深圳湾和茅洲河湿地浅层沉积物孔隙水中营养盐和金属元素赋存特征及其界面扩散通量研究

为了解湿地微环境中营养盐和金属元素的分布特征及其内在联系,并进一步估算两者在沉积物-水界面的扩散通量,本文借助薄膜扩散梯度技术获取深圳湾和茅洲河红树林湿地浅层沉积物孔隙水中营养盐和金属元素浓度以及二维高分辨有效态硫浓度分布。研究结果表明：除了NO₃^-和 Mo 外,茅洲河沉积物孔隙水中NH₄⁺、P 与 S_2-和重金属 Cd、Co、Cu、Fe、Ni、Pb 与 Zn 的平均浓度均高于上覆水和深圳湾水体中平均浓度,这说明茅洲河沉积物孔隙水的污染程度更高,但深圳湾水体中营养盐和金属元素等污染物来源多于茅洲河。茅洲河有效态硫浓度空间分布不均匀,存在明显的生物扰动通道,浓度值也随着沉积物深度逐渐增高。深圳湾在沉积物-水界面处营养盐和金属元素的扩散通量为-0.27～0.006 5 μg/(cm²·d),茅洲河的扩散通量为-0.061～0.069 μg/(cm²·d)。     

苏北浅滩营养盐的分布特征与控制因素

本文根据2017年3、5、9月对苏北浅滩海域3个航次的调查数据,分析了调查海域溶解态营养盐的浓度与时空分布特征,并探讨了影响苏北浅滩营养盐分布变化的控制因素及其与浒苔暴发之间的关系。结果表明NO^-₃-N从3月至5月平均浓度略微降低,而9月NO^-₃-N平均浓度又降低至17.5μmol/L;PO₄^3--P、SiO₃^2--Si平均浓度从3月到5月再到9月均先降低后升高。NH⁺₄-N平均浓度从3月的2.38μmol/L上升至5月的7.44μmol/L,整个调查海域浓度较高,尤其是南部海域,9月又下降至1.28μmol/L。5和9月DON平均浓度显著低于3月。苏北浅滩海域NO^-₃-N、PO₄^3--P、SiO₃^2--Si浓度均呈现由近岸向远岸梯度递减的...     

春季长江口崇明东滩沉积物-水界面营养盐交换过程研究

2005年3-5月,选取位于长江口崇明东滩的3个典型站点,对沉积物间隙水中营养盐剖面进行了观测;同时,通过模拟现场环境培养的方法测定了营养盐在沉积物-上覆水界面的交换通量.结果表明,间隙水中NH4+和SiO32-浓度比PO43-和NO2-+NO3-一般要高2-3个数量级.沉积物-水界面交换过程在春季表现为对NO3-和SiO32-的吸收,吸收的量在很大程度上取决于上覆水中这两种营养盐的浓度;由上覆水和表层间隙水浓度梯度所决定的分子扩散通量对实际交换通量的控制有限.对NO3-,分子扩散通量占交换通量的比例为到21%;对SiO32-,前者和后者的方向相反;对NH3+,较大的浓度梯度支持显著的释放通量,而在培养过程中并没有发现上覆水中NH4+浓度持续的增长.以上结果都说明其它因素,如浮游植物吸收、颗粒物吸附以及底栖动物扰动在更大程度上决定着崇明东滩沉积物-水界面营养盐的交换过程.     

大亚湾沉积物间隙水的无机磷硅氮营养盐化学

1988～1989年对大亚湾14个站的沉积物间隙水和上覆水中的溶解性磷酸根、硅酸根、氨氮和硝酸根+亚硝酸根进行了3次调查研究.它们在间隙水及上覆水中的浓度表现出不同的空间和时间变化:除个别情况外,间隙水中的营养盐浓度比上覆水高.间隙水中的营养盐除硝酸根+亚硝酸根浓度随沉积物深度而降低外,其他的随深度增加.根据沉积物界面上的营养盐浓度梯度计算了它们的扩散通量.     

