衰亡期沉水植物对水和沉积物磷迁移的影响

通过室内模拟的方式,分别研究了秋季黑藻、苦草和春季菹草的衰亡过程,分析了沉水植物在衰亡期间水、沉积物中磷与环境因子[pH、氧化还原电位(Eh)和溶解氧(DO)]的相互作用。结果表明:沉水植物黑藻和菹草在衰亡期间能显著提高水中总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)、颗粒磷(PP)、溶解性活性磷(SRP)和溶解性有机磷(DOP)的含量;苦草在衰亡期对水体各形态磷含量影响不显著,且各形态磷含量的变化相对较小(TP,0.04-0.06 mg/L);环境因子的变化对水中磷含量影响显著,黑藻和菹草水体中TP的含量和环境因子pH、DO和Eh均呈负相关,而苦草组水中各形态磷的含量受环境因子影响不显著。实验期间不同植物组沉积物中总磷(TP)、NaOH提取磷(NaOH-P)、HCl提取磷(HCl-P)、无机磷(IP)和有机磷(OP)的含量均呈上升趋势。沉积物IP的含量主要受NaOH-P的影响,OP对TP的影响要大于IP,沉积物OP与OM(有机质)的含量存在显著正相关。     

乌梁素海和岱海水-沉积物界面磷的扩散通量研究

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-沉积物界面溶解有机磷(DOP)、溶解性总磷(DTP)及溶解性正磷酸盐(DRP)的扩散通量研究.结果表明,乌梁素海2个柱芯中DTP和DOP通过水-沉积物界面向上覆水转移扩散,而岱海3个沉积柱芯中DOP和DTP则由上覆水通过水-沉积物界面向沉积柱芯迁移扩散,并分别符合负的幂指数或对数函数的释放规律.据扩散通量结果估算,在夏季90 d的时间内,乌梁素海明水区沉积物约向上覆水体释放了19.81 t的DTP和33.43 t的DOP,由上覆水体迁移至沉积物中的DRP约为13.95 t,明水区沉积物表现为DOP和DTP的源及DRP的汇;由岱海上覆水体迁移至沉积物中的DTP和DOP分别约为13.29 t和21.40 t,由沉积物释放至上覆水的DRP约为8.69 t,岱海沉积物表现为DTP和DOP的汇及DRP的源.揭示湖泊生态系统中,有机磷可以直接或经矿化降解的间接形式参与再循环,成为湖泊初级生产力的重要营养源,表明有机磷作为生物有效磷库的重要性及其在水-沉积物界面的环境地球化学行为对湖泊富营养化的重要影响.     

外源硫酸盐对湖泊水不同形态磷含量的影响

采用室内模拟试验,选取孝感市春晖湖与槐荫湖的表层沉积物和相应上覆水,研究加入外源硫酸盐对上覆水磷含量和形态变化的影响。结果表明,外源硫酸盐可以促进上覆水中总磷(TP)、溶解态无机磷(SIP)、总溶解性磷(TSP)含量和pH增加,随着培养时间的延长上覆水中总磷(TP)、溶解态无机磷(SIP)、总溶解性磷(TSP)的含量均有先升后降的趋势,TP、TSP含量分别在第14、20天达到最大值,然后逐渐下降。两湖泊的上覆水中溶解性磷(TSP)占较大比例,且以溶解态有机磷(SOP)为主要存在形式,颗粒磷(PP)含量较低。pH的增大可以促进沉积物中磷的释放,主要通过增强厌氧菌的活性加速含磷有机物的分解来提高总溶解性磷含量。     

