水位变化对干涸湖底沉积物有机碳矿化的影响

人为干扰和气候变化会改变湖泊水位状态,明确不同水位条件下湖泊沉积物有机碳矿化特征及其影响因素,对了解内陆水生态系统碳循环具有重要意义.为探究干旱区典型盐湖沉积物有机碳矿化速率对水位变化的响应,以巴里坤湖干涸湖底原状沉积物为研究对象,初步探究了0（T1）、-9（T2）、-23（T3）、-34（T4）和-45 cm（T5）水位处理对沉积物有机碳矿化速率的影响.结果表明,T1、T2和T3处理有机碳矿化速率在试验初期较高（0~10 d）,10 d后缓慢下降,T4和T5处理有机碳矿化速率呈先增加后降低趋势;T1（1.718 μmol/（m²·s））与T3（1.784 μmol/（m²·s））处理有机碳矿化速率不存在显著差异,T1处理有机碳矿化速率是T2、T4和T5处理的1.09、3.31和3.57倍,不同处理有机碳累积矿化量表现为T3 > T1 > T2 > T4 > T5.有机碳累积矿化量（C_t）占沉积物有机碳（C₀）的比例（C_t/C₀）介于0.012~0.044之间,沉积物有机碳潜在排放量（C_i）占C₀的比例（C_i/C₀）介于0.018~0.045之间;水位降低,沉积物有机碳矿化常数（k值）减小,T1处理k值最大（0.137 d）,T4处理最小（0.032 d）.线性方程C_r=0.008x+0.488能较好地模拟有机碳矿化速率（C_r）与水位（x）的关系;不同水位处理有机碳矿化速率与模拟柱中沉积物5 cm温度呈显著的指数函数关系,T4、T5处理有机碳矿化温度敏感系数（Q₁₀）显著高于T1、T2和T3处理,即水位降低增加了巴里坤湖干涸湖底沉积物Q₁₀.因此,就巴里坤湖干涸湖底沉积物而言,水位从0 cm降至-45 cm时有机碳矿化速率降低,Q₁₀增加;反之水位上升则会促进有机碳矿化分解,Q₁₀降低.水位持续下降抑制有机碳矿化可能是维持干旱区盐湖沉积物碳库稳定的机制之一.     

不同上覆水氟浓度对湖泊沉积物氟释放与微生物群落的影响

通过模拟沙湖沉积物-水系统,以沙湖原水氟离子（F^-）浓度为1倍浓度（0.69 mg/L）,设置0.5倍浓度、1倍浓度、1倍浓度灭菌、2倍浓度和4倍浓度共5个实验组,探究不同上覆水F^-浓度背景下沙湖沉积物中F^-的迁移.结果表明,沉积物F^-的释放量随上覆水F^-浓度的增加而呈下降的趋势,其中2倍和4倍浓度组的沉积物由释放F^-转变为吸附F^-.碱性水体有利于沉积物F^-的释放,即随着pH增大,F^-释放量也会增加.微生物的Beta多样性层次聚类分析表明,F^-会抑制Paenisporosarcina与Thiobacillus的相对丰度,但对Fusibacter的生命活动具有促进作用.根据各浓度组间优势菌属相对丰度与环境因子的冗余分析可得,Acinetobacter、Thiobacillus相对丰度与pH呈负相关;Fusibacter相对丰度与F^-浓度呈显著正相关,而Thiobacillus的相对丰度则与F^-表现出弱负相关.通过对各浓度组中重要离子的分析发现,0.5倍组和4倍组中F^-的迁移受Ca²⁺、HCO₃^-和SO₄^2-浓度影响较大;相关性分析表明0.5倍浓度组的Ca²⁺、HCO₃^-浓度与F^-浓度呈极显著正相关,而4倍组中F^-浓度和Ca²⁺、HCO₃^-浓度呈负相关,SO₄^2-浓度和F^-浓度的相关性则是0.5倍组呈负相关,4倍组呈极显著正相关.本文在不同上覆水F^-浓度背景下全面探究了沙湖沉积物中F^-释放和迁移机理,为沙湖及其他含氟地表水的氟污染防治提供理论支持.     

