亚热带地区典型水库流域氮、磷湿沉降及入湖贡献率估算

为了探究汤浦水库流域氮、磷湿沉降对水库水体营养的贡献率,本研究对2014 2015年的汤浦水库流域4个采样点的雨水及3条溪流进行样品收集,测定其中磷和不同形态氮的质量浓度,分析汤浦水库流域大气湿沉降中氮、磷营养盐的分布特征,并估算氮、磷营养盐湿沉降对汤浦水库入库负荷的贡献率.结果表明:湿沉降中总氮(TN)平均浓度为1.02±0.58 mg/L,氨氮、硝态氮和有机氮浓度占TN浓度的比例分别为60.65%、34.07%和5.28%;总磷(TP)平均浓度为0.033±0.028 mg/L.4个采样点湿沉降中氮、磷浓度均表现为冬春季(少雨季)高、夏秋季(多雨季)低.空间上,王化点位的各形态氮和总磷浓度显著高于其他3个采样点.TN和TP年均湿沉降通量约为18.15和0.62 kg/(hm~2·a),年均沉降总量为834.94和28.39 t;库区TN和TP水面湿沉降量为24.14和0.82 t,直接贡献率占河流输入的1.77%和3.07%.湿沉降来源的氮、磷营养盐随河流输入的间接贡献率为8.3%和4.6%.综上所述,氮、磷湿沉降是水库外源营养的重要输入部分,深入掌握其时空分布特征及入库贡献率是进一步加强流域管理和减轻水库外源营养输入的重要前提.     

洪泽湖入湖河流沉积物有机磷分布特征及外源输入对其形态转化的影响

为探究洪泽湖入湖河流沉积物有机磷的空间分布及外源输入对其形态转化的影响,本文利用Ivanoff法开展有机磷形态特征研究,并通过实验室添加常见外源有机质和铁离子,深入探讨外源物质对沉积物有机磷形态变化的长期影响.研究结果表明,洪泽湖入湖河流沉积物有机磷含量范围为34.8～398.6 mg/kg,占总磷的7.7%～36.9%,其中非活性有机磷(NOP)中活性有机磷(MLOP)活性有机磷(LOP).濉河沉积物LOP平均占比为19.4%,高于其他河流,而成子河NOP平均占比最高,为56.41%,表明有机磷的空间分布不均匀.总体而言,安河和濉河沉积物中总氮、总磷和有机磷含量显著高于成子河和淮河,显示前两条河流有较高的污染水平.冗余分析表明河流沉积物有机磷形态明显受到其理化性质影响,而不同污染程度沉积物的影响因素有所不同.外源物质添加能够活化沉积物的有机磷,促使NOP向LOP和MLOP转化,有机质输入引起的沉积物有机磷形态变化要大于铁元素输入,而外源物质输入对污染较重河流沉积物的有机磷转化作用更为显著.因此,减少入湖河流周边的外源污染排放是减少湖泊生物可利用磷的有效途径.     

三峡水库香溪河库湾拟多甲藻(Peridiniopsis)水华对环境中磷的响应机制

于2015年春季拟多甲藻水华暴发期在香溪河支流高岚河、南阳河与干流设置9个采样点,探讨浮游植物种群与水体总磷浓度等环境因子的相关性;同时,分离纯化拟多甲藻后,设置5个不同磷浓度(0、0.005、0.020、0.100、0.600 mg/L)对其进行实验室培养,分别测定其比生长速率;在对数生长期,检测不同磷浓度培养下的藻细胞的快速光曲线及其参数;检测不同磷浓度培养下的藻细胞对外源无机碳的吸收效率及其参数.结果表明,水体中总磷浓度越高的河段,拟多甲藻细胞密度越高;培养基中磷浓度越高,拟多甲藻的比生长速率越大,光合效率越高,其对外源无机碳的吸收能力越强.这些结果表明高磷的水环境可能是促使拟多甲藻形成水华的关键因素之一.     

湖泊沉积物-水界面磷的迁移转化机制与定量研究方法

湖泊磷循环主要指磷在沉积物、上覆水和生物体间的迁移转化,而沉积物-水界面磷的迁移转化作为富营养湖泊磷循环的关键过程,备受关注.本文就国内外研究进展,综述了磷在上覆水、沉积物中的赋存形态和生物有效性,沉积物-水界面磷迁移转化的机制与定量研究方法.探讨沉积物性质、环境因子和生物特性对界面磷迁移的驱动机制,以及磷在浅水湖泊、深水湖泊中迁移转化机制的差异,指出现阶段迁移机制的研究多集中在单因素和定性化方面,而对多因素和定量化的研究还相对缺乏,未来可深入探究多因素耦合作用下磷的迁移规律.分析了野外调查、模拟实验、质量衡算和模型等研究方法的优缺点及适用情况,提出未来可将野外调查、模拟实验和模型法相结合,借助野外调查识别磷的迁移过程,模拟实验验证磷迁移的机制,并以野外调查和模拟实验的数据和结论为基础,构建模型量化具体迁移过程及其对湖泊磷循环的贡献,从而全面认识磷迁移转化规律.最后,提出了未来湖泊沉积物-水界面磷迁移研究需要关注的几个方面.     