巢湖沉积物磷的形态及其与间隙水磷的关系

采用磷形态的连续提取法,研究了巢湖沉积物中磷的地球化学形态及间隙水中总溶解性磷(DTP)、可溶件磷酸盐(DIP)、可溶性有机磷(DOP)含量的垂向分布特征.结果表明,西湖区的沉积物总磷含量明显高于东湖区.表层沉积物中活性磷含量占总磷的44%～81%.金属氧化物结合态磷(NaOH-P)作为活性磷的主要存在形式,在西湖区含量比例达到47%～60%,对磷释放起重要贡献;磷形态剖面表明,西湖区的金属氧化物结合态磷、可还原态磷(BD-P)含量高于东湖区,金属氧化物结合态磷、可还原态磷、钙结合态磷(HCl-P)受人类活动影响较大.有机磷(Org-P)受外源磷污染影响很小;BD-P、NaOH-P随深度增加而减小,说明巢湖近期磷负荷有增加的趋势;DTP、DIP、DOP在水-沉积物界面的浓度梯度反映它们有自间隙水向上覆水扩散的趋势;巢湖间隙水不同形态磷与BD-P、NaOH-P显著相关(α=0.01).这项研究可为巢湖内源污染和富营养化的控制与治理提供理论参考.     

扰动强化河道底泥对磷持留能力的研究

以城市河道上覆水和底泥为材料,研究了扰动对底泥持留磷能力的强化作用,并分析了强化机理.结果表明,底泥扰动促进了上覆水中磷向底泥中迁移.与对照试验相比,溶解性磷酸盐(DIP)和总磷(TP)平衡浓度分别降低了73.02%和42.39%;与原底泥相比,扰动试验底泥中溶解性磷酸盐(DIP)的释放量降低了173.77 mg·kg-1,对照试验底泥中DIP的释放量基本保持一致.另外,底泥扰动后,钙结合态磷(Ca-P)含量显著增加,并接近总磷的增加量;而对照试验底泥中,总磷的净增加量比较均匀地分配到弱吸附态磷(NH4Cl-P)、铁结合态磷(Fe-P)、钙结合态磷(Ca-P)中.     

黑河金盆水库表层沉积物中磷的形态和分布特征

水源水库沉积物生源要素形态显著影响上覆水体水质,为给深水型水源水库水质修复提供科学依据,应用淡水沉积物中磷形态的标准测试程序(SMT),对西安市黑河金盆水库库区和上游入库6个代表性沉积物样的理化特征及磷赋存形态进行研究。结果表明:金盆水库表层沉积物中总磷(TP)含量范围为987~1326 mg·kg~(-1),从上游入库至库区,总磷含量逐渐增加;无机磷(IP)是沉积物中磷的主要成分,占总磷(TP)的比例为62.5%~78.9%;Ca-P是IP的主要组成成分,占IP的比例为72.0%~90.5%。沉积物-水界面存在明显的磷浓度梯度,当氧化还原条件变化时溶解性磷易从间隙水扩散到上覆水中,从而在一定程度上影响金盆水库整体的营养水平。TP与IP变化趋势基本一致,且TP的变化主要由IP决定,IP的增减因Ca-P和Fe/Al-P而改变。     

宁夏段黄河水中氮磷浓度及其赋存形态特征

为了探讨宁夏段黄河水中氮磷浓度变化动态及其赋存形态,采用定位监测取样的方法,于2015年5~10月动态观测了该流域上、中、下游黄河水中总氮(TN)、溶解性总氮(DTN)、颗粒态总氮(PTN)、溶解性有机态氮(DON)、NO_3~--N、NH_4~+-N、总磷(TP)、颗粒态总磷(PTP)、溶解性总磷(DTP)的质量浓度,分析了其主要赋存形态与相互关系。结果表明:干流和干渠黄河水中不同形态氮磷的质量浓度呈明显动态变化,其大小与降水量密切相关。黄河水中氮形态包括TN、DTN(包括NO_3~--N、NH_4~+-N和DON,以NO_3~--N为主)和PTN,磷形态包括TP、DTP和PTP,DTN和PTP分别为氮磷主要赋存形态。干流和干渠黄河水中TN与DTN极显著相关,与PTN、NO_3~--N显著相关;干流和干渠DTN与NO_3~--N、DON极显著相关;干流和干渠TP与PTP均呈极显著相关。2013—2015年宁夏灌区黄河水灌溉单位面积农田平均输入N 27.92kg/hm~2、P2O57.74 kg/hm~2。本研究为宁夏段黄河水质监测和农田氮磷化肥减施替代提供数据参考。     

