湖泊底泥疏浚环境效应:Ⅲ.对沉积物反硝化作用的影响

通过为期一年的疏浚模拟试验,在试验室培养疏浚与对照柱样,研究了底泥疏浚对沉积物反硝化过程的影响.沉积物反硝化速率的测定采用经典的乙炔抑制法.研究结果表明,在一年的试验周期内,疏浚和对照柱沉积物的反硝化速率分别为6.9-26.9nmol/(g·h)和21.6-102.7nmol/(g·h),除2006年的2月外的其他月份,疏浚沉积物的反硝化速率显著(P<0.05)低于未疏浚对照沉积物,同时还研究了环境因子对沉积物反硝化速率的影响,结果表明,疏浚和对照沉积物的反硝化速率都受温度的控制.硝态氟浓度是疏浚和对照沉积物反硝化速率的主要限制因子,有机碳对疏浚沉积物的反硝化速率有影响,但对未疏浚对照沉积物的反硝化速率没有影响.疏浚后短期内沉积物反硝化速率低于未疏浚对照沉积物,可看作是底泥疏浚在富营养华水体脱氮方面的一个负效应.     

湖泊底泥疏浚环境效应:Ⅱ.内源氮释放控制作用

通过为期一年的疏浚模拟试验,在试验室培养疏浚与对照柱样研究了底泥疏浚对内源氮释放的控制效果.研究结果发现,疏浚表层30cm能够有效的消减沉积物中有机质含量与孔隙水中NH4+含量.在一年的试验周期内,疏浚和对照柱沉积物-水界面的NH4+通量分别为5.3至18.6mg/(m2·d)与-9.4至67.5mg/(m2·d),疏浚柱沉积物-水界面的NH4+通量总体上低于未疏浚对照的通量,尤其是在温度较高的月份,从2006年5-12月疏浚柱沉积物-水界面NH4+释放通量显著低于未疏浚对照柱,疏浚沉积物的NH4+的释放潜力低于未疏浚对照沉积物.研究结果表明,在外源得到有效控制的前提下,底泥疏浚是消减研究区内源氮负荷有效的技术手段.     

湖泊底泥疏浚环境效应:Ⅰ.内源磷释放控制作用

通过为期一年的疏浚模拟试验,在试验室培养疏浚与对照柱样研究了底泥疏浚对内源磷释放的控制效果．结果发现,疏浚表层30cm能够有效的消减沉积物中不f司形态磷含量与孔隙水中PO4^3-P含量．在一年的试验周期内,疏浚和对照柱沉积物-水界面的PO4^3-P通量分别为-143．8至14．4与-237．3至3047．6μg／（m^2&#183;d）,疏浚柱沉积物-水界面的磷通量总体上低于未疏浚对照的磷通量,尤其是在温度较高的月份,从2006年3-10月疏浚柱沉积物-水界面磷释放通量显著低于未疏浚对照柱,疏浚沉积物的磷的释放潜力低于未疏浚对照沉积物．研究结果表明,在外源磷得到有效控制的前提下,底泥疏浚是消减研究区内源磷负荷有效的技术手段．     

湖泊底泥疏浚环境效应：Ⅰ.内源磷释放控制作用

通过为期一年的疏浚模拟试验,在试验室培养疏浚与对照柱样研究了底泥疏浚对内源磷释放的控制效果,结果发现,疏浚表层30cm能够有效的消减沉积物中不同形态磷含量与孔隙水中PO43-p含量,在一年的试验周期内,疏浚和对照柱沉积物-水界面的PO43-P通量分别为-143.8至14.4与-237.3至3047.6μg(m2·d),疏浚柱沉积物-水界面的磷通量总体上低于未疏浚对照的磷通量,尤其是在温度较高的月份,从2006年3-10月疏浚柱沉积物-水界面磷释放通量显著低于未疏浚对照柱,疏浚沉积物的磷的释放潜力低于未疏浚对照沉积物,研究结果表明,在外源磷得到有效控制的前提下,底泥疏浚是消减研究区内源磷负荷有效的技术手段.     

