污染水体底泥中重金属治理研究现状

河流、湖泊等水体底泥污染问题已引起全世界的广泛关注,尤其重金属污染问题。目前国内对河流、湖泊底泥重金属的研究偏重于重金属的分布、污染特征以及重金属对生物、生态的影响,对底泥重金属的治理研究相对较少。分析了底泥中重金属的释放机理,简单介绍治理底泥重金属的一些生物技术,着重讨论当今处理底泥重金属的化学方法。     

典型湖泊有机聚集体时空特征及驱动因子

有机聚集体(OA)是水体中物质循环和能量流通的重要枢纽,但在不同营养水平湖泊中的比较研究仍相当匮乏.于2019～2021年间,采集了不同季节贫营养抚仙湖、中营养天目湖、中度富营养太湖和重度富营养星云湖表层水样,利用扫描电镜、表面荧光显微镜和流式细胞仪等研究了4个典型湖泊中OA及其附着细菌的时空变化特征.结果表明：(1)抚仙湖、天目湖、太湖和星云湖中,OA丰度的年均值分别为1.4×10⁴、 7.0×10⁴、 27.7×10⁴和16.0×10⁴ind·mL^-1; OA附着细菌丰度的年均值分别为0.3×10⁶、 1.9×10⁶、 4.9×10⁶和6.2×10⁶ cells·mL^-1;附着细菌占总细菌的比值分别为30%、 31%、 50%和38%.(2)夏季OA丰度显著高于秋冬季;但夏季附着细菌占总细菌的比值为26%,显著低于其它3个季节.(3)湖泊营养状态是影响OA及其附着细...     

沉积物有效态磷对湖库富营养化的指示及适用性

为探究不同类型湖库沉积物有效态磷对富营养化的指示意义及适用范围,选取了12个不同水深、不同换水周期的湖泊和水库进行4季度的水样、沉积物样品采集,以SMT分级方法提取的氢氧化钠磷(Na OH-P)作为沉积物有效态磷,分析了湖库中沉积物和水相磷含量之间的关系.结果表明,12个湖库的沉积物和水相磷含量差别大,沉积物Na OH-P含量范围为86～584 mg·kg-1(均值263 mg·kg-1),总磷含量225～760 mg·kg-1(均值502 mg·kg-1);水体总磷含量范围为0. 02～0. 35mg·L-1(均值0. 11 mg·L-1); 12个湖库的水体叶绿素a含量差异也很大,分布范围为3～349μg·L-1(均值51μg·L-1);沉积物与对应的水相各形态磷含量之间的相关分析发现,沉积物有效态磷与水相磷含量之间的相关性高于沉积物总磷,Na OHP比总磷能更好地反映湖库的富营养化状态,然而只有在换水慢的浅水湖库中,这种沉积物Na OH-P与水相磷的相关性才达到显著水平,表明"换水周期"和"水体深度"是影响沉积物Na OH-P与水相磷含量相关关系的两个关键因子:在换水快或是深水的湖库中,即使沉积物有效态磷含量较高,但是受多种因素影响,沉积物Na OH-P与水相磷含量的相关关系可能并不显著,而在换水慢的浅水湖库中,沉积物作为源和汇频繁与水体磷进行交换,尤其是在夏季藻类暴发时期,对水相磷升高贡献大,成为该类水体富营养化问题易发生、难治理的潜在缓冲因子.     

垂向环流作用下湖泊沉积物磷迁移行为

以巢湖十五里河入湖河口原位底泥为研究对象,通过室内模型实验,模拟了垂向环流的动水条件下,溶解态无机磷（DIP）在泥水界面的释放-吸附过程,探讨了不同强度环流对河口底泥DIP迁移的影响行为.结果表明：垂向环流扰动会引起上覆水中溶解氧（DO）和悬浮颗粒物（SPM）含量明显上升,且其平衡浓度与扰动强度均呈正相关,但悬浮物中值粒径（D₅₀）则随扰动强度的增大而降低;垂向环流作用下沉积物DIP的释放量随时间呈“Λ”型分布,显著区别于其他动水扰动情形,释放峰值与环流强度成显著正相关（P=0.047<0.05）,但平衡值则与之呈显著负相关（P=0.034<0.05）;环流扰动的增强促进了DIP在沉积物上的吸附,并构建了耦合天然水动力效应的沉积物DIP Freundlich等温吸附经验公式：lgQ_e=2.7074e^1.3487τ+0.9463e^-1.4830τlgC_e.     