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.     

鞍山-海城地区地震地下水地球化学研究

通过测量辽宁省鞍山-海城地区地震重点监测区地下水离子浓度和氢、氧同位素组成,讨论了该区地下水化学类型的时空变化及其成因。测量结果表明,取样点水温变化范围为11.0～97.0℃,水样的总固溶物（TDS）在197.89～829.99mg/L之间,水样分为8种化学类型。大部分水样的δD、δ¹⁸O值均沿中国东北地区大气降水线分布,少数有所偏离,表明该区的地下水主要接受大气降水的补给,并可能有深部水的供给。研究区Ca-HCO₃和Ca·Mg-HCO₃型水主要是岩石风化溶解和阳离子交换作用的结果;Ca-HCO₃·Cl和Ca·Na-Cl·SO₄型水主要受岩石风化溶解、阳离子交换作用、深部卤水混入或人类活动影响;Ca-HCO₃·SO₄和Ca-SO₄·HCO₃型水与岩石风化溶解以及深部流体混入有关;Na-SO₄·HCO₃和Na-HCO₃·SO₄型水主要是深部来源水体的混入造成的。采样期间研究区发生2次M_L≥3.0地震,采样点在地震发生月份出现了明显的离子浓度异常变化;Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Cl^-和SO₄^2-浓度变化明显,对地震活动响应较灵敏。     

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.     

蒙新高原岱海夏季叶绿素a浓度空间分布及影响因子

基于2019年夏季(8月)对岱海水样的实测数据分析,通过运用克里金插值、相关性分析、多元线性逐步回归、主成分分析方法,探究了叶绿素a(Chl.a)的空间分布特征及其与水环境因子的相关关系,并讨论了相应的防治措施。研究显示:Chl.a空间分布呈现由岸边向湖心递减的趋势,总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH₃-N)、硝态氮(NO^-₃-N)、正磷酸盐(PO^3-₄-P)空间分布特征与Chl.a空间分布特征相近,采样期内岱海湖局部区域水质状况已达到富营养状态;Chl.a与浊度(Turbidity)、TP、TN、悬浮物(SS)、pH、NO^-₃-N、NH₃-N、PO^3-₄-P、蓝绿藻丰度(CYANO)呈极显著正相关,与溶解氧(DO)呈显著负相关,与电导率(Cond.)呈正相关、与氮磷比(TN/TP)呈负相关;各湖区Chl.a与环境因子相关关系不同,全湖逐步线性回归方程为Y_Chl.a=-21.42+8.658X_pH-0.865X_DO+0.779X_NH3-N+0.699X_Turbidity+0.502X_CYANO;岱海不同湖区因子对Chl.a浓度的影响存在差异,各湖区Chl.a与环境因子相关关系不同,通过岱海与我国其他湖泊Chl.a与环境因子的相关性关系对比分析,湖泊地理属性差异及营养物质输入浓度是影响Chl.a变化的重要因素;本研究岱海的TN/TP平均值为12.23,说明夏季岱海湖Chl.a变化为氮磷共同限制。     

