微生物对冰封期湖泊沉积物中有机磷降解释放的影响

以寒旱区湖泊乌梁素海为研究对象,以有机磷降解过程中的形态转化为主线,探讨了冰封期内底物添加与灭菌处理对有机磷释放特征的影响.结果表明,180 d冰封期内,灭菌处理(T_N)上覆水中可溶性总磷酸盐(DTP)和可溶性正磷酸盐(DIP)及可溶性有机磷(DOP)的质量浓度均高于底物添加处理(T_M),揭示T_M体系中厌氧微生物的同化利用降低了上覆水中磷的质量浓度;同时微生物驱动下铁的异化还原作用也是影响水-沉积物界面有机磷释放的重要机制.释放周期内,沉积物中活性有机磷(LOP)、总活性磷(TLP)的含量均减少;T_M体系的中等活性有机磷(MLOP)含量先减少后增加,非活性有机磷(NLOP)的含量先增加后减少;T_N的MLOP含量波动性增加,NLOP的含量波动性减少.释放初期(0~60 d),T_M的MLOP含量高于T_N,而NLOP的含量低于T_N;释放中末期(60~180 d),T_M的MLOP含量低于T_N,而NLOP的含量高于T_N.揭示释放中沉积物MLOP与NLOP之间存在相互转化的可能性.释放过程中,T_M沉积物有机磷的相对含量降低,无机磷的相对含量增高,呈现有机磷向无机磷转化的趋势,沉积物有机磷约有6.1%转化为无机磷,揭示了冰封期内,微生物可加速沉积物有机磷向无机磷的转化,提高了磷的生物可利用率,增加了沉积物磷向上覆水释放的风险.     

Particle size distribution and characteristics of heavy metals in road-deposited sediments from Beijing Olympic Park

Due to rapid urbanization and industrialization, heavy metals in road-deposited sediments (RDSs) of parks are emitted into the terrestrial, atmospheric, and water environment, and have a severe impact on residents' and tourists' health. To identify the distribution and characteristic of heavy metals in RDS and to assess the road environmental quality in Chinese parks, samples were collected from Beijing Olympic Park in the present study. The results indicated that particles with small grain size (< 150 μm) were the dominant fraction. The length of dry period was one of the main factors affecting the particle size distribution, as indicated by the variation of size fraction with the increase of dry days. The amount of heavy metal (i.e., Cu, Zn, Pb and Cd) content was the largest in particles with small size (< 150 μm) among all samples. Specifically, the percentage of Cu, Zn, Pb and Cd in these particles was 74.7%, 55.5%, 56.6% and 71.3%, respectively. Heavy metals adsorbed in sediments may mainly be contributed by road traffic emissions. The contamination levels of Pb and Cd were higher than Cu and Zn on the basis of the mean heavy metal contents. Specifically, the geoaccumulation index (I_geo) decreased in the order: Cd > Pb > Cu > Zn. This study analyzed the mobility of heavy metals in sediments using partial sequential extraction with the Tessier procedure. The results revealed that the apparent mobility and potential metal bioavailability of heavy metals in the sediments, based on the exchangeable and carbonate fractions, decreased in the order: Cd > Zn ≈ Pb > Cu.     

2,2′,4,4′-四溴联苯醚(BDE-47)污染沉积物对铜锈环棱螺肝胰脏的SOD、CAT和EROD活性的影响

以实验室培养的铜锈环棱螺(Bellamya aeroginosa)为受试生物,研究了2,2′,4,4′-四溴联苯醚(BDE-47)污染沉积物对铜锈环棱螺肝胰脏超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和7-乙氧基-3-异吩唑酮-脱乙基酶(EROD)活性的影响,以揭示BDE-47与这些酶活性之间的剂量-效应和时间-效应关系.结果表明,不同水平BDE-47污染沉积物暴露后,铜锈环棱螺肝胰脏SOD和CAT活性表现出较为明显的剂量或时间依赖性效应,BDE-47可引起铜锈环棱螺肝胰脏的氧化应激,高剂量(≥160ng.g-1)BDE-47的长时间暴露可导致SOD和CAT活性显著下降,提示细胞出现氧化损伤.SOD对BDE-47胁迫的敏感性高于CAT.铜锈环棱螺肝胰脏中SOD和CAT可以作为指示低水平BDE-47污染沉积物胁迫的生物标志物.BDE-47不能诱导铜锈环棱螺肝胰脏EROD活性,但高剂量(≥160ng.g-1)或长时间BDE-47暴露则导致EROD活性显著降低.     

