沉水植物黑藻对上覆水中各形态磷浓度的影响

室内模拟研究了沉水植物黑藻对上覆水中不同形态磷浓度的影响及其季节性变化,并从沉水植物生长、间隙水和碱性磷酸酶活性(APA)三方面进行了讨论,进一步揭示磷在浅水湖泊水-沉积物界面的交换机理。结果表明,在本研究条件下,上覆水中各形态磷以溶解性总磷(DTP)为主,其他形态磷浓度变异较大,黑藻降低了上覆水中总磷(TP)、溶解性活性磷(SRP)和DTP浓度,也降低了DTP和SRP占总磷的比例,从而使颗粒态总磷(PP)和溶解性有机磷(DOP)占总磷比例升高。黑藻主要通过吸收上覆水中的磷和抑止沉积物、上覆水中APA使上覆水中各形态磷浓度保持较低水平,其中对SRP和DTP浓度的影响更明显。上覆水中各形态磷浓度呈现明显的季节性变化。在7～8月,TP、SRP和DTP浓度呈下降趋势,并在8月达到最低值;9～10月间有所升高,但仍然维持在较低水平,不同采样时间存在波动。     

Vertical variation of phosphorus forms in surface sediments from Wuli Bay, Taihu Lake, China

1IntroductionPhosphorus,an essential nutrient for the primaryproductivity in freshwater systems,is an important fac-tor controlling lacustrine eutrophication.Although ex-ternal input of phosphorus has been assumed as the vi-tal responsibility for the eutrophication of lakes(ZhuJun et al.,2005),the remobilization of phosphorus insediments has a distinct influence on it as well(Bostr m et al.,1982).The concentrations of totalphosphorus(Ptotal)in the sediments are often related tothe trophic st…     

湿地沉积物-水界面营养盐交换的定量估算

为有效控制湖泊内源营养盐的释放,探讨了不同物理改良措施(覆沙、底质疏松)对沉积物-水界面营养盐的释放通量控制效果。利用原位孔隙水采样技术(Peeper)来获得沉积物孔隙水剖面,对改良后湿地沉积物孔隙水营养盐的垂向分布及其扩散通量进行了研究。结果发现,改良后沉积含水率、孔隙率分别提高了91%和54%。水土界面附近,随剖面深度增加,孔隙水中PO₄3-、NH₄+、NO₃-及NO₂-浓度分布符合指数关系,PO₄3-、NH₄+在8 cm左右达到最大值。种植芦苇后沉积物孔隙水中PO₄3-、NH₄+均有不同程度的下降,改良措施能有效降低表层弱结合态磷在总磷中比例但增加铁磷的比例,种植芦苇可强化这一效应。运用Fick第一定律对剖面孔隙水营养盐的扩散通量进行估算,发现沉积物经疏松后,NH₄+、PO₄3-的扩散通量由57.47~72.19μg/(m2·d)和2.55~3.21μg/(m2·d)变为-95.54~-130.94μg/(m2·d)和1.50~2.05μg/(m2·d),可考虑疏松沉积物-水界面附近沉积物来作为控制湖泊内源污染的有效手段之一。     

污染河水中磷对浅层地下水的影响

室内试验选用3种天然砂土作为渗透介质,以生活污水模拟排污河水,发现中砂(＞92%)对总磷的去除效果明显好于粗砂(60%～80%),并且随渗透介质深度的增加总磷的去除率增加.磷的去除机理主要是吸附和沉淀,由于吸附作用很快达到饱和,所以沉淀反应是排污河中磷的最重要的去除机理.野外抽水的试验结果表明:凉水河中的总磷对地下水影响较小.虽然在排污河形成早期总磷在粗砂中会产生穿透,但随着时间的推移,由于河流底泥的形成,磷大部分被截留于底泥和介质内部,能够直接进入地下水的量很少.     

过铝质岩浆-热液演化体系中磷的地球化学行为

泥质岩部分熔融产生的过铝质岩浆中的P2O5含量受控于源区磷灰石含量、部分熔融程度和岩浆中磷灰石的溶解度.过铝质岩浆中的Ca、REE以及Y的活度低,阻碍了磷灰石、独居石以及磷钇矿等的结晶,碱性长石成为过铝质岩浆中P的主要寄主矿物,直到岩浆演化晚期,Li的活度增大,P才与Li形成磷铝锂石-羟磷铝锂石.进入以晶体、熔体和流体相共存为特征的岩浆-热液过渡阶段体系后,P的地球化学行为主要受流体/熔体相分配的制约,P优先进入到熔体相, 不太可能形成富P的流体.在热液阶段,长石晶体在Al-Si有序化过程中释放的结构P与流体介质所携带的Ca离子形成次生磷灰石.在热液蚀变过程中所形成的富P流体,很可能是某些Sn、W、Mn和U热液矿床的主要载体.     