再生水补给河流北运河CODCr降解系数变化及影响因素

化学需氧量（COD）是影响地表水体水质的主要污染指标.明确地表水中COD的降解系数,可为把握有机物污染过程变化以及有效控制污染提供科学依据.北运河是城市再生水河流,COD污染严重.以北运河从上游至下游的5个典型断面（马坊桥、火沙路、东关大桥、榆林庄桥、杨洼闸）为例,通过室内模拟实验,估算了不同断面COD_Cr降解系数,并对COD_Cr降解系数进行校正;测定了颗粒物沉降速率、复氧系数,评估了水体自净能力;分析了不同环境条件（温度、溶解氧、流速）对COD_Cr的降解影响.结论如下：北运河水体自净能力较差,颗粒物沉降速率范围为1.09~3.22 m/d,杨洼闸断面颗粒物沉降速率最低为1.09 m/d,其复氧系数偏低,为0.016 d^-1.北运河水体COD_Cr降解系数符合一级动力学方程;经水力、温度经验公式校正后,COD_Cr降解系数范围为0.0184~0.0883 d^-1,低于我国其他平原地区河流.北运河COD_Cr降解系数存在明显的空间差异性,上游断面的降解系数高于下游断面,不过下游北京界最后出水断面杨洼闸表现出闸坝特殊性,降解系数最高（0.0416~0.0883 d^-1）.水质参数中温度、溶解氧、氧化还原电位、营养盐以及总有机碳是COD_Cr降解系数的主要影响因子.COD_Cr降解系数随着温度、溶解氧、外源动力增加而增大;COD_Cr降解系数与营养盐、TOC呈显著正相关,与氧化还原电位呈显著负相关.研究结果可为我国相关城市再生水体水质改善和城市黑臭水体治理提供科学依据.     

云南程海浮游植物初级生产力的时空变化及其影响因子

2016年4月-2017年2月,采用黑白瓶法研究了云南程海单点（码头点位）浮游植物初级生产力的垂直分布及其季节变化,同时基于全湖9个点位的现场调查和生产力垂向归纳模型（VGPM）估算并探讨了程海浮游植物初级生产力的时空变化及其主要影响因子.结果显示,码头点位的年均（均值±标准误）水柱（0~3 m）总初级生产力（GPP_C）、净初级生产力（NPP_C）和呼吸消耗量（R_C）分别为5.40×10³±0.64×10³、2.36×10³±0.63×10³和3.06×10³±0.82×10³ mg O₂/（m²·d）;不论春夏季（4-8月）、秋冬季（9月-次年2月）还是全年,码头点位的单位生物量GPP（GPP/Chl.a）和单位生物量NPP（NPP/Chl.a）的最大值和最小值均分别出现在水下0.5 m和3.0 m处.经VPGM估算,程海全湖的初级生产力（PP_eu）年均值为6.54×10³±0.30×10³ mg C/（m²·d）（2.74×10³~18.62×10³ mg C/（m²·d））.PP_eu的时空变化方面,春夏季是PP_eu快速上升的时节,秋冬季PP_eu的月变化则呈波动状态,春夏季与秋冬季PP_eu无显著性差异;PP_eu整体空间异质性较弱,仅在降水最为充沛的7、8月表现出南北向的异质性,这与降水条件和流域营养盐输入的空间异质性有关.回归分析发现,虽然程海PP_eu的主要影响因子具有季节异质性,但不论春夏季、秋冬季还是全年,浮游植物生物量均是重要的影响因子,水温亦是春夏季的重要影响因子.     

基于生物水文响应模型的刺激四大家鱼繁殖生态调度目标量化方法研究——以三峡水库为例

为了改善生态调度效果,提高生态调度实践成功率,采用医学领域适用性广、准确性高、直观性强的受试者工作特征曲线法(receiver operating characteristic, ROC),以三峡水库为例,提出了一套基于生物水文响应模型的刺激四大家鱼繁殖生态调度目标量化方法,包括涨水事件界定及生态水文指标选择、鱼类自然繁殖事件及有效繁殖响应界定、生物-水文响应模型构建与多指标判别优选等多个环节。运用三峡水库运行后2013—2019年(除2016年)6年47场次宜昌江段的涨水事件和24次四大家鱼有效繁殖响应的实际观测数据构建模型并量化三峡水库生态调度目标。结果表明:(1)依据初始流量Q₀、洪峰流量Q_peak、流量总增长量Q_sum和流量日增长率dQ这4个指标所建立的单指标生物-水文响应模型具有较好判别四大家鱼自然繁殖对水文条件是否响应的能力;(2)各评价指标Q₀、Q_peak、Q_sum、dQ的最佳阈值分别为14960 m³/s、19610 m³/s、4050 m³/s及1405 m³/(s·d);单指标模型性能排序为dQ＞Q_peak＞Q_sum＞Q₀;(3)依据dQ或Q_peak的指标组合方式建立的多指标生物-水文响应模型综合性能最佳。结果表明,ROC模型方法结果形式简单、预见性强,据此量化生态调度目标,可为其他流域、水库的鱼类繁殖响应判别和水库生态调度方案制定提供参考借鉴。     

