滇池福保湾沉积物磷的形态及其与间隙水磷的关系

研究了滇池福保湾沉积物中磷的地球化学形态及间隙水中PO43--P含量的垂向分布特征.福保湾沉积物磷形态空间差异大,河口区TP高达(5630.59±424.25)mg/kg,东西沿岸区TP只有200-300mg/kg,无机磷(I-P)是TP的主要部分,占TP的55%-74%,铁/铝结合态磷(Fe/Al-P)是I-P的主要组成部分,约占I-P的90%,不稳定性磷∞P)含量很低,只占TP含量的0.5%.福保湾沉积物具有极高的Fe/Al-P含量,说明湾内具有很高的内源磷负荷,这与福保湾水体严重富营养化和藻类暴发关系密切.湖湾沉积磷的垂向分布规律较复杂,但基本上是随深度增加而减小,说明福保湾周边区域近几年人类活动作用加强,褐保湾污染有加重的趋势.在湾内不同区域应用Peeper(渗吸膜式)技术,获得了间隙水中PO43--P的垂向分布特征,PO43--P浓度自上覆水向下层间隙水呈先升后降,反映它们有自间隙水向上覆水扩散的趋势.福保湾间隙水PO43--P浓度同沉积物L-P含量具有显著正相关性(α=0.05),但Fe/Al-P、Ca-P、org-P和TP含量未发现有明显的相关关系.     

非稳沉采煤沉陷区沉积物-水体界面的氮、磷分布及迁移转化特征

以淮南后湖非稳沉采煤沉陷区沉积物-水体界面为研究对象,分析该湖未开发区(A区)、水产养殖区(B区)和水生蔬菜种植区(C区)3个功能区上覆水-间隙水-沉积物体系中氮、磷分布及其迁移特征.结果表明,氮、磷在不同水体界面的分布差异较大.其中上覆水中氮、磷浓度表现为A区B区C区;间隙水中氮、磷分布差异不显著,然而各功能区间隙水的氮、磷浓度明显高于上覆水,氮、磷主要由间隙水向上覆水中移动;沉积物中氮、磷含量以C区最高.后湖采煤沉陷区水体表现出氮污染、磷限制的现象.     

鄱阳湖流域赣江(南昌段)沉积物磷赋存形态特征及释放风险分析

本研究采用化学连续提取法,分析赣江南昌段表层沉积物磷赋存形态特征及其生物有效性,并通过等温吸附实验探讨了沉积物磷释放风险。结果显示:赣江南昌段表层沉积物总磷(TP)含量范围为235.21~702.24 mg/kg,均值为522.93 mg/kg,具有较高的空间异质性。所有采样点位中无机磷(IP)均以闭蓄态磷(Oc-P)为主要赋存形态,各形态无机磷含量特征表现为:Oc-P>铁结合态磷(Fe-P)> 碎屑钙磷(De-P)> 自生钙磷(ACa-P)> 可交换态磷(Ex-P)> 铝结合态磷(Al-P);有机磷(OP)以残渣态有机磷(Res-P_o)为主要赋存形态,按活性划分表现为:非活性有机磷(NOP)> 中活性有机磷(MLOP)> 活性有机磷(LOP)。生物有效磷(BAP)含量范围为61.59~218.27 mg/kg,占TP含量的比例为27.07%。BAP总量及占TP的比例均处于较低水平,沉积物内源磷释放风险较低。BAP中Fe-P平均占比为56.72%,表明沉积物磷潜在释放风险主要来源于Fe-P。TP、Fe-P和De-P之间均存在显著相关关系,表明外源输入可能是赣江沉积物磷的主要来源。采样期间赣江南昌段沉积物磷平衡浓度(EPC₀)高于上覆水溶解性活性磷(SRP)浓度,磷吸附饱和度(DPS)均低于沉积物磷大量流失的临界值25%,表明此阶段沉积物磷虽作为上覆水的“磷源”,但出现大量释磷的可能性不高。因此,沉积物内源磷释放引起赣江水体富营养化的风险不高,这意味着赣江水体应更多关注外源输入问题。本研究结果为赣江南昌段水环境的科学管理提供了数据支撑和科学依据。     