酸碱度对山地农村沟渠底泥营养盐动态迁移的影响

  目的  酸碱度是影响沟渠底泥营养盐迁移释放的关键性因子。探究不同pH条件下山地农村沟渠底泥营养盐释放迁移的动态变化,为农村生态环境治理提供理论依据。  方法  采集滇池流域典型山地农村沟渠底泥,通过室内模拟实验测定未灭菌与灭菌处理下不同pH (5.5、7.5、9.5、11.5)条件的底泥、上覆水中营养盐含量,估算底泥-水界面营养盐释放通量。  结果  底泥中总氮质量分数随着pH升高而减少,未灭菌组强碱性(pH 11.5)和酸性(pH 5.5)条件下总氮释放通量分别是对照(pH 7.5)的8和4倍,灭菌组均为对照的2倍。上覆水中溶解性总磷质量浓度和释放通量随pH升高而增加,未灭菌组强碱性(pH 11.5)和弱碱性(pH 9.5)条件下溶解性总磷释放通量分别是对照的12和4倍,灭菌组分别是对照的30和15倍;未灭菌组溶解性总磷释放通量高于灭菌组。冗余分析表明:酸性条件促进底泥中钙结合态磷(Ca-P)的释放,碱性(pH≥9.5)条件促进总氮、总磷和铁铝结合态磷(Fe/Al-P)的释放,中性(pH 7.5)条件对底泥中氮/磷释放影响较小。  结论  碱性(pH≥9.5)和酸性显著促进山地农村沟渠底泥中氮磷营养盐释放,中性条件下释放量最小。底泥灭菌处理降低了不同pH下的微生物活性,阻碍山地农村沟渠底泥中氮磷向上覆水体迁移释放。图6表1参36     

种养凤眼莲条件下pH值对底泥中不同形态磷释放的影响

[目的]种养凤眼莲条件下,通过定期调节上覆水pH值,对底泥中不同形态磷释放的趋势进行研究,为凤眼莲生态修复技术的更广范应用提供科学依据。[方法]采用圆柱型聚氯乙烯(PVC)桶模拟法,通过84 d种养凤眼莲模拟试验,研究底泥中不同形态磷的消减趋势及其对总磷释放的贡献。[结果]凤眼莲生长条件下,随pH值升高底泥总磷释放量呈增加趋势,上覆水总磷浓度减少量呈降低趋势。在弱酸性和中性偏碱条件下,凤眼莲吸收磷是底泥释放磷素的主要去向,分别占底泥总磷释放量的58.9%和69.7%。其中:弱酸性条件下,铁锰螯合态磷(BD-P)是对底泥总磷释放贡献最大的磷形态;中性偏碱条件下,铁铝氧化物结合态磷(NaOH-rp)和聚磷酸盐(NaOH-nrp)是对底泥总磷释放贡献较高的磷形态。而碱性条件下,不同形态磷对底泥总磷释放均呈正贡献,其中:钙磷(HCl-P)和活性磷(NH4Cl-P)对总磷释放的贡献较其他不同形态磷最小。[结论]本试验条件下,提高上覆水pH值对促进太湖底泥总磷的释放效果较为显著。碱性条件下,各磷形态对总磷释放均表现为正贡献;而弱酸性和中性偏碱条件下,不同形态磷对总磷释放的贡献存在差异。     

