荣成天鹅湖沉积物有机磷的生物有效性及其时空动态

有机磷是沉积物磷的重要组成部分,有机磷经酶水解后可以提供活性磷.研究沉积物有机磷的生物有效性及其变化规律对于深入了解湖泊富营养化形成机制具有重要意义.本研究选取富营养化的海岸泻湖—荣成天鹅湖湿地为研究对象,通过采集表层沉积物,结合酶水解技术分析了有机磷的生物有效性及其时空变化规律.结果表明,天鹅湖沉积物有机磷含量为107.9~161.9 mg·kg~(-1),平均含量为125.3 mg·kg~(-1).其中潜在生物有效性磷即酶水解有机磷含量为21.8~100.3 mg·kg~(-1),平均含量为53.2 mg·kg~(-1),占有机磷含量的26%~56%.有机磷的潜在的生物有效性大小遵循:植酸磷(21.5 mg·kg~(-1))≈二酯磷(20.7 mg·kg~(-1))磷酸单酯磷(14.1 mg·kg~(-1)).酶水解有机磷(包括Monoester-P、Phytic-P)的含量呈夏秋低,冬春高的特点.有机磷空间分布不均衡,有机磷主要分布集北部入河口和南部藻类区域,这和不同方位污染物质的来源、水生动植物的分布和沉积物粒度等差异有关.相关性分析表明,金属氧化物(Al、Fe、Mg、Ca)是有机磷的主要结合介质,金属氧化物含量和形态变化将决定有机磷分解矿化和生物有效性.总之,有机磷的水解是水体活性磷的重要补偿途径,也是维持天鹅湖富营养化的重要机制.在水体磷污染治理过程中应把有机磷纳入评价范畴,应该防止沉积物有机磷的矿化分解.     

基于菌藻对比培养方法的洱海沉积物溶解性有机氮生物有效性评价

为了深入探究DON（溶解性有机氮）在湖泊水生生态系统中的重要营养作用和生态效应,寻找科学的DON生物有效性评价方法,选择洱海不同湖区表层沉积物样品,通过室内接种细菌和铜绿微囊藻进行对比培养,运用三维荧光-平行医疗法（3D EEM-PARAFAC）研究菌藻对比培养条件下湖泊沉积物DON生物有效性及各DON荧光组分生物有效性差异.结果表明:① 藻类培养条件下洱海表层沉积物DON生物有效性（8.49%~42.5%）略低于细菌培养条件下的生物有效性（10.5%~45.3%）. ② 藻培养条件下,DON生物利用率与藻细胞密度增长量呈显著正相关,即藻细胞密度的增长量可作为反映沉积物DON生物有效性的指标. ③ 菌类培养过程中DON光谱学特征参数[如SUVA₂₅₄（254 nm处紫外吸收光谱系数）、S_R（275~295 nm处吸收光谱系数与350~400 nm处吸收光谱系数比值）等]与DON含量相关性总体较细菌培养好;培养液中SUVA₂₅₄有不同程度下降,S_R指数均有上升,大分子DON和高芳香性DON可被微生物降解.相比于陆源荧光组分,内源荧光组分的生物有效性较差. ④ 相比而言,藻类培养方法能更直观地反映沉积物DON对藻类生长的影响,可在一定程度上作为衡量湖泊沉积物DON生物有效性的指标,即藻类培养方法更适合评价洱海沉积物DON生物有效性.      

西江上游有色金属产业集聚区河流沉积物重金属空间分布特征与来源解析

为研究西江上游有色金属产业聚集区对河流沉积物环境的影响,在西江上游的刁江、龙江、融江和柳江四条河流选取12个采样点,分析测定了10种重金属元素（Cu、Zn、Pb、Cd、As、Cr、Ni、Tl、Sb和Hg）在沉积物中的含量,采用相关分析、主成分分析、聚类分析和Pb同位素示踪技术剖析沉积物中重金属的分布特征与污染来源.结果表明:① 污染物含量方面,沉积物中w（As）、w（Pb）、w（Cd）、w（Ni）、w（Zn）、w（Cu）、w（Tl）、w（Hg）、w（Sb）、w（Cr）平均值分别为95.42、113.09、4.92、28.03、416.51、27.07、0.75、0.31、34.02、57.58 mg/kg,w（As）、w（Sb）、w（Zn）、w（Pb）和w（Cd）的变化较大,分异显著,受外来源影响较大.② 空间上,内梅罗指数结果显示,刁江沉积物中重金属污染程度最高,龙江次之,融江和柳江较低.③ 污染物来源方面,As、Pb、Cd、Zn、Cu和Sb具有同源性,与西江上游有色金属聚集区矿产开发有关,Ni、Tl、Hg和Cr具有同源性,与地质背景自然源因子有关;沉积物样品206Pb/207Pb变化范围为1.08~1.19,4条河流沉积物Pb同位素比值与大厂、车河矿石同位素比值接近程度依次为刁江、龙江、融江、柳江.Pb同位素示踪分析结果进一步验证了刁江和龙江沉积物中重金属主要受有色金属采选冶矿业活动影响,融江、柳江沉积物中重金属主要由地质背景自然源因子所致.      

