不同水生植物对富营养化水体无机氮吸收动力学特征

采用浓度梯度法,研究了鸢尾(Iris louisiana)、狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)、茭白(Zizania latifolia)和水芹(Oenanthe clecumbens)对硝态氮(NO₃^--N)和铵态氮(NH₄⁺-N)吸收动力学特征.结果表明:4种水生植物对水体NO₃^--N和NH₄⁺-N吸收可用Michaelis-Menten酶动力学方程描述,随溶液NO₃^--N和NH₄⁺-N浓度增加,植物吸收NO₃^--N和NH₄⁺-N速率增加,当溶液NO₃^--N和NH₄⁺-N浓度接近于2.0 mmol/L时,吸收速率增加趋缓;4种水生植物对NO₃^--N和NH₄⁺-N的V_max值大小为水芹 >茭白 >鸢尾 >狐尾藻,对NO₃^--N的K_m值大小为水芹 >鸢尾=茭白=狐尾藻,对NH₄⁺-N的K_m值大小为水芹 >狐尾藻 >茭白=鸢尾.根据吸收动力学参数(V_max,K_m)判断水芹适宜于净化NO₃^--N和NH₄⁺-N浓度较高的水体,茭白、鸢尾和狐尾藻适合净化NO₃^--N和NH₄⁺-N浓度较低水体;4种水生植物对NO₃^--N、NH₄⁺-N表现出不同的吸收偏好性,鸢尾吸收NO₃^--N的潜力大于吸收NH₄⁺-N的,但对NH₄⁺-N的亲和力大于NO₃^--N,表明能在NO₃^--N浓度较高环境中优先吸收NH₄⁺-N.狐尾藻和水芹对NO₃^--N和NH₄⁺-N能均衡吸收.茭白对NH₄⁺-N具有较高的吸收潜力与亲和力.     

高原湖泊水质变化趋势及驱动因素研究:以四川邛海为例

邛海是四川第二大湖泊,地处高原,距离西昌市城区不足5 km,生态位置重要。本文以近20年邛海湖区主要水质监测数据为依据,采用M-K检验定量解析了水生态环境历史变化特征,建立邛海污染物浓度、营养状态指标的时空对应关系,分析其驱动因素,识别风险并提出对策建议。结果表明:(1)1980s-2000年是有记录以来邛海水质最差的时期,总氮(TN)、总磷(TP)浓度远超地表水Ⅲ类标准;(2)2003—2020年,邛海氨氮(NH₃-N)、高锰酸盐指数(COD_Mn)年际变化总体呈下降趋势,TN、TP、透明度、溶解氧浓度年际变化趋势总体不明显,COD_Mn、TN、TP浓度在研究期间出现多个显著变化过程;(3) 2003—2020年,邛海营养状态整体为中营养水平,综合营养状态指数TLI(Σ)为33.82±6.88,叶绿素a(Chl.a)浓度为(4.234±3.903) μg/L,TLI(Σ)和Chl.a浓度年际变化没有显著趋势;(4)多年数据统计表明,邛海宾馆所在区域水质最差,邛海湖心水质最好,2003—2020年COD_Mn、TP等指标最大单月浓度均出现在邛海宾馆所在水域;(5)COD_Mn浓度在枯水期低于丰水期,NH₃-N浓度在枯水期高于丰水期,TP浓度高值和低值集中出现在枯水期,TN各月浓度没有显著差异,Chl.a浓度与COD_Mn、TP、NH₃-N浓度呈显著正相关,从水体中氮磷比来看,磷是邛海藻类生长限制性元素;(6)面源污染主要通过邛海大小支流入湖,环湖湿地对邛海面源污染削减效果总体有限,未来邛海发生水华的风险较大,建议以小流域为单元推进陆源污染控制,按照“游在邛海,吃、住在城区”的理念布局旅游发展,探索用“物理+生态”方式调控和预防邛海水生态系统失衡的问题。     

