池塘内循环流水养殖模式对养殖塘上覆水-沉积物-间隙水磷时空分布特征及释放通量的影响

为了揭示池塘内循环流水养殖模式(Inner-circulation Pond Aquaculture, IPA)上覆水-沉积物-间隙水不同磷形态时空分布特征,探讨沉积物-水界面磷的释放通量及其主要影响因素,在IPA一条水槽前后端设置6个采样点,共设置4条,同时对常规传统池塘(Usual Pond Aquaculture, UPA)设置5个采样点,采用SMT(磷形态标准测试程序)法测量沉积物中磷的形态组成,对上覆水-沉积物-间隙水磷时空分布特征进行了分析,统计了磷释放通量及主要影响环境因子的关系。结果表明:(1)从整体上, IPA上覆水及间隙水中不同形态磷含量低于UPA,且IPA水体磷空间分布差异较大,水槽后端沉积物向上覆水释放,水槽前端则表现为上覆水向沉积物汇集;(2)在养殖中后期,空间上, IPA水槽后端沉积物不同磷形态随着距离增加逐渐降低,且均低于UPA;时间上,2种模式TP、IP、OP和Fe/Al-P随着养殖的进行而显著增加, Ca-P呈先降低后增加的趋势;(3)UPA基本表现为沉积物对磷的吸收,而IPA磷释放通量时空差异较大,养殖初期,水槽前端表现对磷的吸收,水槽后端10 m内...     

太湖春季沉积物间隙水中磷的分布特征及界面释放的影响

通过对太湖春季不同湖区水体和沉积物间隙水中磷的分布特征研究,探讨了间隙水中磷的释放对上覆水环境的影响。结果表明,颗粒态磷(PP)和溶解态有机磷(DOP)是太湖水体中主要的磷形态,占总磷的58%～95%。不同湖区沉积物间隙水磷的剖面变化可能与生态特征及水动力引起的沉积物-水界面的扰动强度密切相关。湖心和西部沿岸沉积物扰动强烈,致使间隙水中磷含量向上逐渐降底,而梅梁湾和贡湖间隙水磷的垂向变化不大。东太湖和竺山湖沉积物界面间隙水中磷含量偏高,可能是由于表层沉积物的有氧环境使Fe2+被氧化固定下来,并促进了总磷(TP)和溶解态活性磷(DRP)的扩散释放。总体而言,间隙水中各形态磷具有向上覆水体释放的趋势,其中DRP的扩散潜力最大,竺山湖沉积物-水界面DRP扩散通量高达11.42mg.m-2.d-1,表明春季浮游植物的复苏生长对DRP的迫切需求。     

池塘水华与底层磷营养状态的关系

比较了武汉东郊相邻池塘间隙水、上覆水与沉积物中磷形态、水相中与不同大小颗粒相联系的碱性磷酸酶活性 (APA)、溶解态与沉积物APA动力学参数及沉积物有机质的含量。铜绿微囊藻 (Microcystisaeruginosa)出现或繁盛的池塘上覆水中正磷酸盐 (O—P)或间隙水中不同形态磷的浓度较高 ,而底层水相不同形态磷浓度较低的池塘叶绿素的浓度亦低 ,且未见铜绿微囊藻 ,故水华与底层磷营养之间联系紧密。各塘沉积物磷主要以铁结合态形式存在 ,铜绿微囊藻繁盛的池塘沉积物中铁结合态磷含量较低 ,而有机质含量较高 ,底层APA亦表现出较高的底物亲和能力 (较小的Km 值 )和反应速度 (较大的Vmax值 ) ,上述结果说明 ,有机质可能在上覆水、间隙水与沉积物诱导具不同动力学特征的高APA ,同时引发厌氧状态 ,这双重因素均有利于O—P的迅速释放 ,从而促进水华的形成     

