东湖通道工程沙滩浴场围堰施工对水中胞外碱性磷酸酶动力学行为的影响

城镇化过程常伴随市政建设面积与强度的大幅度增加,但其与湖泊富营养化的关系尚未得到充分的研究。2014年3-5月在武汉东湖通道工程沙滩浴场围堰施工区与相关湖区（郭郑湖、汤菱湖、团湖）的19个位点分5次采集水样,分析了水中胞外碱性磷酸酶的动力学参数及其与溶解有机磷和溶解反应性磷比值的关系。结果表明,施工致使酶的最大反应速度与底物亲和力均显著降低,有机磷酶促再生为生物可利用性无机磷的周转时间明显延长。这一结果指示施工区磷营养的相对充足,施工干扰可能有效促进了沉积物磷向水柱的补给。     

水位变化对湖泊沉积物营养释放的影响

水位波动可有效调节湖泊生态系统的结构与功能,干湿交替过程引起的沉积物生物地球化学循环途径的改变是其重要机制之一。大量研究结果表明,干湿交替将加速沉积物有机碳的分解,强化沉积物硝化与硝化作用的偶联,促进沉积物磷的酶促水解和厌氧解离,从而增加再度淹没之后水中溶解有机碳和生物可利用性磷的浓度,并减少溶解无机态氮的浓度。有机质的分解是上述过程的关键步骤。因此,必须系统描述湖泊水陆界面土壤和沉积物基本理化性状与水生生物特征,分析干旱过程中沉积物生物地球化学循环途径的变化,了解淹没过程中水柱营养状态与浮游生物群落对沉积物营养释放的响应,从而揭示水位波动调控富营养化过程的机制,即诱发营养脉冲或维系其持续补给,改变营养阈值,进而导致稳态转换。     

巢湖及其入湖河流（南淝河）沉积物磷形态与吸附行为的垂直变化

沉积物磷释放可明显促进水体富营养化,但其关键组分与调控因素尚待深入研究。系统分析了巢湖及其入湖河流（南淝河）沉积物有机质(OM)、不同形态磷含量、磷吸附参数的垂直分布特征。结果表明：铁结合态磷(Fe(OOH)~P)与钙结合态磷(CaCO3~P)为沉积物磷的主要存在形态,且均与磷平衡浓度（EPC0）显著正相关。与巢湖相比,南淝河具有明显较高的沉积物最大磷吸附量（Qmax）,而由此增强的磷缓冲能力可被较高的Fe(OOH)~P含量所抵消,从而表现出较强的磷释放潜力（高EPC0值）。有机质能以线性方式增加Fe(OOH)~P、CaCO3~P与Qmax,并据此调节EPC0。南淝河沉积物亚表层（10～15 cm）显示EPC0的最小值,从而具有相对较小的磷释放风险     

汤逊湖沉积物营养盐污染特征评价及治理策略

近年,汤逊湖流域水环境问题频出,点源和面源污染控制工程的有效实施虽使入湖水质得到了一定改善,但关于内源污染控制的相关研究却不多。为全面掌握汤逊湖的内源污染现状,分析了沉积物氮、磷和有机物空间分布特征和内源污染释放规律,并探讨了汤逊湖内源污染治理对策。结果表明：(1)汤逊湖沉积物营养物含量时空差异明显,主要污染物为总氮、总磷和有机质,污染层深度约0.2～0.8 m,含量均呈现冬季高夏季低的规律;(2)汤逊湖表层沉积物TN、TP和COD的平均释放速率分别为91.77、3.25、1 391.45 mg/m²/d,不同湖区释放速率差异明显。根据汤逊湖的内源污染现状及水质现状,建议对汤逊湖内源污染严重的区域分区进行环保疏浚和原位底质改良,后期合理安排时序在适宜区域采取沉水植被恢复为主的水生态修复措施,进一步抑制内源污染释放。该研究可为汤逊湖内源污染治理及流域水环境综合治理提供科学依据。     

沉积物疏浚技术在富营养化湖泊修复中的应用

沉积物疏浚是削减富营养化湖泊内源负荷的最为直接和有效的手段.分析了沉积物疏浚的效果和可能引起的风险;从外源污染、作业区域和深度、沉水植物3个方面探讨了影响沉积物疏浚效果的关键因素.最后指出,富营养化湖泊沉积物疏浚的重要原则是截断外源污染、划分作业区域、合理控制挖掘深度、创造适宜生境、恢复沉水植物、重构生态系统等.     

