海州湾海洋牧场沉积物-水界面营养盐交换通量的研究

为研究海洋沉积物-水界面间营养盐的交换状况,进一步了解营养物质的循环动力学和水体富营养化的内在机理,采用实验室培养法,对海州湾海洋牧场2014年春季(5月)5个站位、夏季(8月)6个站位和秋季(10月)6个站位沉积物-水界面营养盐的交换速率和交换通量进行了研究。结果表明:海州湾沉积物-水界面上硅酸盐(Si O2-3-Si)、磷酸盐(PO_4^(3-)-P)在春季表现为由水体向沉积物进行迁移,其交换速率平均值分别为-3.27、-0.32 mmol/(m(3-)-P)在春季表现为由水体向沉积物进行迁移,其交换速率平均值分别为-3.27、-0.32 mmol/(m²·d),夏季和秋季均表现为由沉积物向水体进行释放,夏季二者的交换速率平均值分别为8.53、0.41 mmol/(m2·d),夏季和秋季均表现为由沉积物向水体进行释放,夏季二者的交换速率平均值分别为8.53、0.41 mmol/(m²·d),秋季分别为4.92、0.32 mmol/(m2·d),秋季分别为4.92、0.32 mmol/(m²·d);溶解态无机氮(DIN)在春、夏、秋季均表现为由沉积物向水体进行释放,交换速率平均值分别为2.86、3.39、13.04 mmol/(m2·d);溶解态无机氮(DIN)在春、夏、秋季均表现为由沉积物向水体进行释放,交换速率平均值分别为2.86、3.39、13.04 mmol/(m²·d);海州湾沉积物-水界面SiO_2-3-Si、PO_42·d);海州湾沉积物-水界面SiO_2-3-Si、PO_4^(3-)-P、DIN的交换通量在3个季节的平均值分别为4.56×10(3-)-P、DIN的交换通量在3个季节的平均值分别为4.56×10⁸、1.82×108、1.82×10⁷、8.65×107、8.65×10⁸mmol/d,沉积物可为海州湾初级生产力提供66%的SiO_2-3-Si、42%的PO_48mmol/d,沉积物可为海州湾初级生产力提供66%的SiO_2-3-Si、42%的PO_4^(3-)-P、124%的DIN营养供给。研究表明,海州湾海洋牧场沉积物-水界面营养盐的交换速率与国内外近岸海区相比处于中等水平。     

pH值对白洋淀沉积物氮磷释放的影响

[目的]研究白洋淀水体在不同pH值条件下沉积物-水界面氮磷营养盐交换规律,为白洋淀富营养化的治理提供技术依据。[方法]利用实验室静态模拟法,在沉积物柱状样上方加入一定pH值的上覆水,每天测定水中总氮、氨氮、总磷、总可溶性磷的浓度,并计算各营养盐的释放速率。[结果]中性条件下,总氮、总磷的释放速率最小,分别为33.08和-1.21 mg/(m2.d);酸性和碱性条件下,氮磷释放速率都有所增加,尤其是强酸和弱碱性水体中总氮释放速率分别为53.56和57.11 mg/(m2.d),明显地促进了氮的释放;强酸和强碱性条件下,总磷释放明显,尤其强碱性条件下其释放速率倍增,为3.39 mg/(m2.d),而强酸和弱碱性水体中其释放速率分别为1.13和0.18 mg/(m2.d)。研究结果还显示,不同pH值下,总氮与氨氮、总磷与总可溶性磷的累积释放量有显著相关性。[结论]pH值对沉积物-水界面氮磷营养盐的交换有显著影响,酸、碱水体都会促进沉积物中氮磷的释放,控制水体的酸碱度能有效抑制沉积物对水体的二次污染。     

湖泊水-沉积物界面SiO3-Si交换通量研究

以乌梁素海(WLSH)和岱海(DH)为研究对象,采用柱状芯样模拟法,开展了湖泊水-沉积物界面溶解性硅酸盐(SiO₃-Si)扩散通量研究。结果表明,在夏季90 d的时间内,浅水草型湖泊乌梁素海明水区沉积物-水界面交换速率约为1.28 mmol·m^-2·d^-1,沉积物约向上覆水体释放了963.07 t SiO₃-Si;而深水藻型湖泊岱海深、浅湖区沉积物-水界面交换速率分别为1.10、1.95 mmol·m^-2·d^-1,沉积物约向上覆水体释放了893.41 t SiO₃-Si.SiO₃-Si在水-沉积物界面的交换速率与两湖沉积物中粘土矿物含量、生物硅(BSi)含量及沉积物的粒度有较好的相关性。沉积物释放的SiO₃-Si对维持湖泊初级生产力有重要作用,乌梁素海沉积物释放的硅可提供浮游植物所需硅的11.96%,岱海沉积物释放的硅可提供浮游植物所需硅的41.3%.从元素化学计量学角度考虑,结合两个湖泊上覆水营养盐浓度变化,随湖泊富营养化水平的逐渐提高,磷有可能成为乌梁素海初级生产力的潜在限制因子,而Si是岱海初级生产力可能的限制因子。     