基于15N稳定同位素示踪技术的太湖梅梁湾浮游植物群落氮吸收动力学研究

浮游植物对氮的吸收与其生长繁殖密切相关,太湖梅梁湾湖区蓝藻水华频频暴发,对该水域浮游植物氮吸收进行研究具有重要意义.本文分别在冬、春、夏、秋4个季节于梅梁湾采样,对水体常规理化指标和浮游植物群落结构进行分析,并利用¹⁵N稳定同位素示踪技术研究了浮游植物对铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）和尿素态氮（Urea-N）吸收的动力学特征.结果表明,太湖梅梁湾浮游植物群落除了秋季对NH₄⁺-N的吸收不符合米氏方程外,其余均符合.冬季和春季3种形态氮最大吸收速率（V_max）的大小依次为：NH₄⁺-N > NO₃^--N > Urea-N,而夏季为：NH₄⁺-N > Urea-N > NO₃^--N.3种形态氮V_max的季节变化规律为夏季 > 秋季 > 春季 > 冬季.V_max在不同季节以及不同形态氮之间的差异性可能与浮游植物群落组成以及水体中NH₄⁺-N浓度不同有关.浮游植物对NH₄⁺-N吸收的K_S值在冬、春季高于夏季,对Urea-N吸收的K_s值则在夏、秋季高于冬、春季,而对NO₃^--N吸收的K_s值则在夏季显著高于其他3个季节.冬季和春季梅梁湾浮游植物群落最容易受到NO₃^--N限制,而最不容易受到Urea-N的限制;而夏季,则最容易受到NO₃^--N限制,而最不容易受到NH₄⁺-N的限制,且浮游植物群落对NH₄⁺-N的亲和力最高.与NO₃^--N相比,秋季浮游植物更容易受到Urea-N的限制.不同季节,容易对浮游植物产生限制作用的氮的形态不同.     

中国太湖物理—生物工程实验中菱对水质影响的模式

A model on a physico-biological engineering experiment for purifying water in Wulihu Bay of Lake Taihu by using Trapa natans var. bispinosa was constructed. The state variables in water in the physico-biological engineering were ammonium nitrogen (NH₄⁺-N); nitrate nitrogen (NO₃^--N); nitrite nitrogen (NO₂^--N); phosphate phosphorus (PO₄^3--P); dissolved oxygen (DO); nitrogen (N) and phosphorus (P) in detritus; biomass density, N and P in phytoplankton and in Trapa natans var. bispinosa, N and P in the substance adsorbed by the membrane of the engineering and the rootstocks of Trapa natans var. bispinosa. The state variables in bottom mud layer were PO₄^3--P in the core water,exchangeable P and N. The external forcing functions were solar radiation, water temperature, NH₄⁺-N; NO₃^--N; NO₂^--N; PO₄^3--P; N and P in detritus; DO; phytoplankton concentrations in inflow water and the retention time of the water in physico-biological engineering channel. The main physical, chemical and biological processes considered in the model were:growth of Trapa natans var. bispinosa and phytoplankton; oxidation of NH₄⁺-N and NO₂^--N, of detritus break down; N and P sorption by the enclosure cloth of the experimental engineering and by the rootstocks of Trapa natans var. bispinosa in water; reaeration of water; uptake of P, NH₄⁺-N, NO₃^--N by phytoplankton and Trapa natans var. bispinosa:mortality of the phytoplankton and Trapa natans var. bispinosa:settling of detritus; and nutrient release from sediment. Comparison of calculated results and observed results showed that the model was constructed reasonably for the experiment. The mechanism of purifying lake water in the experiment engineering was discussed by the use of the model.     

城镇化流域氮、磷污染特征及影响因素——以宁波北仑区小浃江为例

我国快速的城镇化过程造成了河流氮、磷等营养盐的污染和潜在的水体富营养化问题.对城镇流域水体氮、磷污染特征及其演变趋势的识别具有重要意义.本研究选取长三角典型城镇地区宁波市北仑区小浃江流域为研究对象,在流域内根据空间分布、土地利用类型、人类活动强度等情况布设样点,于2017年夏季和冬季采集水样,研究流域水体氮、磷污染的时空分布特征并分析其污染来源和评估其富营养化水平.结果表明：流域内铵态氮（NH₄⁺-N）、;硝态氮（NO₃^--N）、亚硝态氮（NO₂^--N）、总氮（TN）、总磷（TP）和叶绿素a（Chl.a）浓度范围分别为0.63~3.25 mg/L、0.52~3.75 mg/L、0.02~0.22 mg/L、1.61~12.86 mg/L、0.02~0.74 mg/L和0.6~60.57 μg/L.各个采样点氮、磷分布具有较大的空间异质性和季节变化规律.富营养化综合指数EI评估结果显示,整个流域富营养化程度属于贫至中营养级.氮、磷浓度与土地类型面积占比的Spearman相关性统计表明,100 m缓冲区建设用地面积占比与NH₄⁺-N、NO₂^--N、TN、溶解氧（DO）浓度具有显著相关性,湿地面积占比与DO浓度呈显著正相关.汇水区域内林地面积占比与NH₄⁺-N、NO₂^--N、TP、PO₄^3--P、COD、Chl.a浓度呈显著负相关,与DO浓度呈显著正相关.相关性分析和冗余分析表明城镇化的面源污染及可能存在的点源污染是小浃江流域氮、磷污染的主要来源.因此,在小浃江流域100 m范围内,控制建设用地的规模和污染排放是减轻流域氮、磷污染的主要途径.在汇水区域内,增加林地植被的面积对减少氮、磷污染具有重要影响.     