杭州湾潮滩表层沉积物中磷的分布、赋存形态及生态意义

对杭州湾潮滩表层沉积物样品中的磷进行了总量、形态分级提取及生物有效性分析.结果表明:沉积物中总磷的含量为595.5～1268.8μg·g-1,空间分布特征总体表现为杭州湾北岸＞钱塘江杭州河段＞杭州湾南岸.总磷中有89.3%以无机磷形式存在,钙磷、残留无机态磷、有机磷和铁铝结合态磷是沉积物中磷的主要赋存形态,平均分别占总磷的68.3%、14.6%、10.7%和5.3%.钙磷的分布受到盐度变化影响,自钱塘江河口向外海方向明显增加;铁铝结合态磷则相反,分布朝外海逐步递减.沉积物中的潜在生物有效磷(BAP)含量为43.62～177.84 μg·g-1,平均含量为94.13 μg·g-1.该地区与国内典型的河口和滨岸带潮滩比较,总磷处于相对较高水平.强烈的水动力作用及咸淡水交汇使得环境因子频繁变化,加大了沉积物中磷作为内源向上覆水体释放及造成水体富营养化的可能性.     

山东省南四湖夏冬季沉积物及间隙水中磷分布特征及其相关性

利用柱状沉积物采样器和Peeper间隙水采集器,分别于夏冬两季获取山东省南四湖不同湖区原位柱状沉积物和间隙水,分析沉积物磷形态和间隙水磷分布特征,探讨沉积物和间隙水磷之间的相关性.结果表明:南四湖沉积物含有较丰富的磷,空间差异性显著,总体呈北高南低的趋势.这与南四湖北部距离济宁市区较近、受污染较重有关.各磷形态组分中以无机磷(IP)含量最高,夏冬两季IP含量分别占总磷(TP)的52.3％～87.2％和60.6％～88.3％.4个湖区表层沉积物TP含量(5 cm内)均呈现夏季＞冬季的特征,可能与夏季水产品养殖旺盛、湖区周围耕地大量施用化肥,以及旅游活动频繁等有关.间隙水磷(PO43--P)浓度夏冬两季在垂直方向上均呈先增加后降低的趋势,夏季含量明显高于冬季,说明沉积物中的磷在夏季具有更大的向上覆水释放的潜力.夏季沉积物有机磷(OP)和IP相关性显著,冬季相关性不显著,说明夏季IP与OP间的形态转化较冬季活跃.沉积物铁铝结合态磷(Fe/A1-P)和IP与间隙水磷含量具有显著正相关关系.夏冬两季Peeper法获取间隙水磷的平均含量比传统离心法高出20％ ～50％,前者可能更精确.     

衰亡期沉水植物对水和沉积物磷迁移的影响

通过室内模拟的方式,分别研究了秋季黑藻、苦草和春季菹草的衰亡过程,分析了沉水植物在衰亡期间水、沉积物中磷与环境因子[pH、氧化还原电位(Eh)和溶解氧(DO)]的相互作用.结果表明:沉水植物黑藻和菹草在衰亡期间能显著提高水中总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)、颗粒磷(PP)、溶解性活性磷(SRP)和溶解性有机磷(DOP)的含量;苦草在衰亡期对水体各形态磷含量影响不显著,且各形态磷含量的变化相对较小(TP,0.04-0.06 mg/L);环境因子的变化对水中磷含量影响显著,黑藻和菹草水体中TP的含量和环境因子pH、DO和Eh均呈负相关,而苦草组水中各形态磷的含量受环境因子影响不显著.实验期间不同植物组沉积物中总磷(TP)、NaOH提取磷(NaOH-P)、HCl提取磷(HCl-P)、无机磷(IP)和有机磷(OP)的含量均呈上升趋势.沉积物IP的含量主要受NaOH-P的影响,OP对TP的影响要大于IP,沉积物OP与OM(有机质)的含量存在显著正相关.     

