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.     

达里诺尔湖生物有效态重金属的形态分布及生态风险评价

以内蒙古赤峰市达里诺尔湖为研究对象,利用Tessier连续提取法,对表层沉积物及柱芯中Cu、Zn、Pb、Cd 4种重金属的形态进行了研究.基于形态及上覆水、过滤水和孔隙水中重金属的浓度,探讨了重金属在水-沉积物界面间的迁移转化规律,评价了湖泊沉积物重金属的污染状况.结果表明:达里诺尔湖的水体环境污染是以Cu、Pb和Zn为主的多金属复合污染,Pb有从上覆水向沉积物迁移的显著趋势,Cu有从孔隙水向上覆水迁移的微弱趋势;沉积物中4种重金属生物有效态主导形态因其元素地球化学性质的差异性而存在差异,表层沉积物中Cu、Pb、Zn和Cd生物有效态的主导形态分别为有机硫化物结合态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态,分别占总生物有效态的61.64％、60.72％、71.50％和53.59％;水平方向上,总生物有效态重金属含量表现出从南西向北东逐渐减小的趋势;沉积柱芯中4种金属有效态之和波动变化,但在40 cm以下均随深度的增大呈现增加趋势.沉积物中4种金属的综合污染指数(RI)为41.18～155.64,空间分布上表现从南西向北东逐渐减小的趋势.达里诺尔湖尚处于轻微生态危害,但南部湖区重金属污染应引起重视.     

呼伦湖水-沉积物系统中重金属的含量特征

以呼伦湖水-沉积物系统为研究对象,采用Tessier连续提取法,开展了表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd的形态分析研究,系统分析了上覆水、上覆过滤水和孔隙水中重金属的浓度。研究结果表明:呼伦湖表层沉积物孔隙水中Cu、Pb、Zn和Cd的平均含量分别是上覆过滤水中的4.79、1.02、2.18倍和2.08倍,孔隙水中Cu、Zn和Cd的含量均高于上覆过滤水,揭示Cu、Zn和Cd,特别是Cu有从孔隙水向上覆水扩散迁移的明显特性;呼伦湖上覆水中的重金属均有结合在悬浮颗粒物上的趋势,揭示呼伦湖悬浮颗粒物对水环境中的Cu、Zn和Cd具有较强的自净能力,对Pb具有极强的自净能力。Cu、Zn与Pb、Cd相比较,后者较前者有在碳酸盐结合态和可交换态等次生相中富集的明显倾向;Cd在次生相中分布的百分比明显比Cu、Zn、Pb偏高;当环境条件,特别是p H发生变化时,呼伦湖表层沉积物中,Cd、Pb具有较大的生态风险。据此认为,保持呼伦湖水的偏碱性状态对湖泊的水体环境健康和生态安全至关重要。     

达里诺尔湖表层沉积物中Hg、As的形态分布及释放特性

以达里诺尔湖为研究对象,采用七步逐级连续化学提取法,系统开展了表层沉积物中Hg、As的形态分析研究,重点模拟了不同pH下表层沉积物中Hg、As的释放特性。结果表明,达里诺尔湖表层沉积物中Hg的生物有效态主导形态为腐植酸结合或络合态,As的生物有效态主导形态为碳酸盐与铁锰氧化物结合态。在实验pH范围内,碱性或弱碱性环境不利于Hg和As的释放,强碱性环境利于Hg和As的释放;经酸溶液浸提过的沉积物,因金属氧化物的溶解使腐植酸结合或络合态的Hg、As暴露并在碱提取液中释放;经碱溶液浸提过的沉积物,因腐植酸的溶解使铁锰氧化物结合态Hg、As暴露并在酸提取液中释放。保持达里诺尔湖水体偏碱性状态对湖泊的水环境健康和生态安全至关重要。     

不同类型湖泊水-沉积物界面DIC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2个湖泊水-沉积物界DIC的扩散通量研究。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约向上覆水体释放了8 443.63 t的DIC,对上覆水体DIC具有源的功能;而深水藻型湖泊岱海深、浅湖区沉积物对上覆水体DIC分别具有汇和源的功能,总体上岱海DIC在水-沉积物界面的转移扩散的矢量方向指向沉积物,即夏季岱海沉积物表现为上覆水中DIC的汇,约有7 335.52 t的DIC转入沉积物。不同深度沉积柱芯的DIC释放实验表明,疏浚能影响水-沉积物界面DIC的源汇通量方向,使湖泊沉积物作为上覆水体中DIC的源和汇功能发生转换。     

基于水生植物分区的湖泊DOM与重金属离子的结合特性研究

以乌梁素海龙须眼子菜、芦苇和穗花狐尾藻3类优势种主要分布区上覆水中的溶解性有机质(Dissolved organic matter, DOM)为研究对象,开展了湖泊不同植物类型区上覆水中DOM与Cu²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺的结合特性研究。结果表明,与穗花狐尾藻区相比,芦苇区和龙须眼子菜区上覆水中DOM的芳香度高、分子量低,与重金属的结合率较高,且以Cu²⁺为最;芦苇区上覆水中DOM与重金属离子的饱和结合量、羟基与羧基峰面积特征揭示,该区上覆水中DOM含有更多可与重金属离子发生结合反应的活性基团;穗花狐尾藻区上覆水中DOM的多脂肪族化合物与分子量较高的特征,影响了与重金属离子的结合特性。来源于不同植物类型区上覆水的DOM在分子量、脂肪性及官能团等结构特征方面的差异是其与重金属离子结合特性的影响因素。