淀山湖底泥生态疏浚适宜深度判定分析

通过室内模拟实验,对淀山湖东部湖区的沉积物进行研究,测定沉积物在不同疏浚深度和疏浚温度下的铵态氮(NH₄⁺-N)、正磷酸盐(NH₄^3--P)和溶解性有机碳(DOC)的释放速率,并对该区域沉积物的理化指标进行检测.结果表明:淀山湖表层沉积物近年来总磷和有机质含量有较大增加.淀山湖东部湖区NH₄⁺-N和DOC存在着释放趋势,NH₄^3--P在夏季会从沉积物中向上覆水中释放,在年内会形成"源"和"汇"的转化.整个淀山湖东部湖区按不同研究区域划分,疏浚深度以10~20 cm最佳,疏浚季节以秋季为佳.通过对淀山湖东部湖区的沉积物在不同疏浚深度和疏浚时间下的污染物释放速率的研究,可以为淀山湖和其它类似湖泊的疏浚工作提供相应的科学依据.     

基于环境DNA技术的黄河流域下游山区河流大型底栖动物群落多样性特征及其影响要素分析

河流生物群落组成由多种环境因子共同作用形成,但其影响机制尚不清楚。本研究基于环境DNA技术,选择黄河流域下游4条山区河流(锦绣川、锦阳川、锦云川和三川汇合后河流)的10个样点开展大型底栖动物监测。结果发现:不同溪段水质状况有所差异,锦云川盐化程度(以电导率EC表征)和营养盐浓度较高,锦阳川抗生素浓度较高,锦绣川水质较好。山区河流大型底栖动物群落组成差异明显,锦绣川以水生昆虫为主,软体动物占比较低。其中,昆虫纲的大蚊(Tipula abdominalis)、天角蜉(Uracanthella punctisetae)和寡毛纲的顠体虫(Aeolosoma sp.)是造成锦绣川与其他河流大型底栖动物群落结构差异的关键物种。冗余分析和变差分解分析结果表明,盐化、营养盐和抗生素均会对大型底栖动物群落组成产生影响。其中,EC的解释率为22.86%,营养盐中的TP、NH₃-N和TN的解释率分别为20.12%、13.25%和7.81%;此外,盐化可与营养盐和抗生素通过耦合效应对大型底栖动物群落组成产生影响,贡献率分别为21.60%和16.20%;抗生素与营养盐的贡献率为19.60%。逐步判别回归模型结果显示,Margalef指数(d)受盐化(EC)和营养盐(NH₃-N和NO₃^--N)的共同影响;随着河流中EC浓度升高,d 与NH₃-N之间的正响应关系及其与NO₃^--N之间的负响应关系显著增强。因此,多环境因子对水生生物的影响不容忽视,在大型底栖动物生物多样性保护中应关注各类环境因子的影响贡献。     

入湖河口湿地四种植物群落类型的土壤氮素空间分布特征

对江苏省溧阳市大溪水库的洙漕河河口湿地中香蒲、水蓼、灯心草和芦苇四种植物生物量、氮含量及植物群落的土壤氮素分布特征进行研究,结果表明:四种植物地上生物量、地上组织氮含量、地下生物量、地下组织氮含量存在显著差异;土壤烧失量(LOI)、总氮(TN)、硝态氮(NO₃^--N)在垂直分布上表现为由表层向下减少的总体分布趋势,铵态氮(NH₄⁺-N)浓度的剖面变化呈现先减少后增加的趋势;四种植物群落土壤氮浓度各不同,但均大于对照,以有机氮为主,说明湿地具有一定的储氮能力;不同的植物群落影响湿地氮素的分布.相关性分析显示,土壤LOI与TN、NO₃^--N和NH₄⁺-N均存在极显著相关性,无机氮构成比例较小,仅为1.41%,表明土壤中的氮素主要以有机氮的形式存在;土壤氮浓度与植物生物量及组织氮含量相关性不大,说明土壤氮形态浓度不仅受到植物生长的影响,同时也可能受到植物根区环境、微生物数量与活性等的影响.     