基于主成分降维的总悬浮物浓度遥感估算模型适用性分析

总悬浮物浓度(C_TSM)是水质评价的重要参数.为了提高内陆Ⅱ类水体总悬浮物浓度估算的精度,利用主成分分析方法对2009年4月太湖水体实测高光谱数据进行降维处理,进而以不同数量的主成分作为变量,分别构建总悬浮颗粒物浓度的多元线性回归估算模型并比较这些模型的效果,从而确定最优的主分量个数;结合近年运行的高光谱传感器,对模型的适用性进行评价.结果表明:①前三个主成分(PC₁、PC₂、PC₃)从不同侧面涵盖了悬浮物浓度信息,它们与ln(C_TSM)的相关系数分别为0.728、0.401和0.403;②当主成分个数为6时,模型达到最优;模型的精度高于4个传统经验模型;③在400~850 nm之间,波段数大于45的高光谱传感器数据都能利用主成分分析的方法构建精度较高的总悬浮物浓度估算模型;此外,MERIS、HJ1-HSI、Hyperion和CHRIS这些常用的高光谱传感器的波段设置,都适合于主成分建模.     

湖泊污染底泥疏浚后新生沉积物-水界面溶解氧的动态响应

借助微氧电极测试技术对太湖贡湖湾试验区疏浚后的新生界面溶解氧动态进行一年的跟踪调研,分析溶解氧在新生微米级界面的分布特征、扩散通量以及界面附近有机质矿化速率.结果表明疏浚后半年内,溶解氧在表层沉积物的侵蚀深度增大,氧化层明显加厚.氧气在新生界面表层沉积物中呈指数下降,但衰减相对较缓.在连续一年的跟踪调查中发现,仅秋季新生界面附近溶解氧浓度明显高于对照,而在其他月份无差异.污染底泥疏浚后一个月内氧扩散通量及有机碳矿化速率下降最为明显,仅为疏浚前的13%,其他月份沉积物-水界面氧的扩散通量、氧气的消耗速率、有机碳的降解速率均有不同程度下降,疏浚后新生界面氧气交换速率下降以及由此导致的有机碳矿化过程变缓可能深刻影响界面生源要素的迁移过程.     

Efficient trapping of organic carbon in sediments on the continental margin with high fluvial sediment input off southwestern Taiwan

Accumulation rates of marine and terrigenous organic carbon in the continental margin sediments off southwestern Taiwan were estimated from the measured concentrations and isotopic compositions of total organic carbon (TOC) and previously reported sedimentation rates. Surficial sediments were collected from the study area spanning from the narrow shelf near the Kaoping River mouth to the deep slope with depths reaching almost 3000 m. The average sediment loading of Kaoping River is 17 Mt/yr, which yields high sediment accumulation rates ranging from 0.08 to 1.44 g cm⁻² yr⁻¹ in the continental margin. About half of the discharged sediments were deposited on the margin within 120 km of the river mouth. Carbon isotopic compositions of terrestrial and marine end-members of organic matter were determined, respectively, based on suspended particulate matter (SPM) collected from three major rivers in the southwestern Taiwan and from an offshore station. All samples were analyzed for the TOC content and its isotopic composition (δ¹³C_org). The SPM samples were also analyzed for the total nitrogen (TN) content. TOC content in marine sediments ranges from 0.45% to 1.35% with the highest values on the upper slope near the Kaoping River mouth. The TOC/TN ratio of the SPM samples from the offshore station is 6.8±0.6, almost identical to the Redfield ratio, indicating their predominantly marine origin; their δ¹³C_org values are also typically marine with a mean of −21.5±0.3‰. The riverine SPM samples exhibit typical terrestrial δ¹³C_org values around −25‰. The δ¹³C_org values of surficial sediments range from −24.8‰ to −21.2‰, showing a distribution pattern influenced by inputs from the Kaoping River. The relative contributions from marine and terrestrial sources to sedimentary organic carbon were determined by the isotope mixing model with end-member compositions derived from the riverine and marine SPM. High fluvial sediment inputs lead to efficient trapping of organic carbon over a wide range of water depth in this continental margin. The marine organic accumulation rate ranges from 1.6 to 70 g C m⁻² yr⁻¹ with an area weighted mean of 4.2 g C m⁻² yr⁻¹, which is on a par with the mean terrestrial contribution and accounts for 2.3% of mean primary production. The depth-dependent accumulation rate of marine organic carbon can be simulated with a function involving primary productivity and mineral accumulation rate, which may be applicable to other continental margins with high sedimentation rates. Away from the nearshore area, the content of terrigenous organic carbon in surficial sediments decreases with distance from the river mouth, indicating its degradation in marine environments.     