三峡水库香溪河库湾沉积物对磷的吸附特征研究

通过三峡水库香溪河库湾的3个采样点沉积物中磷的自然吸附实验和不同粒径下沉积物的胁迫吸附试验,研究了沉积物对磷的吸附特征。结果表明:上覆水中的磷浓度与沉积物中的总磷含量有很好的相关性,沉积物中的总磷含量对上覆水的水质有很大的影响;三点的临界平衡浓度为C1:0.188mg/L,C2:0.147mg/L,C3:0.188mg/L;各点增加的量即饱和吸附量不同(ΔQ1:268.16mg/kg,ΔQ2:57.96mg/kg,ΔQ3:267.27mg/kg),恰恰与三点的临界平衡浓度之间的关系一致;粒径对沉积物对磷的吸附量影响程度与沉积物理化参数也存在很大的关系;三个样点的吸附量,分别接近于1.5mg/g,0.8mg/g及1.4mg/g。结果还表明:最大吸附量大的地方,饱和吸附量不一定就大,二者之间不存在必然的关系;香溪河沉积物中的磷在现有条件下表现为“源”,不排除外在条件改变时转化为“汇”。如果最大吸附容量、饱和吸附容量及平衡浓度能够很好的与数学相结合,可为当地的环保部门管理香溪附近工厂提供科学依据。     

泉州湾洛阳江河口沉积物中磷的形态分布

分析了泉州湾洛阳江河口沉积物中总磷及5种形态磷(可交换态磷(DP)、铁铝结合态磷(Fe/Al-P)、钙结合态磷(Ca-P)、有机磷(OP)和闭蓄态磷(Re-P))的含量,探讨了它们的垂向分布特征、相互关系及环境指示意义。结果表明:沉积物中的总磷(TP)以无机磷为主,占TP比例76%~89%;除可交换态磷外,沉积物中形态磷的垂向分布规律具有相似性,大体随深度增加而减小,且在表层有富集现象,反映了沉积物中总磷和各形态磷的分布受人类活动影响较明显;通过相关性分析,钙结合态磷是总磷和无机磷的主要控制因素,而总磷和其他形态磷(除了可交换态磷外)相互间均具有显著相关性,且有机质对各形态磷的分布均有一定影响;TP和各形态磷含量,以及(Fe/Al-P)/TP、Ca-P/TP、OP/TP都在同一层出现了显著变化,反映了水利设施和围垦工程对沉积环境和各形态磷迁移转化有较大影响。     

藻华爆发期太湖不同区域沉积物细菌多样性

本研究以藻华爆发期的太湖不同区域沉积物为对象, 测定氮、磷和生物量碳等理化性质, 并通过末端限制性酶切片断长度多态性分析(T-RFLP)的分子生态学手段, 鉴定不同富营养化湖区7个标准采样位点沉积物中细菌群落结构差异。结果表明, 总氮、总磷含量以6#、16#样品最高, 且各形态氮和各形态磷的趋势也与总氮、总磷趋势基本一致; 生物量碳为6#和16#明显高于其他位点, 其余各位点相近。T-RFLP结果显示, 各位点细菌多样性间存在差异, 其中16#样品的多样性指数最低, 6#、7#和1#较高; 在种群组成上各个位点无论是组分还是比例均有显著差异。另外, 所取7个沉积物样品中与氮、磷循环相关的α、β和γ-变形菌纲含量非常丰富, 且与硫、铁循环相关的δ-变形菌纲含量也很丰富。     

环境因子对杭州西湖沉积物各形态磷释放的影响

对西湖沉积物的磷形态、粒径组成、化学组成进行了分析, 模拟研究了上覆水磷含量、光照、pH、温度、水动力条件等不同环境因子对西湖沉积物各形态磷释放的影响。结果表明, 上覆水为蒸馏水时的最大释磷量约为底泥-湖水系统的1.15倍, 且释放形态均以IP中的Fe/Al-P为主。在蔽光条件下的最大TP释放量约为光照条件下最大TP释放量的1.35倍。pH 是影响磷释放的重要因素, 在碱性条件下, 促进Fe/Al-P的释放; 在酸性条件下, 促进Ca-P 的释放。在高温条件下沉积物的释磷量会高于低温条件下的释磷量。沉积物各形态磷的释放量在15h后逐渐趋于平衡扰动状态达到平衡时TP释放量是静态释放平衡状态的1.61倍。研究结果旨在探讨不同环境因子对湖泊沉积物磷迁移转化的生态环境效应, 预测西湖内源磷释放的发展趋势, 为控制沉积物内源污染提供理论基础。     