大亚湾营养物质变异特征

利用大亚湾现场调查和室内模拟数据,以及大亚湾生态网络17～18年8个航次的现场调查资料,采用营养状态质量指数(NQI)的方法评价大亚湾海域富营养化水平,结果表明,大亚湾海域除部分养殖海区为中营养状态外,大部分为贫营养状态;溶解态的无机磷和硅在过去10a多有较大幅度的下降,而溶解态的无机氮、溶解氧和叶绿素a则上升;浮游植物生长由过去认为由氮控制转变为现在由磷控制.分析了养殖海区底层海水、上覆水、沉积物间隙水中营养盐的含量及其化学形态.估算了沉积物-海水界面营养盐扩散通量,NH₄+,NO₂-,NO₃-,HPO₄2-,H₄SiO₄平均通量分别为302.0,-0.06,-1.82,2.53,47.6μmol/(m2·d).室内模拟了天然海水体系表层沉积物营养盐的吸附-解吸及其磷酸盐在沉积物上的吸附等温线.论述了大亚湾海域营养盐与赤潮的关系.     

高盐环境下ANAMMOX-UASB反应器启动特性

在高盐环境下(含盐量3%)以耐高盐厌氧反硝化颗粒污泥作为接种污泥启动ANAMMOX-UASB反应器,研究其启动特性。结果表明,高盐环境下ANAMMOX-UASB启动成功仅耗时186 d,总氮(Total Nitrogen, TN)去除率在87.5%以上,NH⁺₄-N和NO^-₂-N消耗量之比(Rs)、NH⁺₄-N消耗量与NO^-₃-N生成量之比(Rp)分别为1.13和0.26。启动成功后反应器中污泥由黑色逐步变为红褐色,污泥颗粒化形态较为明显。高盐环境下ANAMMOX-UASB启动成功后污泥中Heme c含量、硝酸盐还原酶(Nitrate reductase, Nar)活性、亚硝酸盐还原酶(Nitrite reductase, Nir)活性、联氨氧化酶(Hydrazine oxidase, HZO)活性、联氨合成酶(Hydrazine synthase, HZS)活性较接种污泥的增幅分别为8.00、6.74、8.34...     

象山港大黄鱼(Pseudosciaena crocea)网箱养殖区及邻近海域沉积物中异养细菌生态分布

调查了投饵期(8月)和越冬期(11月)象山港大黄鱼(Pseudosciaena crocea)网箱养殖区及周围海域沉积物中有机物含量、异养细菌数量和群落结构。结果表明:养殖区沉积物(0—5cm层)中总磷、总有机氮含量在投饵期和越冬期均显著高于邻近对照海域(P0.05)。沉积物中异养细菌、弧菌数量分别在3.2×104—5.2×105 CFU/g和2.2×103—1.7×105 CFU/g之间,养殖区沉积物细菌数量大于周围邻近海域。16S r DNA法分析结果表明,研究区域投饵期的优势属均为弧菌属,越冬期为芽孢杆菌属。各采样区异养细菌的多样性表现为养殖区周围邻近区域、投饵期越冬期。异养细菌数与沉积物中TON、TP含量呈显著正相关,表明象山港大黄鱼养殖区沉积物中可培养异养细菌数可能受有机氮和磷酸盐含量的限制。研究表明,大黄鱼网箱养殖对象山港沉积物中的有机积累、异养细菌群落结构组成及多样性影响显著。     

用成岩模型计算沉积物-水界面营养盐的交换通量--以渤海为例

根据沉积物中营养盐的再生对水体中营养盐的收支循环动力学的作用.利用1998年秋季和1999年春季沉积物间隙水中营养盐的分析结果,建立了沉积物中营养盐的成岩模型,并由此计算了沉积物-水界面营养盐的交换通量.结果表明,硝化速率、反硝化速率、有机氮含量、硅质成分的溶解速率、生物扰动作用、孔隙率明显影响沉积物间隙水中营养盐的分布和沉积物-水界面的交换通量.对比了实验室培养法和扩散通量计算法测得沉积物-水界面营养盐的交换通量,表明2种方法所得NO3通量较一致,但NH4 ,PO43-,SiO32- 2种方法所得通量有一定差异,文中讨论了可能的原因.以渤海为例阐明了在用扩散通量法研究沉积物-水界面营养盐的交换通量时,表层沉积物分割厚度对界面交换通量影响显著,为了得到合理的与现场接近的结果表层沉积物的分割厚度以不超过1em为宜.     