德州灌区地表水中磷的空间分布与来源研究

地表水中磷污染与人类健康及水体生态环境密切相关.以黄河下游德州引黄灌区为例,采集研究区内主要水系的33个地表水样,并于现场测定pH值和电导率(EC)等指标,分析了地表水中总磷(TP)、正磷酸盐(P-ortho)、溶解性总磷(TDP)和溶解性正磷酸盐(P-D-ortho)的含量及污染状况,为引黄灌区地表水管理提供科学依据.实验结果表明,总磷的含量为0.03～5.39mg·L-1,正磷酸盐的含量为0～5.10 mg·L-1,溶解性总磷的含量为0.01～2.19 mg·L-1,溶解性正磷酸盐的含量为0～1.73 mg·L-1.EC、总磷、正磷酸盐、溶解性总磷以及溶解性正磷酸盐的含量均存在明显的空间差异.各河流之间相比,EC空间差异不大,但是每条河流内部都存在较大的变异性;4种形态磷含量的空间分布不均,漳卫新河各形态磷的含量均高于其他河流;其次为徒骇河,而德惠新河4种形态磷的含量均最低.此外,对悬浮物中吸附的磷进行了空间分析,受河流含沙量以及工农业生产等因素的影响,其空间分布差异明显.总磷受人类活动影响增强而增加,灌区各水系均有不同程度的污染,根据我国地表水环境质量标准(GB 3838-2002),整个灌区有84.9％的样点达到Ⅲ类(0.1＜TDP≤0.2 mg·L-1)及以上水质标准,其中漳卫新河污染最为严重,Ⅴ类(0.3＜TDP≤0.4 mg· L-1)及劣Ⅴ类(TDP＞0.4 mg·L-1)的样点达到77.8％.     

底栖鱼类对水田上覆水中磷素动态的扰动效应

[目的]研究底栖鱼类泥鳅对水田上覆水中磷素动态的扰动效应,探讨生物扰动机制。[方法]基于模拟试验,使用离子色谱法和分光光度法,对比分析上覆水中磷素含量在有/无泥鳅活动时的差异。[结果]扰动组的TP、DTP和PP浓度在试验开始阶段与对照组无显著差异,在试验中、后期显著高于对照（P〈0.05）。扰动组的PP/TP高于对照组,扰动组中TP浓度的增加主要是由于PP的增加。扰动组的D IP/DTP在试验中、后期显著高于对照（P〈0.05）。[结论]底栖鱼类对水田上覆水中的磷素产生了扰动作用,增加了水稻生长可利用的磷素养分。     

乌梁素海和岱海上覆水中碳的形态分布及其制约机制

以乌梁素海和岱海2个不同类型湖泊上覆水中TIC、DIC、TOC、DOC的地球化学特征为基础,分析和探讨了2个湖泊上覆水的水化学特征和TIC、DIC、TOC、DOC的空间分布格局及其制约机制。结果表明,乌梁素海和岱海湖泊的水化学特征均属蒸发-浓缩类型,湖泊水体离子组分特征受控于流域的蒸发-浓缩作用及蒸发盐岩的风化作用;岱海TIC、DIC、TOC、DOC的含量范围分别为(0.93～1.16)×104、(0.78～0.90)×104、(0.07～0.63)×104、(0.07～0.48)×104μmol·L-1,乌梁素海TIC、DIC、TOC、DOC的含量范围分别为(0.18～1.00)×104、(0.03～0.81)×104、(0.10～0.51)×104、(0.04～0.32)×104μmol·L-1;2个湖泊上覆水中TIC和DIC含量的差异性是湖泊富营养化类型、自然地理区划、水文地质背景及水量收支方式等因素综合作用的结果;岱海上覆水中DIC、TIC、DOC、TOC受N、P、Si等3种营养盐的共同影响,乌梁素海上覆水中DIC、TIC、DOC、TOC主要受N的影响。     