连续提取和液体磷核磁共振表征太湖梅梁湾沉积物中磷的剖面分布

应用连续提取法(SMT)和液体磷核磁共振(³¹PNMR)技术研究了太湖北部梅梁湾沉积物中磷形态和组成的剖面变化。结果表明,铁/铝磷是沉积物中磷的主要形态,约占总磷含量的44.0-54.6%。总磷、无机磷、有机磷和铁/铝磷含量均随沉积深度增加呈降低趋势,至18cm以下略有增加,而钙磷却在柱样下部随沉积深度增加呈累积趋势。³¹PNMR显示,沉积物磷主要由正磷酸盐(72.0-99.2%)和磷酸单酯(0.8-25.9%)构成,磷酸二酯、膦酸盐和焦磷酸盐的相对含量非常低,分别为1.0%、0.4-1.0%和 0.1%。正磷酸盐含量在沉积物表层9cm内减少了65%,9cm以下波动变化,但总体呈降低趋势。这些特征表明沉积物中磷对梅梁湾上覆水体具有强烈的释放潜力,是太湖富营养化发生的重要因素。     

柘林湾表层沉积物中的生物可利用磷

对2002年7月至2003年7月间采集的柘林湾表层沉积物样品中的总磷(TP)、有机磷(OP)及各形态无机磷进行分析。结果表明,各形态磷的空间分布与调查海区沉积物粒径有关,并受沿岸污水排放及近岸养殖排污等人为活动的影响。表层沉积物各形态磷的平面分布基本呈现为湾内(除S1、S7站外)高于湾外的总体趋势。无机磷中以自生磷(Au-P)为主要存在形态,占总磷的47.3%,有机磷(OP)含量次之,占总磷的19.5%,铁结合磷(Fe-P)最低。其中,生物可利用磷(包括Ex-P、Fe-P、OP和部分Au-P)占TP的35.7%~83.0%,在国内外海湾中处于较高水平。     

乌江流域不同营养水平的梯级水库沉积物中磷形态特征

分析了乌江干流及支流不同营养水平的梯级水库(东风-贫营养、红岩-中营养、乌江渡-富营养)沉积物粒度的垂向分布,并以改进的连续提取法(SEDEX)调查了不同磷形态垂向分布特征。结果表明:3水库沉积物粒径均随深度的增加而减小,东风水库粒径最大,红岩水库其次,处于下游的乌江渡水库粒径最小;乌江渡、红岩和东风水库沉积物总磷(TP)的平均含量分别为2.07、1.22和1.11mg.g-1,总无机磷分别占到总磷53.8%、44.5%和81.9%,有机磷占TP的41.9%、55.5%和18.1%;3水库各形态磷所占比例不同,其中,乌江渡水库交换态磷所占比例相对较大,与其富营养化状态一致;乌江渡水库沉积物表层10cm,各形态磷含量随深度的增加呈下降趋势,红岩水库除交换态磷,其他各形态磷变化趋势不明显。东风水库各形态磷变化趋势不明显;河流梯级开发使下游水库颗粒物粒径变小,从而使下游水体中的磷更易吸附和释放,下游水库沉积物与水体交换也更强烈,除总磷外,交换态磷、自生磷和有机磷也可较好地反映水库富营养程度及演变。     

