浅水湖泊沉积物中磷的地球化学特征

对太湖不同污染状况和生态系统状况的湖区沉积物中磷的地球化学形态及其分布进行了研究。结果发现,沉积物的理化性质和磷的化学形态一般都在表层下深5～15cm发生明显的转折;草型湖区、藻型湖区、开阔湖面的大湖区沉积物的理化性质、间隙水中的磷浓度及沉积物中磷的形态存在较大的差异。东太湖沉积物间隙水磷浓度和交换态磷含量都显著低于其他湖区;风浪扰动相对剧烈的开阔湖面湖区沉积物中磷的沉积规律也不同于梅梁湾藻型湖区和东太湖草型湖区。研究表明,浅水湖泊中水生生物状况、风浪扰动状况对沉积物中磷的地球化学行为有至关重要的影响。     

风浪扰动引起湖泊磷形态变化的模拟试验研究

为了解一次完整的大风浪过程(包括风浪扰动及扰动后的静风期)水体中各形态磷的变化情况及其影响因素,进行了室内模拟风浪扰动的试验研究。结果显示大风浪扰动初期水体中悬浮物(SS)、总磷(TP)、颗粒态磷(PP)和溶解性总磷(DTP)的浓度大幅增加,扰动持续半天后水体SS、TP、PP的浓度均达到最大值,扰动停止后,至少需要10d时间水体中SS、TP、PP的浓度才能回复到扰动前水平;扰动期间水体DTP浓度居于高值,但风浪停止后立即降低;整个风浪过程水体中溶解性反应磷(SRP)浓度变化不大。试验表明,扰动初期沉积物中Fe、Mn结合态磷能快速释放到水体中,但随着扰动的持续,水体复氧,释放到水体中的溶解性活性磷又能与Fe、Mn结合随悬浮物沉降到水底。扰动期间及随后静置1d时间内,水体中悬浮颗粒物的中值粒径连续下降,意味着悬浮颗粒物对磷的吸附能力在不断增强。但水体静置较长时间后,扰动引起的悬浮物几乎全部沉降,絮凝等作用导致水体颗粒物粒度增大。本研究说明虽然大风浪扰动初期能引起浅水湖泊中颗粒态和溶解态营养盐浓度的迅速提高,能够为水华蓝藻的快速生长提供大量可直接利用或酶解的营养盐,但随着风浪扰动的持续,由于水体复氧、水中颗粒物粒度不断细化、颗粒物中的有机成分比例不断增高等,悬浮颗粒物对活性磷的吸附能力也相应提高,两种作用相互削减使得风浪扰动后期水体活性磷浓度的增幅并不明显。     

模型揭示的浅水湖泊稳态转换影响因素分析

富营养化会导致浅水湖泊发生稳态转换,生态系统服务严重受损。磷是驱动湖泊发生稳态转换的重要环境因子,探究湖水磷浓度的变化规律是湖泊管理的关键。通过磷动力学模型,从影响湖水磷浓度的主要参数入手,探讨了每种参数变化对磷浓度的具体影响。结合前人研究结果,详细讨论了不同类型气候变化和人类活动对湖泊稳态转换时间、滞后时长、修复速率等的影响。研究认为,气候变化所导致的温度升高、光强减弱、风浪增强等和人类活动所导致的生物扰动、水位波动增强等因素变化虽不会改变湖泊稳态转换突变时间,但会推迟湖泊修复时间,造成突变阈值减小,滞后时间延长,稳态增大。在湖泊保护中要重点考虑主要外力驱动对湖泊稳态转换过程影响的区别,避免有害突变的发生。     

浅水湖泊水体中不同颗粒悬浮物静沉降规律研究

为了解浅水湖泊水体中颗粒悬浮物的静沉降规律,以太湖为例,采用重复深度吸管法计算了2005年4月、5月间在太湖进行的4次静沉降模拟实验中的沉降速度。结果表明:①在悬浮物沉降过程内,3种颗粒物的沉速关系为颗粒无机物(PIM)>悬浮物(SS)>颗粒有机物(POM)。在相同的沉降时间内,PIM的沉速为SS沉速的1.6~2.0倍,POM的沉速为SS沉速的0.3~0.7倍,PIM的沉速为POM沉速的2.5~5.5倍;②水体中悬浮物浓度与沉降时间均呈现出明显的指数衰减规律,悬浮物中无机物含量较高时这种规律更为明显;③悬浮物浓度较低时,太湖悬浮物的沉降速率与水体中的悬浮物浓度无明显的相关关系;而悬浮物浓度较高时,沉降速率随悬浮物浓度升高而增大。     