风干和淹水过程对巢湖流域土壤和沉积物磷吸附行为的影响

巢湖湖滨带土壤和沉积物经历明显的干湿交替过程,其磷的迁移和转化方式亦有明显变化。风干作用能显著降低沉积物磷最大吸附量、提高吸附能并增加磷平衡浓度,从而对磷的吸附能力产生不利影响。淹水过程对土壤最大吸附量的影响取决于有机质的损失情况,好氧条件下有机质损失小,磷最大吸附量无明显变化,吸附能增强,磷释放量略有增加;而厌氧条件下土壤有机质含量与磷最大吸附量均显著降低,吸附能明显减小,磷释放量显著升高。因此湖滨带消落区干湿交替将明显促进底质生物可利用性磷的大量释放。在巢湖流域常见的土壤类型中,红壤对磷的缓冲能力最强。向底质中添加氯化铁和硝酸钙可有效控制磷释放,提高磷缓冲能力,增强底质对磷的保持和固定     

太湖不同营养类型湖区沉积物磷的形态与吸附行为的比较

选择太湖不同营养类型的湖区开展了沉积物磷形态与磷吸附行为的研究,结果表明,位于藻型湖区梅梁湾的T1点表层沉积物中的总磷(TP)含量高于位于草型湖区T2点的相应值,且沉积物吸附能(K)值与TP含量显著负相关(ppp0)值随深度递增,大型水生植物的存在促使表层沉积物维持磷汇的功能,T1点沉积物距表层10~15cm处EPC0值最低,故相应疏浚深度宜为10~15cm,这一结果为富营养化湖泊的修复提供了理论依据与技术参数。     

有机质在水体富营养化过程中的作用及其对有机农业管理的启示意义

富营养化是指一种过程,在这一过程中,植物营养元素磷的增加与氧的锐减将导致湖泊生态系统发生一系列剧变。富营养化亦可被定义为生态系统中有机质输入速率增加的过程。从上述两方面的意义上讲,有机质的分解必然伴随生物可利用性磷的再生,从而对富营养化过程产生有效的反馈。本文扼要概述了上述反馈途径及其生态风险,即水体沉积物磷释放的原始驱动力来自有机质的分解,其主要途径包括自身的矿化与厌氧状态促成之后磷酸盐的解吸附。微生物群落将依有机质的数量和性质在分解过程的不同阶段发生明显变化,从而形成因时因地而异的分解速率与还原力,二者共同促进沉积物磷的释放,因高分解速率伴随高缺氧程度,且源于沉积物之长期库存,磷酸盐的解吸附量并非简单正比于有机质含量,而可能远大于此,换言之,有机质的大量输入与沉积可能导致生物有效性磷的净增,水体富营养化程度将因此而以正反馈的形式加剧。在倡导和推行有机农业的过程中,应充分注意并严格控制土壤有机质的流失。     

硝酸根对有机磷光解释放磷酸根的影响

为了解硝酸根（NO₃^-）的光化学活性对水体中有机磷间接光解释放磷酸根过程的影响,采用室内模拟实验,研究了NO₃^-在草甘膦光解转化为磷酸根中的作用及NO₃^-浓度对该反应速度的影响,并以甲醇为羟基自由基（·OH）猝灭剂,印证了NO₃^-对富营养化湖泊水体中有机磷光解释放磷的作用.结果表明,在紫外光（UV）照射下,草甘膦可以直接光解转化为磷酸根,其磷酸根的释放量随着溶液初始pH和草甘膦浓度的增加而增大.加入NO₃^-处理,光照60min后,磷酸根的释放量由空白处理的0.05mg/L增加到了0.43mg/L.添加Fe³⁺可促进这一过程,而添加腐殖酸（HA）和碳酸氢根（HCO₃^-）则可以显著抑制磷酸根的释放.在湖泊水体中,添加草甘膦,磷酸根的释放量显著高于空白,而增加湖水中NO₃^-浓度时,磷酸根的释放量则进一步增大.在湖水/草甘膦/NO₃^-体系中添加·OH猝灭剂甲醇后,磷酸根的释放量显著降低.可见在紫外光条件下,NO₃^-的光化学作用对有机磷释放磷酸根过程具有重要影响.     

巢湖陆向湖滨带常见野生植物对磷缓冲能力的影响

湖泊陆向湖滨带缓冲磷扩散的机制尚未得到充分地研究。系统分析了2011年4~7月巢湖陆向湖滨带5种野生植物的生长状况与根际土不同形态磷的含量和吸附行为。结果表明土壤磷的吸附行为可用Langmuir方程加以描述。与对照相比,艾草和小飞蓬根际土总磷含量明显较低,磷的最大吸附量（Qmax）明显较高,而小蓟和狗尾巴草根际土速效磷含量明显较高,Qmax与磷吸附强度明显较低。植物根与茎长均随季节增加,相应的土壤磷饱和度下降。因此,植物吸收与土壤吸附是陆向湖滨带缓冲磷扩散的重要机制。有机质可通过增加速效磷含量和Qmax值调节土壤磷平衡浓度（EPC0）。小飞蓬和艾草根际土的EPC0值明显较低,磷吸附能力较强。而小蓟和早熟禾根际土的EPC0值明显较高,故易成为向湖泊扩散的磷源