有机质对大型富营养化浅水湖泊沉积物磷吸附特征的影响

以大型浅水湖泊（太湖和巢湖）为研究对象,系统分析了沉积物有机质（OM）含量和组成、磷吸附参数、磷形态及间隙水溶解反应性磷（SRP）浓度在水平方向上的分布。吸附解吸平衡浓度（EPC0）与SRP浓度的比较结果表明,在太湖北部与巢湖南淝河入湖口等污染较严重的区域,沉积物仍表现出吸附磷的功能;OM与土壤有效磷（Olsen-P）、磷吸附指数和碱性磷酸酶活性均显著正相关,有机质分解所产生的小分子物质可增加磷的吸附容量;添加小分子有机质的室内模拟试验进一步证实了上述假设,糖类主要影响磷的吸附能,而氨基酸主要增加最大吸附量。有机质自身及其降解产物以不同方式影响沉积物对磷的吸附能力,并据此调节湖泊富营养化过程。     

浅水富营养化湖泊水体磷吸附及固定研究进展

长江中下游地区是淡水湖泊集中的区域,这些湖泊与其所在地区的经济,文化和人民生活关系密切。近年来,随着经济发展,湖泊水体受生产生活用水污染,氯磷等营养元素大量输入,藻类过度繁殖,造成水体的富营养化和湖泊生态退化。本文列举了近年来国内外的一些关于湖泊磷元素吸附及固定的研究,结合影响磷元素吸附和解吸附的各种因素进行分析总结,为今后湖泊富营养化治理提供依据。     

锦江河沉积物磷形态与吸附行为及磷释放风险

研究沉积物磷的吸附参数、形态及其含量,揭示锦江河及其支流沉积物磷吸附行为的变化特征及其环境意义,阐明锦江河及其支流富营养化风险。2016年1月,在锦江河及其支流9个样点用彼得森采泥器采集表层沉积物,测定磷吸附平衡浓度(EPC_0),计算沉积物磷吸附指数(PSI)、磷吸附饱和度(DPS)以及其衍生出的磷释放风险指数(ERI)。结果表明,锦江河沉积物4种形态磷含量顺序为CaCO_3~PFe(OOH)~PASOPP_(alk),CaCO_3~P是沉积物磷的主要存在形态;钙结合态磷(CaCO_3~P)和磷最大吸附量(Q_(max))显著正相关;沉积物中PSI为11.24~31.37(mg P/100 g)/(μmol/L),平均值为21.28(mg P/100 g)/(μmol/L),且PSI与Q_(max)显著正相关;DPS值在水平方向上和垂直方向上的分布均与PSI值的分布相似;EPC_0在各支流分别从上游到下游逐渐减小,下游的沉积物磷释放潜能相对上游较小;EPC_0的垂直分布表明,对大多数河段来说,疏浚并不能减小沉积物磷释放风险;所有采样点的ERI在水平方向上均超过了25%,各采样点沉积物磷潜在释放诱发富营养化的风险均为高度风险。     

广州市主要湖泊沉积物磷的赋存形态

以广州市主要城市湖泊为研究对象,从环境地球化学角度阐明沉积物中磷的总量、主要赋存形态与其潜在释放风险和环境效应的内在联系,为广州市城市湖泊环境特征评估及后续的生态修复提供基础数据和理论支撑。2016-2017年对广州市8个主要城市湖泊花都湖、白云湖、东山湖、流花湖、天河湖、海珠湖、荔湾湖、麓湖表层沉积物的总磷（TP）及各形态磷的含量与分布特征进行研究,并运用单因子污染指数法和生物有效性指数法对沉积物磷污染程度进行评价。结果表明：广州市湖泊表层沉积物TP含量为368～5 276 mg/kg,平均3 277 mg/kg,其含量分布特征表现为东山湖>白云湖>花都湖>流花湖>天河湖>荔湾湖>麓湖>海珠湖。TP中以无机磷（IP）为主要存在形式,占TP含量的67.56%～87.44%,IP中又以铁结合态磷（Fe-P）为主,占TP含量的32.77%～60.24%,均值为42.88%。相关分析表明TP与Fe-P和有机磷OP,Fe-P与De-P,Ca-P与OP呈显著的正相关关系,表明其来源的相似性。通过分析可将广州市湖泊分为受珠江干流直接影响、接纳河涌入水、相对...     

