九龙江河口区养虾塘沉积物-水界面营养盐交换通量特征

通过对九龙江河口区陆基养虾塘水样和沉积物样品采集分析及结合室内模拟实验,探讨了虾塘在不同养殖阶段沉积物-水界面营养盐通量时间变化特征及其主要影响因素。虾塘沉积物向上覆水体释放NO_x~--N(NO_2~--N和NO_3~--N)、NH_4~+-N和PO_4~(3-)-P能力均呈现随养殖时间推移而降低的特征。沉积物在养殖中期和后期分别呈现对上覆水体NO_x~--N和PO_4~(3-)-P的吸收现象,但总体表现为释放(平均通量分别为(1.87±1.15)、(1.58±0.52)mg m~(-2)h~(-1)和(1.22±0.62)mg m~(-2)h~(-1))。沉积物-水界面溶解无机氮交换以NH_4~+-N为主(沉积物平均释放通量为(46.18±13.82)mg m~(-2)h~(-1))。沉积物间隙水与上覆水间的营养盐浓度差(梯度)及温度对上述交换通量的时间动态特征具有重要调控作用。研究结果表明养殖初期或中期沉积物较高的无机氮(尤其是NO_2~--N和NH_4~+-N)释放是养殖塘水质恶化的一个极具潜力的污染内源,可能会对虾的健康生长产生负面效应,控制沉积物无机氮释放是养虾塘养殖初期和中期重要的日常管理活动之一。     

贵州阿哈水库不同季节水体和沉积物重金属分布特征及污染评价

探讨湖库不同季节水体和沉积物中重金属的分布特征并对其进行污染评价,有助于深入理解湖库环境重金属污染的时空动态演化及其环境效应.对贵州阿哈水库不同季节水体和沉积物中8种重金属的深度分布特征及其污染评价进行了分析.阿哈水库水体重金属含量排序为Ni＞As＞Zn＞Cu＞Cr＞Co＞Pb＞Cd.夏秋季节缺氧的底层水体重金属含量增...     

阿哈水库沉积物总汞及甲基汞分布特征

为弄清阿哈水库沉积物是否受到历史矿山废水输入对沉积物总汞及甲基汞垂直分布的影响,对沉积物总汞及甲基汞的含量和其垂直分布特征进行了研究.结果表明,阿哈水库沉积物总汞含量变化范围为160～252 ng·g-1,平均为210 ng·g-1,明显高于其他未受到污染的水库沉积物.沉积物中总汞含量随沉积物深度增加呈增加趋势,与其沉积环境有关.沉积物中甲基汞含量变化范围为0.2～7.2 ng·g-1,平均为1.8 ng·g-1,丰水期甲基汞含量随深度增加逐渐下降,且沉积物表层甲基汞含量显著高于枯水期,与丰水期表层有机物的增加和厌氧环境有关.     

铜锈环棱螺对藻华水体沉积物-水界面营养盐通量的影响

于2008年在室内小型试验模拟生态系统中进行了为期1个月的铜锈环棱螺生物干扰对底泥耗氧率和上覆水营养盐通量的影响试验,根据铜锈环棱螺放养密度设置了3个处理组和1个对照组。与试验前相比,培养1个月后,所有处理组和对照组的底泥耗氧率均显著下降;各处理组的底泥耗氧率初期高于对照组,后期低于对照组,且密度高的处理组其底泥耗氧率高于密度低的处理组。除12月7日外,对照组沉积物始终向上覆水释放铵氮,且释放量逐渐减小,而各处理组中,除试验初期沉积物向上覆水释放铵氮外,试验中后期均表现为吸收铵氮。除试验初期外,处理组和对照组中亚硝酸盐+硝酸盐通量主要表现为向上覆水中释放,且处理组1与对照组间存在显著差异(P<0.05)。磷酸盐通量主要表现为,试验初期沉积物向上覆水中释放,后期被沉积物吸收。本试验结果表明,短期内铜锈环棱螺的生物干扰增加了底泥耗氧率,但其长期效应可使底泥耗氧率下降,铜锈环棱螺的存在促进了沉积物中的总体硝化速率,加快了沉积物中的N循环。     

池塘养殖环境中底质－水界面营养盐扩散通量的现场测定

池塘养殖环境中底质－水界面营养盐扩散通量的现场测定ＦＩＥＬＤＤＥＴＥＲＭＩＮＡＴＩＯＮＯＦＤＩＦＦＵＳＩＯＮＦＬＵＸＯＦＮＵＴＲＩＥＮＴＳＦＲＯＭＳＥＤＩＭＥＮＴ－ＷＡＴＥＲＩＮＴＥＲＦＡＣＥＯＦＣＵＬＴＵＲＥＰＯＮＤ￥ＳｕｎＹａｏ（ＹｅｌｌｏｗＳｅ...     