密云水库沉积物-水界面磷的地球化学作用

以密云水库为例，研究了水库沉积物中有机质的含量与有机磷的关系，表明表层沉积物中的总有机碳和有机磷的含量都明显高于底层，是由于一些以磷为营养素的富营养化指示藻类在水体中逐年增加，它们死亡后的残骸经分解-矿化后在底积物中累积的结果。沉积物和孔隙水中磷的剖面特征研究表明，表层沉积物和孔隙水中的磷都有明显上升的趋势，是由于沉积物的表层微生物和活性有机碎屑层比较丰富，有机质降解和含磷的有机化合物分解，使溶解性磷酸盐进入孔隙水。对沉积物磷形态、总有机碳及孔隙水中总磷对磷释放的影响进行了线性相关分析，结果表明上覆水中的磷主要来自沉积物的铁结合态磷、铝结合态磷、溶解态磷三种形态，孔隙水中总磷以及总有机碳含量对上覆水中总溶解磷浓度存在较大的影响，这些为研究水库沉积物作为水库内污染源对水质的影响提供了基础资料。     

滇池现代沉积物中磷的地球化学及其对环境影响

湖泊沉积物中,磷是产生富营养化的重要元素.湖泊中磷元素含量、地球化学行为以及它的复杂矿物学特征,使人们对磷的研究极为重视.滇池湖中总磷超标10.3倍,底泥沉积物中P2O5平均含量0.52%,最高可达1.92%.滇池地处磷矿区,是磷质来源最丰富的湖泊,统计表明,磷含量每年在不断增长.滇池沉积物中磷主要以吸附态、有机态、铁结合态、钙结合态、铝结合态等几种形式存在.这些形态磷在底泥中是不稳定的,它们在环境改变条件下,又将磷释放到水体中.微生物在磷的循环过程中起了重要作用,乳酸菌对不溶性磷酸盐的分解,使湖泊中可溶磷含量增高.聚磷菌对磷元素的富集以及聚磷菌死亡后发生有机磷的矿化作用,是湖泊中水合磷酸盐矿物沉积的重要途径.当湖泊中这种不稳定的水合磷酸盐矿物在条件具备的情况下,经沉积物覆盖成岩作用后,最终形成磷灰石。     

太湖北部底泥中氮、磷的空间变化和环境意义

以太湖底泥为研究对象，通过分析不同形态N，P的含量，揭示太湖北部底泥N，P的区域和垂向变化特征，探讨了主要营养元素的环境意义。太湖北部底泥N，P的高值区分布在五里湖，梅梁湾北部和竺山湖北部，有效氮的分布与总氮的分布一致。相关分析表明，有效磷与无机磷具有很好的正相关性，N，P的含量还与粘土矿物的含量成正比。柱状样的N，P垂直变化显示，数千年人类的活动并未明显影响底泥中N，P的含量，而在近代则明显增加。底泥中大量的N，P主要来自生活污水，其次是农田肥料和围网养殖。     

崇明东滩沉积物磷的分布特征及环境意义

对崇明东滩采集的表层样和柱状样品,进行样品的总磷(TP)、无机磷(IP)和有机磷(OP)以及有机质含量等的测定,分析了磷的分布变化特征并对其影响因素和环境意义进行了探讨。     

膨胀土膨胀特性的变化规律研究

研究了击实膨胀土的膨胀压力p与50 kPa下的膨胀率 随干密度、饱和度及含水量的变化规律。结果表明：p和 与干密度 、含水量 、饱和度 的关系及p- 间的关系皆可用幂指数函数描述;在不同条件下, , , 中的某一个或两个因素可更好地描述p和 的变化规律,一般在高含水量范围含水量因素与干密度因素等价;在低含水量范围含水量因素与饱和度因素等价;含水量一定时干密度因素与饱和度因素等价;存在一临界干密度,干密度大于临介干密度时,膨胀力随饱和度的增加而减小,反之则增加。     