长江中下游不同营养水平湖泊水体环境变化特征及机制

选择长江中下游49个湖泊进行不同季节的水体溶解无机氮(DIN)、总氮(TN)、总磷(TP),溶解性无机磷(DIP)以及叶绿素a(Chla)等环境参数分析,开展不同营养水平湖泊水体环境变化特征及生物响应机制研究。结果表明:DIN、TN/TP随TP的变化规律反映了不同营养水平和季节下地球化学作用的影响;氨氮(NH₄-N)、TP、DIP、Chla尤其是NH₄-N的季节性变化规律与营养水平关系密切;TP<0.05 mg/L时,NH₄-N随总磷升高的趋势夏季大于其他季节,TN/TP与硝态氮(NO₃-N)、TN相关性好,营养源组成和氨化作用是主要影响因素;0.05 mg/L4-N随总磷升高的趋势基本相同,TN/TP与亚硝态氮(NO₂-N)、NO₃-N、TN相关好,水生植物利用、氨化和反硝化作用是主要影响因素。TP>0.1 mg/L,冬季NH₄-N随总磷升高的趋势明显大于其他季节,TN/TP在冬季和春季与TN、NO₃-N相关性好,夏季和秋季与TP相关性好,其主要原因在于夏季和秋季水生植物对DIN的利用量、反硝化作用和湖泊内源释放的显著增强。     

长江河田及其上海岸带水体沉积物中磷的存在形态

讨论了磷的５种存在形态及其分布规律。河口及岸带水体沉积物中磷主要是以有机磷（ＯＰ）和无机磷（ＩＰ）形式存在的,有机磷是有机质的组成部分,无机磷又可分为可溶性磷（ＤＰ）、铁结合磷（Ｆｅ－Ｐ）、铝结合磷（Ａｌ－Ｐ）、铝结合磷（Ａｌ－Ｐ）、钙结合磷（Ｃａ－Ｐ）。研究发现,沉积物中总磷含量水平在６９２．７９～１５７０．９９μｇ／ｇ之间,无机磷含量在２２０．０２～９２８．３３μｇ／ｇ之间,占总磷含量的３１．８％～６０．５～,而有机磷含量在３９４．８９～６４２．６６μｇ／ｇ之间,为总磷含量的３９．５％～６８．２％。在分析水体喾物中各形态磷的含量和变化的基础上,对磷在时空上的变化,与有机碳、总氮的关系以及污水输入影响等进行了初步的论述,并提出沉积物中铁结合磷（Ｆｅ－Ｐ）和铝结合磷（Ａｌ－Ｐ）可作为判断污染的指标之一。     

密云水库沉积物中磷的形态和分布特征

采用连续提取化学分析技术，对密云水库的柱状沉积物和表层沉积物样品进行了磷形态的提取分析，研究了各种形态磷在表层及垂立方向上的分布特征。分析结果表明，密云水库沉积物中以无机磷为主，有机磷次之，无机磷占总磷的76．88％。95．09％。沉积物中总磷及其不同形态无机磷在垂直方向上的分布变化规律为：总磷、可溶态磷含量随深度增加而降低，Ca—P合量随深度增加而增加，Al—P和闭蓄态磷变化幅度不大，Fe—P、有机磷的垂直方向变化情况较复杂。潮、白河流域总磷与各形态磷在表层及垂直方向上的分布差异在一定程度上反映出近年来水库所受上游流域工业活动和人为污染的影响情况。     

长江河口及其上海岸带水体沉积物中磷的存在形态

讨论了磷的 5种存在形态及其分布规律。河口及岸带水体沉积物中磷主要是以有机磷 (OP)和无机磷 (IP)形式存在的 ,有机磷是有机质的组成部分 ,无机磷又可分为可溶性磷(DP)、铁结合磷 (Fe P)、铝结合磷 (Al P)、钙结合磷 (Ca P)。研究发现 ,沉积物中总磷含量水平在 6 92 79～ 1570 99μg/g之间 ,无机磷含量在 2 2 0 0 2～ 92 8 33μg/g之间 ,占总磷含量的31 8%～ 6 0 5% ,而有机磷含量在 394 89～ 6 4 2 6 6 μg/g之间 ,为总磷含量的 39 5%～ 6 8 2 %。在分析水体沉积物中各形态磷的含量和变化的基础上 ,对磷在时空上的变化、与有机碳、总氮的关系以及污水输入影响等进行了初步的论述 ,并提出沉积物中铁结合磷 (Fe P)和铝结合磷 (Al P)可作为判断污染的指标之一。     