长江中游浅水湖泊沉积物碳氮同位素特征及其来源分析

通过分析长江中游湖北地区4个浅水湖泊（鲁湖、花马湖、野潴湖、三山湖）沉积物中的有机碳（TOC）、总氮（TN）、碳氮比（C/N）、碳稳定同位素（δ13C）以及氮稳定同位素（δ15N）,探究藻型湖泊和草型湖泊沉积物间碳、氮稳定同位素组成差异性,并进行了有机污染评价和有机质与氮素来源分析。结果表明,4个浅水湖泊的有机污染严重,鲁湖、花马湖、野潴湖、三山湖的平均有机指数分别为0.86、1.05、0.53和2.71,均达到了有机污染的程度,平均有机氮污染指数分别为0.34、0.36、0.21和0.54,均达到了有机氮污染程度;藻型湖泊（花马湖和鲁湖）沉积物中δ13C和δ15N的变化范围分别为-3.126%～-2.260%和0.291%～0.731%,均值分别为（-2.885±0.275）%（n=10）和（0.486±0.168）%（n=10）;草型湖泊的δ13C、δ15N变化范围分别为-3.048%～-2.494%和0.411%～0.830%,均值分别为（-2.766±0.213）% （n=10）和（0.617±0.183）%（n=10）,藻型湖泊的δ13C要更加偏负,草型湖泊的δ15N更加偏正;利用C/N与δ13C对有机质来源进行定性分析,发现浮游植物的沉积构成了藻型湖泊沉积物有机质的主要成分,而草型湖泊中浮游植物、土壤有机质和维管束植物均有贡献。利用C/N与δ15N对沉积物氮素来源进行半定量分析,发现本研究所选取湖泊的沉积物氮行为与湖泊的草藻形态没有显著相关关系,需更详细的物源信息才可确定氮素来源。     

网箱养殖对东湖沉积物有机质含量以及磷的酶促水解与吸附行为的影响

东湖养殖非鱼（Oreochromis niloticus）的网箱下沉积物中有机质和可酶解磷（PHP）含量以及碱性磷酸酶活性（APA）均显示增高,间隙水中的PHP较低,而APA与正磷酸盐的浓度均高,这种现象在垂直与水平两个尺度上均有体现,故由有机物的富集到正磷酸盐的剧增可能受控于酶学机制。Langmuir单分子等温度吸附模型的分析结果表明网箱下表层沉积物的最大吸附量明显较高,面吸附强度明显降低,此亦为正磷酸盐相应剧增的另一重要原因。不同深度间隙水中APA的动力学行为表现出明显的季节性。     

滆湖网围养殖后对水体富营养化的影响

本文通过对1985年—1989年滆湖水质营养状态及此期间网围养殖规模和投饵情况调查结果的评价，分析了网围养殖对滆湖水体营养状态的影响。研究结果是：目前滆湖水质处于中营养（前期)状态。网围养殖后，加快了水体富营养化进程，但速度较同类浅水型湖泊缓慢。并根据对研究结果的分析提出了应采取的对策。     

浅水湖泊沉积物生源要素与浮游藻类和沉水植物的关系

为探究长江中下游浅水湖泊沉积物碳、氮、磷等生源要素的含量及其对浮游藻类和沉水植物的影响,本研究以长江中下游11个浅水湖泊为研究对象,分析了2003年至2020年夏季时沉积物总氮（TNSed）、总磷（TPSed）和有机碳（TOCSed）含量与浮游藻类和沉水植物的关系。结果表明：（1）在长江中下游湖泊中,TPSed在藻型湖泊（0.71（0.24~1.14）g/kg）中最高,草型湖泊（0.52（0.34~0.62）g/kg）中最低。TNSed和TOCSed则在草型湖泊（TNSed：4.64（1.06~7.97）g/kg; TOCSed：55.89（4.64~101.69）g/kg）中最高,中间态湖泊（TNSed：1.86（0.71~3.64）g/kg; TOCSed：20.00（8.41~35.62）g/kg）中最低。（2）夏季浮游藻类叶绿素a含量（Chl a）随TPSed的增加而显著上升,沉水植物生物量（BMac）随TPSed的增加而显著下降,而TNSed和TOCSed对Chl a和BMac的影响不显著。（3）长江中下游湖泊夏季沉水植物消失的沉积物总磷阈值约为0.87~0.98 g/kg。以上研究结果表明：在长江中下游湖泊中,相比沉积物碳、氮含量,磷含量对浮游藻类和沉水植物生物量的预测力更高,进一步研究二者定量关系后可为评价水生态系统沉积物污染状况及确定水生植被修复的沉积物条件需求等提供科学依据。     