In situ oxygen uptake rates by coastal sediments under the influence of the Rhône River (NW Mediterranean Sea)

The influence of riverine inputs on biogeochemical cycling and organic matter recycling in sediments on the continental shelf off the Rhône River mouth (NW Mediterranean Sea) was investigated by measuring sediment oxygen uptake rates using a combination of in situ and laboratory techniques. Four stations were investigated during two cruises in June 2001 and June 2002, with depths ranging from 9 to 192 m and over a distance to the Rhône River mouth ranging from 4 to 36 km. Diffusive oxygen uptake (DOU) rates were determined using an in situ sediment microprofiler and total oxygen uptake (TOU) rates were measured using sediment core incubations. There was good agreement between these two techniques which indicates that the non-diffusive fraction of the oxygen flux was minimal at the investigated stations. DOU rates ranged from 3.7±0.4 mmol O₂ m⁻² d⁻¹ at the continental shelf break to 19.3±0.5 mmol O₂ m⁻² d⁻¹ in front of the Rhône River mouth. Sediment oxygen uptake rates mostly decreased with increasing depth and with distance from the Rhône mouth. The highest oxygen uptake rate was observed at 63 m on the Rhône prodelta, corresponding to intense remineralization of organic matter. This oxygen uptake rate was much larger than expected for the increasing bathymetry, which indicates that biogeochemical cycles and benthic deposition are largely influenced by the Rhône River inputs. This functioning was also supported by the detailed spatial distribution of total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN) and C/N atomic ratio in surficial sediments. Sediments of the Rhône prodelta are enriched in organic carbon (2–2.2%) relative to the continental shelf sediments (<1%) and showed C/N ratios exceeding Redfield stoichiometry for fresh marine organic matter. A positive exponential correlation was found between DOU and TOC contents (r²=0.98, n=4). South-westward of the Rhône River mouth, sediments contained highly degraded organic matter of both terrestrial and marine origin, due to direct inputs from the Rhône River, sedimentation of marine organic matter and organic material redeposition after resuspension events.     

A detailed chronology of the sedimentation in the Danube abyssal fan records the major episodes of the late-Holocene Black Sea evolution

We have constructed a high-resolution Bayesian sedimentation model spanning the last 5500 years based on 25 AMS radiocarbon dated sediments of bulk organic matter (OM) sampled from the NW Black Sea anoxic waters of the continental slope. The corrections for the ¹⁴C ages due to marine reservoir effect (MRE) and detritus organic carbon are correlated with exogenous information such as ²¹⁰Pb dating, metallurgy pollution and human-induced soil erosion, highlighting the Danube influence on the geochemistry and chronology of the NW Black Sea sediments through the input of terrigenous organic matter. The results show excellent agreement with some of the previous studies, supporting a total age offset for the bulk OM of 60 years as MRE and 580 years as detritus organic carbon influence. The revisited chronology pinpoints the first and second invasion of the coccolithophores Emiliania huxleyi at 2524 ± 87 and 625 ± 65 years cal. BP. Sedimentation rate shows an increase of about three times with the starting of the late Medieval, which correspond to the highest observed sediment discharge of the Danube as are considered the last 500-300 years. This type of high-resolution sedimentation model is an important step for constructing the carbon budget in bottom waters of variable oxygen concentration.     

