贵州红枫湖沉积物磷赋存形态的空间变化特征

选取贵州省红枫湖这一典型的亚深水型人工湖泊作为对象,研究了6个代表性湖区沉积物柱芯磷的赋存形态,结合水体温度和溶解氧现场监测结果,探讨了该类型湖泊沉积物内源磷释放风险.研究结果表明,红枫湖沉积物总磷含量普遍较高,表层沉积物总磷含量均值大于1500 mg/kg,明显高于下部沉积物.NaOH-SRP和rest-P是沉积物磷的主要赋存形态.NH4Cl-P和BD-P含量表层最高,随深度增加明显降低,rest-P含量在垂向上变化不大.人为活动是造成沉积物总磷及赋存形态空间分布差异的主要原因,工业废水和网箱养鱼活动等大大增加了沉积物NaOH-SRP含量.红枫湖深水湖区底部水温多在14.5～23.5℃之间,随季节变化底部水温差异明显,溶解氧含量通常不高于1.5 mg/L,整体处于季节性缺氧或厌氧状态.以NaOH-SRP为主的沉积物磷赋存形态和深水缺氧环境大大增加了红枫湖沉积物内源磷释放的风险,在未来的研究中亟待加强对该类型湖泊沉积物内源磷释放机制、控制因素及治理措施的研究.     

贵州红枫湖沉积物磷赋存形态及沉积历史

采集了云贵高原深水湖泊红枫湖现代沉积物未受扰动的柱状样品,通过分析不同形态沉积磷在沉积剖面上的分布特征,并结合沉积物样品柱的210Pb、137Cs年代学研究结果,揭示了红枫湖现代沉积过程中不同形态沉积磷的早期成岩改造的时间变化序列,以及沉积磷外源输入负荷的历史变化.采用Ruttenberg法分析沉积磷的地球化学赋存形态,研究表明,红枫湖沉积物中有机磷和铁结合态磷是沉积磷的主要赋存形态,分别占沉积全磷的60%和28%.沉积磷在垂直剖面上的分布特征显示,红枫湖现代沉积过程中,沉积磷在最终埋藏前可能发生非常剧烈的形态转化和再迁移,尤其是有机磷和铁结合态磷的成岩改造可能是湖泊系统磷循环质量平衡的重要方面.年代学数据同时表明,近年的人为活动导致湖泊系统(包括沉积物)磷负荷的显著增加.     

环境因子对五里湖沉积物磷释放的影响

本文论述了溶解氧、pH、温度和沉积物中微生物作用对太湖五里湖区沉积物磷释放的影响,以及在pH为8.4、好氧和厌氧二种状态下沉积物释放试验后滤液对斜生栅列藻(Scende es(?) obliq(?))和羊角月芽藻(Selena(?) ca(?))增长的影响.结果表明:溶解氧降低、pH和温度升高、微生物作用有利于沉积物磷向水体释放,与湖水组相比,厌氧状态下沉积物磷释放后滤液能显著促进斜生栅列藻增长,但不能促进羊角月芽藻增长,好氧状态下沉积物磷释放后滤液均不能促进二种藻类的增长。     

贵州红枫湖沉积物生物可利用磷分布特征及其与粒径的关系

应用化学提取法分析了红枫湖主要出入湖河口及湖心沉积物生物可利用磷(BAP)的含量,并探讨了BAP空间分布与总磷(TP)和粒度组成之间的关系.研究结果表明,各形态BAP含量顺序为:藻类可利用磷(AAP)NaHCO3可提取磷(Olsen-P)水溶性磷(WSP)易解吸磷(RDP).沉积物柱芯中BAP迅速降低,剖面变化比TP更为明显.各形态BAP与TP显著相关,除RDP与AAP外,其它形态BAP之间也显著相关.Olsen-P是评价红枫湖沉积物磷的生物有效性的最佳指标.红枫湖沉积物颗粒组成以粘土及粉砂为主,湖心沉积物比河口粒度小.表层(0-5cm)沉积物中Olsen-P和AAP的含量与细组分(粘土)的比例呈正相关,而RDP、WSP与细组分呈负相关性,表明沉积物细组分对深水湖泊富营养化的重要性.     