武汉市南湖沉积物对铵态氮的吸附特征

采用两种不同总氮含量的沉积物为材料,研究了南湖沉积物对铵态氮的吸附特征,结果表明:(1)沉积物吸附铵态氮的动力学过程有快吸附和慢吸附两个过程,并且会缓慢达到动态平衡,吸附量也会缓慢趋于某一固定值。(2)高浓度下,铵态氮吸附等温线的特征为:随着平衡浓度的增大,单位质量沉积物对铵态氮的吸附量快速增加。两种沉积物样品对铵态氮的最大吸附率分别为60.73%和63.19%。(3)低浓度下,铵态氮吸附等温线都明显表现出有负吸附现象,两种沉积物样品的铵态氮的吸附/解吸平衡质量浓度分别达到了11.8mg/L和1.69mg/L。     

中华绒螯蟹有机和常规养殖池塘底泥氮磷溶出特性研究

采用室内模拟研究的方法,研究中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)有机和常规养殖底泥中氮、磷的溶出规律。结果显示:有机组氨态氮溶出总量明显高于常规组,覆水前期,底泥厚度是决定氨态氮溶出总量的主要因子,中后期底泥类型成为主要因素。相同厚度底泥中有机组硝态氮的污染负荷明显低于常规组。常规组较有机组更容易在短时间内溶出硝态氮和亚硝态氮。5 cm和10 cm底泥厚度下有机组溶出总磷量分别高于常规组60.5%和56.5%,但在前4 d有机组的溶出速率低于常规组,应提早换水以有效控制总磷浓度。     

Effects of eutrophication on fish and fisheries in Finnish lakes: a survey based on random sampling

Abstract The effects of eutrophication on fish and fisheries in Finnish lakes were determined by an extensive lake survey conducted in 1995 and 1996. The study lakes (873) were chosen by stratified random sampling from all Finnish lakes with a surface area ≥ 0.04km² (29,515 lakes in all). The chemical parameters of the lake water were determined for water samples taken in autumn 1995. Information on the fish stocks of the study lakes was collected by means of a postal questionnaire sent to local fishing authorities and lake owners. The results show that the fish community structure is cyprinid dominated, reflecting eutrophication in 2100 lakes (7% of all the target lakes). Strong fouling of the fishing gear, as well as a great abundance of unwanted species in the catch of passive gears, were considered to be a continuous problem in more than 10% of the lakes. Roach, Rutilus rutilus (L.), and bream, Abramis brama (L.), were the most common species to have increased in abundance in the study lakes, whereas burbot, Lota lota (L.), and vendace, Coregonus albula (L.), decreased, especially in highly eutrophic lakes. High total phosphorus and cyprinid dominance in lakes were found mainly in the most intensive agricultural regions in the western and southern parts of Finland.     

三沙湾大黄鱼网箱养殖衍生有机物的沉降特征

为了解三沙湾大黄鱼（）网箱养殖衍生有机物（AOM）的沉降特征,采用原位实验方法,收集区域内使用颗粒饲料和冰鲜饵料两种典型饲喂方式下距离网箱200 m范围内AOM样品,分析其沉降量、营养物质[颗粒有机物（POM）、颗粒有机碳（POC）、颗粒态氮（PN）、总磷（TP）]沉降通量和扩散特点。研究结果表明,饲喂颗粒饲料状态下AOM沉降量显著高于投喂冰鲜饵料,两者均值分别为（563.66±119.18）g/（m²·d）和（266.07±139.15）g/（m²·d）。POM、POC、PN和TP沉降通量在两种饲喂方式下的差异与之相似,饲喂颗粒饲料时各参数均值分别为（27.25±2.43）g/（m²·d）、（6.03±0.58）g/（m²·d）、（0.66±0.06）g/（m²·d）和（0.39±0.04）g/（m²·d）;饲喂冰鲜饵料时各参数均值分别为（13.04±1.62）g/（m²·d）,（3.57±0.45）g/（m²·d）、（0.51±0.06）g/（m²·d）和（0.22±0.04）g/（m²·d）。沿近底层海流主导流向距离养殖网箱100 m的空间范围内,AOM沉降量和营养物质沉降通量均呈现自网箱处递减的变化特征,下降程度在饲喂冰鲜饵料时尤为显著。AOM中POC、PN和TP含量在饲喂冰鲜饵料时较高,在距离养殖网箱50 m范围内呈现递减趋势。综上,在三沙湾大黄鱼网箱养殖过程中,投喂颗粒饲料引发的环境污染程度高于冰鲜饵料,两种情形下的AOM沉降影响主要限于距离养殖网箱50~100 m的空间范围。三沙湾内饲喂颗粒饲料引发较高营养物质沉降通量源于较大的AOM沉降量,此现象说明养殖过程中可能存在颗粒饲料过度投喂、饵料利用效率较低等问题,围绕此类问题的针对性研究对于减缓区域内养殖活动的环境影响具有重要意义。     

