红枫湖沉积物内源磷释放通量估算方法的对比研究

湖泊沉积物内源磷是湖泊水体磷的重要来源,但目前对内源磷释放通量的科学估算缺乏定量研究。本文以贵州红枫湖为研究对象,对比研究了野外调查分析法、模拟实验法和扩散模型法等3种估算方法下的红枫湖沉积物内源磷释放通量。结果表明,野外调查分析法可宏观获取水体污染物来源的概况,但对采样点布设、采样频次和周期等要求较高,估算结果往往存在较大偏差和不确定性;模拟实验法可粗略获得沉积物磷释放通量,但由于取样和实验培养过程破坏了沉积物的物理化学结构,估算结果难以精确;扩散模型法可定量估算沉积物磷释放通量,但须与沉积物-水界面高分辨率观测数据相结合才能使结果可靠。红枫湖沉积物内源磷输入对水体磷污染的贡献较高(25.7%~46%),因此在富营养化治理过程中,一方面应继续强化外源污染治理,另一方面亟待加强对沉积物内源磷释放的有效控制。     

湖泊水-沉积物界面三相结构模式的初步研究

论述了湖泊水-沉积物界面研究中传统的两相结构模式及其存在的不足,讨论了生物相在湖泊水-沉积物界面中的存在和作用,初步构建了界面三相结构模式,明确了其结构模式和特征,并提出了今后关于界面研究的重点科学问题.     

干旱区典型湖泊CH4扩散排放特征及其影响因素

湖泊等水体CH₄的排放是全球温室气体的主要组成部分,但目前对干旱区湖泊CH₄扩散排放特征及其影响因素的研究却鲜有报道.本文选取干旱区典型湖泊—博斯腾湖为研究对象,分别于2021年6月、9月、10月采集水样,并测定其生物地球化学参数及溶解CH₄浓度,确定其水-气界面CH₄扩散排放通量.结果表明,博斯腾湖CH₄扩散通量均值为(0.305±0.080)mmol·m^-2·d^-1,表现为大气CH₄的排放源;在空间上,受外源输送影响,入湖河口为CH₄的扩散排放热点区域;在不同月份,CH₄扩散通量变化受营养状态影响显著,与综合富营养化指数、叶绿素a浓度等呈显著正相关(富营养化指数：r=0.67,p<0.01;叶绿素a:r=0.54,p<0.01),但其对温度的依赖性较低(p>0.05).另外,受外源输送、水动力特征、内部生物化学过程等影响,博斯腾湖CH_4<...     

东、黄海生源要素的埋藏通量及其时空分布特征

通过对东、黄海海域2006年4月、10月航次的调查,结合210Pb数据,测定了4个站位200余年来沉积物中生源要素(总氮、总磷、总有机碳)的埋藏通量。从时间分布特征可以看出, 4个站位中,总氮(TN)的埋藏通量均自底层向表层逐步上升,到上个世纪五、六十年代左右达到较大值后便呈波动下降趋势;总磷(TP)在各站位的埋藏通量的变化比较稳定,几乎没有明显的峰值,均自底层到表层逐渐降低。总有机碳(TOC)的埋藏通量自底层到表层逐步升高,其中10594,10694站位在上世纪六十年代左右均出现了最高值,12694及H1-18站位在上世纪四十年代出现了相对高值,而后便呈下降趋势;从生源要素埋藏通量的空间分布特征可以看出,南黄海各生源要素埋藏通量的平均值分布可能与黑潮流系的影响强弱不同有关,即黑潮流系影响越强初级生产力越弱,生源要素埋藏通量越低,反之则越高;而H1-18站位生源要素的埋藏通量变化特点较为复杂,原因可能与其所处海域水文条件复杂,受陆源影响较大有关。     

调控絮体形态强化电絮凝减缓膜污染

本研究通过调节电絮凝工艺参数来实现对絮体形态的调控,进而达到减缓膜污染的目的.主要考察了电流密度、初始pH、初始电导率对絮体性质以及膜通量的影响,并解析了超滤膜对不同形貌结构絮体的膜污染响应机制.结果表明,电絮凝减缓膜污染的关键是在膜表面形成疏松多孔的滤饼层,电絮凝-超滤(electrocoagulation-ultrafiltration,EC-UF)工艺不但能够有效地减缓膜污染,而且还极大提升了出水水质.增加电流密度,以及在pH中性水质条件下,EC-UF工艺中膜通量保持更高.j=20 A·m~(-2)、初始pH=7、初始电导率=1 000μS·cm~(-1),EC-UF工艺对水中的腐殖酸(humic acid,HA)去除率为97%,平衡阶段归一化通量J/J0达到81%.     