贵州红枫湖近10年来(2009-2018年)水质变化及影响因素

为更好地研究贵州红枫湖的水质变化情况,本文利用贵阳市两湖一库环境保护监测站2009-2018年对红枫湖7个代表性监测点的营养盐、叶绿素a（Chl.a）浓度和水温、气温、透明度、降雨量等水文气象条件逐月监测数据,分析红枫湖10年间水体营养盐和Chl.a浓度以及部分水文气象条件的变化趋势.运用综合营养状态指数（TLI）对红枫湖营养状态进行评价,采用Pearson相关系数法统计分析10年内Chl.a浓度与总磷（TP）、总氮（TN）等水化学组成及水位、气温等水文气象条件的相关性.结果表明,2009-2018年红枫湖水体逐月TN浓度有较大波动（0.56~2.80 mg/L）,春、夏季高于秋、冬季;水体逐月TP浓度为0.016~0.103 mg/L,夏季略高于冬季;逐月氨氮（NH₃-N）浓度为0.007~0.71 mg/L,春季 > 冬季 > 秋季 > 夏季;水体逐月Chl.a浓度呈季节性波动（0.8~38.9 mg/m³）,夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季,年内先上升后下降.TP、NH₃-N、Chl.a浓度整体呈下降趋势,10年间水质有很大改善.经计算红枫湖在这10年间处于中营养状态至轻度富营养状态,且营养状态指数呈逐年下降趋势,夏季TLI明显高于其他季节.统计分析表明,红枫湖水体Chl.a浓度与高锰酸盐指数、NH₃-N、TP浓度均呈显著正相关,与氮磷比呈显著负相关,与水温、pH、降雨量、气温、日照时数呈显著正相关,与透明度、气压呈显著负相关,与水位、湿度、风速无显著相关关系.表明这10年来红枫湖水体Chl.a浓度不仅受营养盐浓度控制,很大程度上还受控于气象和水文条件.     

冰封期乌梁素海沉积物-水界面氨氮的交换特征

为揭示冰封期氨氮（NH₄⁺-N）在沉积物-水界面的迁移机制及内源性营养盐对全湖污染的贡献,于2018年2月初在乌梁素海湖区7个采样点采集了上覆水体与沉积物样品,得到了冰封期上覆水体与沉积物间隙水中的NH₄⁺-N浓度,估算了沉积物-水界面NH₄⁺-N的扩散通量.结果显示,上覆水体中NH₄⁺-N浓度变化范围为0.55~1.60 mg/L,平均值为1.05 mg/L,0~5 cm表层沉积物间隙水中NH₄⁺-N浓度是上覆水体中的10倍以上,其变化范围为6.64~18.63 mg/L,平均值为11.92 mg/L.估算沉积物间隙水NH₄⁺-N向上覆水体的扩散通量为1.282~4.269 mg/（m²·d）,表明在湖水冻结过程中,底泥沉积物接纳了大量的可溶性污染物成为内源污染源,会在冰封稳定期、融冰期和融冰后的一段时间内成为湖水的主要污染源.     

