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）×10^4、（0.78-0.90）×10^4、（0.07-0.63）×10^4、（0.07-0.48）×10^4 μmol·L^-1,乌梁素海TIC、DIC、TOC、DOC的含量范围分别为（0.18-1.00）×10^4、（0.03-0.81）×10^4、（0.10-0.51）×10^4、（0.04-0.32）×10^4 μmol·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。     

沉积物中微生物量与有机碳形态的相关性研究

以富营养化类型不同的乌梁素海和岱海为对象,根据水域面积及生态类型进行采样及分析测试,开展了湖泊沉积物中微生物量与有机碳形态的相关性研究,对比分析了2个湖泊沉积物微生物量的分布特征及其差异性,初步探讨了2个湖泊沉积物微生物量与含水率、pH及有机碳各形态间的相关性。结果表明,乌梁素海表层沉积物中微生物量介于5.59×10^8～32.46×10^8个·g^-1dw,平均16.36×10^8个·g^-1dw;岱海表层沉积物微生物量介于4.76×10^8～43.66×10^8个·g^-1dw,平均25.04×10^8个·g^-1dw;乌梁素海微生物量的高值区位于湖区东南部,岱海微生物量的高值区位于湖心区;2个湖泊沉积物柱芯中的微生物量均随深度增加而减少,沉积物微生物量与含水率、总氮和活性有机碳呈显著相关性。     

磷和硅在湖泊沉积物上的释放特征及形态变化研究

以乌梁素海（WLSH）和岱海（DH）表层沉积物为吸附剂,开展了磷硅在2个湖泊沉积物上的释放实验研究,同时采用连续提取法探讨了释放后的磷硅形态变化。结果表明,磷和硅在2个湖泊沉积物上的释放行为均可用Elovich方程描述;0～20min为磷的快速释放阶段,此时段内约有75%的吸附磷迅速从沉积物上解吸并释放至上覆水中;0～2h为硅的快速释放阶段,此阶段内约有40%的吸附硅从沉积物上解吸并释放至上覆水中;总体上,沉积物中Ex-P、Al-P、Fe-P及IEF-Si、CF-Si具有较强的释放潜力。     

磷在不同类型湖泊沉积物上的吸附特征及形态再分布研究

以乌梁素海和岱海表层沉积物为吸附剂,开展了磷在沉积物上的吸附动力学和等温吸附实验研究,采用交叉型Langmuir模型描述了磷在2个湖泊沉积物上的吸附行为,并分析测定了等温吸附后沉积物中磷的形态分布。结果表明,不同浓度条件下沉积物对磷的吸附动力学过程基本相似,Elovich方程能较好地描述2个湖泊沉积物对磷酸盐的吸附动力学过程;Langmuir交叉型吸附等温式能较好地描述磷在岱海和乌梁素海沉积物上的等温吸附行为（R2=0.990）,模型中的k、Qm、EPC0、NAP等参数较好地反映了2个湖泊沉积物在成因、粒度及矿物组成等方面的差异;吸附磷的形态再分布揭示颗粒物所吸附的水相磷主要分布于Ex-P,且Or-P是沉积物中重要的潜在生物有效性磷源,对湖泊富营养化的作用不容忽视。     

哈素海表层沉积物中内源磷的释放研究

以浅水湖泊哈素海为研究对象,开展了上覆水质、温度、pH、溶解氧、扰动和光照等环境要素对湖泊沉积物内源磷释放的影响试验研究。结果表明,温度升高、碱性条件、厌氧和强烈的扰动作用等均有利于内源磷的释放,而照度则间接地限制了沉积物释磷对上覆水中磷浓度的影响。HSH-2、HSH-5和HSH-6等3个站位TP的最大释放量在自然光照条件下分别为1.53、1.39和1.27 mg·kg^-1,避光条件下分别为1.77、1.52和1.52 mg·kg^-1;静置条件下分别为1.42、1.38和1.68 mg·kg^-1,R=60 r·min^-1时分别为1.75、1.50和2.00 mg·kg^-1,R=120 r·min^-1时分别为2.52、2.64和4.02 mg·kg^-1;在pH=11时释放量最大,分别为10.82、6.83和16.68 mg·kg^-1。各环境因子中,以pH和扰动对哈素海沉积物内源磷的释放影响最大。哈素海为浅水湖泊,在湖水咸化程度逐渐增高的条件下,将会导致湖泊沉积物内源磷的大量释放,从而将进一步加剧水体的富营养化。     

