杭州市郊典型菜园土壤磷素状况及磷素淋失风险研究

    采用化学测试方法研究杭州市郊25个典型菜园土壤的磷素状况以及农学和环境磷素测试值间的相互关系,以建立磷素淋失的评价指标结果表明,菜园土壤全磷(TP)和土壤测试磷如水溶性磷(CaCl2-P)、速效磷(Olsen-P)、Mehlich Ⅲ提取的磷(PM3)均存在较大的变幅,分别为07～29 gkg-1、048～1964 mgkg-1、1065～15160 mgkg-1和5053～90495 mgkg-1,72%的土壤超过菜园土磷素丰缺的有效磷临界值(Olsen-P＝60 mg·kg-1)草酸浸提的土壤磷饱和度(DPSox)和Mehlich Ⅲ浸提的土壤磷饱和度(DPSM3)分别在691%～4915%和582%～5256%之间,与TP、Olsen-P、PM3之间存在极显著的正相关,DPSox与DPSM3间存在极显著正相关通过分段线性模型分析水溶性磷与Olsen-P、DPSox和DPSm3的关系,均存在一个明显的突变点(土壤磷素淋失的临界值),该值分别为Olsen-P＝7619 mg·kg-1,DPSox＝26%,DPSM3＝22%,供试土壤中超过上述Olsen-P或者DPS临界值的占60%以上,存在磷素淋溶的风险土壤磷素淋失的Olsen-P临界值高于农学磷素丰缺的临界值,因此,合理施用磷肥和有机肥使土壤磷水平低于上述磷素淋失临界值,不仅可以满足作物的磷素营养需要,而且可以避免磷淋溶进入水体     

文思湖底泥TP释放规律模拟研究

[目的]研究文思湖底泥TP的释放规律。[方法]采用室内模拟试验,研究环境因子(水土比、温度、pH、扰动强度、供气量)对文思湖底泥释放总磷(TP)的影响。[结果]水土比越大,底泥释放TP的量越小;水温升高能加速底泥中磷的释放;上覆水pH=6时底泥TP释放量最低;扰动上覆水体会加快磷的释放;溶解氧(DO)较低时,底泥TP释放量更大。[结论]该研究为文思湖的污染治理提供了科学依据。     

底泥再悬浮条件下pH值对磷的形态及其生物有效性的影响

采用现场采样及室内分析方法,研究了底泥再悬浮条件下,不同pH值对磷的赋存形态以及生物有效磷(BAP)的影响.结果表明,底泥再悬浮会促进上覆水中的磷向底泥迁移,而这种促进作用随着pH值的增加逐渐减弱.在底泥再悬浮条件下,pH值对不同形态磷的数量分布有明显影响:BD-P、NH4Cl-P含量随着pH值升高而增加,而Al-P、NaOH-nrP和Ca-P含量则在不同pH值条件下均有所增加,pH较低时,Al-P、Ca-P增加量较大.与原底泥相比,pH<8时,潜在活性磷(PMP)含量以及PMP/TP均显著降低,而pH较高时,则显著增加,由此推测,pH<8时,底泥再悬浮促进了易释放态磷向难释放态磷转化;pH<8时,碳酸氢钠可提取磷(Olsen-P)含量减少,而pH较高时,Olsen-P含量大幅度增加;不同pH条件下,藻类可利用磷(AAP)生成量均显著增加,但随着pH值升高,AAP生成量逐渐减少.线性相关分析表明,AAP与PMP、TP呈显著的负相关关系.     

洋河流域典型旱坡地土壤磷素淋失风险研究

为深入研究土壤磷素含量与水体富营养化发生的关系,以秦皇岛洋河流域典型旱坡地为研究对象,采用网格法(5 m×5m)采集表层(0～30 cm)土壤样品31个,进行相关分析.结果表明,土壤有效磷、易解吸磷与地表径流中磷酸根态磷之间存在显著的相关性,一定程度上可用Olsen-P作为评价旱坡地土壤磷素淋失风险的指标;同时得出土壤Olsen-P含量为9.40 mg·kg-1为洋河流域土壤磷素淋失的临界值,土壤Olsen-P含量为42.73 mg·kg-1时,是土壤磷素淋失引起下游水体发生富营养化的临界值,并以此初步对洋河流域旱坡地进行了土壤磷素淋失风险评估.     