苦草(Vallisneria natans)衰亡对水-沉积物之间磷迁移的影响

采用沉水植物苦草(Vallisneria natans)为研究对象,在其衰亡期测定群落内、外上覆水及沉积物各形态磷的含量,以探究沉水植物在其衰亡期对上覆水和沉积物中各形态磷的影响.结果表明:苦草衰亡过程中上覆水中总磷、可溶性总磷、溶解性活性磷、颗粒磷、可溶性有机磷浓度的变化相对平稳,与对照组相比无显著差异;沉积物中各形态磷含量均呈小幅度上升趋势,在实验结束时,苦草组沉积物中总磷含量为719.27 mg/kg,和初始值比增加了14.68 mg/kg,无机磷和有机磷含量分别增加了12.06和2.20 mg/kg,氢氧化钠提取磷和盐酸提取磷含量分别增加了7.05和4.29 mg/kg.总体来看,沉水植物苦草在其衰亡过程中分解速率较慢,对水-沉积物之间各形态磷含量无显著影响.     

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.     

磷在"沉积物-自然生物膜-上覆水"三相体系中的迁移转化

地表水体中沉积物表面通常会附着一层自然生物膜,对上覆水-沉积物界面化学物质的迁移转化有着重要的影响.以往研究往往会忽略这一生物层面,因而,开展磷在"沉积物-自然生物膜-上覆水"三相界面之间的迁移转化研究具有重要的实际意义.以软性填料表面形成的自然生物膜模拟沉积物表层以及悬浮颗粒物表层的自然生物膜,开展磷在沉积物-自然生物膜-上覆水之间的迁移转化过程研究.结果表明:有无曝气情况下,自然生物膜界面的存在均能够显著降低上覆水中总磷、溶解态总磷、溶解态无机磷的含量,明显抑制沉积物中可交换态磷向上覆水释放.研究证明自然生物膜在水体磷的迁移转化中起着不可忽视的作用,在研究沉积物-上覆水界面之间磷的迁移转化行为时,要充分考虑自然生物膜界面的存在.     

滇池水体不同形态磷负荷时空分布特征

利用Arc GIS空间插值的方法,通过2013年逐月监测(12个月)36个站点水量及不同形态磷浓度,揭示滇池水体磷浓度和磷负荷的时空变化,并探讨不同形态磷负荷的组成贡献,旨在为进一步实施滇池水污染治理及污染负荷控制提供依据.结果表明:滇池水体总磷(TP)浓度在0.13~0.46 mg/L之间,其中颗粒态磷(PP)浓度占TP浓度的72.6%,溶解性活性磷(SRP)浓度占TP浓度的12.8%,溶解性有机磷(DOP)浓度占TP浓度的14%;2013年水体TP负荷为251 t/a,其中PP负荷为190 t/a,SRP负荷为26 t/a,DOP负荷为34 t/a;滇池水体PP负荷对TP负荷的贡献最大,为76%,其次为DOP和SRP,贡献分别为13%和10%;TP及不同形态磷浓度与其负荷在季节分布上差异显著,负荷随季节变化呈现秋、冬季较高,春、夏季较低,而浓度呈现夏、秋季较高,冬、春季相对较低的趋势.定量评估滇池水体不同形态磷负荷及其组成贡献,对进一步揭示滇池藻源和泥源内负荷对水污染的贡献具有重要意义.     

Ge湖沉积物理化特征及磷释放模拟

对Ｇｅ湖表层底泥、柱状层样和间隙水进行理化分析分析，模拟不同条件下的沉积物磷释放。结果表明，０￣２０ｃｍ深度范围内，各项理化指标变化较大；大于２０ｃｍ后差异较小。当提高沉积物－水体系温度、降低氧含量（或Ｅｈ），提高ｐＨ及施以水动力作用时，可促进沉积物磷释放进程。无菌条件对磷释放有抑制作用。采用实验模拟和间隙水浓度扩散模型计算得到的磷总释放量分别为１０．６５ｔ／ａ和９．４０ｔ／ａ，其中湖面网围区释放     

