贵州草海沉积物-水界面无机汞和甲基汞的扩散通量

以贵州省草海湖泊沉积物孔隙水为研究对象,实测其溶解态甲基汞和溶解态无机汞的质量浓度,并根据质量浓度梯度和菲克第一定律,初步估算了沉积物-水界面溶解态无机汞和甲基汞的扩散通量.结果表明:不同季节沉积物孔隙水中无机汞、甲基汞与上覆水体中的无机汞、甲基汞之间均存在质量浓度梯度,其溶解态无机汞的质量浓度梯度在枯水期和丰水期分别为8.6 ng/L和25.1 ng/L;溶解态甲基汞的质量浓度梯度分别为0.46 ng/L和2.7 ng/L.在枯水期和丰水期沉积物孔隙水中无机汞的释放通量分别为31.4 ng/(m2·d)和52.8 ng/(m2·d);甲基汞的释放通量分别为1.7 ng/(m2·d)和3.9 ng/(m2·d).沉积物-水界面无机汞和甲基汞的扩散通量远低于同背景区的阿哈湖、红枫湖,并存在明显的季节性变化,其变化与孔隙水中汞的质量浓度的季节性变化一致,均为在丰水期的扩散通量大于在枯水期.     

贵州草海沉积物-水界面无机汞和甲基汞的扩散通量

以贵州省草海湖泊沉积物孔隙水为研究对象,实测其溶解态甲基汞和溶解态无机汞的质量浓度,并根据质量浓度梯度和菲克第一定律,初步估算了沉积物-水界面溶解态无机汞和甲基汞的扩散通量.结果表明:不同季节沉积物孔隙水中无机汞、甲基汞与上覆水体中的无机汞、甲基汞之间均存在质量浓度梯度,其溶解态无机汞的质量浓度梯度在枯水期和丰水期分别为8.6 ng/L和25.1 ng/L;溶解态甲基汞的质量浓度梯度分别为0.46 ng/L和2.7 ng/L.在枯水期和丰水期沉积物孔隙水中无机汞的释放通量分别为31.4 ng/(m2.d)和52.8 ng/(m2.d);甲基汞的释放通量分别为1.7 ng/(m2.d)和3.9 ng/(m2.d).沉积物-水界面无机汞和甲基汞的扩散通量远低于同背景区的阿哈湖、红枫湖,并存在明显的季节性变化,其变化与孔隙水中汞的质量浓度的季节性变化一致,均为在丰水期的扩散通量大于在枯水期.     

城市河流沉积物氨氮及重金属扩散通量研究

对滏阳河穿衡水市前后沉积物孔隙水中典型污染物的分布特征进行了分析,并利用一维孔隙水扩散模型(Fick定律)估算了氨氮和重金属在沉积物-水界面的扩散通量。结果表明,滏阳河沉积物-水界面氨氮在上覆水和孔隙水垂直剖面上均呈减小趋势;流经城区后,水体中氨氮平均浓度为43.8 mg/L,是入市河流上覆水氨氮浓度的2倍;重金属分布趋势随重金属种类不同而有所差异;上覆水中Zn含量最大,为59.4μg/L,孔隙水中Cu含量最大,为41.7μg/L。氨氮、Pb和Zn均表现为污染物从上覆水向沉积物扩散,Cr和Ni以及城区后Cu均表现为污染物从沉积物向上覆水释放,其中Cu的向上扩散通量最大为1.89μg/m2·d。揭示了城市内生活污水和工业废水的排放是河流污染的重要污染源,而滏阳河衡水段存在潜在的重金属释放风险。     

贵州草海沉积物汞的含量和分布特征初步研究

为弄清目前草海沉积物汞污染情况, 研究了不同水文季节(枯水期和丰水期)草海沉积物中汞的含量和分布特征. 结果表明: 草海沉积物总汞(THg)浓度为762.7～1014.7 ng/g, 甲基汞(TMeHg)浓度为0.11～3.9 ng/g; 沉积物总汞高于天然沉积物汞浓度, 表明沉积物已经受到污染. 有机质的降解直接或间接影响总汞的分布; 沉积物甲基汞在丰水期大于枯水期, 有机质含量高的草海沉积物中甲基汞含量却不高, 主要与丰富的水生植物有关.     