红枫湖、百花湖沉积物中磷的存在形态研究

湖泊沉积物中磷存在形态,是理解湖泊系统中磷的生物地球化学循环的重要方面,对研究湖泊富营养化等环境问题具有重要意义。本次工作中,采用连续提取化学分析技术,对红枫－百花尖沉积物中磷的存在形态及其剖面变化进行了研究,磷的存在形态包括：吸附态磷（Ｌｏｓｅｌｙ ｓｏｒｂｅｄＰ）、铁结合态磷（Ｆｅ－ｂｏｕｎｄ Ｐ）、钙结合态磷（Ｃａ－ｂｏｕｎｄ Ｐ）、矿物晶格中结合力强的残留态磷（Ｄｅｔｒｉａｌ－Ｐ）和有机态     

济阳坳陷孤岛油田馆陶组上段浅水湖泊三角洲沉积特征

通过连续取芯井的岩芯观察,以及录井、测井、古生物资料,运用沉积学理论,丰富和发展了原有济阳坳陷孤岛油田馆陶组仅仅普遍发育河流相的沉积观点,指出馆陶组上段不仅发育辫状河、曲流河等河流相,还发育曲流河浅水三角洲-氧化型浅水湖泊沉积体系,分析了浅水三角洲、浅水湖泊沉积特征和微相划分,并将湖相沉积模式应用于孤岛油田馆上段小层对比和寻找剩余油。     

长江悬浮颗粒物中磷的赋存形态

2006年9~10月在长江采集悬浮颗粒物样品,应用改进后的SEDEX法对磷的赋存形态进行了分析.结果表明,自生磷灰石磷是长江悬浮颗粒物中磷的主要赋存形态.涪陵至万州江段,碎屑磷灰石磷的含量较高,弱吸附态磷和有机磷含量较低,磷的赋存形态主要受悬浮颗粒物含量的影响;香溪至葛洲坝下江段,弱吸附态磷和有机磷含量较高,碎屑磷灰石磷含量较低,磷的赋存形态主要受浮游植物生长及泥沙粒径的影响;城陵矶至大通江段,有机磷、碎屑磷灰石磷和铁结合态磷含量较高,弱吸附态磷含量较低,磷的赋存形态主要受泥沙粒径和洞庭湖输入的影响.长江悬浮颗粒物中生物可利用磷占颗粒态磷的45.6%,长江上游水体中生物可利用磷含量较低,下游含量较高.     

大型浅水湖泊水动力模型不确定性和敏感性分析

选取国内外常用的水动力学模型(EFDC)和典型的浅水湖泊(太湖),采用拉丁超立方取样(LHS),研究湖泊水动力模块中常用的5个重要参数(风拖曳系数、床面粗糙高度、涡粘性系数、紊流扩散系数以及风遮挡系数)对湖体水位和流速的影响。结果表明:针对大型浅水湖泊,湖泊岸线形状和湖底地形、湖泊周围地形、湖泊水面风场对模拟结果产生决定性影响。尤其是在湖湾区和周边地形比较复杂的地区,风场参数对水动力模拟结果不确定性的贡献率最大。在垂向上,表层流速受到参数不确定性的影响最大,底层次之,中层最小。床面粗糙高度对水动力模拟结果不确定性贡献率较风场参数要小,水体涡粘滞系数和扩散系数影响则更小。故在选择大型浅水湖泊水动力模型参数时,要充分考虑湖泊岸线和周围地形,着重率定风场参数以及床面粗糙高度。     

乌梁素海和岱海沉积磷形态分布的差异性研究

湖泊沉积物中磷的含量及形态分布等地球化学信息可以用来反演湖泊流域的古环境及污染历史。本文以乌梁素海和岱海两个不同类型的湖泊为研究对象,对两个湖泊沉积柱芯中磷形态分布的差异性进行了研究。结果表明,乌梁素海和岱海沉积柱芯中沉积磷的主导形态均为ACa P、De P和 Or P,但乌梁素海表层沉积物和沉积柱芯中Al P和 ACa P的含量水平明显高于岱海,而Ex P、De P和 Or P的含量水平明显低于岱海。两个湖泊沉积磷形态分布的差异性能较好地揭示出湖泊流域的地理环境、化学风化程度以及湖泊富营养化类型的差异性,沉积柱芯中ACa P含量及其分布特征能很好的指示湖泊自身发展过程中的富营养化水平,而De P含量及其分布特征则能较好的揭示出整个湖泊流域的古环境古气候信息。     