基于逸度方法的辽东湾海水-沉积物中多环芳烃扩散行为

为研究辽东湾PAHs（多环芳烃）在海水-沉积物之间的扩散行为,于2014年5月对辽东湾14个采样点海水和沉积物中的16种PAHs进行了调查研究,并采用逸度方法、变异系数、响应系数等统计和计算方法对研究结果进行分析.结果表明:辽东湾海水中ρ（∑PAHs）和沉积物中w（PAHs）的平均变异系数分别为0.25和0.39,属于中等变异,高分子量PAHs的变异系数高于低分子量PAHs;利用ff（逸度分数）评估PAHs在海水-沉积物间的扩散行为,Nap（萘）、Acp（苊）和Fl（芴）表现出从沉积物向海水释放,沉积物是二次释放源;Ace（二氢苊）、Phe（菲）、An（蒽）、Flu（荧蒽）、Pyr（芘）、BaA（苯并[a]蒽）、Chr（?）在海水-沉积物之间接近平衡状态,5环和6环PAHs则表现出从海水向沉积物沉降富集,沉积物是汇;有机碳和碳黑是影响PAHs在沉积物和海水之间扩散的重要参数.研究显示,7种潜在致癌PAHs[BaA、Chr、BbF（苯并[b]荧蒽）、BkF（苯并[k]荧蒽）、BaP（苯并[a]芘）、InP（茚并[1,2,3-cd]芘）和DbA（二苯并[a,h]蒽）]海水-沉积物之间的扩散行为可能受到陆源排污和海上石油开发活动的影响.      

胶州湾海岸带表层沉积物中典型喹诺酮类抗生素污染特征研究

本研究对胶州湾海岸带表层沉积物中吡哌酸、氧氟沙星、环丙沙星、恩诺沙星、洛美沙星、沙拉沙星、恶喹酸和氟甲喹8种喹诺酮类抗生素的含量以及分布特征进行分析探讨。结果表明,研究区域内36个站点均检测到喹诺酮类抗生素,含量范围在0.48×10-9~47.54×10-9,平均含量为8.45×10-9,含量最高点出现在人口、医院密集的市区附近海域。研究区中恶喹酸检出率最高,可达94.44%,其平均含量为0.89×10-9,这与恶喹酸在水产养殖中广泛使用有关。洋河河口站点平均含量（8.91×10-9）高于大沽河口（3.74×10-9）,且其个别站点沉积物的喹诺酮抗生素总含量高达20.32×10-9;红岛码头区沉积物中喹诺酮抗生素总含量均达到6.00×10-9以上,检出四种喹诺酮类抗生素;湾口养殖基地周边沉积物中检测出喹诺酮抗生素种类较多,总含量为11.12×10-9,可见胶州湾海岸带已明显受到喹诺酮类抗生素污染。然而与其他海岸带及我国典型河流沉积物中喹诺酮类抗生素污染相比,胶州湾表层沉积物中喹诺酮抗生素含量较低,处于低污染水平,但个别站位污染种类较多、含量偏高,应引起相关部门重视,合理规划海洋功能区,加强环湾环境保护。     

福建近岸海域表层沉积物重金属、PCBs潜在生态风险评价

对福建近岸海域38个表层沉积物样进行测试分析,探讨了沉积物中重金属（Hg、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、As）和多氯联苯（PCBs）的空间分布特征及其可能的来源,并采用Hakanson潜在生态风险指数法进行了污染评价。结果表明:（1）三沙湾和闽江口—妈祖海域的重金属富集较为严重,罗源湾及湾口外海域沉积物污染程度较低;（2）沉积物中PCBs没有新的来源,重金属主要来自岩石自然风化和侵蚀、工业排污、生活污水以及船只油品泄漏;（3）三沙湾具有中等偏高的潜在生态风险;闽江口—妈祖海域整体接近、局部已达中等潜在生态风险;罗源湾及湾口外海域均属低潜在生态风险。Cd和Hg是主要的生态风险贡献因子,各元素的平均生态风险指数由大到小依次为:Cd> Hg> As> Cu> PCBs> Pb> Cr> Zn。     