附着藻类对太湖沉积物磷释放的影响

附着藻类是清水态浅水湖泊的重要组成部分,为了解附着藻类对湖泊沉积物磷释放的影响,在室内柱状装置中,将尼龙网所培养的附着藻类加盖到太湖沉积物上,即处理组,并设置无附着藻类加盖的对照组,进行为期13d的实验.结果表明:加附着藻类的处理组中的无机磷释放速率显著低于无附着藻类的对照组.与对照组相比,实验期间加附着藻类的处理组释放到水体中的磷,平均减少1.16mg.其中附着藻类吸收了0.81mg磷(70%),而附着藻类通过光合作用改变沉积物表面的氧环境抑制了0.35mg磷的释放(30%).研究表明,底栖附着藻类可以通过吸收磷和抑制沉积物磷释放降低水中营养盐含量.     

风浪作用下太湖梅梁湾水体磷负荷变化及与水体氧化还原特征关系

现场观测了一次风浪过程中风速的变化及水体中磷酸盐,溶解性铁等多种物化参数的变化过程.结合室内分析及模拟实验,分析了风浪作用下水体中磷酸盐的变化规律.溶解态铁磷比的变化规律显示随着风浪的增强和水体氧化性的升高,水体中溶解态磷与铁形成共沉淀从水体中去除的趋势得到增强.间隙水中铁磷比小于2,溶解态磷酸盐能够在动力条件下释放进入水体,但在水体中的稳定性受动力条件的制约.沉积物中磷酸盐的释放速率结果表明,分子扩散仅是水体磷负荷的部分来源,而间隙水直接释放导致的磷释放也只是水体中磷负荷的一部分,悬浮物的矿化分解和生物过程可能是梅梁湾内源性磷负荷的另一个重要原因.     

模拟水体pH控制条件下太湖梅梁湾沉积物中磷的释放特征

采用缓冲溶液控制水体pH值,模拟研究了太湖梅梁湾沉积物扰动悬浮状态下水体磷的释放规律(48h),分析了实验前后沉积物中磷的赋存形态组成及变化特征.结果表明,pH条件对沉积物磷释放具有显著影响,强酸性(pH=2.0)及碱性(pH=9.5,11.8)条件下皆利于磷的释放,但强酸性水体磷含量随时间逐渐降低,而碱性水体磷呈持续释放状态;中性条件(pH=7.2)磷的释放释放作用不明显,磷释放达到稳定状态(14b)后,碱性条件下(pH=9.5,11.8)磷释放量为酸性(pH=2.0,4.6)及中性(pH=7.2)条件下的4倍以上,通过对比释放前、后沉积物中磷的形态组成可知,酸性条件主要为钙结合态磷的释放;碱性条件主要是铁结合态磷释放,部分可发生再沉淀,转化为钙结合态磷,研究表明,梅梁湾沉积物中铁结合态磷的解析是沉积物磷的主要释放源,是水体内源磷增加的重要贡献者.     

湖泊沉积物磷钝化材料的研究进展

通常认为,磷是湖泊富营养化的主要限制因子,因此控制湖泊磷浓度和水平被认为是湖泊治理的关键.在外源磷输入得到有效控制之后,湖泊富营养化仍可持续几十年,这主要归咎于内源磷的释放.底泥原位化学钝化控磷技术因其操作性强、控磷效果明显,而被广泛作为湖泊内源磷的控制技术之一,而钝化材料的研发和应用是本项技术的核心.在世界范围内,研...     

动、静水条件下苦草(Vallisneria natans L.)对沉积物磷释放的影响

在浅水湖泊中,沉降在沉积物中的营养盐易受到水流的扰动再释放出来,而沉水植物可以在一定程度减少营养盐的释放.借助自主开发的生态水槽,在40 d的实验周期内检测动、静水条件下有、无苦草(Vallisneria natans L.)时沉积物、上覆水中磷含量变化,旨在为沉水植物对湖泊沉积物营养盐释放量的影响估算及水环境质量评价提供科学依据.结果表明:动水条件下,沉积物在没有苦草的保护下总磷含量下降21.8%,而有苦草的保护下总磷含量下降17.7%.苦草根系从周围沉积物中吸收磷,1~4 cm沉积物层的吸收量高于4~8 cm沉积物层.动水槽的上覆水中总溶解态磷浓度和总颗粒态磷浓度均大量增加,并且总颗粒态磷浓度相对于总溶解态磷浓度占较大比例.苦草减少了沉积物中磷的释放,并对上覆水中正磷酸盐有明显的吸收作用.     