刚毛藻对静态模拟刺参养殖池塘上覆水营养盐含量的影响

利用室内装置模拟的刺参养殖池塘上覆水,在温度为25℃,光照为(4000±200)lx条件下静态培养刚毛藻48 h,定时测定上覆水中总氮(TN)、氨态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~–-N)、亚硝态氮(NO_2~–-N)、总磷(TP)、活性磷(PO_4~(3–)-P)等营养盐含量,分析了氮磷营养盐含量的动态变化规律,探讨了刚毛藻生物量对沉积物-水界面营养盐含量变化的影响。结果表明,刚毛藻生物量对各营养盐含量的影响存在显著性差异(P0.05)。随着培养时间延长,上覆水中营养盐含量均呈现先增大后减小的趋势。上覆水中各营养盐含量在培养6～24 h时分别达到最大值,其中当刚毛藻生物量为0.5～4.5 g/L时,TN、NO_3~–-N、NO_2~–-N、NH_4~+-N、TP、PO_4~(3–)-P含量达到最大值。继续培养,上覆水中各营养盐的含量逐渐减小,其中生物量为8.5 g/L时刚毛藻对NO_3~–-N、NO_2~–-N的吸收效果最好;生物量为0.5 g/L时刚毛藻对NH_4~+-N、PO_4~(3–)-P吸收效果最好。因此,高生物量(8.5 g/L)刚毛藻可降低上覆水中NO_3~–-N、NO_2~–-N含量,但低生物量(0.5 g/L)刚毛藻能有效吸收上覆水中的NH_4~+-N、PO_4~(3–)-P。     

南海北部沉积物间隙水中营养盐研究

通过2004年9月对南海北部6个站位的采样分析,探讨了间隙水的营养盐含量及其空间分布特征,估算了沉积物-海水界面营养盐的扩散通量。结果表明,NH4-N含量为8.9—142.3μmol.L-1,是南海北部间隙水中营养盐的主要组分,占溶解态无机氮的比例范围为49.1%—75.2%。在平面分布上,NH4-N含量表现为近海高于远海,PO4-P则差别不大。NH4-N、NO3-N、NO2-N和PO4-P在沉积物-海水界面的平均通量分别为7.08、-0.61、-0.51、0.14μmol.(m2.d)-1。NH4-N、PO4-P主要是从沉积物向上覆水扩散,是底层水体营养盐的来源之一。     

纳米氧化锌和菲对长江口附近海域沉积物反硝化作用及功能菌群落结构的影响

本研究在长江口附近海域采集表层沉积物,采用实验室模拟培养与分子生物学手段相结合的方法,通过测定纳米氧化锌(ZnO NPs)和菲(Phe)胁迫下沉积物中NO^-₃-N和NO^-₂-N浓度和反硝化还原酶活性及反硝化细菌基因丰度和群落多样性变化,目的是比较研究ZnO NPs和Phe对河口区沉积物反硝化作用及功能菌群落结构的影响,并探讨其作用过程和可能的作用机制。结果表明:ZnO NPs和Phe对沉积物硝酸盐还原能力和亚硝酸还原能力均产生抑制作用,浓度越高,抑制作用越强,其中亚硝酸盐还原过程受到2种污染物抑制更强烈,加重了沉积物亚硝酸盐的累积。ZnO NPs对沉积物硝酸盐还原能力、硝酸还原酶活性、narG基因丰度的抑制程度大于Phe,Phe对沉积物亚硝酸盐还原能力、亚硝酸还原酶和nirS基因丰度的抑制程度大于ZnO NPs,表明对反硝化还原酶和反硝化功能基因的抑制是外源污染物胁迫影响反硝化过程的主要机制。ZnO NPs和Phe降低了沉积物反硝化菌群落多样性水平,增加沉积物中Halomonas的优势度,降低了Bacillus的优势度,但Phe对沉积物群落多样性和组成的影响更加明显,说明Phe对长江口海区的生态影响大于ZnO-NPs。     