贵州草海沉积物重金属污染特征及潜在生态风险分析

为研究重金属在草海沉积物中富集污染状况,以7种毒性重金属为研究对象,从不同方位对草海沉积物中重金属进行采样测试,分析重金属含量水平及空间分布特征,同时应用潜在生态危害指数法进行评价.结果表明,草海沉积物中重金属富集特征为Zn＞Cr＞Pb＞Cu＞As＞Cd＞Hg,且在空间分布上呈现从湖心向边缘逐渐减少的趋势,重金属污染程度表现为Cd＞Hg＞Zn＞Pb＞As＞Cu＞Cr,在Cd的潜在生态风险系数高贡献下,沉积物中重金属潜在生态风险指数均大于150,多数达到严重程度.     

贵州草海底泥-上覆水中氮磷含量时空分布特征

为促进贵州高原湿地草海的可持续发展,改善草海水环境状况,恢复草海保护区的湿地功能,研究了草 海在丰水期和枯水期的底泥及上覆水的氮磷时间和空间分布特征,并以叶地表水环境质量标准曳作为评价依据对草 海水质进行评价。结果表明,两个时期草海底泥TN 和TP 呈现中等程度的空间变异性。丰水期草海底泥TN 的空间 特征是S 区跃N 区跃E 区,丰水期和枯水期底泥碱解氮含量为S 区跃N 区跃E 区;丰水期底泥有效磷含量分布规律为E 区跃N 区跃S 区,枯水期底泥有效磷含量为E 区跃S 区跃N 区。丰水期和枯水期草海底泥TN、碱解氮含量由南至北逐渐 升高,西至东逐渐升高。草海的东水域区的各项指标数值都比西水域区高。草海底泥及上覆水中主要是草海周边农 田化肥、周边村落畜禽养殖所产生的粪尿和居民的生活污水。应重视农业生产中对废弃物和废水排放量的限制。     

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.     

小城镇河流底泥沉积物-上覆水磷迁移循环特征

通过河流原状沉积物在通气和厌气下实验室模拟培养,通过对河流上覆水,孔隙水和沉积物的磷浓度和形态的分析研究了沉积物-上覆水磷的迁移循环特征。结果表明,对于高营养和长期处于缺氧的河流沉积物,通气条件可改变沉积物的透气性和沉积物有机质的降解速率,通气条件下磷迁移是向上覆水方向,厌气条件下磷迁移是向沉积物方向。通气下沉积物和孔隙水总磷均随培养过程下降,而厌气下反之。对于沉积物形态磷的含量变化在通气和厌气下不同。     

贵州草海表层沉积物重金属污染特征与源解析

为探明草海沉积物中重金属的污染水平和来源,将沉积物重金属与贵州表生沉积物地球化学背景值进行比较,阐述重金属沉积特征,以生物效应浓度为参考,评价重金属对水生生物的危害性;利用主成分分析法（PCA）、正定矩阵因子分析法（PMF）两种模型解析重金属污染源。结果显示,沉积物中只有Cu、Cr平均含量未超过背景值,Cd、Zn、Hg、As、Pb相对背景值的超标率分别为100%、95.23%、92.86%、83.33%、66.67%,Cu、Cr的含量大多低于效应浓度低值（ERL）,部分样本的Cd、Hg、Zn含量大于效应浓度中值（ERM）限值范围;两种模型均识别出4种污染源,分别为地表径流源占13.31%,人为活动源占45.13%,地质背景源占38.32%,大气沉降源占3.24%。研究表明,两种模型解析的污染源均可得到很好的表达,说明沉积物中重金属来源明确,在制定污染防治措施时应重视人为活动的影响。     

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.     