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（PO4^3--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PO4^3--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NH4^＋-N、NO3^--N、NO2^--N和PO4^3--P的浓度变化范围分别为1.07～11.73、0.01～121.43、0.06～3.79μmol·L^-1和0.42～4.16μmol·L^-1;间隙水中NH4^＋-N、NO3^--N、NO2^--N和PO4^3--P浓度年变化范围分别为24.00～219.51、4.02～1250.41、0.45～8.70μmol·L^-1和3.41～41.87μmol·L^-1;DIN和PO4^3--P的扩散通量平均值分别为1520.73μmol·m^-2·d^-1和22.33μmol·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PO4^3--P量分别约为9.87t和0.32t,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。     

模拟稻田生态系统对农村污水中磷的消纳

通过模拟试验研究了垄作、平作以及在不同施肥水平下,稻田生态系统对农村污水中磷的消纳效果.结果表明:TDP(总水溶性磷)浓度为2.0 mg/L的污水加入1 d后,稻田田面水中DRP(溶解态活性磷)和TDP浓度分别降低了22%～36%和6%～27%;3 d后,DRP和TDP浓度分别降低了73%～89%和53%～66%.各处理田面水中DOP(溶解态有机磷)浓度在污水加入后均迅速上升,3 d后达到峰值0.21～0.30 mg/L;7 d后DOP浓度平均降至0.11 mg/L.田面水中磷素的形态特征,在水稻生长发育前期.田面水中TDP主要以DRP形式存在,在水稻生长发育中期DRP和DOP的含量基本相同;在水稻生长发育后期DRP的百分含量又有升高的趋势.各处理田面水中CODcr,BOD5在污水加入后均迅速上升,3 d后达到峰值(CODcr为64.2～90.0 mg/L,BOD5为2.09～2.76 mg/L),7 d后CODcr,BOD5降至较低水平(CODcr平均为35.0 mg/L,BOD5平均为0.76 mg/L)并保持较长时间,但是在水稻生长发育后期CODcr有上升的趋势.相关分析表明田面水中DOP与BOD5之间存在良好的线性关系,达到极显著水平.     

沉积物中核酸态有机磷及其矿化过程研究

水体沉积物界面中磷的释放机制非常复杂,生物作用导致的pH值和氧化还原条件变化对湖泊沉积物矿化能力有显著影响。普遍认为沉积物中有机磷的矿化过程是对水体富营养化具有重要贡献的环节之一,而核酸态有机磷可从一定程度上表征微生物水平,反应微生物对矿化作用的影响。据此采用DNA提取的方法对沉积物中核酸态有机磷的含量进行测定,并模拟沉积物中核酸在不同pH和溶解氧条件下的矿化过程。结果表明,DNA提取方法可以快速、准确提取沉积物中核酸磷;沉积物中核酸磷含量为0．43～0．61μg·g^-1,占有机磷总量的0．27％～0．37％,精确度为1．58％～3．63％。模拟实验结果表明,在两种情况下上覆水中总磷浓度均呈波动式上升,在pH接近7时沉积物中核酸磷较低,有氧条件下核酸磷呈下降趋势。     

