长江口滨岸潮滩沉积物中磷的存在形态和分布特征

通过对长江口滨岸潮滩表层及孔样沉积物中磷形态分析，揭示了潮滩沉积物中磷的存在形态及其分布特征。分析结果表明，潮滩沉积物中磷主要有可溶性磷（DP）、铁结合磷（Fe-P)、铝结合磷（Al-P)、钙结合磷（Ca-P)和有机磷（OP）5种，其中以钙结合磷（Ca-P)和有机磷（OP）为主。研究发现各形态磷的含量分布与水体沉积环境与沉积物粒度关系密切，并受沿岩污水排放及近岸养殖排污等人为活动的影响。     

胶州湾海水-沉积物界面氮、磷、铁的地球化学特征

对胶州湾底层水溶解氧、总氮、总磷、溶解无机氮、活性磷酸盐、铁及孔隙水中溶解无机氮、磷酸盐、铁和沉积物粒度、有机碳进行了分析。结果显示除铵氮外,孔隙水浓度明显高于底层水中浓度,其中硝酸氮、亚硝酸氮、活性磷酸盐、铁在孔隙水中的浓度分别为在底层水中浓度的17.8、9.3、12.5、7.7倍,暗示孔隙水中的物质可能向上覆水体扩散。在横向上,底层水及孔隙水中硝酸氮、亚硝酸氮、铵氮、活性磷酸盐都呈东岸高西岸低的分布规律,在西南部出现低值。Fe在底层水及孔隙水中的分布规律为东低西高,然而在沉积物中则与此正好相反。氮、磷、铁主要补给源有河流输入、工业生活污染排放、海洋生物自身分解以及孔隙水的释放。影响氮、磷、铁分布的主要因素为物源、河流输入及水动力条件,同时受到沉积物粒度的制约。相关分析显示,溶解氧、有机碳、铁对水体中磷及氮的分布具有某种制约作用。     

长江口滨岸潮滩柱样沉积物与孔隙水中氮的垂直分布特征

对长江口滨岸潮滩柱样沉积物及孔隙水中NH4^ -N、NO3^--N和NO2^--N的剖面进行了分析。结果表明,沉积物和孔隙水中NH4^ -N,NO3^--N和NO2^--N剖面分布基本一致,其中NH4^ -N含量最高,这说明有机质的降解反应主要是在缺氧或无氧环境中进行的;沉积物中有机质含量与NH4^ -N含量线性相关;NO3^--N和NO2^--N在剖面中以0～20cm变化剧烈,说明表层和深层有机质的降解程度发生改变。     

厦门潮间带沉积物磷、铁和硫的时空分布及磷释放风险研究

为了解潮间带沉积物中铁和硫的氧化还原过程以及上覆水缺氧等对磷再活化和释放的影响,选择厦门翔安海岸带,应用原位、高分辨采样技术,对沉积物、孔隙水以及上覆水进行为期1 a的连续采样和监测。结果表明：上覆海水缺氧和磷含量超标较为严重,二者在多数月份分别低于2 mg/L和高于0.06 mg/L;在垂向剖面上,孔隙水中溶解活性磷含量同溶解铁含量变化规律一致,而薄膜扩散梯度技术有效态磷和有效态硫含量在局部硫高值区分布一致,表明磷的钝化和再活化主要受控于铁,局部受控于硫的氧化还原过程;在季度变化上,孔隙水中溶解活性磷同上覆水中溶解活性磷含量比较一致,归因于缺氧的沉积环境有利于溶解活性磷的跨界面交换,而多种环境因素的叠加,影响着溶解活性磷和膜扩散梯度技术有效态磷的时空变化;表层孔隙水中磷含量梯度不显著,即磷的释放风险不大,但环境因素的变化极易触发内源磷的释放。     

