波浪作用下沉积物中氮、磷释放速率的试验研究

湖泊或海湾中的沉积物吸附氮(N)、磷(P)等元素所形成的沉积层成为水体富营养化的內源。在波浪作用下,尤其是强浪作用下,沉积物中的N、P会通过内源释放作用大量进入水体中。本文在自制的U型水槽中开展实验,采用不同水头差来模拟波浪的循环荷载作用,研究了沉积层中的N、P在静置固结状态(Ⅰ)、加波未液化状态(Ⅱ)、加波液化状态(Ⅲ)下的释放规律,并给出该试验条件下的沉积物释放速率的拟合方程。试验结果表明:沉积物中总氮(TN)和溶解性总氮(TDN)的释放速率会随着水动力作用的增强而增加;总磷(TP)、溶解性总磷(TDP)和活性磷酸盐(SRP)的释放速率也随着水动力作用增强而增加,但水体中悬浮物(SS)含量过高会限制其释放速率。     

Annual Variation of Benthic Nutrient Fluxes in Shallow Coastal Waters (Gulf of Trieste, Northern Adriatic Sea)

Abstract. Benthic fluxes of dissolved N. Si and P nutrients, alkalinity, dissolved inorganic C (DIC), and O₂ from sediments in the Gulf of Trieste (northern Adriatic, Italy) were measured monthly for 16 months, using laboratory incubated flux chambers at in siru temperatures in the dark. The annual average fluxes were: 02 = -19.3 ± 8.2, DIC = 13.7 ± 9.6, NO3 = -0.04 ± 0.16, NH4 = 0.3 ± 0.4. PO₄= 4.001 ± 0.01, Si = 0.9 ± 0.1 mmol m-² d^-1, with strong temporal fluctuations. The highest effluxes of all nutrients and DIC were observed in the summer. Small effluxes of DIC and NH4 and influxes of Si and PO4 were observed in late winter. Only NH₄ (ca. 50%) and Si (ca. 70%) fluxes were significantly correlated with temperature. This correlation suggests that the rate of downward input and the quality of sedimented organic matter (autochthonous and allochthonous) were superimposed on the temperature fluctuations. High DIC, NH₄ and Si effluxes observed in May 1993 during low temperature were due to the degradation of sedimentary organic matter produced by an early spring bloom of benthic microalgae which occurred about 6 weeks earlies while the autumn phytoplankton bloom was simultaneously reflected in enhanced benthic fluxes due to higher temperature. The role of benthic biological advection in this transport across the sediment-water interface, evaluated by comparison between measured benthic and calculated diffusive fluxes from nutrient pore water concentrations, was of minor importance. This is probably due to low infaunal activity throughout the year it was localized mostly in the narrow surficial layer. The annual average diffusive fluxes of NH4 and PO4 were higher than those measured, probably due to the presence of nitrificationdenitrifi-cation processes and redox-dependent chemical reactions at the oxic sediment-water interface, respectively. Only during bottom-water hypoxia in September 1993 did strong PO₄ effluxes prevail. Calculations based on the Redfield stoichiometry of oxic decomposition of organic N to NH4 and NO3, and differences between diffusive and measured NH₄ fluxes showed that denitrifkation averaged 0.8 mmol m^-2 d^-1. Significant correlations between NH₄ and PO₄ DIC and Si, and NH4 and Si fluxes suggested their parallel regeneration and utilization at the sediment-water interface. The nutrient fluxes observed were not significantly linked to O₂ consumption, suggesting also that anaerobic oxidation processes were important at the sediment-water interface in the gulf. The N, P and Si nutriqnts released from sediment pore waters are probably utilized in benthic microalgal and bottorn-hater primary production. This indicates that pelagic and benthic communities in the central part of the Gulf of Trieste function relatively independently of each other.     

珠江口海域无机氮和活性磷酸盐含量的时空变化特征

主要利用1998年在珠江口海域连续同步观测资料，研究该海域无机氮、活性磷酸盐含量和富营养化状况。结果表明，无机氮主要来自四个口门的径流，但深圳湾附近的陆源亦有一定贡献；无机氮的形态主要以硝酸氮为主，而在深圳湾附近海域则以氨氮为主；无机氮含量普遍超过0．30mg/dm^3的我国海水水质标准二类标准值，大部分海域已超过0．50mg/dm^3的四类水质标准值，径流对活性磷酸盐含量的贡献不显著，而深圳湾附近的陆源则有明显的贡献，从珠江口附近由沿岸流和涨潮流带来的活性磷酸盐亦有明显的影响；除深圳湾附近海域活性磷酸盐含量超过0．030mg/dm^3的二类海水水质标准值外，其他海域基本符合0.015mg/dm^3的一类海水水质标准值要求。该海域的N／P值普遍较高，而且北部海域的高于南部海域；最高值超过300，最小值也大小30；该水域的营养盐主要为磷限制。     

臭氧及臭氧类高级氧化技术降解甲基对硫磷的效能

文章研究了臭氧及臭氧类高级氧化技术(AOPs-O3)在不同pH条件下降解甲基对硫磷(MP)的效能。结果表明,在pH 3~10的条件下(反应过程控制pH),单独臭氧化5min即可完全降解MP,但不同pH下化学耗氧量(COD)和有机磷的释放率差异明显。在pH为3.3,7.5和9.4的条件下单独臭氧30min后COD的去除率分别为55.17%,89.64%和93.10%,有机磷的释放率分别为16.33%,95.00%和99.99%。考虑酸性条件下可以规避碳酸盐的负面影响(特别是高浓度废水),利用O3/H2O2/Ti(IV)在pH 3.3条件下处理MP溶液,COD去除率和有机磷释放率分别达到89.64%和81.57%。相对法计算求得MP与O3和羟基自由基(·OH)的速率常数分别为31.98L·(mol·s)-1和7.488×109 L·(mol·s)-1。活性污泥法的测试结果表明,MP经O3/Ti(IV)/H2O2(pH=3.3)和O3(pH=9.4)可提升含MP废水的可生化性,但与培养液体系相比仍具有一定的毒性。     