人工湿地研究现状与展望

自1950s开始系统性研究以来,人工湿地研究日趋深入,也得到了广泛的应用.本文基于文献报道,对人工湿地研究的历程特别是我国的研究进行了分析,分为起步探索、迅猛发展和规范应用三个阶段.梳理了人工湿地的研究现状,主要集中在如何提高脱氮除磷效率、对新兴污染物的去除、人工湿地根区微生物结构与功能以及人工湿地模型四个方面.核心还是提高人工湿地对污染物的去除效率并解释其机理.未来需要长期监测数据支撑的理论实践结合的设计规程;进一步揭示人工湿地的生物过程;建立合理简化的模型,对系统进行准确预测.     

First-principles investigation of the concentration effect on equilibrium fractionation of Ca isotopes in forsterite

Previous theoretical studies have found that the concentration variations within a certain range have a prominent effect on inter-mineral equilibrium isotope fractionation(10^3 lna).Based on the density functional theory,we investigated how the average Ca–O bond length and the reduced partition function ratios(10^3 lnb)and103lna of 44 Ca/40 Ca in forsterite(Fo)are affected by its Ca concentration.Our results show that Ca–O bond length in forsterite ranges from 2.327 to 2.267 A with the Ca/(Ca+Mg)varying between a narrow range limited by an upper limit of 1/8 and a lower limit of 1/64.However,outside this narrow range,i.e.,Ca/(Ca+Mg)is lower than1/64 or higher than 1/8,Ca–O bond length becomes insensitive to Ca concentration and maintains to be a constant.Because the 10^3 lnb is negatively correlated with Ca–O bond length,the 10^3lnb significantly increases with decreasing Ca/(Ca+Mg)when 1/64相似文献   

Macrophyte‐driven transient storage and phosphorus uptake in a western Wisconsin stream

Investigations of phosphorus cycling and transport in streams lend insight into potential mechanisms of nutrient sequestration and can help mitigate human impacts. In this study, we examined the relationship between transient storage and phosphorus uptake in a cold‐water stream in western Wisconsin. Hydrological characteristics, nutrient spiralling metrics, macrophyte biomass, and geomorphological properties were quantified in 7 reaches of Spring Coulee Creek using injections of a conservative tracer alone or with added PO₄^3?. Fraction of median travel time due to transient storage (F_med²⁰⁰) was correlated with macrophyte biomass (r = .794, p = .033), and PO₄^3? uptake velocity was correlated with F_med²⁰⁰ (r = .756, p = .049). Stepwise linear regression was used to build models for transient storage and uptake velocity. Macrophyte biomass, stream bed slope, and riffle to pool ratio accounted for 99.6% of the variation in transient storage (p < .001). Transient storage, canopy cover, and slope accounted for 98.0% of the variation in uptake velocity (p = .002). This study shows that transient storage, primarily resulting from macrophyte beds, can be a significant factor regulating phosphorus uptake in stream ecosystems.     

苏北溱湖芦苇和芦苇+香蒲群落中植物对湿地土壤N、P的固持效果

湿地土壤是湿地生态系统固持氮(N)、磷(P)的重要库,水生高等植物在湿地土壤固持N、P过程中起到了非常重要的作用.本研究采用室外取样与室内实验结合的方法,对溱湖湿地两种主要湿地类型(芦苇(Phragmites australis)群落和芦苇+香蒲(Typha latifolia)群落)影响湿地土壤N、P固持过程的规律展开研究.分析了芦苇、香蒲各器官生物量和总氮(TN)、总磷(TP)含量及储量对于土壤各土层TN和TP含量的影响.结果显示:(1)溱湖湿地对于水体TN和TP有一定的削减作用,且对TN的削减作用更大;(2)芦苇可以增强湿地土壤(30 cm以下的土层)富集N的效率,并且芦苇+香蒲群落中土壤固N效率更高,芦苇植株内TN和TP储量都是根茎叶穗,而香蒲则是根穗茎叶;(3)芦苇和香蒲茎、叶器官的TN和TP含量在夏季均显著高于其他几个季节,尤其是芦苇茎的TN含量在夏季高出其他几个季节70%~84%,而TP含量甚至高出其他几个季节81%~92%;(4)芦苇、香蒲对于P贫瘠的响应机制不同,导致芦苇会消耗土壤P,而香蒲的介入可以抵消这一消耗过程.因此,芦苇+香蒲的植物配置模式可以提高湿地土壤固持N、P的综合效率.     

输水对于桥水库水质时空变化的影响

研究输水对水库水质时空变化的影响有助于科学预测水体富营养化及防控水华暴发.本文以于桥水库为例,基于2011-2015年实测资料分析入库水质——水温、总氮（TN）、总磷（TP）与流量的相关关系;并以2012年为典型年,运用平面二维"水动力-水质"数学模型模拟库区水质变化随入库流量的响应关系.研究表明：（1）11月-次年4月水库水温受气温控制,入库与库区水温差异不明显;5-10月,非输水期库区上游水温最高,输水期入库温差随流量增大呈线性升高趋势,库区上游水温明显降低且出现谷值;（2）营养物（TN、TP）浓度变化规律全年基本一致,非输水期入库TN浓度高、TP浓度低,营养物在果河段汇集,库区营养物衰减浓度降低且浓度梯度平缓;输水期入库TN浓度随流量增大呈幂函数降低趋势、TP浓度呈线性升高趋势,营养物被输移至库区上游导致库区TN、TP浓度升高且浓度梯度增大;（3）库区水温谷值及TN、TP浓度峰值均滞后于果河流量变化,且库区南岸比北岸更易受果河来流影响污染更严重.     

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.