南海东北部间隙水营养盐的空间分布及其交换通量

为探究南海东北部沉积物间隙水中生源要素的分布规律及其对海洋生态环境的影响,于2014年10月至11月秋季,对南海东北部海区5个站位的沉积物间隙水中营养盐的含量及其空间分布进行现场采样分析。结果发现,沉积物间隙水中NH₄-N、NO₃-N、NO₂-N、PO₄-P、SiO₃-Si的平均含量分别为:25.20、11.62、3.05、7.42、305.8μmol/L。其中SiO₃-Si和NH₄-N是沉积物间隙水中含量最大的两种组分,且NH₄-N占无机氮的比例为57.4%~75.1%,是溶解无机氮的主要成分。通过实验室培养对沉积物-水界面营养盐的交换通量进行估算,估算的营养盐NH₄-N、NO₃-N、NO₂-N、PO₄-P的平均交换通量分别为:8.34、1.89、-0.89、0.41μmol/m2/d。整体上沉积物作为NH₄-N、NO₃-N和PO₄-P的源,不断地向上覆水释放营养物质,对南海东北部海区浮游植物生长繁殖及生产力的发展具有重要意义;初步探讨了早期成岩过程中营养盐的地球化学行为,对沉积物中营养盐的积累和输运进行了探究。     

扬州瘦西湖水体氮磷污染特征及内源释放潜力

本研究通过实地调查及原位柱芯静态培养实验,分析了瘦西湖上覆水和沉积物氮、磷污染负荷空间分布格局,估算了内源氮、磷释放通量.结果表明:①瘦西湖上覆水中总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH~+_4-N)的浓度区间分别为1.5～2.9、0.05～0.11、0.2～1.7 mg·L~(-1),TN是影响上覆水水质的主要因子;②沉积物TN、TP的含量范围分别为500～4500、100～3700 mg·kg~(-1),空间上呈现TN含量从扬州闸下至二十四桥逐渐增加而TP含量先升后降的趋势;③内源释放模拟结果显示,瘦西湖沉积物NH~+_4-N、NO~-_3-N、NO~-_2-N及PO_4~(3-)-P的释放速率分别为35.3～90.1、30.2～80.6、0.95～5.10、7.2～58.8 mg·m~(-2)·d~(-1),其氮、磷释放速率相较于国内外类似研究呈现较高水平,表明瘦西湖沉积物是其上覆水体氮、磷污染负荷的一个重要潜在来源.     

2017~2020年长江流域水体污染物通量时空变化特征分析

基于2017~2020年长江流域重要水系节点各污染物监测数据,在时空尺度下开展对长江流域干、支流水系通量变化规律的研究,从断面水量和水质及通量等方面分析其空间变化响应、年际变化趋势和通量相关性关系分析,揭示长江流域上游、中游和下游污染物通量时空贡献特征.结果表明,4年来长江流域主要污染物浓度整体呈下降趋势,总磷(TN)和氨氮(NH⁺₄-N)浓度下降较为明显,干流总氮(TN)和总磷(TP)浓度均在空间分布上呈现自西向东逐渐增高趋势,上中下游高锰酸盐指数在2017~2020年分别下降18.5%、16.0%和14.0%,以上游下降幅度最高.径流量空间分布年均值从466亿m³显著增大到9923亿m³,支流河湖水系中两湖流域水量贡献最大,主要污染物中高锰酸盐指数、总磷(TP)和总氮(TN)通量年均呈现先增后减的趋势,岷沱江、嘉陵江和中游两湖地区污染物通量对入江贡献较大,不同区域水环境下通量存在差异性.相关性和层次聚类分析结果表明,高锰酸盐指数和总磷(TP)通量与水量呈极显著性相关,通量关系间生化需氧量(BOD₅)与总氮(TN)、总磷(TP)和化学需氧量(COD)有显著相关性,主要污染物在汛期和非汛期差异性较强,在7~9月汛期反应强烈.研究结果可为长江流域水环境统筹管理与精准化防治等方面提供科学依据与理论支持.     

闽江入海断面溶解无机氮长时间序列分析及入海通量估算

为深入研究闽江口富营养化机制,于1985—2021年在闽江入海断面开展了水质监测。采用结合局部加权回归散点平滑法(LOWESS)的季节性肯达尔检验(SK检验)对断面溶解无机氮(DIN)及其各组分浓度变化趋势进行分析,同时结合水文资料对入海通量进行估算。结果表明:DIN浓度范围为0.728~3.140 mg/L,在37年间整体呈上升趋势,但不显著。各组分中NO₂-N和NH₃-N浓度分别呈显著和极显著下降趋势,而NO₃-N浓度呈极显著上升趋势。DIN组分中NO₂-N和NH₃-N比重不断减小,而NO₃-N比重不断增大,目前已成为DIN的主要组成部分。DIN入海通量范围为3.59×10⁴~14.85×10⁴ t,在37年间缓慢增加,其各组分入海通量长期变化趋势同浓度变化类似。从长期来看,DIN及其各组分浓度的变化趋势主要受流域环境变化及下游福州市含氮废水排放影响,而在短期则受台风、降水等一些突发环境事件的影响较大。     

西北太平洋大气海洋对东北亚冷夏形成的影响

通过对东北亚夏季气温场与全球海温场的SVD分析,得出东北亚冷夏的产生与西北太平洋海温场有着密切的联系,普查120a来东北亚冷夏年西北太平洋海温距平状况,发现该区域93%为负距平.对1881-1999年西北太平洋海温指数NWP及Nino3.4序列与东北亚夏季气温序列的相关分析得出,西北太平洋海温与东北亚冷夏的关系较El Nino与之的关系要直接得多.从西北太平洋影响东北亚夏季气温的机理来看,西北太平洋海洋与大气环流共同对东北亚夏季气温产生着影响,当夏季西北太平洋吸收的短波辐射较少,海温距平为负,向大气释放的潜热通量较少,而500hPa位势高度场偏低时,东北亚发生冷夏的可能性较大.