大亚湾湿地沉积物氮矿化特征及影响因素探究

为探讨大亚湾滨海湿地沉积物中有机氮矿化作用的时空分布规律及其影响因素,于2017年3月（枯水期）和8月（丰水期）分别采集了大亚湾典型湿地3个断面的表层沉积物,利用连续淹水培养法对沉积物有机氮矿化过程进行了测定.结果发现,不同站位沉积物氮的矿化速率差异较大,其矿化速率范围为1.88~15.12mg/（kg·d）,平均速率为（6.45±3.47）mg/（kg·d）,整体呈现S3（红树林断面）> S1（光滩断面）> S2（河口断面）的分布规律.矿化速率的最高值出现在S3红树林断面,表明红树植物的生长能够促进微生物的矿化作用.蛋白酶和脲酶的活性平均值分别为（8.52±4.21）mg/（kg·d）和（25.34±11.11）μg/（g·d）,蛋白酶活性空间分布上与矿化速率的分布特征一致,表现为S3 > S1 > S2.蛋白酶和脲酶活性最高的区域均出现在S3断面的高潮带,这主要由于红树林影响地区具有较高的生产力和微生物丰度,促进了微生物代谢酶的产生.蛋白酶的活性远高于脲酶活性,表明人类活动对近岸湿地生态系统的物质输入可能主要以大分子类有机氮为主.在河口断面,矿化速率和酶活活性均较低,与该地区较高的NH₄⁺-N含量有关.整体上,湿地沉积物矿化速率与蛋白酶和脲酶之间呈现出显著的正相关性（P<0.01）,说明蛋白酶和脲酶在有机氮的矿化过程中发挥了关键作用.     

Biodegradation of 2-ethylhexyl-4-methoxycinnamate in river sediments and its impact on microbial communities

Numerous studies have evaluated the toxicity and endocrine disrupting properties of organic UV filters for aquatic organisms, but little is known about their biodegradation in river sediments and their impact on microorganisms. We have set up the sterile and microbiological systems in the laboratory, adding 2-ethylhexyl-4-methoxycinnamate (EHMC), one of organic UV filters included in the list of high yield chemicals, at concentrations of 2, 20 and 200 μg/L, and characterized the microbial community composition and diversity in sediments. Monitoring of EHMC degradation within 30 days revealed that the half-life in the microbial system (3.49 days) was much shorter than that in the sterile system (7.55 days). Two potential degradation products, 4-mercaptobenzoic acid and 3-methoxyphenol were identified in the microbial system. Furthermore, high-throughput 16s and 18s rRNA gene sequencing showed that Proteobacteria dominated the sediment bacterial assemblages followed by Chloroflexi, Acidobacteria, Bacteroidetes and Nitrospirae; Eukaryota_uncultured fungus dominated the sediment fungal assemblages. Correlation analysis demonstrated that two bacterium genera (Anaerolineaceae_uncultured and Burkholderiaceae_uncultured) were significantly correlated with the biodegradation of EHMC. These results illustrate the biodegradability of EHMC in river sediments and its potential impact on microbial communities, which can provide useful information for eliminating the pollution of organic UV filters in natural river systems and assessing their potential ecological risks.     

草海湖滨带沉积物微生物群落对磷形态的影响

为探究高原湖泊湖滨带沉积物中微生物群落对磷赋存形态的影响,以草海湖滨带沉积物为研究对象,分析了磷素赋存形态;通过高通量测序技术分析了细菌和古菌的群落组成.结果表明,草海湖滨带表层沉积物的总磷含量范围在662.89~881.26mg/kg之间,平均值为750.36mg/kg;各磷形态中NaOH-NRP＞Res-P＞BD-P＞HCl-P＞NaOH-SRP＞NH₄Cl-P.细菌群落由变形菌门(Proteobacteria)等59个门和硫杆菌属(Thiobacillus)、厌氧粘细菌属(Anaeromyxobacter)等1259个属组成;古菌群落由泉古菌门(Crenarchaeota)等8个门和甲烷丝菌属(Methanosaeta)等67个属组成.冗余分析、主成分分析和共现性网络分析表明,微生物群落能驱动草海沉积物中磷的形态转化,细菌主要通过影响铁的氧化/还原和碱性磷酸酶的活性;古菌则通过改变有机质和酸性磷酸酶活性来调控沉积物磷形态.     