浅水湖泊风生流的迎风有限元数值模型研究

从控制方程组出发,以Galerkin有限元法为基础,引入沿流线加权的权函数(沿流线加权的迎风有限元法)和选择性集中系数矩阵方法,推导、建立了一适合于浅水湖泊风生流计算的二维迎风有限元数值模型。并以太湖为例,对模型作了检验,分析了均匀、定常风场持续作用下太湖风生流场的形态特征。     

湖泊沉积物中三种磷提取方法比较

水体沉积物中磷的分级提取没有统一的方法,大多数的提取方法只对沉积物中无机磷(IP)进行了研究,有机磷(OP)是作为一个整体被研究,OP的形态尚不清楚。文章探讨了SMT法、Ivanoff法和Golterman法三种方法对湖泊沉积物中磷形态提取的特征,分析了各方法应用于IP和OP形态提取的联系和差别。结果表明SMT法提取的钙磷(Ca-P)是Golterman法提取Ca-P的16倍,Golerman法提取的铁铝结合态磷(Fe/Al-P)是SMT法提取的近3倍。从OP提取结果来看,Goterlman法>Ivanoff法>SMT法,Golterman法和Ivanoff法提取的酸可提取有机磷相差较大,其他形态OP含量则相当。研究结果对于沉积物磷形态分析提取方法的合理选择具有指导意义。     

湖泊中磷的循环与沉积作用

地壳存在大量微溶性磷酸盐矿物，是湖泊中无限的磷源。中国云南省的滇池周围分布着大量早寒武世梅树村期磷块岩，其可溶性大于内生磷灰石，因此滇池湖水中磷的浓度提高，达０．０４～０．３８ｍｇ／Ｌ，是一般湖水中磷浓度的４～１０倍。藻类与细菌在滇池大量繁殖，摄取磷等营养物质，死亡后又被分解生成可溶性颗粒有机磷，磷质又返回湖水中，而那些分解后的水溶部分、不易分解的顽性组分或者不能为后来的生物所利用的组分，形成泥状沉积物或有机泥浆沉入湖底加入湖相沉积物。     

云南剑湖水体及表层沉积物氮、磷空间分布特征及对湖泊环境的影响

基于2019年5月在云南剑湖进行50个点位的野外调查和采样,分析了其水体与沉积物总氮（TN）、总磷（TP）、总有机碳（TOC）、有机质（OM）含量及C/N等指标的空间分布特征及其污染状况。结果表明：剑湖水体TN、TP平均含量分别为0.64 mg/L、78.65 μg/L,在空间分布特征上均表现为西部>中部≥东部。利用内梅罗污染指数法分析表明,水污染评价指数均大于1,水体处于Ⅳ类。沉积物TN含量介于2148~9550 mg/kg,平均值为4609 mg/kg,其空间分布特征表现为西部>东部≥中部。沉积物中TP含量变化范围在757~1744 mg/kg,平均值为1223 mg/kg,其空间分布特征与TN类似。相关性分析结果表明,沉积物TN与TOC（r=0.929,p < 0.01）、OM（r=0.945,p < 0.01）之间显著正相关。综合污染指数表明,剑湖不同湖区沉积物富营养物质含量均达到重度污染程度,是潜在的N、P释放源,剑湖水体存在较大污染和富营养化风险。

     

平水期洞庭湖不同形态磷赋存特征

通过现场调查和室内实验,对平水期洞庭湖24个断面上覆水-沉积物磷的污染程度、分布特征进行研究;同时,分析了各形态磷间的相关性,探讨了磷的赋存形态对水体富营养化的影响、沉积物释放量和释放风险。结果表明,水体内总磷分布规律为南洞庭西洞庭东洞庭大通湖,东洞庭湖以颗粒态磷为主,西洞庭湖、南洞庭湖、大通湖均以溶解态磷、无机磷为主。沉积物中总磷的分布规律为南洞庭西洞庭东洞庭大通湖。东洞庭湖、西洞庭湖、南洞庭湖则以Ca-P为主,大通湖以Fe/Al-P为主。Ca-P与Fe/Al-P呈现较显著的负相关关系。大通湖释放风险较大,可释放量大;东洞庭湖有一定的可释放量,应对这两个湖泊给予较多的关注。与国内其他湖泊比较,洞庭湖沉积物中TP处于中下水平,IP在沉积物中占据较高比例。湖区沉积物中Fe/Al-P与水体中DIP、DTP、TP均具有较显著的负相关关系,存在磷的内源释放。