滇东梨树坪-下包包磷矿集区成矿规律及与铅锌矿化关系

文章分析了梨树坪-下包包磷矿集区的成矿背景,总结出该区控矿因素包括寒武系渔户村组中上部地层以及古海凹盆地环境内碳酸盐相及碎屑岩、硅质岩相,且磷矿化受古洼陷海凹构造控制,而后期构造控矿作用微弱,但对磷元素的后期次生富集有较大的促进作用。认为成矿物质来源为含磷的陆源碎屑沉积风化物,并讨论了磷矿与铅锌矿化的时、空关系。     

波浪扰动对太湖底泥磷释放影响模拟

为揭示波浪扰动对湖泊底泥磷释放的影响,在波浪水槽中模拟了不同波高情况下扰动对水体、水土界面、底泥间隙水的磷、溶解氧等的影响.结果显示,在大波扰动下,沉积物大量悬浮,水体总磷随之增加,溶解性磷增加却不显著;波浪扰动显著增加了水体和沉积物界面的溶解氧浓度,并增加了溶解氧在沉积物的侵蚀深度;波浪扰动降低了沉积物表层10 cm内间隙水中的磷浓度,而10 cm以下沉积物中间隙水中磷浓度基本保持不变.研究表明,波浪扰动可迅速增加水体中颗粒态的营养盐,但是对于溶解态营养盐,尤其是水体中活性磷浓度的影响,则受沉积物性质、水-沉积物间隙水磷浓度差,以及水-沉积物中氧含量等多方面因素的影响.     

太湖入湖河道沉积物中生物利用磷和营养水平分析

为了解太湖入湖河道的营养状况,研究了太湖西部河流沉积物生物利用磷的组成与分布。研究结果显示,北部沉积物中营养元素较高,南部较低;沉积物中生物利用磷的含量次序为藻类可利用磷(AAP)>NaHCO3提取磷(OLP)>水溶性磷(WSP)>易解吸磷(RDP),其中AAP是重要的生物利用磷,AAP的比例越高,富营养化程度越高。AAP与营养元素的相关性在不同区域河道有所不同,北部河道与总氮(TN)、总磷(TP)相关性较好,中部和南部河道与沉积物有机质总量(TOM)相关性较好。沉积物的生物利用磷受不同污染源影响较大。对比河道沉积物与湖泊沉积物的特征,发现湖泊沉积物中生物利用磷(BAP)/总磷(TP)、藻类可利用磷(AAP)/总磷(TP)都高于河道沉积物,表明湖泊沉积物中的磷更容易被植物吸收。     

泸沽湖沉积物中磷累积的时空变化及其环境意义

湖泊沉积物中磷累积特征反映了流域人类活动影响下的磷入湖通量的变化,与湖泊生态环境密切相关。本研究分析了泸沽湖15根长17~27cm沉积短岩芯中磷的含量,评估了自然源与人为源磷的贡献,探讨了近140年来不同来源磷累积的时空变化特征及其与流域人类活动和湖泊生态环境的关系。结果表明,不同湖区沉积物中磷含量垂向变化趋势总体一致。以南部湖心区LGS岩芯为例,1960年前,沉积物中磷的含量与累积通量较低,为人类活动干扰较弱的准自然沉积;1960~2000年,自然源与人为源磷的含量和累积通量均逐渐增加,其中1960~1980年和1980~2000年人为源磷累积通量平均分别为4.9mg/(m²·a)和39.1mg/(m²·a)。2000年以来,沉积物中自然源磷的累积通量略有降低,但人为源磷的累积通量持续升高,平均为109mg/(m²·a)。空间上,南部湖区自然和人为源磷的累积通量总体上高于北部湖区,不同时期自然源磷的累积通量高值区均位于南部湖区东部,而沿岸居民点密集分布的南北湖区连接处和西北部湖区人为源磷的累积通量相对较高。不同来源磷累积通量的时空变化主要与农业和旅游业发展导致的土壤侵蚀和污染排放输入有关。沉积物中磷累积通量与硅藻、摇蚊等水生生物属种呈同步的历史变化趋势,指示了磷输入对湖泊生态环境变化的重要影响。

     