湖泊底泥疏浚对沉积物再悬浮及营养盐负荷影响的模拟

选取太湖梅梁湾污染底泥为研究对象,利用沉积物再悬浮发生装置,通过室内模拟实验研究太湖夏季常规风情下底泥疏浚对沉积物再悬浮及上覆水营养盐动态变化的影响.结果表明,在模拟的风情扰动过程结束时(5 h),扰动过程未疏浚与疏浚处理水柱总悬浮颗粒物(TSS)含量变化差异显著,未疏浚对照水柱TSS含量是初始值的7.7倍,而疏浚水柱TSS在第2 h达到峰值,为初始值的3.8倍;未疏浚水柱TSS含量沉降过程最初1 h迅速降低了84.0%,而疏浚水柱TSS含量在沉降3 h后趋于平衡.伴随着沉积物的再悬浮过程,疏浚与未疏浚对照水柱中TP含量均在第5 h达到最大,分别增加负荷78.6和92.2 mg/m2.就短时效而言,底泥疏浚后沉积物的再悬浮过程显著受到抑制,并能够显著地减小沉积物再悬浮过程中溶解性磷酸盐的释放;但对水柱中总磷、总氮、铵氮、硝酸盐和亚硝酸盐含量变化影响较小.     

湖泊底泥疏浚环境效应：II．内源氮释放控制作用

通过为期一年的疏浚模拟试验,在试验室培养疏浚与对照柱样研究了底泥疏浚对内源氮释放的控制效果．研究结果发现,疏浚表层30cm能够有效的消减沉积物中有机质含量与孔隙水中NH4^＋含量．在一年的试验周期内,疏浚和对照柱沉积物-水界面的NH4’通量分别为5．3至18．6mg／（m2&#183;d）与-9．4至67．5mg／（m2&#183;d）,疏浚柱沉积物-水界面的Nm＋通量总体上低于未疏浚对照的通量,尤其是在温度较高的月份,从2006年5-12月疏浚柱沉积物-水界面NH4^＋释放通量显著低于未疏浚对照柱,疏浚沉积物的NH4^＋的释放潜力低于未疏浚对照沉积物．研究结果表明,在外源得到有效控制的前提下,底泥疏浚是消减研究区内源氮负荷有效的技术手段．     

巢湖流域双桥河底泥疏浚对浮游甲壳动物群落结构的影响

为研究河流底泥疏浚工程对富营养化河流水生生态系统的影响,选取巢湖双桥河开展为期一年的河流生态监测与调查,对比分析了巢湖双桥河疏浚前和疏浚后的水质指标、浮游甲壳动物群落结构及生物多样性指数.研究发现：底泥疏浚后双桥河水质得到明显改善,其中氮、磷营养盐分别削减48.09%和19.09%;底泥疏浚对浮游甲壳动物群落结构影响显著,疏浚后浮游甲壳动物生物量从1.86 mg/L下降到0.25 mg/L,下降了86.40%;疏浚后生物多样性指数高于疏浚前,且受季节影响较大;浮游甲壳动物与水环境因子相关性研究发现：pH、温度、铵态氮、硝态氮、可溶性氮、总氮和氮磷比对浮游甲壳动物总生物量均有极显著影响.研究结果表明,河流底泥疏浚工程能显著削减水体中氮、磷营养盐,并从一定程度上改善河流浮游甲壳动物群落结构,促进河流水生生态系统向健康、安全的方向发展.因此,对于双桥河这种受城市外源污染影响较大的城市污染型河流,在削减外源营养盐特别是氮输入的条件下,实施底泥疏浚工程可以促进其水生生态系统的修复.     

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.     

浅水湖泊沉积物脱氢酶活性的测定及其生态学意义

以武汉市浅水湖泊(月湖)为实验对象确定了沉积物脱氢酶活性(DHA)测定的最佳条件:以经甲醛灭菌的沉积物为对照,以氯化三苯基四氮唑为电子受体(0.4%),沉积物用量为0.5g,pH值为7.5,培养时间为3h.据上二述条件测定的DHA比未优化条件下的相应值高3-5倍,且表现出与沉积物有机质含量更为显著的正相关关系.武汉东湖3个子湖共23个采样点沉积物样品的测试结果进一步证实了上述方法的可行性,同时初步揭示了湖泊沉积物脱氢酶反映微生物活性与有机质状态的生态学意义.     