高营养盐水平下葡萄糖添加对微囊藻水华的控制

为了控制蓝藻门微囊藻属水华,在玻璃温室中进行了一个添加葡萄糖控制蓝藻门微囊藻属水华的试验。试验初始水体为发生严重蓝藻门微囊藻属水华的水体,叶绿素a浓度高达422.78 μg·L^-1。试验共分为1个对照和1个处理,对照中不添加葡萄糖,处理中添加葡萄糖。葡萄糖的添加浓度依据水体总氮浓度而定,按DOC∶TN≈20∶1进行添加。试验过程中每个玻璃瓶均曝气。结果表明,处理的叶绿素a含量(Chl-a)、上午及下午的DO、pH值均明显低于对照(P<0.05),处理的DOC、TSS和OSS浓度均高于对照(P<0.05),处理和对照的TN、TP、DTN、DTP、SRP浓度均没有显著差异(P>0.05)。试验后期,对照和处理的微囊藻大群体均变小了,且处理中微囊藻群体比对照解散、解体得更明显,尤其是处理中微囊藻形成了小群体甚至是双细胞或者单细胞形态。结果表明,添加葡萄糖能够控制高营养水体中微囊藻水华,其机理是葡萄糖添加促进了水体异养细菌的生长,而与微囊藻形成竞争。     

乌梁素海和岱海的水-沉积物系统中有机磷分布特征

以乌梁素海和岱海2个不同类型湖泊为研究对象,系统探讨了2个湖泊上覆水和沉积物中有机磷(Or-P)的地球化学特征。结果表明,乌梁素海和岱海上覆水中溶解性有机磷(DOP)的含量范围分别为0.02～0.12mg·L-1和0.01～0.03mg·L-1,2个湖泊上覆水中DOP均占TDP的60%以上,是上覆水中TDP的重要组成部分和主要存在形态;乌梁素海和岱海沉积物中有机磷(Or-P)的平均含量分别为19.25～69.40mg·kg-1和168.21～178.41mg·kg-1;2个湖泊上覆水中DOP含量明显高于英格兰Tamar河口区,2个湖泊沉积物中Or-P的含量低于长江中下游浅水湖泊。据估算,乌梁素海和岱海上覆水中的DOP库分别达到12t和10t;这2个湖泊沉积物中Or-P的差异性反映了湖泊环境及生态类型对Or-P生物有效性的重要影响,揭示有机磷库是不容忽视的潜在生物有效磷源。     

养殖池塘底泥磷酸酶活性与释磷关系及其调控的研究

以天津市东丽区和西青区2个养殖池塘为对象,采用用室内试验方法,研究了底泥中各有机磷组分与上覆水中可溶性磷(DRP)含量、底泥磷酸酶活性与有机磷各组分及上覆水中可溶性磷之间的关系,并采取不同处理对底泥酸性磷酸酶(ACP)和碱性磷酸酶(ALP)活性进行调控.结果表明,底泥中活性有机磷(LOP)、中等活性有机磷(MLOP)、中稳性有机磷(MROP)与上覆水中DRP之间呈显著正相关.底泥中ALP与MLOP、MROP之间相关显著,并对其直接影响较大;ACP与MLOP之间相关显著,对其产生的直接影响也很大.A、B两池塘底泥中ALP与上覆水中DRP随时间变化规律基本一致,二者之间呈显著正相关.在养殖水体中加入酶抑制剂和沸石能抑制ALP和ACP活性,并以酶抑制剂加沸石的处理效果最好.     

成都平原农业废弃物施用下稻田田面水氮磷动态变化特征

为合理利用农业废弃物,设置不同量的废弃物还田处理,以期通过研究稻田田面水中氮素和磷素的动态变化探明废弃物施用下面源污染风险。结果表明:总氮(TN)、可溶性总氮(DTN)、铵态氮(NH+4-N)以及硝态氮(NO-3-N)在各施肥处理下均表现为先升后降的趋势,施肥后2~3 d达到峰值,之后迅速下降;各处理下各形态氮含量在施肥后21 d内差异趋同。总磷(TP)、可溶性总磷(DTP)在施肥后1 d达最大,之后迅速下降,猪粪施用处理的田面水TP、DTP含量在施肥后5~7 d明显回升。与纯化肥相比,加施全量麦秆对田面水中各形态氮、磷含量及分配无显著影响;高量猪粪施用会显著降低田面水NH+4-N含量,降低氨挥发潜能,显著提高各形态磷含量,延长磷素流失风险期,增加磷素流失风险;废弃物施用对水稻产量及糙米磷含量无显著影响。综合考虑废弃物施用下的环境风险与粮食生产,成都平原麦秆全量还田模式下水稻季每667 m2田的猪粪承载量不宜超过3头猪0.5年的排泄量。     