武汉东湖沉积物氮磷形态垂向分布研究

以武汉东湖为研究对象,分析并比较了3个采样点柱状沉积物中各种形态氮、磷的垂向分布,并结合pH进行了研究.结果表明:东湖沉积物pH小于上覆水中pH并随沉积物深度增加呈下降趋势.总氮与总磷均为处于湖湾区的1号点最高,2号点湖心最低,3号点居中.氨氮和硝酸盐氮也表现为1号点远远大于2号点和3号点.随着近年治污力度的加大,1号点的氮磷水平呈下降趋势,但是3号点受面源污染影响,氮、磷水平上升很快,甚至在表层已经和1号点持平.磷虽然仍然是东湖最主要的限制性营养元素,但受硝化与反硝化作用及聚磷菌的影响,近20a来,东湖沉积物总氮含量下降很大,氮磷比仅为3左右.     

南黄海中部E2柱样沉积物来源的稀土元素及微量元素示踪

应用稀土元素地球化学示踪方法,分析了南黄海中部E2柱样的∑REE、∑LREE、∑HREE、∑LREE/∑HREE、δEu和δce的变化特征.结果表明,近200年来南黄海中部沉积物的稀土元素可能均受相同来源控制,稀土元素分布具上陆壳特征.南黄海中部E2柱样和中国东部上地壳的稀土分布模式一致,而与深海沉积物的稀土分布模式相差较大,反映了黄海沉积物和中国大陆壳的亲缘性.近200年来沉积物的δCe和δEu变化不大,且其平均值与上陆壳基本一致,说明近200年来源区的氧化-还原条件和酸碱性可能变化不大,稀土元素主要是由大陆岩石风化和搬运而来,而不是海水提供的.高场强元素丰度及其特征比值的变化幅度不大,与中国东部上地壳一致,指示中国大陆岩石的风化产物是黄海沉积物的主要源区.∑REE与TiO2具有良好的相关性,指示稀土元素与TiO2一样主要来自陆源碎屑物质.     

一硫代砷酸盐在介质上的吸附特征及机制

在实验室条件下合成纯度> 99%的MTA,开展不同pH和固液比条件下MTA在细砂、土壤沉积物和针铁矿这3种介质上的吸附实验,分析其吸附特征和作用机制.结果发现:①MTA质量浓度分别在0. 14～23. 59、0. 19～41. 27和0. 27～32. 02mg·L^-1范围时,其在细砂、土壤沉积物和针铁矿的最大平衡吸附量(Q_m)分别为21. 54、277. 98和2 607. 42 mg·kg^-1.值得注意的是,当MTA在3种介质上达到吸附平衡后,溶液中部分MTA开始转化形成亚砷酸盐和砷酸盐.②随着pH的增加(4～10),MTA在细砂上的平衡吸附量(Q_e)逐渐减少,在土壤沉积物和针铁矿上的Q_e先减少后增加;随着固液比的增加,MTA在3种介质上的Q_e均呈现出逐渐减小趋势.③XRD、SEM和BET测试结果揭示出3种介质吸附MTA的主要控制因素不同,分别是细砂的低孔容特征、土壤沉积物的高结晶程度以及针铁矿上大量的羟基官能团(—OH).     

松花江表层沉积物中16种多环芳烃空间分布特征及生态风险评价

为揭示松花江干支流表层沉积物中16种PAHs(多环芳烃)的空间分布特征及其生态风险状况,采用气相色谱-质谱联用仪分析了2017年9月松花江干支流26个表层沉积物16种PAHs质量分数特征,并采用比值法对其污染来源进行解析,运用沉积物质量基准法和质量标准法评价其生态风险状况.结果表明:①松花江干支流表层沉积物中w(∑₁₆PAHs)为169. 76～3 769. 19ng/g,以3～6环高环为主,并且支流w(∑₁₆PAHs)(范围为169. 76～3 769. 19 ng/g,平均值为1 598. 41 ng/g)高于干流(范围为459. 92～2 092. 58 ng/g,平均值为1 173. 67 ng/g),呈从上游到下游逐渐降低的趋势.②松花江干支流表层沉积物中w(∑₁₆PAHs)主要来源于生物质燃烧和石油燃烧.③松花江干支流表层沉积物中w(∑₁₆PAHs)总体处于低生态风险水平,个别支流点位(3个)会发产生经常性生态风险.研究显示,松花江流域干支流表层沉积物中w(∑₁₆P...     