疏浚对巢湖重污染入湖河流沉积物中污染物赋存及释放的影响

以巢湖重污染入湖河流双桥河为研究对象,研究了底泥疏浚对水质以及沉积物中总氮、总磷和有机质的短期影响及长期效应.结果表明,双桥河水质的季节变化显著,受上游城市污水及周边面源污染的影响,疏浚对水质改善作用不明显.表层沉积物中总氮、总磷及有机质含量在疏浚结束后1个月有所降低,但是2年后分别回复到疏浚前的189.77%、111.62%和152.87%.疏浚结束2年后,沉积物中磷主要以钙磷和有机磷的形式存在,铝磷和铁磷的含量较少,弱结合态磷的含量最低;但是表层沉积物中的弱结合态磷、铝磷和铁磷结合态磷含量较疏浚前分别升高了728.32%、13.52%和37.73%,并呈现出表层富集现象,存在较高的污染物释放风险.这可能是由沉积环境改变、外源污染未得到有效控制引起的.因此,为了维持疏浚的长期效果,应该对外源污染源进行有效控制.     

岱海水体及沉积物细菌多样性及群落组成特征

采用高通量测序技术,研究了内蒙古岱海流域入湖河流、湖水及沉积物细菌多样性及群落组成.结果显示,细菌多样性从高到低依次为：沉积物>河流>湖泊.聚类分析表明入湖河流、湖水和沉积物细菌群落可分为明显不同的3支,说明这3种生境中细菌群落结构有较大差异.物种注释结果表明,河流中优势细菌菌群为髌骨细菌(Patescibacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria);湖水中优势细菌菌群为放线菌门(Actinobacteria);而沉积物中优势细菌菌群为变形菌门和绿弯菌门(Chloroflexi).典范对应分析及Monte Carlo检验表明,电导率和悬浮物含量对水体中(河流与湖泊)细菌群落影响显著,二者共解释了细菌群落变化的86.5%;而冗余分析及Monte Carlo检验表明,泥深、磁化率和总有机碳对沉积物中细菌群落影响显著,三者共解释了细菌群落变化的47.9%.近30年来,岱海地区气候变化和人类活动导致湖水咸化,沉积物碳氮指标显著增长.岱海水体及沉积物细菌多样性及群落组成的差异及其主要驱动因...     

鄱阳湖河湖交错带重金属污染对微生物群落与多样性的影响

鄱阳湖河湖交错带是鄱阳湖流域内河流生态系统与湖泊生态系统之间的界面区域,该区域物种多样性丰富,承接了五大河流的来水,是重要的污染缓冲区和净化区.本文研究了鄱阳湖河湖交错带重金属污染对微生物群落结构和微生物多样性的影响,结果表明,已测的重金属(汞、铜、锌、铅和镉)均有不同程度的污染,其中,铅、汞污染最严重,水质标准为Ⅳ类以上,其他重金属均为Ⅱ类;高通量测序结果表明,鄱阳湖河湖交错带微生物群落主要有变形菌门、放线菌门、拟杆菌门和疣微菌门4类,平均含量分别为58.31%、13.63%、9.69%和1.33%.多样性指数分析结果表明,昌江与乐安河交汇处(R9点位)与鄱阳湖出长江口(H11点位)的微生物多样性指数(Chao 1、Shannon和Simpson指数)最高,万家桥(N2点位)与赣江入湖口(W6点位)微生物多样性指数最低.研究表明,受重金属污染严重的区域通常会使微生物群落丰度降低,然而R9和H11点位重金属污染严重,但微生物多样性却较丰富,说明微生物多样性不仅仅受单一因子影响,而是多重因子共同影响.     