淡水湖泊生态系统中砷的赋存与转化行为研究进展

砷(As)是一种无处不在的元素,目前已有很多关于湖泊水体、沉积物、浮游生物、底栖动物、鱼类及水生植物中As的含量分布与赋存形态的研究报道.As在全球淡水湖泊中分布不均,区域差异性较大;湖泊沉积物中As含量水平对底栖动物的自然生境影响很大,甚至造成底栖物种生物区系的改变;水生植物普遍具有富集As的能力,一般表现为沉水植物＞浮水植物＞挺水植物;水生动物中As含量一般为底栖动物＞浮游动物＞鱼类.相对于海洋生态系统,目前对湖泊生态系统环境与生物质中砷的赋存形态及其转化的认识还很不足,今后应加强人类活动影响下我国重要湖泊As的迁移、富集与转化行为的研究.     

西溪湿地底泥重金属竖向分布规律

利用特制的底泥取样器从杭州西溪湿地钻取通长的底泥试样,对不同深度底泥中重金属Cu、Pb、Zn进行测试,并分析重金属在表层底泥、底泥孔隙水及上覆水中的含量及相关性,用地累积指数法对底泥的污染程度进行评价.结果表明:该湿地0.6 m深度内的底泥为轻度-中度污染,埋深大于0.6 m的底泥没有被污染或者污染程度较轻;重金属在表层底泥孔隙水中的含量显著大于其在上覆水中的含量,由于浓度梯度,底泥孔隙水中的重金属会释放到上覆水中,因此如只实施换水处理难以根除水体污染问题,疏浚受污染的底泥是更有效的治理措施.根据测试结果,0.6 m深度可作为湿地底泥疏浚的参考依据.     

污染底泥砷解吸规律研究

基于底泥中砷解吸与水动力的关系,静置时间与砷沉积的关系,研究底泥中砷的解吸规律。结果表明:对混合液的搅拌可加速底泥中砷的解吸,转速显著影响底泥砷溶出量,即转速越高,砷溶出量越多。而当混合液放置一段时间后,水中砷量不断减少,但砷浓度的降低非常缓慢,即使放置4h,水中砷量仍相当于地表水Ⅴ类标准的3～5倍。研究还表明,当混合液放置30min后,各转速间砷量没有显著的差异性。     

运河和西湖底泥砷的吸附及形态分析

分析和评价了运河和西湖底泥中砷污染的现状,同时研究了底泥环境对砷的吸附及底泥中砷的不同形态及含量特征.     

干挖法清淤对南汉垸内沟渠沉积物中氮形态和氨氮扩散通量的影响

为研究干挖法清淤对沉积物中氮形态与氨氮扩散通量的影响规律,以洞庭湖区南汉垸为研究对象,通过对农田灌溉区、生活排污口、养鸭场、水产养殖区和养猪场等典型区域的沟渠沉积物及上覆水进行采样分析,利用Fick定律估算沉积物-水界面氨氮扩散通量,采用连续分级法测定沉积物中各形态氮含量。结果表明:南汉垸内沟渠采用干挖法清淤后沟渠内源污染减小,上覆水质改善。沉积物-上覆水界面氨氮扩散通量为~(-1)1.43～16.19 mg·m~(-2)·d~(-1),沉积物中总氮含量为403.66～1 120.23 mg·kg~(-1),沉积物总氮与游离态氮(FN)、可交换态氮(EN)、酸解态氮(HN)和残渣态氮(RN)含量均随清淤完成时间延长呈增加趋势。清淤36个月后,不同功能区沉积物总氮含量由高到低依次为养鸭场养猪场水产养殖区生活排污口农田灌溉区。沉积物-上覆水界面氨氮扩散通量与沉积物中FN显著相关(P0.05)。与农田灌溉区相比,养猪场、养鸭场、水产养殖区及生活排污口对沟渠氮素的贡献量大。南汉垸内畜禽和水产养殖及生活排污的外源输入是沟渠沉积物及其上覆水中氮含量增加的主要原因。采用干挖法清淤后沉积物-水界面氮的释放短期内明显降低,使得南汉垸内沟渠的地表水环境质量得到明显改善;因沟渠清淤具有时效性,需加强对垸内沟渠实时监控并定期清淤,保障沟渠连通性和维持良好上覆水质。     