模拟池塘底泥无机磷形态与上覆水体可溶性活性磷含量的关系及其控制

取两个池塘底泥和上覆水进行室内模拟水体小环境试验,设对照组及5个处理组,进行4个月培养,采用连续分组法测定底泥中无机磷形态及其含量,分析底泥潜在无机磷变化及其与上覆水体可溶性活性磷(DRP)含量的关系.结果表明,池塘底泥中无机磷各形态含量依次为钙10结合磷(Ca10-P)＞闭蓄态磷(O-P)＞铝结合磷(Al-P)＞铁结合磷(Fe-P)＞钙8结合磷(Ca8-P)＞钙2结合磷(Ca2-P);4个月后两池塘底泥中的Ca2-P和Fe-P增加,Ca10-P、O-P、Al-P减少;上覆水体中DRP含量与O-P、Ca2-P、Ca8-P和Ca10-P之间呈显著正相关;底泥中无机磷各形态对上覆水体中DRP含量的直接影响大小依次为O-P＞Ca8-P＞Ca2-P＞Ca10-P＞Fe-P＞Al-P;5个处理组上覆水体中DRP含量都低于对照组;沸石与芽孢杆菌组合处理的上覆水体中DRP含量最低,表明采用沸石与芽孢杆菌组合进行底泥处理是控制上覆水中DRP含量的有效方法.     

外加碳源及沉水植物狐尾藻对上覆水中各形态磷浓度的影响

采用室内模拟实验(模拟“水体-底泥-沉水植物”生态系统),研究了外加碳源及沉水植物生长对上覆水总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)、溶解性活性磷(SRP)、溶解性有机磷(DOP)的影响.结果表明:在本研究条件下,上覆水中各形态磷以溶解性总磷(DTP)为主;外加碳源,促进了沉积物磷的释放,增加了上覆水磷含量;沉水植物狐尾藻...     

观山湖湿地公园水体中氮·磷分布及富营养评价

[目的]评价观山湖湿地公园水体质量。[方法]以观山湖湿地公园水体为研究对象,通过不同时期的采样监测,研究湿地水体氮、磷的时空变化特征,并运用营养状态指数法对水体富营养化状态进行评价。[结果]湿地水体中氮、磷无明显的空间分布特征,但有明显的时间分布特征,TN浓度丰水期大于平水期,TP浓度丰水期小于平水期;2014—2016年除下湖的TN浓度呈下降趋势外,下湖的TP浓度和上湖的TN、TP浓度均呈增加趋势。富营养化评价综合指数表明,观山湖湿地水体在时空尺度上均处于轻富营养化状态,且磷为湿地水体的营养盐限制性因子。[结论]为防止观山湖水体进一步富营养化,应控制氮、磷的引入,尤其是磷的引入。     

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.     

武汉东湖上覆水和沉积物中磷形态的垂直分布特征

武汉东湖是有代表性的城市浅水型湖泊。于春、夏两季对东湖庙湖湖区的上覆水和沉积物柱状样品进行了磷的形态分析,研究了各种磷形态在上覆水及沉积物垂直方向上的分布特征。结果表明,春夏两季东湖上覆水总磷(TP)含量分别为1.11和1.25mg·L-1,超过国家标准近6倍,富营养化程度严重。春季湖水中磷主要以颗粒态形式存在,夏季主要以溶解态形式存在。春季湖区沉积物中铁结合磷(Fe-P)比例最大,占沉积物TP的44.3%,夏季闭蓄磷(OcP)比例最大,占TP的36.3%,高比例的Fe-P从沉积物角度说明了庙湖湖区的污染程度严重。沉积物中不同磷形态在垂直方向上的分布变化规律复杂,其中TP、不稳态磷(LP)、铝结合磷(Al-P)和Fe-P含量随深度增加而降低,在表层0～10cm有富积现象。沉积物中TP含量与释放潜力较大的3种磷形态Al-P(r2=0.83)、LP(r2=0.84)和Fe-P(r2=0.59)含量呈显著正相关(P<0.0001),说明目前湖底沉积物中相当一部分磷是活性较大的磷,它可能成为水体营养物质的重要来源,造成持续的湖泊富营养化问题。     