浅水湖泊沉积物磷释放的波浪水槽试验研究

为探索浅水湖泊水动力扰动作用对沉积物内源营养盐释放的规律,采用波浪水槽试验研究了波浪扰动对太湖和巢湖沉积物悬浮和磷释放的作用.试验结果显示在强波浪扰动下,底泥大规模悬浮,使得水体中悬浮固体(SS)、总磷(TP)和溶解性总磷(DTP)含量显著升高,太湖和巢湖底泥水槽试验中上覆水体TP含量分别升高了6倍和3倍,DTP分别升高了1倍和70％,太湖底泥试验中溶解性活性磷(SRP)含量亦升高了25％.掀沙过程中,不但表层底泥间隙水中的溶解性磷释放到上覆水体当中,沉积物颗粒所吸附的磷也大量转化为SRP而解吸释放.然而,强波浪掀沙一段时间后,溶解态磷的释放逐渐受到限制.随着波浪扰动作用的持续,悬浮物的中值粒径减小,细颗粒组分的百分含量明显增加,使得悬浮物对溶解态磷的吸附能力增强;波浪扰动显著提高了水体的溶解氧浓度,也会促进水体铁锰物质的氧化,增大其对磷酸根离子的吸附能力.这些变化可能是波浪掀沙后期限制水体SRP浓度进一步升高的主要原因.太湖底泥波浪水槽试验的结果与太湖梅梁湾中心区域常见风浪扰动下底泥的悬浮起动情况相吻合,底泥起动的临界切应力也基本相同,强波浪掀沙的切应力条件及水体SS,TP及SRP浓度变化的特点也一致,表明本实验的结果接近太湖的实际状况.本研究说明太湖的水动力扰动能显著提高水体TP及SRP浓度,大波掀沙初期对底泥磷释放的影响最大,后期的影响强度则有所下降.     

贵州红枫湖水面挥发性汞释放通量的测定

应用通量箱方法研究Hg在贵州红枫湖水表面挥发性汞的释放通量。当水温在20－24℃时,湖面汞的释放量在89－196mg/(h.m^2)之间,汞的释放通量白天达到最大值,而夜间降到最小,湖泊表面挥发性汞的释放通量均具有显著的昼夜变化规律,湖面汞的流通量与太阳辐射相关,与底泥中汞含量也明显相关。     

东洞庭湖沉积物覆水后磷形态变化及其释放量

研究干燥覆水后低流速条件下东洞庭湖沉积物中磷的形态变化及释放量,可以为轻度富营养化湖泊中磷的生物地球化学循环提供基础数据,为季节性湖泊內源营养盐的迁移转化规律研究、內源营养盐的释放风险评价提供理论依据.本文采集处于干湿交替状态的东洞庭湖表层沉积物,利用室内模拟装置,研究风干沉积物低流速条件下覆水后沉积物及上覆水中磷的形态变化.结果表明,低流速覆水后东洞庭湖沉积物中的磷向上覆水及大气中迁移释放,上覆水中磷的释放量随覆水时长增大,释放速率随覆水时长减小,上覆水流速和磷释放量相关性显著.上覆水循环过程中释放到上覆水中的溶解态有机磷比溶解态活性磷更容易吸附于颗粒物而转化为颗粒态磷.覆水后沉积物中各形态有机磷、无机磷及磷的生物有效性均发生转变,覆水初期沉积物中无机磷向有机磷转化,磷的生物可利用性增大;上覆水循环过程中有机磷向无机磷转化,磷的生物可利用性减小;覆水后沉积物的无机磷的主要组分由铝磷转变为铁磷,有机磷的主要组分有从中活性有机磷向活性有机磷转变的趋势.     

太湖不同营养水平湖区沉积物磷形态与生物可利用磷的分布及相互关系

采用EDTA螯合剂法和不同的化学提取法,研究了太湖3个不同营养水平湖区中8个位点表层沉积物总磷、各组分磷及生物可利用磷的含量分布,探讨了太湖不同营养水平湖区表层沉积物的释磷潜力和生物可利用磷的来源．结果表明,太湖不同营养水平湖区表层沉积物总磷、无机磷和生物可利用磷含量分布差异较大,且与各湖的营养水平相一致．有机磷含量与有机质和含水率显著相关;沉积物中Fe-P和Ca-P对生物可利用磷的贡献较大,这部分磷具有较大的潜在释放风险．     