南淝河入湖区夏季底泥氮的释放通量估算

以巢湖南淝河入湖区为研究对象,估算该区域夏季底泥氮释放通量。采集原柱状底泥样品,控制温度,以扰动强度和上覆水浓度为影响因素进行模拟试验。估算结果表明:巢湖南淝河入湖区夏季氮释放量为0.597 t/km2。     

亚热带农业小流域水系溶存甲烷浓度和扩散通量研究

【目的】研究亚热带丘陵地区农业小流域水系溶存甲烷(CH_4)浓度分布特征及其扩散传输特性。【方法】在一年周期内(2014年4月13日至2015年4月12日),利用扩散模型法对湘江下游脱甲小流域4级河流溶存CH_4浓度及扩散通量的时空变异及其影响因素进行研究。【结果】脱甲小流域水系溶存CH_4浓度年均值为(0.61±0.43)μmol·L~(-1),变化范围为0.03—2.23μmol·L~(-1);扩散通量在一年内的变化为1.71—290.08(63.36±50.76)μg C·m~(-2)·h~(-1),表现为大气CH_4的净源。河流溶存CH_4浓度和通量的时空分布均呈现出显著的差异:时空变化规律具有一致性,其中季节变化特征均为春高((0.74±0.41)μmol·L~(-1),(93.58±65.24)μg C·m~(-2)·h~(-1)),冬低((0.53±0.38)μmol·L~(-1),(50.79±33.03)μg C·m~(-2)·h~(-1));空间分布呈现自上游到下游波动增加的趋势。影响脱甲小流域河流溶存CH_4浓度和扩散通量的环境因子中,溶解氧(DO:3.49—12.79(7.90±1.78)mg·L~(-1))与河流溶存CH_4浓度(r=-0.39,P0.001)和扩散通量(r=-0.36,P0.001)均呈显著负相关,溶解性有机碳(DOC:0.92—7.38(2.99±1.25)mg·L~(-1))与河流溶存CH_4浓度(r=0.50,P0.001)和扩散通量(r=0.44,P0.001)均呈显著正相关,两者是影响河流溶存CH_4浓度和扩散通量的主导因子;另外,水体铵态氮(NH4+-N:0.02—4.37(1.26±1.03)mg·L~(-1))、硝态氮(NO3--N:0.24—2.66(1.43±0.55)mg·L~(-1))、盐度(以电导率EC表示:50.36—248.43(138.37±47.54)μS·cm-1)与河流溶存CH_4浓度和扩散通量均呈显著正相关;河流水体p H(5.89—8.54(6.82±0.31))与CH_4浓度呈正相关(r=0.20,P0.05),与通量之间无显著关联。【结论】脱甲小流域内,农业面源污染、畜牧养殖以及居民生活废水和污水的排入造成的河流水体中DOC、氮含量的增加以及DO的降低,均能加剧河流中溶存CH_4气体的产生和排放,使其成为大气CH_4的一个重要潜在排放源。     

小城镇河流沉积物无机氮迁移循环研究

通过对河流柱状沉积物在通气下和厌气下进行避光短期静置模拟培养试验,研究了小城镇河流底泥-上覆水体系无机氮的迁移特征。结果表明,沉积物有机质降解对NH4的迁移有很大影响,通气和厌气下NH4的迁移均是向上覆水方向,NO3的迁移均是向沉积物方向,由于通气条件和静水环境引起的沉积物无机氮硝化作用和反硝化作用是影响沉积物一水界面体系氮迁移的最重要因素。