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．     

滆湖沉积物理化特征及磷释放模拟

对滆湖表层底泥、柱状层祥和间隙水进行理化分析,模拟不同条件下的沉积物磷释放。结果表明,0~20cm深度范围内,各项理化指标变化较大;大于2cm后差异较小。当提高沉积物-水体系温度、降低氧含量(或Eh),提高pH及施以水动力作用时,可促进沉积物磷释放进程。无菌条件对磷释放有抑制作用。采用实验室模拟和间隙水浓度扩散模型计算得到的磷总释放量分别为10.65t/a和9.40t/a,其中湖面网围区释放量占全湖总量的28.2~35.4%。建议适度控制网围养殖规模,以减少内源磷污染。     

滇池表层沉积物铵态氮吸附特征

为研究滇池内源污染特征,2013年利用GIS软件针对滇池全湖布设36个采样点,采集表层沉积物,研究滇池表层沉积物铵态氮(NH_4+-N)吸附特征,同时分析沉积物的理化性质对NH_4+-N吸附特性的影响.结果表明:滇池表层沉积物对NH_4+-N的吸附量在前2 h之内呈增长趋势,吸附速率较大,之后沉积物对NH_4+-N的吸附量不随时间变化而变化,基本达到平衡,最大吸附速率均发生在0~5 min内;不同区域表层沉积物NH_4+-N最大吸附速率平均值表现为:外海南部湖心区外海北部草海,最大吸附量平均值表现为:湖心区外海南部外海北部草海,吸附效率平均值表现为:外海北部草海湖心区外海南部;沉积物对NH4+-N的吸附量与NH_4+-N的初始浓度大致呈线性关系,并且低浓度下表现出很好的吸附/解吸特征;滇池表层沉积物NH_4+-N的吸附解吸平衡浓度(ENC0)高于上覆水中NH_4+-N浓度,表明沉积物中NH_4+-N有向上覆水中释放的风险,沉积物在很长一段时间内起到水体污染"源"的作用;ENC0与沉积物中总氮、NH_4+-N含量呈显著正相关,本底吸附量和有机质总量呈显著负相关,沉积物吸附NH_4+-N主要受有机质的影响.     

滇池沉水植物生长过程对间隙水氮、磷时空变化的影响

2015年6-10月通过原位采集滇池沉水植物分布区和无植物对照区柱状沉积物间隙水,分析其溶解性总氮(DTN)和溶解性总磷(DTP)、溶解性无机氮(DIN)和溶解性无机磷(DIP)及溶解性有机氮(DON)和溶解性有机磷(DOP)浓度的时空变化,探讨沉水植物分布对间隙水氮、磷浓度、形态贡献及氮磷比的影响.结果表明:滇池沉水植物生长过程显著影响间隙水氮、磷浓度.与无植物对照区相比,沉水植物生长过程对间隙水氮浓度的削减主要发生在6、8月,而对间隙水磷浓度的削减主要发生在7月,反映了沉水植物对氮、磷两种元素的生物地球化学循环作用机制不同;间隙水氮形态贡献受季节性影响较大,6-7月以DON贡献为主,沉水植物分布区和无植物对照区分别达到61%和84%;而8-10月以DIN贡献为主,沉水植物分布区和无植物对照区分别为76%和75%;沉水植物分布区磷形态贡献随季节波动变化,沉水植物分布区以DOP贡献为主(63%),无植物对照区以DIP贡献为主(62%);沉水植物生长对沉积物间隙水各形态氮磷比影响显著.沉水植物生长显著增加间隙水DTN/DTP比,尤其是DIN/DIP比,相反降低DON/DOP比.沉水植物对间隙水氮、磷吸收及转化过程改变了沉积物氮、磷释放机制,从而影响上覆水氮、磷组成及氮磷比,很可能会影响到浮游植物生长及藻类水华过程,这对于湖泊水质管理具有重要意义.     