滇池水体沉积物磷素特征及其对藻类的影响

为揭示在外源磷得到控制的情况下，滇池沉积物磷在适宜条件下释放特征及其对藻类的影响，采用室外模拟方法，研究滇池沉积物与上覆水中的磷素特征，探索沉积物磷释放对藻类的影响。结果表明：上覆水下层水中各形态磷（总磷、可溶性磷、正磷酸盐）含量高于上层水；沉积物中磷素形态以钙结合态磷和有机磷为主，向水体释放贡献最大的是铁铝结合态磷和有机磷；水中正磷酸盐与水中叶绿素a含量呈正相关关系，正磷酸盐含量升高显著加剧水体富营养化；沉积物中可交换态磷含量与水体叶绿素a呈极显著正相关，沉积物磷释放是藻类生长的最主要内源负荷。研究表明，控制水体中的正磷酸盐和沉积物中铁铝结合态磷的浓度以及限制有机磷的转化和矿化是控制藻类的有效措施。     

杭嘉湖平原湿地底泥-上覆水磷素状况及其水质响应研究

    选取太湖流域南冀31处代表性滨岸带湿地采样点进行底泥-上覆水磷素状况面上调查,并选取该区腹地下渚湖湿地作为典型案例研究.面上调查表明,湿地底泥含总磷(TP)0.17～1.20 mg·g-1,最大吸附量(Qmax)为228.1～824.5 mg·kg-1,存在富磷化趋势.底泥NaOH+EDTA-P的积累与TP密切相关,并伴随其积累Olsen-P含量提高.湿地上覆水含TP 0.036～0.944 mg·L-1,普遍达到水体富营养化水平;总颗粒态磷(TPP)占TP含量的69.1%±15.0%,溶解态活性磷(DRP)相对较低;水源区湿地水体磷素水平低下.面上调查与典型案例下渚湖湿地研究发现,底泥TP及(或)Olsen-P与对应上覆水TP浓度之间没有显著相关性,仅从内源底泥富磷水平及其组分特征分析不能直接预测太湖流域南冀滨岸带湿地上覆水的磷素变化趋势.     

溶氧·水温和水流对东太湖沉积物中氮·磷释放的影响

[目的]研究东太湖底泥内源污染强度。[方法]通过室内模拟试验,分析环境因子（溶解氧、水温、水流）对东太湖底泥中N、P释放的影响。[结果]在不同溶解氧（DO）和水温条件下,上覆水中N、P浓度都随时间呈线性升高。DO浓度为3.0、5.5、8.0 mg/L时,N的平均释放速率分别为443、239、153 mg/（m2×d）,P的平均释放速率分别为33.2、17.8、12.1 mg/（m2×Day）;水温为15、25、35℃时,N的平均释放速率分别为81、169、301 mg/（m2×Day）,P的平均释放速率分别为8.7、15.8、19.3 mg/（m2×Day）;不同水流速度下,上覆水中的N、P浓度先呈线性升高,120h后趋于平衡;水流速度为0.02、0.04、0.08 m/s时,96 h内N的平均释放速率分别为45、78、161mg/（m2×Day）,P的平均释放速率分别为1.8、7.5、16.8 mg/（m2×Day）。[结论]沉积物中N、P释放速率随着溶解氧降低、水温升高和水流加快而提高,其中溶解氧的影响最大。