太湖西北湖区浮游植物和无机、有机氮的时空分布特征

以太湖重度蓝藻水华发生的西北湖区为研究对象,从河口至湖心区设置5个采样点,于2012年10月至2013年10月逐月采集表层水体样品,测定了水温、溶解氧和浮游细菌丰度,并分析了浮游植物群落结构的组成、溶解性无机氮(DIN)和有机氮(DON)浓度以及氮磷比.研究结果表明,太湖西北湖区浮游植物主要由蓝藻、硅藻、绿藻和隐藻组成.可能由于风、浪等混合作用使太湖西北湖区不同采样点之间蓝藻细胞密度没有显著差异.蓝藻生物量在浮游植物中所占比例最高为34%±15%,春季部分点位隐藻生物量高于50%,表明隐藻与蓝藻的相互竞争趋势显著.CCA排序图结果表明,DIN、DON浓度以及总氮∶总磷比(TN∶TP比)是影响西北湖区浮游植物优势属分布的重要环境因子.5个采样点铵态氮(NH_4~+-N)与DIN浓度具有显著差异,与DON浓度没有显著差异.夏季蓝藻水华暴发期间,可能由于蓝藻的吸收利用引起NH_4~+-N和硝态氮(NO_3~--N)浓度迅速降低.此外,由于NH_4~+-N浓度还可能受到沉积物NH_4~+-N释放的影响,因此,蓝藻细胞密度与NO_3~--N的相关系数和显著水平均高于NH_4~+-N.夏季TN∶TP比和DIN∶TP比降至最低,表明该湖区浮游植物,尤其是蓝藻的生长可能受到氮限制.蓝藻细胞密度与DON浓度呈显著负相关,表明在氮限制条件下,DON可能是蓝藻氮素利用的重要补充.     

环太湖江苏段入湖河道污染物通量与湖区水质的响应关系

基于2008-2018年环太湖江苏段入湖河道污染物通量及湖区水质数据,从时空变化及相关关系两个方面探讨了入湖污染物通量与湖区水质的响应关系,并分析了污染物进入湖体影响水质的主要因子.结果表明:太湖污染减排已见成效,氨氮、总氮、高锰酸盐指数和化学需氧量入湖污染物通量整体呈下降趋势,年均下降率分别为8.0%、2.0%、1.6%和2.2%,湖体氨氮和总氮时间格局响应较好,年均下降率分别为2.1%和2.3%.湖体氨氮、总氮、总磷、高锰酸盐指数和化学需氧量与入湖污染物通量整体由西北部、西部湖区向东南部、东部湖区递减,空间格局上响应基本一致.全湖区年尺度总氮、氨氮浓度与入湖河道污染物通量分别呈显著正相关、极显著正相关关系;影响湖区总氮、氨氮的主要因子为入湖河道的总氮、氨氮浓度,其次为入湖河道浓度与原湖区水质差值,因此亟需加强入湖河道水质浓度的控制.     

太湖蓝藻水华暴发的氮磷控制阈值分析

藻类生长与营养盐浓度存在藻类几何级数增长的营养盐浓度变化的下限阈值和藻类生长不受氮磷浓度增加影响的上限阈值,但由于蓝藻水华的形成受多种因素的综合影响,不同湖泊、不同区域及不同时段的氮磷浓度对蓝藻水华的影响差别较大,使得蓝藻生长的氮磷控制阈值难以确定.针对控制蓝藻水华暴发的氮磷阈值的研究虽然有所开展,但多集中在实验室研究阶段或对经验值的判断,虽然也有基于野外实测数据的研究,但也限制于某一特定区域,而基于野外长序列实测数据并且覆盖整个湖泊的氮磷阈值研究则是空白.太湖作为具有较高营养背景的富营养化浅水湖泊,蓝藻水华的发生受氮磷影响较大.对太湖总磷(TP)、总氮(TN)和叶绿素a(Chl.a)浓度的时空变化分析发现,太湖西北湖区的TP、TN与Chl.a浓度明显较高,并且TP、TN与Chl.a均呈显著性正相关.为探究太湖蓝藻水华暴发的TP和TN控制阈值,以轻富营养化等级下的Chl.a分级标准(10,26］作为表征水华暴发的条件,采用郑丙辉等的频率分布法,确定了太湖蓝藻水华暴发的TP和TN控制阈值分别为0.05~0.06和1.71~1.72 mg/L;通过空间验证,太湖藻型区TP和TN浓度远高于同级营养水平下全湖区TP和TN控制阈值,表明藻型区高氮磷水平为蓝藻水华发生提供充足营养盐条件,即使氮磷全湖平均浓度控制在蓝藻水华暴发的氮磷阈值水平之下,但在气象水文等因素适宜条件下,藻型区水华发生风险仍然较高;并且在高氮磷背景下,即便在水华发生风险低的季节,水华发生风险仍然较大.近十几年来,虽然太湖经历了大规模的高强度治理,但由于环太湖流域的湖西区入湖负荷占比大,导致太湖藻型区氮磷浓度仍处于高位运行状态,为蓝藻水华的暴发提供了充足的营养盐基础,因此,湖西区的控源减排仍然是太湖富营养化及蓝藻水华防控的重点.     