太湖入、出湖湖区磷的特征及其影响因素分析

为进一步了解人类活动及环境因子对太湖磷污染的贡献,揭示磷在太湖不同介质中的迁移转化规律,本文以太湖主要入湖湖区竺山湖、西部沿岸区、南部沿岸区和主要出湖湖区东太湖为对象,调查了表层水、上覆水、间隙水和沉积物中总磷(TP)分布的概况,分析了不同介质中磷的交换特征及其影响因素.结果表明,表层水和上覆水TP浓度基本相当,平均值均为0.10 mg/L,上覆水和间隙水TP差异较大,间隙水平均浓度约为上覆水的7倍,表层沉积物TP含量为474～2160 mg/kg.在本研究水域中,TP具有较强的沉积物吸附特性,沉积物作为“汇”的特征明显强于其“源”的特征,且磷的留存能力高度依赖于铁浓度.空间分布上,入湖湖区磷污染程度明显高于出湖湖区,竺山湖和西部沿岸区存在较大的底泥污染释放风险,但竺山湖外源污染影响较内源污染更加突出,应列为当前太湖磷治理重点关注的区域,建议以控源截污作为竺山湖周边区域的治理重点.西部沿岸区需注重外源和内源污染同步控制.南部沿岸区周边区域需妥善处理好未来经济发展与废水排放负荷的关系.     

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.     

2001—2018年滇池总磷出入湖通量变化与源汇效应

磷的外源输入与底泥源汇变化是湖泊富营养化形成的重要原因,解析磷出入湖关键过程及其平衡变化对湖泊环境治理具有重要意义。本研究针对滇池外海出入湖磷通量变化问题,融合水文水质观测数据和HBV水文模型模拟数据,使用LOADEST负荷统计模型解析了2001-2018年滇池外海入湖河流、大气沉降和出湖河流的磷通量变化特征,评估了湖体总磷的源汇效应及其影响因素。结果表明:①2001-2018年滇池外海入湖磷通量年际间波动范围大,在118~700 t/a之间,多年平均入湖磷通量为280.61 t/a,其中河流平均输入251.97 t/a,大气沉降平均输入28.64 t/a,在研究的气象水文因子中,入湖磷通量主要影响因素是入湖流量和调水量,其次是降水;②滇池外海年均出湖总磷通量42.25 t/a,在8~84 t/a之间波动,出湖通量变化主要受入湖流量与调水量的影响,其次是气温;③在年和月的时间尺度上,滇池外海均表现为磷的环境汇,多年平均磷滞留量为238.36 t/a,但在部分年份(2009、2018年)逐日尺度上存在源效应。针对滇池外海常年表现磷的环境汇问题,调水工程对降低磷的滞留率有显著作用,但仍无法有效解决磷在湖泊中富集的问题。滇池外海持续的磷汇效应将增加湖泊未来水生态安全风险。     

滇池入湖河流磷负荷时空变化及形态组成贡献

研究了2013年滇池主要入湖河流总磷(TP)及各形态磷浓度的时空变化与入湖负荷特征,并探讨了不同形态磷的入湖负荷贡献.结果表明:(1)滇池河流入湖TP浓度在0.11~1.93 mg/L之间,以溶解性无机磷(DIP)和颗粒态磷(PP)为主,溶解性有机磷(DOP)浓度较低;(2)滇池河流入湖磷负荷总量为280.51 t/a,绝大多数河流主要以DIP形态入湖,平均贡献率为43.48%;PP形态入湖负荷次之,平均贡献率为31.64%;DOP入湖负荷较低,平均贡献率为24.88%;(3)DIP入湖负荷贡献率较高值出现在3、4和11月的枯水期,平均入湖负荷贡献率达到55.30%;PP入湖负荷贡献率较高值出现在1和7月,平均入湖负荷贡献率为56.14%;DOP入湖负荷贡献率月变化差异较小,最高值出现在12月,贡献率为21.85%;(4)研究滇池入湖河流污染负荷不仅要考虑溶解态无机磷的贡献,而且需要重视PP和DOP负荷,控制滇池入湖河流污染负荷需要考虑不同河流不同形态磷负荷组成及月变化差异特征,有针对性地采取相应措施.