宁波南沙港养殖水域沉积物-水界面氮磷营养盐的扩散通量

在2007年1月-2007年11月分4个航次对宁波南沙港养殖水域上覆水和表层沉积物间隙水中的溶解无机氮(DIN)和活性磷酸盐(Po3-4-P)浓度进行了现场调查,并应用Fick第一定理对该养殖水域沉积物-水界面DIN和PO3-4-P的扩散通量进行了估算.结果表明,南沙港养殖水域上覆水中NH+4-N、NO-3-N、NO-2-N和PO3-4-P的浓度变化范围分别为1.07～11.73、0.01～121.43、0.06～3.79 μmol·L-1和0.42～4.16 μmol·L-1;间隙水中NH+4-N、NO-3-N、NO-2-N和PO3-4-P浓度年变化范围分别为24.00～219.51、4.02～1 250.41、0.45～8.70 μmol·L-1和3.41～41.87μmol·L-1;DIN和PO3-4-P的扩散通量平均值分别为1520.73 μmol·m-2·d-1和22.33 μmol·m-2·d-1,扩散方向总体表现为从沉积物向上覆水扩散,每年向养殖系统中输入的DIN和PO3-4-P量分别约为9.87 t和0.32 t,表明沉积物是南沙港养殖水域水体氮磷营养盐,尤其是DIN的重要的输入源.     

喀斯特高原水库马岭河回水区水环境时空变化特征分析

为研究马岭河回水区水文参数和溶解态氮、磷营养元素的时空分布特征,在马岭河丰水期(2016年9月)和枯水期(2017年2月份)进行分层采样,现场测定水体理化性质及实验室分析水中营养盐浓度。结果表明:水温夏季出现明显热分层:0～10 m为表水层;10～20 m为温跃层;20～50 m为底温层;pH值7.85～8.16,水体呈弱碱性,丰水期氧化还原电位(ORP)在底部出现负值。氨氮(NH_4~+N)、硝态氮(NO_3~--N)、磷酸盐(PO_4~(3-)-P)两期的平均浓度分别为0.18 mg·L~(-1)、5.77 mg·L~(-1)、0.07 mg·L~(-1),除PO_4~(3-)-P之外,NH_4~+N、NO_3~--N均表现为丰水期高于枯水期。流域内非点源污染和底泥沉积物氮、磷营养盐释放是回水区氮、磷元素的主要补给源。     

三沙湾盐田港海水养殖海域海-气界面CO2交换通量的时空变化

根据2012年11月和2013年2、5、8月对福建三沙湾盐田港养殖海域进行4个季节调查获得的pH、总碱度(TA)、表层水温、盐度、溶氧和溶解无机碳(DIC)以及叶绿素a等基础数据,估算该区域表层海水溶解无机碳体系各分量的浓度、pCO_2和海-气界面CO_2交换通量,并对影响因素进行分析。结果表明,盐田港表层海水4个季节的DIC、HCO_3~-、CO_3~(2-)和CO_2浓度分别为955~1 957.08、905.08~1 848.13、10.14~124.78和11.48~39.78μmol/L,不同季节之间差异极显著(P0.01)。盐田港表层海水中的pCO_2在一年中的变化范围为391.27~1 200.49μatm,海-气界面CO_2交换通量全年的范围为0.25~6.93μmol/(m~2·d),表现为大气CO_2的弱源。盐田港海-气界面CO_2交换通量不同季节的差异极显著(P0.01),在不同站位之间的差异显著(P0.05)。秋、春季的碳通量最高,夏季碳通量最低,冬季显著低于秋季,但与春季差异不显著。分析表明,水文要素和生物要素等是影响盐田港表层海水中p CO_2和海-气界面CO_2交换通量的重要生态因子,其中,大型海藻的栽培活动有利于该养殖海域对大气CO_2的吸收。     