象山港部分金属元素的百年沉积记录及物源指示意义

本文利用X荧光光谱仪测定了象山港沉积物柱状样中常量元素Ti、K、Ca、Fe、Mn和微量元素Pb、Rb的含量。通过210Pb定年,分析了象山港近百年来元素的沉积记录变化特征。结合沉积物粒径、有机碳、无机碳、总氮等理化参数,通过计算富集系数和主成分分析,探讨了沉积物中金属元素的物源和环境指示意义。研究结果表明:象山港沉积物中的金属元素Ti、K、Ca、Fe、Mn、Pb、Rb的含量分别为0.45%~0.52%、2.14%~2.58%、2.48%~3.13%、4.54%~5.83%、546×10-6~868×10-6、23×10-6~37×10-6、113×10-6~130×10-6,与中国其他近岸海域具有很好的可比性。象山港沉积物中的金属元素Ti、K、Ca、Fe、Mn、Rb主要来源于陆源碎屑物质,没有出现明显的富集;而沉积物中的Pb自1980年以来出现了富集现象,其含量在近年来可能受到了人类活动的影响。金属元素Ti、K、Fe、Mn、Rb、Pb易于在有机质含量丰富的沉积物中赋存,而Ca则以无机碳酸钙的形式赋存于象山港底质中。通过与百年来长江流域夏季降水变化的比较,发现陆源性金属元素的沉积记录异常与历史降水异常年份具有耦合性。     

泛杭州湾海域沉积物中多环芳烃分布及源解析

2011~2014年每年对泛杭州湾海域36个站位采集表层沉积物样品,对沉积物样品中16种多环芳烃（PAHs）的含量进行检测,了解其浓度水平、空间分布特征以及组成结构,并通过结构组成进行来源解析。结果表明,2011~2014年该海域沉积物中PAHs处于中度污染水平,平均含量及其标准偏差分别为（116.03±15.26）×10-9、（106.59±13.90）×10-9、（129.05±14.37）×10-9、（106.10±10.43）×10-9。空间分布上,PAHs高值区主要集中于长江口以及舟山海域附近,近岸区域高于远岸区域,远岸区有个别相对高值区。单体PAH中,菲的含量最高,环数主要分布在3~5环,以高分子量为主;来源解析结果表明污染源主要是煤、木柴和生物质的燃烧,部分站位同时受到石油源影响。     

开闭路条件下沉积物微生物燃料电池阳极细菌群落差异解析

采用Solixa高通量测序技术对比了沉积物微生物燃料电池(sediment microbial fuel cells,SMFCs)开闭路条件下启动阳极生物膜细菌群落结构差异.SMFCs开路条件下启动阳极生物膜获得优化序列3 936条,经过97%相似度归并后得到1 581个操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs);SMFCs连接5 kΩ电阻闭路启动阳极生物膜获得优化序列3 930条,聚类归并后产生1 551个OTUs,α多样性指数分析表明开路条件下启动阳极生物膜菌群多样性相对更丰富.SMFCs开、闭路条件下启动阳极生物膜优势菌均为Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes,它们在开路下阳极生物膜中的含量分别为59.79%、12.54%和9.02%,而在闭路条件下分别为63.02%、10.01%和3.60%,SMFCs闭路条件下运行,地杆菌Geobacter在阳极生物膜中含量高达16.55%.SMFCs开、闭路条件下启动阳极生物膜细菌群落结构的差异说明SMFCs启动过程电子的传递影响电极生物膜微生物群落结构.     

小柴旦湖表层沉积物粒度分布特征

柴达木盆地分布着的大量浅水盐湖,是重建过去全球变化的重要载体。盐湖沉积物粒度的测定及其解释对湖水动力学、地貌学和沉积学的研究具有十分重要的意义;粒度作为湖泊沉积物中最直接的物理指标,在不同的湖泊中存在着多解性,因此,系统地研究不同湖泊表层沉积物的粒度空间分布特征十分必要。本文以柴达木盆地的小柴旦湖为研究对象,对湖泊中23个表层沉积物样品进行粒度分析,并结合2个风成砂样品和1个湖泊钻孔样品(XCD3),系统研究其表层沉积物粒度特征,探讨可能影响粒度分布的外力因素。结果表明:(1)在两条采样路线上,样品粒度随水位深度增加逐渐变细,其平均粒径的变化范围自50.2μm至5.3μm,说明小柴旦湖这类小型浅水盐湖的沉积特征符合湖泊中湖滨至湖心沉积物颗粒逐渐变细这一规律;(2)凡是湖泊水深超过200 cm的样品,粒度频率分布曲线具有较高的一致性,表明在小柴旦湖中较细颗粒主要赋存于深水区,指示深水区沉积环境相对稳定;(3)湖滨浅水区沉积物颗粒特征复杂,粒度频率分布曲线呈多峰态,可能受洪积扇、植被和风浪的影响。选取柴旦气象站1956—2013年气象数据中极大风速计算风浪对水体的影响,最大影响深度为0.4 m,说明湖滨深度小于0.4 m的区域受风浪影响。结合湖泊表层沉积物及周围风成砂粒度特征,对小柴旦3(XCD3)钻孔沉积物粒度特征进行分析,发现:钻孔中68—70 cm和77—80 cm层位粒度特征指示水位快速下降,湖泊干涸并沉积风成砂;其余层位均表现为相对稳定的湖相地层,湖泊水位与现代相近。