海河底泥氮磷营养物静态释放模拟研究

海河底泥氮磷污染负荷很高.在分析了海河外环河桥(淡水)、中心桥处水(接近海水)中全氮(TN)、全磷(TP)含量和表层底泥中有机质、TN、TP含量的基础上,采用柱状模拟反应器模拟研究了静态条件下海河底泥N、P释放规律.研究表明,海河外环河桥、中心桥处水体氮磷污染严重.底泥中有机质和TN存在显著相关关系.静态条件下,底泥中氮磷释放有很大差别:原水模拟柱中,无论是外环河桥还是中心桥,上覆水TP浓度都随时间增加而降低,底泥中磷呈负释放;TN浓度变化趋势相同,先降低后略升,总趋势是降低.自来水模拟柱中,外环河桥柱上覆水TP浓度随时间增加而升高,中心桥上覆水TP浓度变化趋势正好相反;TN浓度变化趋势相同,都是随时间增加而升高.高盐度可能会抑制底泥中氮的释放.     

水葫芦和香蒲对富营养化水体及其底泥养分的吸收

为探明水葫芦、香蒲改善富营养化水体水质的效果及其对底泥养分释放的影响,以其为试材,采用人工模拟试验方法,分析其对不同富营养化水体及其底泥养分吸收的情况。结果显示:水葫芦比香蒲有更好的适应性,在不同浓度的水体中生物量快速增加,而香蒲则需要较长的适应期;在总氮、总磷浓度分别为3.2～14.2 mg/L和0.2～1.0 mg/L的富营养化水体中,水葫芦、香蒲均可有效地消减上覆水中总氮和总磷。处理3个月后,水葫芦净化系统的总氮、总磷浓度分别降至0.84～0.86 mg/L、0.035～0.044 mg/L,对水体总氮、总磷的去除量分别为72.0%～94.0%、82.5%～98.1%,总氮、总磷的负荷去除量分别为18.4～105.8 mg/(m2.d)、1.3～7.6mg/(m2.d);香蒲净化系统的总氮、总磷的浓度分别降至0.96～1.09 mg/L、0.030～0.062 mg/L,对总氮、总磷的去除率分别为66.0%～92.8%、77.0%～93.8%,总氮、总磷的负荷去除量分别为8.4～52.3 mg/(m2.d)、0.6～3.7 mg/(m2.d)。表明水生植物水葫芦和香蒲可有效消减富营养化湖泊水体氮、磷等内源污染物,对富营养化水体水质具有良好的改善效果。     

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)%仅占很少部分。研究结果提示养殖塘内源污染相对较轻,人为投饵施肥等磷输入行为对沉积物中各形态磷的含量影响较大。研究结果有利于阐明养殖系统中磷的变动规律,从而指导养殖池塘环境调控并促进养殖技术更新。     

磁性铁锆改性沸石覆盖对河道底泥磷释放的控制效果

通过批量吸附实验考察磁性铁锆改性沸石对水中磷酸盐的去除性能,再通过底泥培养实验考察磁性铁锆改性沸石覆盖对河道底泥磷释放的控制效果。结果表明:磁性铁锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附能力良好。无论是在自然状态下,还是在缺氧控制状态下,河道底泥均向上覆水体中释放出一定数量的溶解性活性磷(SRP),而磁性铁锆改性沸石覆盖可以有效控制河道底泥中磷的释放,使得上覆水体中SRP浓度处于非常低的水平(0. 007～0. 031 mg/L)。当覆盖层受到破坏并使覆盖材料与表层底泥混合之后,磁性铁锆改性沸石仍然可以极大地降低上覆水体中SRP浓度,并且使底泥中潜在可移动态磷向较为稳定和非常稳定的磷形态转变,以及促使底泥中生物可利用性磷向非生物可利用性磷转变,使得底泥中磷发生释放的风险降低。以上结果初步表明,磁性铁锆改性沸石是一种非常有希望用于控制河道底泥中磷释放的覆盖材料。     