厦门湾沉积物间隙水中CDOM的荧光特性及其分布研究

研究了2003年4月从厦门湾九龙江口、西海域及同安湾采集的表层沉积物及柱状样间隙水中有色溶解有机物(CDOM)的荧光特性及其水平与垂直分布特征.结果表明,间隙水CDOM中均观测到类腐殖质与类色氨酸两类荧光.它们在表层沉积物间隙水中的相对含量均以九龙江口靠近浮宫红树林区的站位最高,同安湾及西海域养殖区各站位次之,分别反映了河口区红树林生态系以及养殖活动的影响;西海域靠近东渡码头的站位两类荧光的相对含量最低,系受疏浚活动影响所致.表层沉积物间隙水中两类荧光的相对含量均远高于底层水,暗示表层沉积物可成为上覆水体CDOM的一个重要来源.大多数站位间隙水中类腐殖质荧光的相对含量随深度增加而渐增,反映了CDOM在缺氧环境下的成岩作用过程.多数站位在3～6 cm深度处出现类色氨酸荧光峰值,随后递减,反映了近表层沉积物中细菌等微生物活动对蛋白质的降解作用.     

珠江口表层沉积物中氮、磷的形态分布特征及污染评价

珠江口是生态敏感的典型河口区,也是富营养化和赤潮多发区。为了搞清楚该区域沉积物中营养物质的含量及平面分布特征,进一步研究营养盐在沉积物-水体间的循环机制,同时也为珠江口污染防治和生态环境保护提供科学依据,对珠江口16个站位的表层沉积物中氮、磷的形态、含量及分布特征进行了研究。其中总氮用凯氏定氮法测定,无机氮提取后直接测定各形态含量,各种形态的磷采用化学分步提取法进行。提取液中硝酸盐氮用锌-镉还原法,亚硝酸盐氮用重氮-偶氮比色法,氨氮用靛酚蓝法,无机磷酸盐用磷钼蓝法测定。沉积物中TOC的测定用重铬酸钾氧化-还原滴定法。在测定结果的基础上采用单项指标标准指数法对沉积物中氮和磷的污染程度进行了评价。研究结果表明:沉积物中总氮的含量较高,平均值高达1649mg/kg;有机氮所占的比例很高,平均达83.17%,平均含量为1374mg/kg;氨氮是无机氮的主要形式,平均占无机氮的98%,平均含量为209.64mg/kg;硝酸盐氮和亚硝酸盐氮在沉积物无机氮中比例很低,平均值为54.87mg/kg。表层沉积物中总磷的含量平均值为455.94mg/kg;有机磷占总磷含量的39.41%,平均含量为179.69mg/kg;铁结合磷和铝结合磷平均含量为94.97mg/kg。在平面分布上,各站间不同形态氮、磷的含量差异与陆源输入、沉积物粒径及水动力条件等因素有关。单项指标标准指数法对沉积物中氮和磷的污染评价结果表明:珠江口沉积物中总磷含量较低,标准指数都小于1;而总氮的含量较高,其标准指数变化范围为1.96—3.86,说明珠江口沉积物环境质量受氮的污染相对严重。     

长江河口及邻近海域表层沉积物中铁溶解和磷释放活性的动力学表征

运用溶解动力学实验及活性连续体模型表征了长江河口至东海邻近海域表层沉积物中铁(Fe)和磷(P)的活性。通过动力学数据拟合得到了活性组分的理论含量m₀和表观速率常数k。结果表明,Fe(Ⅱ)普遍存在于表层沉积物中,这应是高活性有机络合态Fe(Ⅲ)絮凝/沉淀到沉积物中后快速还原的结果。沉积物中黏土及总有机碳（TOC）含量对Fe(Ⅱ)的m₀及其k值起重要控制作用。从长江河口至邻近海域沉积物中Fe(Ⅱ)均以FeCO₃形态为主,FeCO₃的溶解及与之相结合磷(主要为交换态P和自生P)的释放导致Fe(Ⅱ)和P具有相似的溶解动力学特征。与吸附于Fe(Ⅱ)矿物相的P相比,与Fe(Ⅱ)矿物相共沉淀的P的m₀较高,但k较低。与TOC含量较低的粗粒沉积物中的Fe(Ⅲ)相比,TOC含量较高的细粒沉积物中Fe(Ⅲ)的m₀值较小,但k值较大。以上特征是Fe不同的氧化还原过程导致的。Fe(Ⅲ)氧化物的含量(m₀)和活性(k)总体上控制着与之相结合P的含量(m₀)及溶解活性(k)。虽然传统活性Fe形态分析未能揭示出长江河口沉积物中活性Fe的富集作用,但溶解动力学表征结果表明,Fe的絮凝/沉淀导致河口沉积物中活性Fe的明显富集,且该过程主要发生在盐度明显增加的低盐度河口区。     