滇池、红枫湖沉积物中总磷、分态磷及生物硅形态与分布特征

通过对不同富营养化程度的湖泊（滇池及红枫湖）沉积柱剖面进行不同形态磷以及生物硅含量分析,对比了磷及生物硅的沉积分布特征,并探讨了其与湖泊富营养化演化的关系。结果表明：滇池沉积物中碎屑磷和有机磷在总磷中占50.5%～80.8%,是影响总磷趋势的主要原因;红枫湖中有机磷对总磷的贡献较大,占总磷的53%～60.9%;且两湖各形态磷均随深度的增加而减少;两湖总磷、有机磷、铝磷以及滇池沉积柱中的碎屑磷等的快速增长,表明其主要来源于人为污染;生物硅含量呈现从下层沉积物向上逐渐增加,在上层沉积物中逐渐减少的趋势;总磷、有机磷、铁结合态磷、铝结合态磷、弱结合态磷以及生物硅都能较好地反映富营养化污染的演变和现状。     

保安湖沉积物和间隙水中氮和磷的含量及其分布

保安湖沉积物中氮(N)的含量平均为5.20mg/g,平面分布以桥墩湖区含量最高。沉积物中磷(P)的含量平均为0.75mg/g,平面分布以扁担塘湖区含量最高。沉积物间隙水中总氮的平均含量为3.63mg/L,无机氮中以氨氮的含量最高,占总氮的57.2%;间隙水中总磷的含量平均为0.098mg/L,磷酸盐占总磷的50.0%.间隙水中氮和磷含量的平面分布差异不明显。间隙水中氮和磷的含量比湖水中含量高,但除氨氮外,一般不超过5倍,表明湖水和沉积物间隙水之间营养交换十分强烈。       

衰亡期黑藻与生长期菹草交替生长对水体磷迁移的影响

为利用冷暖种交替控制水体磷污染、抑制水体富营养化,揭示湖泊演化规律和机理。研究设置单季植物组(黑藻组、菹草组)和交替生长组(黑藻组+菹草组)进行实验。交替生长组在黑藻衰亡期种植菹草,监测各组上覆水和底泥中各形态磷含量的变化,计算黑藻衰亡释放磷及菹草生长吸收磷的总量,同时测定环境因子指标。分析沉水植物交替生长(黑藻+菹草)过程对衰亡期沉水植物(黑藻组)释放磷所带来的二次污染的消减作用,并分析环境因子变化与磷含量之间的关系。实验结果表明:黑藻+菹草组显著(P<0.05)降低了上覆水中总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)和溶解性活性磷(SRP)的浓度;显著(P<0.05)降低了间隙水中DTP和SRP的浓度。底泥TP含量黑藻组呈上升趋势,黑藻+菹草和菹草组呈下降趋势。在采用菹草生物量期望2倍于衰亡植物黑藻生物量的模拟实验条件下,每实验组沉水植物黑藻衰亡分解所释放的磷为1.51 g,沉水植物菹草生长所富集吸收的磷为1.83 g。因此,菹草具备消减黑藻所释放磷的能力,可作为冷暖种交替控制水体富营养化的备选物种。实验组磷的迁移方向分别为:黑藻组磷迁移最终方向为底泥,黑藻+菹草组和菹草组磷的迁移方向为植物。黑藻+菹草组通过提高环境中DO和ORP,使得水相中磷向沉积物相中迁移,从而使得水相中各形态磷浓度保持在相对较低的水平。     

潘大水库表层沉积物营养盐污染状况及赋存形态

潘家口-大黑汀水库(简称“潘大水库”)作为“引滦入津工程”的水源地,其水质状况直接关系到受水区饮水安全,是京津冀区域协同发展的重要影响因素.本研究基于2016年7月的调查,分析了沉积物中氮、磷和有机质的含量.结果表明: 潘大水库表层沉积物中总氮(TN)含量在1175.41～2415.67 mg·kg^-1(平均值为1648.71 mg·kg^-1),总磷(TP)含量在1773.25～3471.70 mg·kg^-1(平均值为2790.89 mg·kg^-1),有机质(OM)含量6.0%～25.3%(平均值为12.5%).在空间上,与上游的潘家口水库相比,处于下游的大黑汀水库TN含量与潘家口水库相近,TP含量略高.沉积物中氮主要以有机氮为主,磷主要以无机态的钙磷形态存在,有机质主要来源于外源性物质的输入.污染状况评价结果显示,潘大水库沉积物整体处于有机污染状态,且已达到严重污染的级别,可能会通过沉积物-水界面的营养交换对水环境改善产生潜在影响.     