太湖有色溶解有机物对水体总吸收贡献的遥感估算

有色溶解有机物(CDOM)是决定自然水体水色的主要溶解物质,其吸光能力和光化降解产物对水体初级生产力和碳循环过程具有重要影响.以太湖为研究区,2004年10月、2008年10月、2010年4月和2011年1月和3月共5期实测数据,采集了333个有效样点,分析不同时期CDOM对水体总吸收的贡献,并利用遥感技术估算[a_CDOM/a_t](412).结果表明:不同时期[a_CDOM/a_t](412)均值变化明显,2011年[a_CDOM/a_t](412)的均值最大(0.369),高于所有样点[a_CDOM/a_t](412)均值(0.295±0.139);201004期的[a_CDOM/a_t](412)在0.046~0.455之间变化,其均值最小(0.236±0.108);200410和200810两期数据[a_CDOM/a_t](412)均值相差不大.竺山湾、梅梁湾与整个太湖相比,竺山湾[a_CDOM/a_t](412)均值较高,对太湖[a_CDOM/a_t](412)的贡献较大,而梅梁湾[a_CDOM/a_t](412)均值与整个太湖相差较小.利用多元线性模型估算[a_CDOM/a_t](412)精度较高(n=333,RMSE=34.60%).悬浮泥沙和浮游色素是影响[a_CDOM/a_t](412)遥感估算精度的主要原因,浮游色素的吸收造成[a_CDOM/a_t](412)的值被低估,而悬浮泥沙的吸收使得[a_CDOM/a_t](412)的值被高估,并且悬浮泥沙是影响CDOM吸收的主要原因.     

沉水植物苦草(Vallisneria natans)对多环芳烃污染沉积物的修复作用

沉水植物是浅水湖泊生态系统的关键种群,对水环境质量及水生生态系统结构有重要影响.以东太湖大水港和湖湾区2个典型的具有不同污染程度的沉水植物苦草(Vallisneria natans)生长区域为研究对象,考察苦草对多环芳烃(PAHs)的修复效果.结果表明,经过34 d植物修复试验,重度污染的东太湖大水港沉积物中PAHs的去除率为62%,沉积物中PAHs降解速率为0.024 d-1;而中度污染的东太湖湖湾区沉积物的PAHs去除率为42%,其降解速率为0.015 d~(-1).种植苦草的沉积物中PAHs的降解速率是未种植苦草的降解速率的2~3倍.苦草对沉积物中高分子量PAHs的修复效果尤为显著.因此,苦草可以有效地用于PAHs污染沉积物的修复,尤其是在重污染和高分子量PAHs污染沉积物中,苦草的修复作用更加明显.     

蓝藻碎屑堆积对湖泊沉积物矿化特征的影响

蓝藻水华暴发形成的大量有机碎屑,沉降到沉积物表面,影响沉积物有机质矿化,进而影响碳氮磷循环.本实验选择于桥水库湖心区作为沉积物采样点,通过设置不同密度藻屑添加组（×1倍组和×20倍组）及空白对照组,研究藻屑堆积对沉积物矿化特征的影响及其环境效应,为蓝藻水华影响下的饮用水环境修复和科学管理提供一定的理论依据.结果表明：（1）藻屑添加降低了上覆水pH值,改变了沉积物生物酶活性.藻屑添加密度越大,上覆水pH值越低、波动越大,反映了培养过程异养微生物活性的变化.×1倍组的转化酶活性较高;×20倍组蛋白酶活性和碱性磷酸酶活性较高.（2）藻屑添加对沉积物的矿化途径和沉积物产物的释放速率产生了显著影响.藻屑添加密度越大,有机质矿化速率越大.其中,×1倍组主要增强好氧矿化,释放CO₂;×20倍组主要增强厌氧产甲烷矿化,释放CH₄.（3）不同密度的藻屑添加组,其氮磷扩散、释放通量存在明显差别.×1倍组以沉积物吸附为主,其上覆水NH₄⁺和PO₄^3-平均释放速率与对照组差异较小;×20倍组的NH₄⁺在第0~10天以沉积物吸附为主,之后和PO₄^3-均以向上覆水中释放为主,其NH₄⁺和PO₄^3-平均释放速率（分别为0.223）和0.075 mg/（L·d））明显大于其他实验组.因此,大量蓝藻堆积明显促进沉积物的碳氮磷矿化,释放大量CO₂、CH₄和氮磷营养盐至上覆水中,对湖泊水环境造成污染,为蓝藻的生长繁殖作贡献.     