贵州阿哈湖水库沉积物中甲烷氧化菌分布与功能

甲烷氧化菌是一类能够以甲烷作为唯一碳源和能量维持生存的微生物,其活动与生态系统中物质循环及能量流动密切相关。【目的】了解阿哈湖水库沉积物中甲烷氧化菌群落结构及代谢功能。【方法】采用宏基因组技术对环湖沉积物和湖心沉积物进行研究。【结果】水库沉积物中主要的好氧甲烷氧化菌是甲基杆菌属(Methylobacter) (0.37%)和甲基单胞菌属(Methylomonas) (0.12%),主要的厌氧甲烷氧化菌是Candidatus_Methylomirabilis (0.12%),属于NC10门细菌中的亚硝酸盐反硝化型厌氧甲烷氧化菌,其中好氧甲烷氧化菌的pmoA基因为6.16×10⁷ copies/g,反硝化型厌氧甲烷氧化菌的16S rRNA基因为2.84×10⁷ copies/g。4种代谢的功能基因多样性表现为氮代谢>碳代谢>硫代谢>甲烷代谢,基于京都基因和基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)基因库进行注释得到6大类功能,发现18条与碳(包括甲烷)、氮、硫代谢有关的完整代谢途径。主坐标分析(principal coordinates analysis, PCoA)显示环湖沉积物与湖心沉积物之间的甲烷氧化菌种类和功能存在显著差异。影响甲烷氧化菌分布的主要环境因子为氧化还原电位、电导率和硫酸根。【结论】阿哈湖水库甲烷氧化菌以Ⅰ型好氧甲烷氧化菌为主,甲烷氧化菌群落代谢途径丰富,Ⅰ型和Ⅱ型甲烷氧化菌在对O₂的适应性上有显著差异。相关研究可为湖泊水生态环境的保护和微生物资源的开发利用等方面提供一定的理论支撑。     

亚热带河口陆基养虾塘水体溶解性碳浓度及沉积物-水界面碳通量时空动态特征

以福建闽江和九龙江河口陆基养虾塘为研究对象,通过野外原位观测和室内模拟培养实验,开展了河口陆基养虾塘养殖期间水体溶解性有机碳(DOC)和溶解性无机碳(DIC)及养虾塘沉积物-水界面碳交换通量变化特征的研究。结果表明:时间变化上,养虾塘水体溶解性碳浓度及沉积物-水界面碳通量在闽江河口呈现8月中旬10月中旬6月中旬的特征,在九龙江河口表现为随养殖阶段推移而增加的趋势;空间变化上,闽江河口养虾塘水体溶解性碳浓度及沉积物-水界面碳通量显著高于九龙江河口;沉积物释放溶解性碳速率与水体溶解性碳浓度呈现显著正相关关系,沉积物碳释放过程是引起养虾塘水体溶解性碳浓度时空变化的重要因素。表明河口区水产养虾塘碳循环研究时需考虑不同形态碳生物地球化学循环的时空差异性。     

阿哈湖和红枫湖沉积物铁锰循环及重金属垂向分布特征

阿哈湖和红枫湖是云贵高原上位置相邻但沉积环境存在明显差异的两个湖泊,阿哈湖属于弱氧化至还原型沉积环境,而红枫湖属于氧化型沉积环境。为了对比不同沉积环境下湖泊体系重金属富集和迁移转化特征,本研究调查了阿哈湖和红枫湖沉积物及孔隙水中重金属的含量及剖面变化特征。结果表明:阿哈湖沉积物中Co、Ni和Zn含量较高,处于中度到重度污染水平;红枫湖仅As、Zn含量较高,其他元素基本处于无污染和轻微污染状态。两湖沉积物铁锰循环特征差异显著,与红枫湖相比,阿哈湖铁锰循环异常强烈,还原分带明显,主要是由于阿哈湖沉积物中铁、锰及硫含量以及Mn/Fe比值远高于红枫湖。据此,本文建立了阿哈湖和红枫湖沉积物早期成岩作用过程的铁锰循环概念模型。经陆源校正及相关性分析,证实铁锰循环对重金属的分布和迁移转化具有重要影响:阿哈湖沉积物中Co、Ni、Zn和As的迁移主要受Mn循环影响,Cu的迁移主要受Fe循环影响;而红枫湖沉积物中Co、Ni、Cu、Zn、Cr、As和Pb均受控于Fe的循环作用。     