缢蛏扰动及排氨作用对上覆水氮营养盐含量和通量的影响

底栖生物的扰动及排泄等生命活动会影响沉积物-水界面营养盐含量与迁移状况。采用室内模拟培养缢蛏的方法,在23℃、盐度22、pH=8的环境条件下,设置低、中、高密度3组以及对照组,进行为期25 d的室内模拟实验,每隔5天采集上覆水进行氮营养盐组分含量和通量的测定,探讨缢蛏扰动及其排氨作用对上覆水中氮营养盐的影响。结果表明,缢蛏扰动促进了上覆水中氨氮(NH₄⁺)、硝态氮(NO₃^-+NO₂^-)含量的增加,随着缢蛏投放密度的增加,NH₄⁺含量呈现明显的增大趋势,而NO₃^-+NO₂^-含量先增加后降低。NH₄⁺通量为-0.195~0.273 mmol/(m²·d),即沉积物中的氨氮向上覆水中释放,NO₃^-+NO₂^-通量为-0.554~0.038 mmol/(m²·d),表明沉积物从上覆水中吸收硝态氮。考虑到缢蛏代谢排氨的影响,用排氨数据校核氨氮含量,尽管NH₄⁺含量有小幅降低,但随时间的变化趋势不变。另外NH₄⁺通量在实验初期变化较大,从沉积物向上覆水释放转变为上覆水中NH₄⁺向沉积物迁移,随后趋于平稳,变化不明显。因此,缢蛏的扰动促进了沉积物与上覆水之间氮营养盐的交换,其中排氨作用在实验前期对通量的影响较大,随时间的推移排氨作用的影响逐渐降低。     

长江口及其邻近海区主要化学要素基线值变化特征

通过对2000、2006和2013年长江口及其邻近海区表层海水调查数据剔出异常值,进行态性检验后,确定了化学要素PO_4~(3-)-P、DIN、Cu、Pb、Cd和As的基线值,初步探讨了各要素基线值的变化趋势。结果表明:目前PO_4~(3-)-P基线值呈现升高趋势,DIN基线值呈现出先降低后升高的趋势,Cu、Pb、Cd和As基线值整体呈现降低趋势,研究海域的污染状况正由营养盐污染和重金属污染并存过渡到单纯的营养盐污染。不同季节间,各项要素的平面分布存在一定差异,但整体表现为近河口区偏高,远岸偏低。利用因子分析方法初步探讨了基线值发生变化的原因,发现营养元素的污染来源不断发生变化,尤其是DIN,其源头增多;重金属元素来源得到有效控制,源头趋于单一,并且不同重金属元素的来源差异较大。     

贵州草海上覆水与沉积物中砷的分布特征及扩散通量估算

对草海不同区域沉积物上覆水及孔隙水、附近河流和雨水中砷的含量与分布特征进行了分析,并利用一维孔隙水扩散模型估算了砷在沉积物-水界面的扩散通量。结果表明:草海出口砷含量为1.59μg·L~(-1),明显高于流入草海的水体端元(平均值0.32μg·L~(-1))和雨水(0.37μg·L~(-1))中砷浓度;草海上覆水中砷的空间分布表现为挺水植物区(2.99~3.45μg·L~(-1))沉水植物区(1.79~2.34μg·L~(-1)),垂直分布上无明显变化,挺水植物区上覆水体中的砷以As(Ⅲ)(H_3AsO_3)形态存在,沉水植物区上覆水体中的砷以As(Ⅴ)(HAsO~(2-)_4)形态存在;而沉积物和孔隙水中总砷含量垂直方向上波动较大,规律与上覆水相似,均表现为挺水植物区沉水植物区,其中挺水植物区沉积物砷含量为19.86~36.45 mg·kg~(-1),平均值27.84 mg·kg~(-1),沉水植物区沉积物砷含量为13.05~32.32 mg·kg~(-1),平均值19.79 mg·kg~(-1);草海挺水植物区和沉水植物区三处取样点在沉积物-水界面的扩散通量分别为73.84μg·m~(-2)·d~(-1)和18.99、11.45μg·m~(-2)·d~(-1),均表现为沉积物孔隙水中的砷向上覆水释放,揭示沉积物可能是草海水体中砷重要的输入源。     