基于总量和形态的表层沉积物重金属污染及来源——以马鞍列岛海域为例

为了解马鞍列岛海域沉积物特征及重金属污染状况,于2017年6月采集了该海域表层沉积物样品,并对表层沉积物pH值、氧化还原电位（Eh）、粒度（D_[3,2]）等地球化学指标进行了同步原位调查,采用改进后的沉积物重金属形态分析的连续提取法（European Community Bureau of Reference （BCR））分析了7种重金属（Cr、As、Ni、Zn、Pb、Cu、Cd）各形态含量,并结合富集因子系数（EF）、地累积指数法（I_geo）等方法初步探索了马鞍列岛海域沉积物中重金属的污染特征及其来源.结果显示,马鞍列岛海域沉积物呈中性-弱碱性,属还原环境;近岛礁区以粉砾和粘粒为主,而远岛礁区以砂砾和粉砾为主;7种重金属总量均满足我国海洋沉积物质量I类标准;Cr、As、Ni以原生相为主,而Zn、Pb、Cu、Cd均以次生相为主;Cd以可交换态及碳酸盐结合态（F1）以及有机物及硫化物结合态（F3）为主要赋存形态,Zn、Pb、Cu以铁锰氧化物结合态（F2）为主要赋存形态,而Cr、As、Ni以残渣态为主要赋存形态;以Fe作为参比,7种重金属的富集程度顺序为Cd > Cu > Ni > Zn > Pb > Cr > As;通过空间污染状况分析发现,Cu、Cd在受人为活动影响较大的近岛礁区存在富集污染现象,其他重金属则主要表现为天然来源,除Ni外,Cu、Pb、Cd、As、Cr、Zn含量均呈近岛礁区>远岛礁区的空间分布特征.总体上,马鞍列岛国家级特别海洋保护区沉积物重金属污染程度较低,生态环境保护与底质修复效果较好.     

赣南桃江河表层沉积物钨赋存特征及风险分析

选择赣南桃江河表层沉积物为研究对象,采用改进的BCR提取法分析桃江上、中、下游及支流表层沉积物中钨的含量及赋存形态,并利用富集系数法（EF）和风险指数编码法（RAC）对桃江河表层沉积物中钨的富集程度与环境风险进行评价.结果表明,桃江河表层沉积物钨的总量范围为1.21~39.73mg/kg,均值为18.21mg/kg.研究区域58%的采样点沉积物中钨总量高于江西省土壤重金属背景值;桃江河沉积物中钨的主要赋存形态是残渣态（B4态）,沉积物中各形态钨占总钨的比例大小顺序为残渣态 > 可氧化态 > 可还原态 > 弱酸提取态,空间上有效态钨占总钨的比例大小为支流 > 下游 > 上游 > 中游,平均比例分别为22.44%、21.03%、14.45%及10.91%.相关性分析显示,pH值和阳离子交换与钨的各形态及总量呈正相关.EF法分析表明桃江河上游与支流沉积物中钨富集严重;RAC法分析结果显示采样点沉积物中钨含量呈低、中、高生态风险占比分别为33.33%、46.67%、17.78%.上述结果表明,桃江河表层沉积物钨富集程度及环境风险较严重,应引起重视并开展深入研究.     

渭河沉积物的磁学特征及其对降雨量的响应

沉积物中的磁性矿物对气候环境变化敏感响应。渭河WH1617剖面沉积物进行全面系统的磁性特征分析表明,沉积物中的磁性矿物含量相对较低,主要载磁矿物为磁铁矿和磁赤铁矿,同时含有赤铁矿,磁晶粒以多畴为主。非磁滞剩磁磁化率与饱和等温剩磁的比值(χ_(ARM)/SIRM)与降雨量呈现较好的正相关性,进一步分析表明χ_(ARM)/SIRM可作为代用指标用来揭示渭河流域1957～2010年以来的降水量变化。其中,1957～1969年,χ_(ARM)/SIRM值减小,表明磁性矿物粒径变粗,降雨量递减;1969～1985年,χ_(ARM)/SIRM值递增,表明磁性矿物粒径变细,降雨量递增; 1985～1995年,χ_(ARM)/SIRM值减小,磁性矿物粒径变粗,降雨量相对减少; 1995～2010年,χ_(ARM)/SIRM值递增,磁性矿物粒径变细,降雨量波动递增,但增幅不大。通过morlet小波分析表明渭河流域近现代降雨量存在8 a和19 a的主周期变化,χ_(ARM)/SIRM存在8 a和16 a的主周期变化,两者的周期变化特征较为一致,进一步表明χ_(ARM)/SIRM在渭河沉积物中作为降水代用指标的有效性。