疏浚深度和光照对海河表层沉积物氮磷释放的实验研究

采用混合均匀的海河表层底泥并以自来水为上覆水进行室内沉积物氮、磷静态释放模拟实验,研究了疏浚深度和光照对沉积物总磷和氨氮释放的影响。结果表明,实验期间（2007年7月20日至2008年1月8日）,无论光照与否,与未疏浚相比,完全疏浚能使上覆水总磷平均浓度从0．27～0．41mg·L^-1显著降低至0．02～0．03mg·L^-1（P〈0．05）,但疏浚深度对上覆水氨氮浓度无显著性影响（乃0．05）。与避光组相比,光照可使部分疏浚组和未疏浚组上覆水总磷平均浓度分别降低0．05和0．26mg·L^-1,但对沉积物氨氮释放的影响不明显（光照组氨氮浓度略高于避光组）。其余水质指标监测结果表明,光照组的水温、电导率均值比避光组分别高约0-3℃和20μs,光照组和避光组的pH值无显著差别。此外无论光照与否,电导率均随疏浚深度的增加逐渐降低,pH值变化与疏浚深度关系不大。     

湖泊沉积物中磷释放的研究进展

沉积物是湖泊营养物质的重要蓄积库,也是湖泊内源性P的主要来源。沉积物中部分固定的P可通过分解或溶解作用而释放磷酸盐到沉积物间隙水中,然后通过扩散作用或表层沉积物的再悬浮作用而释放到上覆水体中。本文就目前对沉积物P释放的影响因素及释放机制的研究进展作一简要概述。     

刚毛藻分解对荣成天鹅湖沉积物磷释放的影响

在荣成天鹅湖刚毛藻暴发和非暴发区域分别采集沉积物进行室内加藻模拟试验,定期监测上覆水的溶解氧（DO）、pH、化学需氧量（COD）和可溶性磷（SRP）等指标的变化,并分析了刚毛藻分解对沉积物磷释放的影响。结果表明,避光培养过程中,刚毛藻分解使上覆水体的DO含量大幅降低,形成厌氧环境（0~0.14 mg.L-1）;COD含量则明显增加,各处理最大值变化在0.59~6.93 mg.L-1之间。刚毛藻分解可明显促进沉积物中磷的释放,培养期间上覆水SRP的含量大幅上升,变幅为0.01~1.51 mg.L-1;暴发区沉积物＋10 g藻和沉积物＋30 g藻处理的最大释磷量分别为沉积物处理的2.06倍和1.91倍。不同湖区沉积物磷的释放能力存在较大差异,暴发区沉积物的释磷量明显高于非暴发区,沉积物释放是前者上覆水磷含量增加的主要来源,而在非暴发区藻类分解释放的磷高于沉积物中释放的磷。     

畜禽粪便中磷释放运移特征

随着畜禽粪便农田施用量的增加,畜禽粪便中磷流失也越来越引起人们的重视。采用取样分析和室内土柱模拟的方法,研究了猪粪和鸡粪中磷在水、0.5mol·L^-1NaHCO3和土体中的释放运移特点。结果表明,猪粪经H2O和NaHCO3连续提取后,H2O提取液中无机磷（P）i占猪粪全磷（TP）的21.58%,NaHCO3提取液中Pi占猪粪TP的28.92%;鸡粪经H2O和NaHCO3连续提取后,H2O提取液中Pi占鸡粪TP的18.09%,NaHCO3提取液中Pi占鸡粪TP的17.88%;施用猪粪和鸡粪处理土柱淋溶液中水溶性总磷（TDP）、水溶性无机磷（DRP）和水溶性有机磷（DOP）浓度均随着淋溶次数的增加呈先上升后降低的趋势,施用猪粪处理磷释放速率比施用鸡粪处理快;大量施用猪粪和鸡粪后,0～30cm土体中土壤全磷（TP）和0～60cm土体中土壤速效磷（Olsen-P）的含量显著增加。     