不同浓度磷急性胁迫下金鱼藻的生理响应

以沉水植物金鱼藻(Ceratophyllum demersum)为试验材料,研究了正磷酸盐(PO_4~(3-)-P)单因子急性胁迫对金鱼藻的现存量增加百分比、生产力状况、叶绿素含量、丙二醛(MDA)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)等生理生化影响。结果表明,当PO_4~(3-)-P浓度低于1mg/L时,金鱼藻现存量增加百分比、生产力和叶绿素含量随着PO_4~(3-)-P浓度的增加而升高,CAT和POD随着PO_4~(3-)-P浓度的增加活性显著升高;当PO_4~(3-)-P浓度大于1mg/L时,金鱼藻的生长受到抑制,表现在现存量增加百分比、生产力和叶绿素含量随着PO_4~(3-)-P浓度的增加而降低,CAT、POD随着PO_4~(3-)-P浓度的增加而持续升高;MDA总体变化呈现先下降后上升的趋势。由此可见,低浓度的正磷酸盐对金鱼藻的生长有促进作用,而在高浓度正磷酸盐水体中金鱼藻的生长会受到抑制,抗逆能力下降。     

竺山湖底泥疏浚对内源磷释放控制作用研究

竺山湖底泥疏浚表层50 cm模拟试验表明,疏浚与对照柱间隙水PO43--P浓度分别为3.6～40.8和9.2～715.6μg/L,沉积物-水界面PO34--P通量分别为-234.5～26.7μg/（m2.d）和-214.9～2 885.6μg/（m2.d）,疏浚间隙水PO34--P浓度和沉积物-水界面PO43--P通量与未疏浚相比下降明显,说明底泥疏浚对竺山湖内源磷释放具有极好的控制作用。     

防城港市红沙养殖区营养盐状况分析与评价

根据2007年6～9月和2008年6～10月6个航次的监测资料,分析了红沙养殖区海域水质变化特征,并对PO4-P、SiO3-Si、DIN、pH值、盐度、DO、COD和叶绿素a等进行了分析,对该海域进行了富营养化评价及有机污染评价。结果表明,该海域营养盐随月份呈现不同的变化规律。从营养结构看,与Redfield值比较,符合P限制条件;根据富营养化评价,红沙养殖区海域营养指数秋季较低,而夏季较高,属富营养化状态;有机污染评价的结果显示,红沙养殖区海域属于水质开始受污染类型。     

珍珠湾海域水环境状况与评价

根据2008年6～10月3个航次的监测,阐述了广西防城港市珍珠湾海域营养盐的变化特征,对其PO4-P、SiO3-Si、DIN、pH值、盐度、DO、COD和叶绿素a等进行了分析,并对该海域进行了富营养化评价及有机污染评价。结果表明,该海域营养盐随月份呈现不同的变化规律。从营养结构看,与Redfield值比较,符合P限制条件。根据富营养化评价,珍珠湾海域属贫营养水平。有机污染评价的结果显示,珍珠湾海域属于水质开始受污染类型。     

厦门湾海域营养盐时空分布与富营养化状况分析

根据2010年8月厦门湾海水水质监测资料,阐述氮磷营养盐的变化趋势及其相互关系,并探讨厦门湾海域富营养化程度。结果表明,厦门湾表层COD、DIN和 PO4-P分布趋势大致从厦门西海域、马銮湾和九龙江口向湾外递减;相关性分析说明调查海域COD、DIN和PO4-P主要来源是厦门湾沿岸陆源排放和九龙江河流营养盐的输入;COD、PO4-P与N H4-N的来源可能相同,有着相似的生物地球化学过程,而NO3-N可能主要来源于九龙江。厦门湾的N/P值变化范围为2.26～117.30,其中九龙江口、东南部海域和大嶝海域的大部分地区的 N/P均大于16,从N/P值来看,营养盐结构为磷限制。而西海域北部、同安湾和马銮湾则属于氮限制海域。厦门湾海域富营养化指数（E ）范围为0.013～118.168,马銮湾、西海域北部和高集海堤附近海域的富营养化指数较高。     