惠州市3座供水水库沉积物重金属污染特征

为了解惠州市供水水库沉积物重金属(Cr、Cu、Zn、Cd、Pb和Hg)污染状况和垂直分布特征,于2008年5月在惠州市3座具代表性的水库湖泊区采集柱状沉积物样品,运用ICPMS法检测沉积物中重金属含量,并采用地积累指数法(Igen)和潜在生态风险指数法(RI)进行污染评价,同时运用主成分分析(PCA)对沉积物中重金属的可能来源进行分析.结果表明:3座水库沉积物重金属含量随沉积深度的变化差异明显,一些重金属含量的垂直变化不明显,而另一些垂直变化明显(降低或升高),但各种重金属在不同水库沉积物中呈现特有的垂直分布特征.根据地积累指数可知,3座水库中沉积物主要以Zn和Pb污染最为严重,达到轻度至强度污染(含量分别为Zn:49.98 ～ 640.29 mg·kg-1;Pb:21.94～300.66 mg· kg-1),同时沉积物中部或底部受到轻度的Cu污染(含量为16.85 ～45.46 mg·kg-1),基本未受Cr、Cd和Hg污染.据6种重金属潜在生态风险系数[Er(i)]及潜在生态风险指数(RI)可知,3座水库沉积物的重金属潜在风险均处于较低水平.据PCA分析和相关资料可知,矿山开采与冶炼、城市化和农林业快速发展等人类活动影响了3座水库沉积物重金属的分布特征和污染.其中,Zn主要来源于矿产开采与冶炼;除矿产开采与冶炼导致沙田水库Pb污染外,机动车尾气排放和生活垃圾等是3座水库沉积物Pb污染的主要途径;Cu污染主要来源于农业和林业污染.     

粤东沿海典型供水水库沉积物重金属污染特征

通过测定广东省东部沿海地区4座典型供水水库柱状沉积物主要重金属(Cr、Cu、Pb、Zn、Cd和Hg)含量,揭示了这4座水库沉积物重金属的污染特征及历史,并运用地积累指数及潜在生态危害指数法分别对表层沉积物重金属污染状态进行评价,最后分析了重金属可能来源。结果表明,除Cr外,Cu、Pb、Zn、Cd和Hg的含量均高于中国土壤环境质量标准Ⅰ类土标准值和工业化前全球沉积物重金属最高背景值,且4座水库间含量变异较大,表明4座水库沉积物均存在不同程度的重金属污染。据地积累指数评价,各重金属污染程度顺序为:Pb>Zn>Cd>Cu>Cr>Hg。潜在生态危害评价表明,河溪、汤溪及公平水库的生态危害程度要低于赤沙水库,各重金属污染程度顺序为:Cd>Hg>Pb>Cu>Zn>Cr,其中Cd和Hg对综合生态危害指数的贡献最大。4座水库沉积物重金属含量与人类活动强度表现出了较强的相互关系,流域内人类活动较强的公平、赤沙水库污染程度要明显高于人类活动较少的河溪和汤溪水库。     

太湖梅梁湾冬季水-气界面二氧化碳通量日变化观测研究

应用静态箱式法对太湖梅梁湖区冬季(2003年12月23日8:00~26日6:00)的水气界面CO2通量进行了昼夜连续观测,共测得60组数据,分析了梅梁湾湖区CO2通量的冬季日变化规律。结果表明,在光照条件较好,风速较小情况下,白天梅梁湾湖区为CO2的汇,极大值出现在14:00时,其平均CO2通量为-3.01 mg.m-2.h-1;夜间梅梁湾湖区CO2通量值为-0.897~1.006 mg.m-2.h-1,其平均通量为-0.02 mg.m-2.h-1;在阴天、风速较大时,湖区CO2通量日变化与前面有较大差异,表现为CO2的强源,最大CO2通量达到76.53 mg.m-2.h-1。     