太湖流域流经不同类型缓冲带入湖河流秋、冬季氮污染特征

为研究太湖流经不同类型缓冲带的入湖河流水体氮污染特征,于2011年9 12月连续对流经4种不同类型缓冲带入湖河流沿程共32个样点进行采样,分析各样点的氮浓度及变化趋势.结果表明,流经农田型缓冲带入湖河流中总氮浓度由缓冲带外进入缓冲带内不断减小,到入湖河口处有轻微上升;流经养殖塘型、村落型缓冲带入湖河流中总氮浓度由缓冲带外进入缓冲带内变化不大,到接近入湖河口时浓度显著升高;流经生态型缓冲带入湖河流中各氮元素形态沿程不断降低.在流经4种类型湖泊缓冲带入湖河流中,流经农田型、养殖塘型和生态型缓冲带的入湖河流以硝态氮为氮元素的主要存在形态,而流经村落型缓冲带的入湖河流中硝态氮和铵态氮同为氮元素的主要存在形态.总氮浓度、铵态氮浓度与缓冲带类型均呈极显著正相关关系,外源污染排入对流经缓冲带的入湖河流中氮元素总量及形态产生较大影响.流经生态型缓冲带入湖河流净化效果最佳,总氮、硝态氮和铵态氮浓度削减率分别为60%、53%和61%.     

太湖霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri) NH4+-N和PO43--P的潜在释放量

为了研究太湖底栖动物优势种类——霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)对于湖泊富营养化的影响,以温度和密度为模拟控制条件,对太湖霍甫水丝蚓进行营养盐释放的室内控制实验,研究温度和密度的变化对霍甫水丝蚓NH_4~+-N和PO_4~(3-)-P释放率的影响,根据霍甫水丝蚓铵态氮(NH_4~+-N)和磷酸盐(PO_4~(3-)-P)释放率与温度的关系方程,结合太湖霍甫水丝蚓2007-2010年的生物量估算其对太湖水体氮磷的潜在贡献.结果表明,随温度升高太湖霍甫水丝蚓NH_4~+-N和PO_4~(3-)-P的释放率均呈现逐渐升高的趋势,而密度变化对霍甫水丝蚓NH_4~+-N和PO_4~(3-)-P释放率的影响均不显著,太湖霍甫水丝蚓NH_4~+-N和PO_4~(3-)-P年平均释放量分别为1925.5和210.0 t,分别可达到全太湖沉积物-水界面NH_4~+-N和PO_4~(3-)-P的年净通量的19.3%和23.3%,表明霍甫水丝蚓的营养盐释放对于湖泊生物地化循环和湖泊富营养化具有显著的影响.     

巢湖水环境因子的时空变化及对水华发生的影响

为研究巢湖水环境因子与藻类生物量的相互作用,筛选出对藻类生物量相对重要的环境因子,以2008年巢湖水质监测数据为基础,采用多元统计方法对巢湖监测点数值数据进行了聚类分析、判别分析及污染特征识别,研究了水环境因子与藻类生物量的关系.结果表明:巢湖水环境自西向东分为重度污染区、中度污染区和轻度污染区,叶绿素、溶解性总氮可作...     

不同形态氮对微囊藻叶绿素a合成及产毒的影响

利用室内培养实验比较研究了铵氮和硝氮对河北洋河水库微囊藻(Microcystissp.)生长、叶绿素a合成及产毒的影响.结果显示,铵氮培养条件下,在对数生长期,生物量及叶绿素a含量随铵氮浓度的升高而逐渐增多,但高铵氮浓度( 10.0 mg/L)培养条件则下降.藻细胞MCRR含量随铵氮浓度的升高呈波动变化,高铵氮浓度(1...     