Exchange fluxes of nutrients between sediment and sea water in the Bohai Sea

IrocrIowThere is a linkage in shallow marine systerns between sea-noor biOgaxhemical pmeessesand water column pnductivity (Bereson et al., l998). Benthic fluxes provide a significantsource of nutrients to the overlying water tO supPOrt primary pnduction and play a role in de-.creasing oxygen concentrations (van et al., l999; Cowan and Boynton, l996; Berelson etal., 1998; Friedl et al., l998; Zabel et al., l998). TherefOre, it is imPOrtant to define theediment di8genetic pathways for the …     

Benthic trophic status and nutrient fluxes in shallow-water sediments

Proliferation of fast-growing ephemeral macroalgae in shallow-water embayments constitutes a large-scale environmental change of coastal marine ecosystems. Since inorganic nutrients essential for the initiation and maintenance of macroalgal growth may be supplied from the underlying sediment, we investigated the coupling between benthic inorganic nutrient (mainly N and P) fluxes and sediment properties in 6 bays representing a wide gradient of sediment characteristics (grain size, organic matter content, solid phase C and N). The initial characterization of bays was made in June and also included measurements of oxygen flux and microphytobenthic and macrofaunal biomass. In September, still within the growth season of the macroalgae, complementary experiments with sediment-water incubations for benthic flux measurements of oxygen and nutrients focused on trophic status (balance between auto- and heterotrophy) as a controlling factor for rates of measured benthic nutrient fluxes. Generally, sediments rendered autotrophic by microphytobenthic photosynthesis removed nutrients from the overlying water, while heterotrophic sediments supplied nutrients to the overlying bottom water. Estimations of the green-algal nutrient demand suggested that late in the growth season, net heterotrophic sediments could cover 20% of the N-demand and 70% of the P demand. As the benthic trophic status is a functional variable more closely coupled to nutrient fluxes than the comparably conservative structural parameter organic matter content, we suggest that the trophic status is a more viable parameter to classify sediments and predict benthic nutrient fluxes in shallow-water environments.     

碳氮比对移动床生物膜反应器处理海水养殖废水性能的影响

本文研究碳氮(C/N)比变化对移动床生物膜反应器(MBBR)处理海水养殖废水性能的影响。结果表明,当C/N比从7∶1降至3∶1,出水COD浓度无明显变化,平均去除率保持在90%以上。C/N比的变化对脱氮过程有较大影响,当C/N比从7∶1降低至3∶1,NH⁺₄-N去除率由89.51%±1.24%增至92.70%±1.08%,NO^-₂-N浓度由(4.84±0.50)mg/L降至0 mg/L,NO^-₃-N浓度由(0.47±0.29)mg/L升至(8.12±0.25)mg/L。C/N比的降低提高了比氨氧化速率、比亚硝酸盐氧化速率和与硝化相关的微生物酶活性,但降低了比耗氧速率、比硝酸盐还原速率、比亚硝酸盐还原速率、脱氢酶活性和与反硝化相关的微生物酶活性。松散型胞外聚合物和紧密型胞外聚合物的多糖含量随C/N比的降低而降低,说明在低COD条件下,多糖能够被微生物利用。微生物群落的丰富度和多样性随C/N比的降低而降低,硝化菌属(Nitrosomonas和Nitrospira)和反硝化菌属(Azoarcus、Comamonas、Hyphomicrobium、Paracoccus、Thauera、Devosia、Pseudomonas和Rhodanobacter)的相对丰度发生改变,从而影响MBBR脱氮性能。     

THE DIFFUSION FLUX OF NH4+ AND HCO3-

Some geochemical investigations of interstitial water in surface sediments were conducted at the Changjiang Estuary and the outer shelf of the East China Sea. It is found that the changes of alkalinity (≈ the concentration of HCO3-), and NH4 diffusion fluxes have a correlation with the actions of benthic fauna. The fluxes measured by gradient method may have a direct linear correlation with the sedimentation rate of this area.     