粤柘林东湾-南澳岛海洋牧场的海水营养状况及其等级评价

柘林湾-南澳岛海洋牧场由网箱养殖区、贝类底播区、海藻养殖区和人工鱼礁区等4个不同的功能区构成.为了了解海洋牧场建设过程中海水的营养状况及其变化趋势,根据海洋牧场2011-2012年春、夏、秋、冬4个航次海水营养盐的监测数据,分析不同功能区海水营养盐的时空分布特征,并采用N/P和潜在性富营养化评价模式对不同功能区的海水营养状况及其营养等级进行了评价.结果表明:(1)海洋牧场海域的无机氮(DIN)和活性磷酸盐(PO4-P)全年呈现自西北部柘林湾向东南海域递减、近岸向离岸递减的变化趋势.(2)NO3-N是DIN的主要存在形式,NO3-N/DIN的最大值出现在柘林湾内的网箱养殖区,且网箱养殖区DIN和PO4-p的年均值均远高于其他功能区,分别为0.726 mg/L和0.036 mg/L.(3)根据营养等级评价的结果,网箱养殖区和贝类底底播区全年平均处于磷中等限制的潜在性富营养状态,海藻养殖区全年平均处于磷限制的中度营养状态,人工鱼礁区全年平均处于良好的中度营养状态.因此,可以推断海洋牧场的建设对海洋环境具有一定的调节能力.     

不同曝气位置曝气生物滤池（BAF）处理对虾养殖污水的试验研究

采用不同曝气位置的上向流生物滤池处理对虾养殖污水,连续运行30d,分析出水水质,并观察系统运行情况和装置污染状况。考察了对虾养殖污水中化学需氧量、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、无机氮及活性磷酸盐6项指标的去除效果。结果表明:从养殖污水主要污染物指标的去除效果上看,中下部曝气生物滤池(MUBAF)要优于底部曝气生物滤池(BUBAF)。在系统进水化学需氧量质量浓度为7.62～8.20mg·L-1,氨氮质量浓度为0.62～0.65mg·L-1,硝酸盐氮质量浓度为0.54～0.59mg·L-1,亚硝酸盐氮质量浓度为0.23～0.27mg·L-1,无机氮质量浓度为1.40～1.47mg·L-1,活性磷酸盐质量浓度为0.24～0.29mg·L-1,水温为25℃～30℃时,中下部曝气生物滤池对养殖污水中6项指标的去除率分别为45.2%、88.9%、58.5%、78.8%、75.3%和25.1%。可见,对氨氮的去除效果最佳,亚硝酸盐氮和无机氮次之,化学需氧量和硝酸盐氮的去除效果较差,活性磷酸盐去除率最低。总体而言,曝气生物滤池在水产养殖污水应用中处理效果明显,具有可行性和实用性。     

烟台四十里湾海水养殖水域环境污染研究

根据烟台四十里湾海水增养殖区8个监测点的水质调查结果,分析水中化学需氧量(COD)、溶解性无机氮(DIN)、总氮(TN)、活性磷酸盐(PO4-P)和总磷(TP)浓度的季节变化,估算了贝类养殖的排泄物对海水污染的贡献率;采用营养指数法和有机污染指数法进行了水质分析评价。结果表明:夏季各化学指标的浓度明显高于春季,COD、DIN和PO4-P浓度与往年同期相比有明显升高;TN和TP浓度超过海水水质二类标准值,TN值最高超标140%;整个海湾夏季富营养程度比较严重,平均E值为3.58,有机污染指数平均值为3.40,有机污染程度达到4级,属中度有机污染。     

水葫芦和香蒲对富营养化水体及其底泥养分的吸收

为探明水葫芦、香蒲改善富营养化水体水质的效果及其对底泥养分释放的影响,以其为试材,采用人工模拟试验方法,分析其对不同富营养化水体及其底泥养分吸收的情况。结果显示:水葫芦比香蒲有更好的适应性,在不同浓度的水体中生物量快速增加,而香蒲则需要较长的适应期;在总氮、总磷浓度分别为3.2～14.2 mg/L和0.2～1.0 mg/L的富营养化水体中,水葫芦、香蒲均可有效地消减上覆水中总氮和总磷。处理3个月后,水葫芦净化系统的总氮、总磷浓度分别降至0.84～0.86 mg/L、0.035～0.044 mg/L,对水体总氮、总磷的去除量分别为72.0%～94.0%、82.5%～98.1%,总氮、总磷的负荷去除量分别为18.4～105.8 mg/(m2.d)、1.3～7.6mg/(m2.d);香蒲净化系统的总氮、总磷的浓度分别降至0.96～1.09 mg/L、0.030～0.062 mg/L,对总氮、总磷的去除率分别为66.0%～92.8%、77.0%～93.8%,总氮、总磷的负荷去除量分别为8.4～52.3 mg/(m2.d)、0.6～3.7 mg/(m2.d)。表明水生植物水葫芦和香蒲可有效消减富营养化湖泊水体氮、磷等内源污染物,对富营养化水体水质具有良好的改善效果。