大型海藻孔石莼抑制浮游微藻生长的原因初探--种群密度及磷浓度的作用

本文以磷浓度和种群密度为变量 ,以亚心形扁藻为浮游微藻代表 ,采用实验生态学手段研究了大型海藻孔石莼与浮游微藻 (亚心形扁藻 )间的竞争。结果显示 ,不论营养盐浓度如何 ,高密度的孔石莼皆能显著抑制浮游微藻的生长。分析显示 ,高密度的孔石莼压制浮游微藻生长的原因 ,不是由于对氮、磷等营养盐的竞争所致 ,而可能是其他原因所致。     

长江口、杭州湾水域沉积物中磷的化学形态分布特征

污染物进入水体后,其最终的归宿行为与赋存状态是当今环境科学研究的重要方向.沉积物中磷形态的研究对了解磷在污水排放过程中的动态循环以及磷酸盐在水体-沉积物界面的迁移转化都具有十分重要的意义[1,2].目前在长江口、杭州湾水域已建成“上海市合流污水一期工程”、“星火开发区污水排海工程”、“上海市污水治理二期工程”等污水集中外排工程.针对该水域的竹园、白龙港和星火污水排放口附近沉积物中磷的化学形态和分布状况进行了研究.     

渤海湾水环境氮、磷营养盐分布特点

渤海是一个半封闭的陆架边缘海,主要由辽东湾、渤海湾、莱州湾及中央海区组成,面积为7.7×104 km2,平均水深18 m[1].近些年富含氮、磷营养盐的工农业废水的大量排放使得渤海湾营养盐结构发生了很大变化,同时导致渤海湾局部海域“赤潮”频繁发生.营养物质进入水体后,将会在水与沉积物之间发生迁移,其中一部分可以与钙、铁或铝络合形成沉淀,或吸附到矿物颗粒的表面而转移到沉积物中.近海沉积物可以看作营养物质的“蓄积库”.沉积物中营养物质的再生,对水体中营养盐的收支和营养盐循环动力学有着及其重要的作用[2].     

南沙群岛海域表层沉积物中磷的形态分布特征

根据2002年56月南沙群岛海域调查时采集的表层沉积物样品,分析了磷的含量并把磷分为总磷(PT)、无机磷(PIN)、有机磷(POR)、非磷灰石结合态磷(PNAI)、磷灰石结合态磷(PAI)5种赋存形态。利用EPM-810Q电子探针测试沉积物的化学成分,讨论了沉积物中磷的形态和分布以及沉积物的地球化学特征与环境的意义。结果表明,调查海区表层沉积物中磷灰石结合态磷与无机磷的含量变化主要受控于生物活动,它们具有同源关系,同属可被生物利用而再次进人生物地球化学循环的磷。沉积物中的总磷和有机磷与FeO显著相关。沉积物中磷灰石结合态磷与CaO显著相关,它的来源和输入方式受控于水体中碎屑颗粒沉积作用的影响。     

2001-2002年天目湖(沙河水库)浮游植物的生态学研究

2001年6月~2002年5月,对天目湖进行的浮游植物周年调查表明,天目湖共有浮游植物7门75属,其中年平均丰度为5026.20×104个/L,以蓝藻为主,占总丰度的54.45%;而年平均生物量为(15.364±9.103)mg/L,其中硅藻居首位,为6.634 mg/L,占浮游植物年平均生物量的43.18%;其周年变化是丰度和生物量最高值均出现在5月,丰度在5月和9月出现2个峰值,而生物量则在5、7、10月出现3个峰值。浮游植物丰度从大坝处1#点到河流入湖口的9#、10#点变化不明显但略有增加,而生物量则呈明显增加。通过对水温、透明度、营养盐与浮游植物丰度和生物量的线性回归分析发现,浮游植物丰度、生物量与水温、TP存在显著的正相关,而与N/P比、透明度存在显著性负相关,与TN相关性不是很明显。     

微小亚历山大藻(Alexandrium minutum)的氮磷吸收、生长、产毒动态变化

采用浮游植物计数法、高效液相色谱串联质谱法、分光光度法等分析方法,探索了微小亚历山大藻(Alexandrium minutum)在批次培养过程中氮磷吸收、产毒、生物量、p H等参数的动态变化关系。结果表明,微小亚历山大藻对磷的吸收迅速,可以将磷储存于体内,待生长使用。该藻对氮的吸收相对缓慢,环境中氮缺乏时,产毒量不再增加,说明氮对产毒有着重要的调控作用。在第二对数期中出现了碳限制环境,导致叶绿素a在碳限制条件下无法表征藻的生物量,相反,叶绿素a和生物量呈负线性关系,可能是叶绿素转化成其它含碳物质,用于生长。毒素不仅存在于细胞体内,培养液中(胞外)也含有毒素,并且胞外毒素从稳定期开始逐渐升高。胞内毒素的组成中GTX1/4占据绝对优势,GTX2/3含量相对较少。生长延缓期和第一对数期,各种毒素组成比例相对稳定,而在随后的生长期内,GTX1/4在总毒素中的占比逐渐上升,GTX2/3占比逐渐下降,表明微小亚历山大藻毒素组成会随着生长周期的变化而发生变化。