底泥疏浚效果及环境效应研究进展

底泥疏浚的效果至今仍存在很大争议,其中之一是疏浚后所产生的环境效果有可能偏离人们的期望.疏浚能够有效的削减沉积物中营养物、重金属和持久性有机物等污染物含量,但疏浚过程中会引起污染物向水体释放,疏浚后的界面过程有可能对疏浚效果产生较大影响.底泥疏浚对水体富营养化的控制有成功的经验也有失败的教训,不同的湖泊疏浚后对营养盐释放的控制效果不同.底泥疏浚往往对底栖生物产生危害,具体表现为种类、丰富度与生物量的减少,群落结构发生变化,多样性降低;疏浚后微生物胞外酶活性降低,底泥疏浚对沉积物代谢功能存在显著影响,底栖生物和酶活性的恢复需要长期的过程.底泥疏浚对湖泊水污染控制具有时效性,疏浚方式、疏浚深度与疏浚时令是疏浚工程应关注的问题.     

长江中下游湖泊沉积物生物可利用磷分布特征

利用化学提取方法对太湖6个样点,巢湖4个样点和龙感湖3个样点的表层沉积物和沉积物柱样进行了生物可利用磷(BAP)测定．北太湖表层沉积物的平均含量为259．5mg／kg,而西部湖区平均含量为114 6mg／kg,湖心区平均含量为40．6 mg/kg,而东太湖平均含量为50．7 mg／kg,呈显著北高南低的特点．巢湖西部湖区表层沉积物的BAP平均含量为 254．2 mg／kg,而东部湖区BAP含量降低为101．9mg／kg．龙感湖表层沉积物BAP平均含量为67．8 mg／kg．显著表明污染程度较高的湖区沉积物的BAP相应较高．BAP在沉积物中随深度呈指数降低,显示生物可利用磷在沉积作用下向稳定的非活性磷转化．夏季沉积物中的BAP由于生物活性的增强向溶解态活性磷转化过程增强,显示为较低的BAP含量．BAP 含量与水体溶解态活性磷呈正相关关系,且该相关性在BAP含量较低的样点好于高BAP的样点．     

太湖沉积物中的可培养细菌:Ⅰ.细菌多样性初步分析

采用牛肉膏培养基培养,从不同深度的太湖沉积物中共分离得到603个菌落形态不同的菌株,通过数值分析比较了40个形态表征性状,以不加权平均连锁聚类（UPGMA）的方式进行簇群归类,在0．75水平上可分成4个聚类群和51个亚群．从51个亚群中各随机选取一个菌株,测定其16SrDNA部分序列（约540bp）并据此进行分析,表明这些菌株分别属于Firmicutes、Actinobacteria、γ-Proteobacteria这三大类群,与数据库中已知的芽孢杆菌属（Bacillus）、类芽孢杆菌属（PaenibaciHus）、微球菌属（Micrococcus）、节杆菌属（Arthrobacter）、迪茨菌属（Dietzia）和假单胞菌属（Pseudomonas）细菌具有很高的相似性．其中迪茨菌属在国内淡水湖泊沉积物中为首次报道．     

富营养化湖泊沉积物有机质矿化过程中碳、氮、磷的迁移特征

采用室内培养的方法,以富营养化湖泊太湖为例,研究了沉积物有机质矿化过程中碳、氮、磷的迁移特征.结果表明,在沉积物中的有机质矿化过程中,碳以溶解性无机碳释放至水中,同时以CH4和CO2形式释放至大气中,培养结束时,CH4和CO2累积排放含量分别为1492.21和498.96 mg/g(dw),其中CH4占气态碳的89.16%(以C质量计);此外,大量的氮、磷营养盐释放至上覆水体,水中总氮、总磷和铵态氮的最高浓度分别是初始浓度的62.16、28.16和139.45倍,而硝态氮浓度在整个培养过程中逐渐下降,培养末期浓度是初期的0.21倍;厌氧条件下,沉积物有机质的矿化,不仅可以生成大量的CH4、CO2气体,还能够促使沉积物中铵态氮和磷的释放;而沉积物有机质矿化释放的碳、氮、磷营养元素又能加剧湖泊富营养化程度,促进湖泊水体的初级生产力,从而增加湖泊沉积物有机质输入.这样的循环方式可能是湖泊富营养化自维持的重要机制之一.