坡地氮磷流失过程模拟

根据农田坡面氮、磷流失的主要过程,建立了基于次降雨事件的坡面氮、磷迁移模型。模型采用改进的Green-Ampt方程和运动波方程计算下渗与坡面流,土壤侵蚀采用修改的欧洲土壤侵蚀模型计算,用考虑了侵蚀影响与扩散作用的迁移模型计算坡面氮、磷迁移过程,采用一维对流扩散方程计算氮、磷在土壤中的迁移过程。利用室内人工降雨资料对模型进行了率定及验证。结果表明,模型可以较好地模拟地表径流中氮、磷浓度,率定期与验证期模型效率系数均在0.89以上。根据坡地氮、磷流失机理,分析了降雨强度与地表坡度对坡面径流中氮、磷浓度的影响。     

三峡水库水位消落区典型土壤磷释放特征及其环境效应

由于三峡水库水位消落区具有特殊的水文特征和发达的农业耕作管理,该地区成为库区磷释放的一个敏感地带.对消落区土壤磷释放特征的研究对保护水库水质有着重要的意义.模拟三峡水环境的磷浓度,对消落区中典型土壤类型进行淹水模拟实验,研究发现,在0.1～1.6 mg/L的水体磷浓度范围内,土壤磷释放特征呈现出3种模式,即释放型、吸附型和释放/吸附型.水土界面的磷行为主要取决于土壤EPC₀与水体中磷浓度的关系.当土壤EPC₀高于初始磷浓度时则以释放为主;低于初始浓度则以吸附为主.借助土壤磷素水平与EPC₀的相关关系,以Olsen-P为评价指标,可确定三种模式的阈值.当土壤Olsen-P含量高于123 mg/kg时,土壤为释放型,这类土壤的分布区是磷污染源区;当土壤Olsen-P含量低于14.4 mg/kg时,土壤为吸附型,这类土壤分布区不易成为磷释放源;当土壤的Olsen-P含量介于二者之间时,土壤属于释放/吸附型,这类土壤存在源-汇之间的动态转化.     

Simulation of nitrogen and phosphorus loads in the Dongjiang River basin in South China using SWAT

Population growth, urbanization, and intensified agriculture have resulted in mobilization of nitrogen and phosphorus, which is the main cause of river water quality deterioration. Environmental regulation has expedited the necessity for agricultural producers to design and implement more environmentally suitable practices. Therefore, there is a need to identify critical nutrients and their loss/transport potential. Watershed model can be used to better understand the relationship between land use activities/management and hydrologic processes/water quality changes that occur within a watershed. The objective of the study is to test the performance of the SWAT model and the feasibility of using this model as a simulator of water flow and nitrogen and phosphorus yields over the Dongjiang River basin in South China. Spatial data layers of land slope, soil type, and land use were combined with geographic information system (GIS) to aid in creating model inputs. The observed streamflow and sediment at Boluo station in the Dongjiang River basin were used to calibrate and validate the model. Time series plots and statistical measures were used to verify model predictions. Predicted values generally matched well with the observed values during calibration and validation (R ²≥0.6 and Nash-Suttcliffe Efficiency ≥0.5) except for underestimation of sediment peaks and overestimation of sediment valleys at Boluo. This study shows that SWAT is able to predict streamflow, sediment generation, and nutrients transport with satisfactory results.     

水流紊动对泥沙絮凝的影响

主要研究水流紊动对泥沙絮凝的影响。认为水处理方面的絮凝动力学理论可用于研究泥沙絮凝问题。根据试验实测资料及国外有关试验结果研究表明,在紊动状态下,泥沙絮凝存在两个阶段,每个阶段中紊动对泥沙絮凝的影响也有所不同。     

基于PCRaster的流域非点源氮磷负荷估算

以太湖流域上游的西笤溪流域为研究区,应用动态环境模拟语言PCRaster构建月水文和氮磷营养物质输出模型,分析流域内氮磷输出的时空分布特征。以输出系数法为基础,将分布式水文模型与非点源负荷模型相结合,应用地理信息技术构建基于栅格的非点源污染模拟模型,根据1988~2007年的水文、水质实测数据对模型进行率定和验证,定量分析西笤溪流域非点源污染负荷量与氮磷输出的空间分布。研究结果显示:基于单元网格的月水文模型在该流域具有较好的应用效果,率定和验证期的Nash系数和线性相关系数R2均超过了0.80。应用模型估算西笤溪流域非点源污染2002~2005年总氮年输出量为1 670~2 035t/a,2002~2007年总磷输出量为102~164t/a。氮磷负荷的空间分布表明以稻麦或水稻/油菜轮作的农田是非点源污染的最主要来源。