嵊泗海域表层沉积物中多环芳烃污染水平、分子组成及源识别

嵊泗海域是舟山渔场的重要组成部分,属于国家海洋特别保护区.为了解嵊泗海域表层沉积物中16种优控PAHs（多环芳烃）的污染特征及潜在风险,于2017年6月采集了嵊泗海域18个站点的表层沉积物样品,采用气相色谱-质谱联用技术确定PAHs质量分数及其分子组成,运用特征分子比值法和主成分分析法识别PAHs来源,并采用质量基准法与质量标准法对沉积物中PAHs潜在生态风险进行评价.结果表明:①除了Ace与Act外,其他14种PAHs均被检出.除A1站点外,w（Phe）最高,w（Flra）次之.检出的PAHs以3环和4环为主,占总量的71.21%,不同环数PAHs占比大小依次为3环> 4环> 5环> 2环> 6环.w（∑₁₄PAHs）范围为46.38~196.36 ng/g,平均值为109.40 ng/g.整体分布上,嵊泗海域表层沉积物中w（∑₁₄PAHs）呈近岸高于远岸的分布特征.②嵊泗海域表层沉积物中PAHs以煤炭、柴油和生物质等燃烧源为主,部分站点同时受到燃烧源与石油源影响.③各站点的w（∑₁₄PAHs）均低于ERL和OEL,表明嵊泗海域潜在生态风险较小.④与国内外其他区域相比,嵊泗海域表层沉积物中w（∑₁₄PAHs）处于较低污染水平,尚不足以对当地渔业生态环境造成负面影响,但作为我国重要"蓝色粮仓",仍应加强其陆源排放监管.      

海河及邻近海域表层沉积物重金属污染及其分布特征

对海河及邻近海域沉积物重金属污染程度进行调查,结果显示海河沉积物已遭受重金属污染,其重金属含量高于渤海湾,而且峰值最高的区域出现在工业发达、人口密集的天津市区和塘沽区。将海河及邻近海域表层沉积物不同颗粒组分的复合体进行分离,并进行了重金属含量的测定。结果进一步证明,重金属含量随沉积物复合体颗粒尺寸增大而减小。同时表明,渤海湾表层沉积物复合体比海河的颗粒大,砂质含量比海河高。渤海湾细小颗粒(<20μm)复合体含量(62.42%)低于海河(70.24%),而渤海湾粗砂(>200μm)组分(31.17%)比海河(17.83%)高得多。海河各粒级复合体上Cu、Pb、Cd的含量明显高于渤海湾中各粒级相应的重金属含量,平均是渤海湾的2倍左右,Cr在海河与渤海湾各粒级含量相对来说比较接近。     

Arsenic species analysis in porewaters and sediments using hydride generation atomic fluorescence spectrometry

It was observed that the atomic fluorescence emission due to signal during the determination of As（Ⅲ） in the mixture of As（Ⅲ） and As（V） could has a 10% to 40% of fluorescence emission As（V）. Besides, interferes from heavy metals such as Pb（Ⅱ）, Cu（Ⅱ） can cause severe increase of the signals as compared to the insignificant effects caused by Cd（Ⅱ）, Zn（Ⅱ）, Mn（Ⅱ） and Fe（Ⅲ）. On the basis of further studies, the masking agent of 8-hydroxyquinoline was used as an efficient agent to eliminate interference of As（V） emission and the heavy metal of Cu^2＋ and Pb^2＋ in the measurements of arsenic species, After a series standard additions and CRM researches, a sensitive and interference-free analytical procedure was developed for the speciation of arsenic in samples of porewaters and sediments in Poyang Lake, China.