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。     

南亚热带富营养化浅水湖泊底泥磷的赋存形态及其对湖水的贡献

以南亚热带富营养化湖泊星湖为研究对象,对其4个子湖区底泥磷进行连续分级提取与测定．结果表明,星湖底泥总磷（Total phosphorus,TP）含量为352．32—710．33mg／kg,平均含量为505．82mg／kg,其含量大小依次为波海湖〉青莲湖〉仙女湖〉中心湖,其中生物可利用磷（Bio—available pbospborus,BAP）占TP的39．12％-52．59％,底泥TP主要由有机磷（Organic phosphorus,Org-P）、金属氧化物结合态磷（Metal oxides bound phosphorus,NaOH-P）和钙结合态磷（Calcium bound phosphoms,HCl-P）组成,其次还有少量可还原态磷（Redueible phosphorus,BD-P）和弱吸附态磷（Loosely absorbed phosphorus,NH4Cl-P）．不同形态磷的含量依次为：Org-P〉NaOH-P〉HCl-P〉BD-P〉NH4Cl-P．在底泥水-土界面存在一个明显的可溶性磷浓度梯度,为底泥磷向湖水释放提供了条件．     

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。     

Phosphorus Behavior at Sediment-Water Interface in Coastal Wetland

[Objective] The aim was to explore the role of coastal wetlands in phosphorus fixation in the Yellow River Delta.[Method] The research analyzed phosphorus behavior at sediment-water interface by static water column test. [Result] The research concluded that phosphorus concentration was in the range of 0.051-0.322 mg/L in overlying water, and phosphorus was effectively removed by degradation and adsorption. The static water column test has demonstrated that phosphorus concentration of coastal wetlands plays the role of accumulation when phosphorus concentration is lower than 7 mg/L in overlying water of coastal wetlands. It is notable that substrates of overlying water all perform well in adsorption, and the adsorption reaches saturation if the concentration goes up to 10 mg/L. [Conclusion] Coastal wetlands would significantly adsorb and degrade phosphorus in overlying water, controlling phosphorus within a lower range.     

天津于桥水库沉积物理化特征及磷赋存形态研究

以天津于桥水库作为我国北方湖泊的代表,应用淡水沉积物磷形态的标准测试程序(SMT)对于桥水库6个表层沉积物样品的理化特征及磷赋存形态进行分析,并在此基础上探讨了各形态磷之间及各形态磷与沉积物理化特征,如阳离子交换量、有机质总量、颗粒组成、主要金属含量之间的相关性。结果表明,研究区域内总磷含量为354～581mg·kg-1,其中以无机磷(IP)为主;占总磷含量的57.3%～74.7%;3种主要磷形态含量的大小依次为Ca-P>OP>Al/Fe-P,其中Ca-P是沉积物中磷的主要赋存形态;随着沉积物中有机磷含量的增加,有机质总量与阳离子交换量也逐渐提高,细粉粒(0.01～0.005mm)的含量也有所增加。此外,还对水库调水前后沉积物磷赋存形态的变化进行了研究,发现沉积物在调水期间主要扮演汇的角色,其中Fe/Al-P为调水期内变化最为活跃的磷形态。     

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。     

贵州草海上覆水与沉积物中砷的分布特征及扩散通量估算

对草海不同区域沉积物上覆水及孔隙水、附近河流和雨水中砷的含量与分布特征进行了分析,并利用一维孔隙水扩散模型估算了砷在沉积物-水界面的扩散通量。结果表明:草海出口砷含量为1.59μg·L~(-1),明显高于流入草海的水体端元(平均值0.32μg·L~(-1))和雨水(0.37μg·L~(-1))中砷浓度;草海上覆水中砷的空间分布表现为挺水植物区(2.99~3.45μg·L~(-1))沉水植物区(1.79~2.34μg·L~(-1)),垂直分布上无明显变化,挺水植物区上覆水体中的砷以As(Ⅲ)(H_3AsO_3)形态存在,沉水植物区上覆水体中的砷以As(Ⅴ)(HAsO~(2-)_4)形态存在;而沉积物和孔隙水中总砷含量垂直方向上波动较大,规律与上覆水相似,均表现为挺水植物区沉水植物区,其中挺水植物区沉积物砷含量为19.86~36.45 mg·kg~(-1),平均值27.84 mg·kg~(-1),沉水植物区沉积物砷含量为13.05~32.32 mg·kg~(-1),平均值19.79 mg·kg~(-1);草海挺水植物区和沉水植物区三处取样点在沉积物-水界面的扩散通量分别为73.84μg·m~(-2)·d~(-1)和18.99、11.45μg·m~(-2)·d~(-1),均表现为沉积物孔隙水中的砷向上覆水释放,揭示沉积物可能是草海水体中砷重要的输入源。