东巢湖沉积物水界面氮、磷、氧迁移特征及意义

以东巢湖近城市湖湾沉积物为研究对象,在沉积物氮、磷营养盐分析的基础上,采用沉积物柱状芯样静态释放模拟法定量评估研究区域沉积物—水界面氨氮、溶解性活性磷酸盐营养盐释放潜力,利用微电极非损伤测定技术获得沉积物—水微界面溶解氧(DO)剖面分布及微界面DO消耗和扩散特征.结果表明:东巢湖近城市湖湾沉积物氮、磷污染物蓄积量较高,受TN、TP污染程度较重.沉积物内源氨氮、磷酸盐释放明显,平均释放速率分别达到32.44 mg/(m~2·d)和1.25mg/(m~2·d),区域内沉积物已成为水柱中氮、磷营养盐的污染源.研究区域上覆水体处于好氧状态,沉积物—水微界面平均DO穿透深度(OPD)达到5.3 mm,平均DO扩散通量为4.56 mmol/(m~2·d),表现出良好的DO扩散能力.沉积物内源氨氮和磷酸盐释放能力与表层沉积物TN/TP物质含量及沉积物—水微界面DO穿透深度有关,在沉积物氮、磷污染较重的情况下,DO穿透深度越低越有利于氮、磷污染物从沉积物向上覆水体释放.     

Influences of watershed landscape composition and configuration on lake‐water quality in the Yangtze River basin of China

Lake‐water quality is highly dependent on the landscape characteristics in its respective watershed. In this study, we investigated the relationships between lake‐water quality and landscape composition and configuration within the watershed in the Yangtze River basin of China. Water quality variables, including pH, electrical conductivity (EC), dissolved oxygen (DO), Secchi depth (SD), NO₂^?, NO₃^?, NH₄⁺, TN, TP, chemical oxygen demand (COD_Mn), chlorophyll‐a (Chl‐a), and trophic state index (TSI), were collected from 16 lakes during the period of 2001–2003. Landscape composition (i.e. the percentage of vegetation, agriculture, water, urban, and bare land) and landscape configuration metrics, including number of patches (NP), patch density (PD), largest patch index (LPI), edge density (ED), mean patch area (MPA), mean shape index (MSI), contagion (CONTAG), patch cohesion index (COHESION), Shannon's diversity index (SHDI), and aggregation index (AI), were calculated for each lake's watershed. Results revealed that the percentage of agriculture was negatively related to NO₂^?, TN, TP, Chl‐a concentrations, and TSI, while the percentage of urban was significantly correlated with EC, NH₄⁺, and COD_Mn concentrations. Among landscape‐level configuration metrics, only ED showed significant relationships with TN, TP concentrations, and TSI. However, at the class level, the PD, LPI, ED, and AI of agriculture and urban land uses were significantly correlated with two or more water quality variables. This study suggests that, for a given total area, large and clustered agricultural or urban patches in the watershed may have a greater impact on lake‐water quality than small and scattered ones. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Changes in the patterns of inorganic nitrogen and TN/TP ratio and the associated mechanism of biological regulation in the shallow lakes of the middle and lower reaches of the Yangtze River

The changes of NH₃-N, NO₃-N, NO₂-N and TN/TP were studied during growth and non-growth season in 33 subtropical shallow lakes in the middle and lower reaches of the Yangtze River. There were significant positive correlations among all nutrient concentrations, and the correlations were better in growth season than in non-growth season. When TP>0.1 mgL^?1, NH₃-N increased sharply in non-growth season with increasing TP, and NO₃-N increased in growth season but decreased in non-growth season with TP. These might be attributed to lower dissolved oxygen and low temperature in non-growth season of the hypereutrophic lakes, since nitrification is more sensitive to dissolved oxygen and temperature than antinitrification. When 0.1 mgL^?1>TP>0.035 mgL^?1, TN and all kinds of inorganic nitrogen were lower in growth season than in non-growth season, and phytoplankton might be the vital regulating factor. When TP<0.035 mgL^?1, inorganic nitrogen concentrations were relatively low and NH₃-N, NO₂-N had significant correlations with phytoplankton, indicating that NH₃-N and NO₂-N might be limiting factors to phytoplankton. In addition, TN/TP went down with decline in TP concentration, and TN and inorganic nitrogen concentrations were obviously lower in growth season than in non-growth season, suggesting that decreasing nitrogen (especially NH₃-N and NO₃-N) was an important reason for the decreasing TN/TP in growth season. The ranges of TN/TP were closely related to trophic level in both growth and non-growth seasons, and it is apparent that in the eutrophic and hypertrophic state the TN/TP ratio was obviously lower in growth season than in non-growth season. The changes of the TN/TP ratio were closely correlated with trophic levels, and both declines of TN in the water column and TP release from the sediment were important factors for the decline of the TN/TP ratio in growth season.