基于水淘选分级的长江口及邻近海域表层沉积物中磷的形态分布和迁移转化

磷是一种重要的生源要素,在河口、边缘海的初级生产中发挥重要作用,了解沉积物中磷的形态分布和迁移转化有助于深入了解该区域生态系统动力学。于2013年3月在长江口及邻近海域采集了表层沉积物样品,利用水淘选方法对沉积物进行了分级,并采用化学连续提取法分析了未分级和分级沉积物样品中的6种磷形态含量:可交换态磷、活性有机磷、铁结合态磷、自生磷灰石磷、碎屑磷和难分解有机磷,讨论了该区域沉积物中磷的形态分布、选择性输运过程和迁移转化。沉积物中总磷含量在14.0~18.4 μmol/g,其中碎屑磷是其主要成分,占54.5%,其次是有机磷和难分解有机磷,分别占到15.1%和13.1%。不同粒级沉积物中磷形态含量不同,可交换态磷、活性有机磷、铁结合态磷、自生磷灰石磷和难分解有机磷随粒级增加含量逐渐降低,而碎屑磷主要集中在粗粒级（大于32 μm）沉积物中。基于各粒级磷形态的质量分布,发现小于32 μm粒级的沉积物中各磷形态含量从长江口向浙闽沿岸逐渐增加,向外海方向逐渐减小,而大于32 μm沉积物的变化趋势与此相反,体现了不同形态磷的选择性输运。随粒径增大,总有机碳对有机磷比值（TOC/Or-P）先降低后升高,在大粒级沉积物中,TOC/Or-P比值较高主要是因为陆源有机碳贡献较高,而在小粒级沉积物中,主要是由于有机磷的迁移和转化更为活跃,体现了细颗粒物中有机磷相对有机碳的优先分解。本研究表明,从分级的角度可以对河口、边缘海的磷循环有一个更全面的认识。     

Effect of emersion and immersion on the porewater nutrient dynamics of an intertidal sandflat in Tokyo Bay

Porewater nutrient dynamics during emersion and immersion were investigated during different seasons in a eutrophic intertidal sandflat of Tokyo Bay, Japan, to elucidate the role of emersion and immersion in solute transport and microbial processes. The water content in the surface sediment did not change significantly following emersion, suggesting that advective solute transport caused by water table fluctuation was negligible. The rate of change in nitrate concentration in the top 10 mm of sediments ranged from −6.6 to 4.8 μmol N l⁻¹ bulk sed. h⁻¹ during the whole period of emersion. Steep nutrient concentration gradients in the surface sediment generated diffusive flux of nutrients directed downwards into deeper sediments, which greatly contributed to the observed rates of change in porewater nutrient concentration for several cases. Microbial nitrate reduction within the subsurface sediment appeared to be strongly supported by the downward diffusive flux of nitrate from the surface sediment. The stimulation of estimated nitrate production rate in the subsurface layer in proportion to the emersion time indicates that oxygenation due to emersion caused changes in the sediment redox environment and affected the nitrification and/or nitrate reduction rates. The nitrate and soluble reactive phosphorus pools in the top 10 mm of sediment decreased markedly during immersion (up to 68% for nitrate and up to 44% for soluble reactive phosphorus), however, this result could not be solely explained by molecular diffusion.