密云水库上游径流变化趋势及影响因素

对径流演变规律的认识和研究是水资源得到有效利用的前提。密云水库是北京市唯一的地表水源地,水库的正常运行对北京市供水安全有重要的意义。2015年9月,南水北调的水开始进入密云水库,对密云水库上游径流量的研究可以使南水北调的水与其相互配合,有效补充密云水库的水资源,研究上游河流的径流变化趋势很有必要。以密云水库白河(张家坟站)和潮河(下会站)水文站1960—2014年的月径流数据为基础,采用年内径流不均匀系数、滑动平均法、Mann-Kendall突变检验法、小波分析方法、双累积径流曲线法分析了密云水库入库径流的年内分配特征和年际变化特征,径流变化周期趋势及降雨和人类活动对径流变化的影响。结果表明:密云水库入流径流量主要分布在7—9月之间,占全年径流量的70%;白河流域年内径流变化较为剧烈。50年来白河与潮河径流量有减少趋势,递减率分别为3.24m~3s~(-1)(10a)~(-1)和1.60m~3s~(-1)(10a)~(-1)。白河流域和潮河流域径流量存在周期为7a的变化特征。利用累积径流曲线分析降雨和人类活动对密云水库上游径流量的影响,结果表明人类活动是影响密云水库径流变化的主要原因,为71.36%—91.39%,其中白河流域受人类活动干扰更为剧烈。     

厦门石兜-坂头水库悬浮颗粒物中磷形态的分布特征及其与叶绿素a的相关性

研究了厦门市石兜-坂头水库中悬浮颗粒物磷形态的分布特征,并分析了各形态磷与水体中叶绿素a的相关性。研究表明,2个库区悬浮颗粒物中的磷主要存在形态为无机磷,占总磷的比例分别为77.9%～87.5%和81.2%～88.1%。从各形态的含量来看,2库区均为Fe/Al-PCa-POP,其中Fe/Al-P浓度分布整体呈现从近岸边至库心处逐渐降低的趋势,Ca-P受空间变化影响最小。石兜-坂头水库悬浮颗粒物中各形态的磷之间均呈极显著相关性,水体中蓝藻、绿藻中叶绿素a的含量与悬浮颗粒物中的Fe/Al-P、Ca-P、IP浓度均呈正相关,与OP浓度则呈负相关。     

杭州湾滨海湿地不同植被类型沉积物磷形态变化特征

研究了杭州湾滨海湿地不同植被类型下0-5 cm和10-20 cm沉积物总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)及其形态变化特征,揭示湿地植被演替对沉积物磷形态的影响.结果表明,沉积物TP,互花米草(MC)显著高于其他植被类型.在IP中,可溶性松散态磷(Soluble and loosely bound P,SL-Pi)含量光滩(CK)最小、MC最大;还原态可溶性磷(Reductant soluble P,RS-Pi)含量芦苇(LW)和MC显著高于CK和海三棱藤草(BC);钙磷(Ca-Pi)含量CK和BC显著大于LW和MC.在OP中,活性有机磷( Labile Po,L-Po)含量最低、中等活性有机磷(Moderately labile Po,ML-Po)含量最高、非活性有机磷(Nonlabile Po,NL-Po)处于中间水平.IP是磷素的主要形态、占TP的74％ -89％,而Ca-Pi又是IP的主要形态、于湿地沉积物淤积初期通过吸附沉淀作用存留.杭州湾湿地植被自然演替过程中不同植物生物量积累和营养物质循环过程的变化导致沉积物中磷形态的差异.植被演替初期,BC显著改变0-5 cm沉积物磷形态,对10-20 cm沉积物无显著影响;植物演替后期的LW和MC促使0-5 cm沉积物有机磷快速积累、10-20 cm沉积物有机磷小幅增加,同时促进Ca-Pi向可溶性、活性态磷转变.