混养鱼塘水中磷含量及表层沉积物中磷赋存形态的初步探究

为更好地揭示养殖系统的磷收支和污染程度,以上海郊区3口团头鲂（Megalobrama amblycephala）混养鱼塘即池塘A、B、C以及水源D为研究对象,定期测定养殖期间水体中总磷（TP）、活性磷酸盐（PO4-P）以及沉积物中总磷的含量,并探究沉积物中不同形态磷,包括交换态磷（Ex-P）、铝结合磷（Al-P）、铁结合磷（Fe-P）、闭蓄态磷（Oc-P）、原生碎屑磷（De-P）、钙结合磷（Ca-P）和有机磷（Or-P）的分布变化特征。试验发现,该养殖场水源水TP（0.17±0.06）mg·L－1及PO4-P（0.11±0.06）mg·L－1含量一直维持在稳定的较低水平,养殖生产导致池塘A、B、C水中TP大大增加,已超过地表水Ⅲ类标准和淡水养殖池塘排放标准（Ⅱ类）。养殖池塘及水源沉积物中TP浓度分别是（0.69±0.04）、（0.70±0.07）、（0.68±0.09）、（0.79±0.13）mg·g－1,池塘表层沉积物中TP含量变化不大,而水源沉积物TP变化波动性明显。池塘表层沉积物中磷主要由Fe-P（18.03±6.01）%、Oc-P（22.82±5.34）%、Ca-P（27.48±8.15）%和Or-P（20.29±6.60）%组成,Ex-P（3.07±1.06）%、Al-P（7.62±3.11）%,尤其是De-P（0.69±0.35）%     

溶解氧等环境因素对Alafia河表层沉积物磷释放影响的模拟研究

在实验室条件下,采用混合均匀的Alafia河表层沉积物并以蒸馏水为上覆水进行沉积物磷释放模拟试验,研究了溶解氧、有机碳和金属铝对沉积物磷（PO4-P）释放的影响。结果表明,试验期间厌氧条件下沉积物磷释放量明显高于好氧条件下。厌氧条件下,未添加金属铝、添加有机碳源的试验组中沉积物释放平衡时水中磷浓度为5.93mg.L-1;好氧条件下,平衡时水中磷浓度为2.39mg.L-1。研究还发现,未添加金属铝的试验组,无论好氧还是厌氧条件下,未添加有机碳源时,沉积物磷释放量高于添加碳源条件;而在添加金属铝后,添加有机碳源的试验组中磷释放量略高于未添加碳源的试验组。添加金属铝能够明显抑制沉积物中磷的释放。未添加金属铝,厌氧条件下,平衡时水中磷浓度为6.91mg.L-1,好氧条件下,释放平衡时水中磷浓度为3.70mg.L-1;而添加金属铝的试验组,无论厌氧还是好氧条件下,上覆水中磷浓度均很小,接近于0mg.L-1。     

巢湖沉积物-水界面磷酸盐释放通量研究

采用现场采样与室内测试方法,对调水后巢湖沉积物-水界面磷酸盐释放通量进行了研究。结果表明,夏季巢湖表层水、底层水、间隙水磷酸盐浓度变化范围分别为0.02～0.16、0.02～0.17、0.01～0.08mg.L-1,均值分别为（0.03±0.04）、（0.04±0.04）mg.L-1和（0.03±0.02）mg.L-1。秋季6个取样点表层水、底层水磷酸盐含量的变化范围均为0.03～0.06mg.L-1,均值为（0.04±0.04）mg.L-1,显著高于夏季对应样点浓度。而秋季间隙水磷酸盐浓度平均值为（0.015±0.003）mg.L-（1变化范围0.01～0.02mg.L-1）,与夏季对应样点相比差异不显著。夏季沉积物-水界面磷酸盐释放通量的变化范围为-27.46～6.27μgP.m-.2d-1,平均值为-1.54μgP.m-.2d-1。秋季磷酸盐释放通量变化范围为-10.61～-3.77μgP.m-.2d-1,均值为-6.19μgP.m-.2d-1,与夏季对应样点释放通量差异显著（α=0.05,P=0.002）。情景模拟表明,排除外源污染的影响,当引入长江水磷酸盐浓度介于0.003～0.009mg.L-1时,巢湖调水后替换水体可在7.2a左右达二次富营养化。