南四湖消落带底泥有机磷赋存形态及分布特征

研究南四湖消落带底泥有机磷赋存形态及分布特征,有利于全面揭示湖区各形态磷迁移转化规律,对南四湖富营养化防控及南水北调东线调水水质保障具有重要的科学意义。以南四湖消落带底泥为研究对象,采用改进Hedley连续分级提取法测定底泥中各形态有机磷含量,通过紫外可见分光光谱与三维荧光光谱技术表征底泥有机分子结构特征及稳定性,反映消落带有机磷结构及稳定性差异,运用Pearson相关性分析及主成分分析解析底泥各形态磷与其他理化指标的相关性。研究结果表明,南四湖消落带底泥总磷含量均值为679.90 mg/kg,其中有机磷(OP)占比20.03%~45.69%。各赋存形态有机磷含量及相对比例大小依次为:残渣态有机磷(67.58%)＞钙结合态有机磷(16.61%)＞铁/铝结合态有机磷(7.62%)＞碳酸氢钠提取态有机磷(5.97%)＞水提取态有机磷(2.22%)。南四湖消落带底泥OP含量及形态主要受内源影响,主要来自内源性微生物代谢。南四湖消落带西岸底泥磷释放风险高于东岸和南岸消落带。相关性分析发现,消落带底泥pH与磷含量显著负相关,表明随着底泥碱性的增强可能导致底泥磷向水体中释放的风险更高;底泥有机质与OP显著正相关,表明有机质可能是OP的重要载体;主成分分析发现底泥各形态磷呈正相关性,表明消落带底泥各形态磷具有同源性。研究结果可为南四湖湖区内源磷释放控制及富营养化风险防控提供科学依据。     

武汉东湖和南湖沉积物中磷形态分布特征与相关分析

采用七步连续提取法,探讨了东湖子湖(郭郑湖、庙湖)及南湖柱状沉积物中的水环境特征、不同赋存形态磷的垂向分布特征及所占的百分比,并分析了各形态磷之间的相关性.结果表明:通过分析采样点水环境特征,发现郭郑湖和南湖间隙水中总磷含量均高于上覆水体,并有较强的释放趋势;而庙湖间隙水中总磷含量小于上覆水,有较大的沉积趋势.通过分析不同赋存形态磷的垂向分布特征,发现可交换态磷、铝结合态磷、铁结合态磷和有机磷这几种生物活性磷含量随着深度的增加逐渐减少,并且15 cm以下含量变化不大;而闭蓄态磷、碎屑磷和自生钙磷这几种相对惰性的磷含量随着深度的增加变化趋势不明显.从不同形态磷的百分含量的变化幅度发现,南湖的变化范围最大,郭郑湖其次,庙湖的变化范围最小.各形态磷相关分析表明,郭郑湖总磷的增加主要来自于无机磷,其次来自于有机磷;庙湖总磷的增加主要来自于无机磷中的生物有效磷,有机磷对其贡献并不大;南湖无机磷和有机磷与总磷的关系都非常密切.     

云南阳宗海表层沉积物有机质组成结构对磷赋存形态特征的影响

利用连续提取分级的方法定量分析阳宗海表层沉积物磷赋存形态,阐明了沉积物C、N、H和O组成及溶解有机质(DOM)紫外-可见光谱特征,探讨沉积物元素组成及DOM组成结构对不同形态磷含量的影响.结果表明:(1)沉积物潜在可移动磷含量在68.67~124.70 mg/kg之间变化,平均占总磷含量的9.81%,表现为BD-PNa OH-nr PNH_4Cl-P;沉积物稳定磷含量在496.73~908.28 mg/kg之间变化,平均占总磷含量的60.86%.(2)沉积物C、N含量和疏水性DOM光谱参数A_(240-400)表现出北部高、南部低的变化趋势,但H/C、O/C和(N+O)/C摩尔比和亲水性DOM光谱参数A_(240-400)变化趋势则与之恰好相反.(3)沉积物NH4Cl-P含量与C、N和H含量之间呈显著正相关,但与H/C、O/C、(N+O)/C摩尔比和亲水性DOM光谱参数E_2/E_3值之间呈显著负相关;NaOH-rP和BD-P+NaOH-rP含量均与O含量及O/H摩尔比呈显著负相关;NaOH-rP、BD-P+NaOH-rP和HCl-P均与疏水性DOM光谱参数A_(240-400)值之间呈显著正相关.因此,天然有机质元素组成及官能团结构是影响沉积物磷赋存形态的重要因素.