Quantification of TCE Co‐Oxidation in Groundwater Using a 14C–Assay

Bacteria that degrade natural organic matter in groundwater contain oxygenase enzymes that can co‐oxidize trichloroethene (TCE). This degradation pathway is promising for large dilute plumes, but its evaluation is limited because the density of the bacteria with oxygenase enzymes has not been correlated to field scale rates of degradation. A ¹⁴C–TCE assay was developed to determine pseudo first‐order rate constants for the aerobic co‐oxidation of TCE in groundwater. The assay involved incubating ¹⁴C–TCE in samples of groundwater contained in 160 mL serum bottles, and monitoring the accumulation of radiolabel in degradation products. A first‐order rate constant for co‐oxidation was extracted from the rate of accumulation of ¹⁴C in products, accounting for volumetric changes in the serum bottles due to sampling and subsequent changes to the distribution of TCE between the aqueous and gaseous phases. Of the groundwater samples evaluated from 19 wells at five sites, eight samples at three sites had ¹⁴C product accumulation rates that exceeded the accumulation rate in filter‐sterilized groundwater controls. First‐order rate constants ranged from 2.65 to 0.0066 year^?1, which is equivalent to half‐lives of 0.26 to 105 years. Groundwater samples from a few of the wells in which co‐oxidation occurred had volatile organic contaminants in addition to TCE; their presence may have induced the oxygenase enzymes that are needed for TCE co‐oxidation. ¹⁴CO₂ represented ~37% to 97% of the ¹⁴C products that accumulated; the balance of the products was soluble and non‐volatile.     

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.     

氧化还原条件对红枫湖沉积物磷释放影响的微尺度分析

选取贵州红枫湖为研究对象,在实验室条件下模拟了自然、好氧和厌氧条件下沉积物内源磷的释放过程,联合应用微电极技术和沉积物磷形态分析对沉积物—水界面开展了微尺度观测与研究.结果表明,厌氧条件下红枫湖沉积物总磷含量显著降低,且主要是NaOH提取态磷(NaOH-P)和残渣态磷(rest-P)含量降低所致,厌氧条件下沉积物孔隙水中磷酸盐浓度明显升高,而好氧条件下沉积物孔隙水磷酸盐浓度显著降低,反映厌氧条件显著促进了红枫湖沉积物磷释放.厌氧条件下沉积物内部溶解氧浓度下降、硫还原活动增强可能是导致NaOH-P释放的主要原因.O_2浓度的降低加速了沉积物还原作用并产生大量H2S,进而与二价铁离子形成硫化亚铁沉淀,最终导致NaOH-P(Fe-P)释放到孔隙水中.好氧条件向厌氧条件的转换可通过改变沉积物内部pH值分布和微生物活动促使rest-P释放:厌氧条件下,厌氧微生物不仅可以消耗硫酸根产生H_2S,导致pH值降低,还可消耗有机质,将有机磷转变为无机磷.上述研究结果表明,沉积物—水界面氧化还原环境可影响沉积物氧渗透深度、pH值分布、微生物活动、硫循环以及有机质降解过程,进而控制沉积物磷的形态转化与释放.联合应用微电极技术和沉积物磷形态分析对湖泊沉积物—水界面开展微尺度观测研究是揭示沉积物内源磷释放机制与控制因素的有效途径.