上海地区池塘沉积物中氮、磷、有机碳及重金属风险评价

为综合评估上海地区池塘沉积物环境质量状况,2016-2019年对上海地区36个养殖场池塘采集沉积物样品360个,检测和分析沉积物中总氮（TN）、总磷（TP）、总有机碳（TOC）及重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg和As含量。研究结果表明,池塘0~10 cm层和10~20 cm层沉积物中TN、TP、TOC及各重金属均值分布无显著差异（P>0.05）,0~20 cm层沉积物（干重）中TN、TP和TOC平均含量分别为（873.37±352.45）mg/kg、（685.66±199.66）mg/kg和（6.62±3.05）mg/g,三者相关性显著。综合污染指数法和有机指数法评价结果表明,池塘沉积物中氮和有机物质的累积量较低,磷累积量相对较高,均低于其他地区高产池塘。池塘沉积物中Cr、Cd、Cu和Hg样品超标率分别为6.42%、3.21%、4.13%和1.38%,Zn、Pb和As无超标现象。地质累积指数、潜在生态危害指数法和一致性沉积物质量基准评价结果表明,上海地区池塘沉积物中重金属整体上处于清洁等级、低潜在生态危害状态,预测不会引发生物毒性效应。     

东山湾水体和沉积物中有机碳的春夏季分布特征

为了解东山湾水体和沉积物中有机碳的分布特征、影响因子及其污染状况,研究分析了TOC的含量分布特征,并讨论了TOC与叶绿素a、盐度、化学需氧量、重金属及粒度等环境因子之间的关系.结果表明,东山湾水体中TOC的浓度范围为1.24～2.33 mg·L-1,平均值为1.78 mg·L-1.其浓度的分布特征呈湾内高于湾外的格局;春季东山湾水体中TOC浓度高于夏季;表底层水体中TOC浓度变化不明显.沉积物中有机碳含量的变化范围为0.02％ ～0.78％.其含量的分布趋势呈现湾中部高湾口低的格局.东山湾水体中有机碳与叶绿素a及COD值之间呈显著正相关关系,与盐度值之间呈负相关关系.沉积物中有机碳与粘土及重金属（Hg、Cu、Zn和Cr）含量之间呈显著正相关关系.     

Effects of lining and drying on the chemical composition of sediments and influence of organic carbon on carp growth in aquaculture ponds

Chemical characteristics and P‐fractionation of sediments from the Deroua fish culture farm (Beni Mellal, Morocco) were analysed in 1998 and 1999. The high concentrations of organic N and organic C in the sediments reflect the high productivity of phytoplankton in the lined ponds. Despite the fact that these ponds were not frequently fertilized, inorganic P was more important in the sediments. The P released from CaCO₃≈P was the principal source of P for phytoplankton. The mineralization rate of organic C during the drying period was about 87 µg g^?1 day^?1 in the sediments. The mineralization rate of organic N seems to be less, compared with organic C. The experimental results indicate that the C:N ratio and texture of sediments could explain the immobilization of organic N. All forms of P remained almost unchanged after the drying period except for Fe(OOH)≈P. The ferric (oxy) hydroxides protect NaOH_ext‐P from the bacterial lyses and stabilize therefore their concentration. The inorganic P represented about 88% of Total P in the sediments and may influence the mineralization rate of organic P. The growth of silver carp were reduced in presence of high concentrations of organic C in sediments (> 30 mg/g). Compounds toxic to fish such as Fe²⁺, Mn²⁺, H₂S and CH₄ were then released in the water column.     

Effect of organic nitrogen and carbon mineralization on sediment organic matter accumulation in fish ponds

In aquaculture, ponds with high loads of organic inputs, organic matter accumulates at the bottom over time. Uneaten feed, senescent phytoplankton and faeces are the principal sources of accumulated material, but quantifications are scarce. The sedimented organic matter develops into a flocculent layer in which different processes transform the material into inorganic forms. A better understanding of factors influencing organic matter accumulation/decomposition in the sediment is needed to better understand and manage the dynamics of nitrogen in fish ponds. In this study, the rate of mineralization of organic nitrogen and the nitrogen flux between the sediment and the water column were measured. Organic matter accumulation in fish ponds was quantified, and the data were used to construct, calibrate and validate a dynamic simulation model of organic matter deposition/decomposition in fish ponds. The accumulating material consisted of dead phytoplankton, fish faeces and uneaten feed. Through model calibration, the proportion of these materials in the total accumulated organic matter was determined. In the model, gross photosynthetic rate was estimated from an empirical relationship with feed input. After calibration, the model was validated using independent data. The model simulated well the concentrations of organic carbon and nitrogen in the sediments but it may be developed further, especially by considering the effects of resuspension.