黄海海域山东半岛以北、鸭绿江口浓度较低的特点。受地理位置和水文条件的影响,不同站位VHCs浓度在垂直分布上有较大差异,但最大值均出现在真光层。周日变化研究表明:VHCs在13:00和17:00浓度较大,7:00和21:00浓度较低,说明VHCs生产释放受光照和潮汐等因素的共同影响。采用Liss和Salter双膜模型估算了CHBr2Cl、CHBr3、C2HCl3和C2Cl4的海-气通量,结果分别为36.28(0.13~109.54)nmol/m2d、85.96(-8.9~308.61)nmol/m2d、191.71(0.10~386.67)nmol/m2d和285.14(0.19~914.85)nmol/m2d,表明在调查期间渤海和北黄海是大气中CHBr2Cl、CHBr3、C2HCl3和C2Cl4的源。     

北京市沙河水库沉积物重金属分布特征及扩散通量估算

对北运河上游沙河水库沉积物中典型重金属元素的污染特征进行了分析,采用Lars H¨okanson潜在生态风险指数评价了重金属的污染程度和环境风险,并利用一维孔隙水扩散模型(Fick定律)估算了微量重金属在沉积物-水界面的扩散通量。结果表明,沙河水库沉积物重金属质量比随深度增加均呈现明显下降趋势,以库心区最明显。沉积物中Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的平均质量比分别为49.8 mg/kg、42.8 mg/kg、42.9 mg/kg、18.3 mg/kg、167.9 mg/kg,除Pb外均超过北京市土壤自然重金属质量比近2倍。库心区重金属污染最为严重,表层沉积物中Cr、Cu、Ni、Zn质量比分别超过北京市土壤自然背景值2.8、4.3、2.6、5.9倍。各采样点综合潜在生态风险指数(RI)以库心区最大,为49.9,但所有样点RI及均值都低于150,处于低潜在生态风险状态。随深度增加沉积物孔隙水中Cr质量浓度基本保持恒定;As质量浓度呈明显增加趋势,即存在孔隙水中As向上覆水释放;Zn、Ni和Cu质量浓度随深度增加呈下降趋势,并逐渐趋于稳定。Cr、Zn、As、Ni、Cu在沉积物-水界面的扩散通量分别为13.05μg/(m2·d)、-20.89μg/(m2·d)、108.4μg/(m2·d)、-35.67μg/(m2·d)、-5.11μg/(m2·d)。     

预涂膜工艺应用于超滤膜系统

为提高超滤膜系统对污水处理厂二级出水中有机物和TN的去除效果,并降低超滤膜污染速率,改善超滤膜性能,分析了沸石粉、硅藻土2种预涂膜工艺在超滤膜系统中的应用效果. 结果表明:沸石粉/超滤工艺对超滤膜系统的膜通量恢复良好,反冲洗后能恢复到原来的膜通量;而硅藻土/超滤工艺中膜通量较初期下降0.01 L/(m2·h),对照组下降0.04 L/(m2·h). 沸石粉/超滤工艺对污水处理厂二级出水中COD_Cr、UV₂₅₄和TN的去除率分别为17.5%、13.5%和11.7%,相比对照组均有较大程度提高. 通过电镜扫描分析发现,沸石粉能够在超滤膜表面有效形成一层保护膜,降低有机物在膜表面的沉积,保障膜系统的高效率及长期稳定运行. 通过比较各实际运行工况效果并进行筛选,确定沸石粉为预涂膜工艺的最佳材料.      

崇明东滩芦苇湿地温室气体排放通量及其影响因素

通过静态箱-气相色谱法对崇明东滩芦苇群落在生长周期内的3种温室气体——CH₄、N₂O和CO₂的排放、吸收特征进行研究. 结果表明:芦苇群落湿地CH₄排放通量受温度影响较大,夏季排放通量明显高于其他季节,年均排放通量为74.46μg/(m2·h);N₂O年均排放通量为2.22μg/(m2·h),冬季排放通量最大;CO₂的吸收率季节变化明显,年均排放通量为-101.93mg/(m2·h). 温度、芦苇植株光合作用及呼吸作用是影响CH₄产生和排放的主要因素;而沉积物氮素不足和限制,则是促使芦苇群落表现出对N₂O吸收的原因;芦苇的光合作用及土壤呼吸作用随温度和季节的变化是控制芦苇湿地CO₂的排放和吸收的主要因素. 芦苇植株发达的通气组织是CH₄和N₂O由大气向沉积物扩散的通道,同时分子扩散过程也是沉积物产生的CH₄、N₂O和CO₂扩散到大气中的途径和方式.      

外源硝态氮对典型耕作土壤冻结过程N2O排放的影响

为明确外源硝态氮添加对典型耕作土壤冻结过程N₂O排放的影响,应用室内冰柜模拟土壤冻结过程,研究在室温-冻结过程中硝态氮添加(0、80、200和500 mg/kg)对3种典型耕作土壤(黑土、潮土和黄土)N₂O排放影响的特征. 结果表明:外源硝态氮的添加促进了黑土和潮土的N₂O排放,在200 mg/kg硝态氮添加处理下,黑土和潮土的N₂O排放通量比CK(对照)分别增加了849%和676%;但在添加高浓度(500 mg/kg)硝态氮时,黑土和潮土的N₂O排放通量分别比200 mg/kg处理降低39.3%和21.2%,表现为显著抑制. 随冻结过程的进行,黑土和潮土的N₂O排放通量均逐渐降低并接近零排放. 黄土N₂O排放通量在室温-冻结过程中变化范围很小,甚至出现负排放. 多因素方差分析结果表明,土壤类型显著影响N₂O累计排放量,而土壤pH和C/N是其中重要的影响因子. 根据室内培养试验结果,为减排N₂O,建议在深秋整地施肥时期尽量避免在潮土和黑土中施用硝态氮肥. 黄土的N₂O排放似乎对外源硝态氮的添加反应不明显,这有待在大田气候-植物-土壤综合条件下进一步验证.      

胶州湾周边河流溶解态营养盐的时空变化及入海通量

本文选取胶州湾周边5条主要入海河流作为研究对象,于2011秋季和2012年春季,测定了河流中无机营养盐的浓度水平,调查了各河流营养盐的主要来源,分析了营养盐的时空变化及成因,并计算了营养盐的入海通量.结果表明,各流域NO-3-N、SiO2-3-Si、NH+4-N、NO-2-N浓度主要表现为秋季较高,PO3-4-P浓度春季较高.白沙河、洋河流域营养盐主要来源为面源污染;墨水河、李村河流域营养盐主要来源于工业废水和生活污水;大沽河流域营养盐主要来源于农田径流和生活污水.除NH+4-N入海通量为墨水河最高外,其余各项营养盐入海通量均为大沽河最高.DIN、PO3-4-P、SiO2-3-Si入海通量分别为373.74×103mol·d-1、7.08×103mol·d-1、73.16×103mol·d-1,N∶P∶Si数量比约为53∶1∶10.