Pore Water Nutrient Regeneration in Shallow Coastal Bohai Sea, China

The regeneration of pore water nutrients was studied and the contribution of benthic nutrient fluxes to the overlying water was evaluated on the basis of field specific observations conducted in September–October 1998 and April–May 1999 in the Bohai Sea. Nutrient concentrations in sediment pore waters were examined by incubating sediment core samples with overlying seawater in air and/or nitrogen conditions. Nutrient diffusion fluxes calculated by diagenetic equations were within a factor of 2 during incubations. The factors affecting nutrient diffusion across sediment/water interface include bioturbation, nitrification, denitrification, adsorption, and dissolution. The regeneration of nutrients from sediments will increase nutrient loads of the Bohai Sea and affect nutrient atomic ratios in this region. Among nutrient sources from riverine input, atmospheric deposition and sediment regeneration, ammonium and phosphate mainly came from atmospheric deposition (>50%); nitrate was mainly transported by riverine input into the Sea, silicate from sediment regeneration accounts up to 60%. This demonstrates that nutrient regeneration in sediments contributes more silicate than riverine input and atmospheric deposition together, but benthic flux contributes very much less phosphate and nitrate relative to riverine input and atmospheric deposition. The benthic fluxes of nutrients may lead to a decrease of the amount of nitrate, an increase of phosphate, ammonia and silicate in the water column. The release of silicate from sediments may compensate the decrease of silicate due to the reduction of riverine discharge. Nutrient regeneration in sediment may have an important influence on the eutrophic character of coastal waters in this region. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

西北太平洋楚科奇海沉积物-水界面营养盐输送通量估算

陆架区沉积物间隙水的营养盐再生是水体营养盐补充的重要途径之一。楚科奇海陆架区中部沉积物间隙水中的营养盐分布,是物理和生物扰动较弱状态下的沉积物-水界面的典型分布。本文对中国第4次北极科学考察采集的4个多管短柱沉积物样品及多管样站位的上层水样进行分析,得到沉积物间隙水、上覆水以及水柱中营养盐数据。结果表明,沉积物间隙水各营养盐浓度均先随沉积深度增加而呈指数快速升高,记为Ⅰ层;然后进入沉积物再矿化作用与营养盐移出速率相互抵消的稳定变化层,营养盐浓度在该阶段基本不变,记为Ⅱ层;最后是营养盐缓慢递减层,记为Ⅲ层,由于该层有机质降解作用耗尽氧气,NO-3和PO3-4被还原细菌利用而失去氧离子。通过双层模式和Fick第一扩散定律,计算得出楚科奇海沉积物-水界面硅酸盐、磷酸盐和硝酸盐的扩散通量分别为1.660mmol/(m2·d)(以Si计量)、0.008mmol/(m2·d)(以P计量)、0.117mmol/(m2·d)(以N计量)(以R06站为例)。四个调查站位沉积物中硅酸盐的扩散通量分别为3.101mmol/(m2·d)(以Si计量,CC1站)、1.660mmol/(m2·d)(以Si计量,R06站)、1.307mmol/(m2·d)(以Si计量,C07站)、0.243mmol/(m2·d)(以Si计量,S23站),含量呈现明显的纬度分布特征。沉积物间隙水N*的分布表明,楚科奇海沉积环境具有很强的反硝化过程,沉积物脱氮作用是硝酸盐一个重要的汇。     

西太平洋WP02-1柱状样品有机地球化学特征及其与Fe、Mn成岩成矿作用

在较系统地定量分析了西太平洋WP02-1柱状样品中的有机碳、可溶有机质(氯仿沥青“A”)及其族组成(总烃、饱和烃、芳烃、非烃、沥青质)、正构烷烃分子组合指数(nC^-₂₃/nC⁺₂₄、CPI)、类异戊二烯烃(Pr/Ph、Pr/nC₁₇、Ph/nC₁₈)的基础上,研究了它们的组成来源、正构烷烃生物标志化合物的地球化学特征,同时结合成矿元素Fe、Mn含量进行相关性分析。研究发现,有机烃类组分与成岩成矿元素有密切的成因联系,这一区域在Fe、Mn成岩成矿过程中,有机质起到重要作用。     

Effects of fish farming on the biological and geochemical properties of muddy and sandy sediments in the Mediterranean Sea

The aim of this paper was to test how benthic fauna and biogeochemical properties of sediment will vary in response to similar levels of organic enrichment (induced by fish farming) as a function of bottom-habitat type (i.e., mud versus seagrass/coarse sediments), distance from the enrichment source and depth. Our results showed that samples from silty sediments in the vicinity of fish farms have higher TOC and TON values, higher oxygen consumption, higher PO₄ release and lower benthic diversity. In this context muddy sites are more likely to be identified as impacted/critical, than coarse sediment ones.