全氟辛酸在沉积物-水界面污染及吸附迁移行为研究进展

全氟辛酸(PFOA)是一种重要的全氟化表面活性剂,具有环境持久性、高毒性和生物累积性等特征,成为当前备受关注的新污染物。沉积物是PFOA的重要环境储蓄库,被污染后的沉积物可作为长期污染源造成上覆地表水及周边地下水污染。本文结合近年来国内外研究,对地表水和沉积物中PFOA的来源、污染现状和界面吸附迁移行为进行了综述。结果表明: 地表水体和沉积物中PFOA最主要的污染来源为工业废水排放。全球范围地表水体和沉积物中PFOA污染水平普遍为ng·g^-1和ng·L^-1数量级,且国内部分地区污染形势更为严峻。沉积物组分、水化学条件、有机质及表面活性剂等因素均影响沉积物中PFOA的吸附行为,但目前在吸附主控机制方面仍然存在争议。沉积物中PFOA迁移行为的研究正处于起步阶段,相关报导还较为缺乏,对于迁移机理的认识还很不足,今后需在该方面加大研究力度。     

贵州红枫水库沉积物重金属污染评价及来源分析

为了解红枫水库沉积物重金属污染现状,沿库区采集8个点共计80个沉积物样品,采用原子荧光光谱仪及原子吸收光谱仪对重金属Hg、As、Pb、Cd、Cr、Cu、Zn和Ni含量进行了测定,利用地积累指数(Igeo)和潜在生态风险指数(RI)进行污染评价,同时进行相关性分析并讨论其污染来源。结果表明:红枫水库北湖沉积物重金属含量明显高于南湖,8种重金属Hg、As、Pb、Cd、Cr、Cu、Zn、Ni的平均含量依次为0.56、35.76、43.66、0.50、91.03、89.14、152.44和109.30 mg·kg-1;以贵州省土壤背景值为参比,地积累指数评价结果显示Hg为中等污染,污染顺序为HgNiCuAsZnPbCrCd,综合潜在生态风险指数评价结果显示红枫水库为中等生态风险;库区沉积物重金属污染来源于三方面:一是工业排放,主要集中在北湖和中湖,重金属包括Pb、Zn、Cd;二是城市排放及周边农药、化肥残留,主要污染区为北湖、中湖,污染物为Cr、Ni、As和Cu;三是矿区开采,污染覆盖全湖区,主要包括Hg和As。     

三峡水库支流水文情势差异对水-气界面二氧化碳释放通量特征的影响

选取三峡水库支流朱衣河、草堂河及其毗邻干流为研究区域,于2015年3月开展了春季水华易发期水-气界面温室气体及相关环境因子的动态观测。结果表明:该时段内,三峡水库干流总体表现为释放CO_2的"源",其通量为85.01 mmol·m~(-2)·d~(-1);在受干流泄水影响较小的朱衣河回水区,表现为强烈吸收CO_2的"汇",其通量变化范围为-73.26~-30.38 mmol·m~(-2)·d~(-1);而因"狭管效应"受干流强烈影响的草堂河支流回水区,则表现为相对较弱的CO_2释放"源",其通量变化范围为81.43~136.72 mmol·m~(-2)·d~(-1)。相关分析表明,三峡水库干支流不同水域CO_2释放通量与浮游植物初级生产力呈显著相关关系。由于受到工程调度影响,干流、支流回水区不同水域水文情势的差别,导致了浮游植物生物量和碳转换利用强度的空间差异,可能是形成三峡水库水气界面CO_2"源、汇"特征分布高度异质性的重要原因。     

洪家渡水库溶解二氧化碳分压的时空分布特征及其扩散通量

为了了解水库温室气体的释放特征,于2006年4月、7月、10月和2007年1月对中国西南喀斯特地区新建的洪家渡水库入库水体、出库水体和水库坝前水体的CO2分压(pCO2)特征进行了分析.结果表明:入库河流pCO2为春季<夏季<秋季<冬季,其中,六冲河全年平均值为488μatm,凹水河全年平均值为624 μatm;水库库区表层水体pCO2冬季最高,春季最低,分别为925和279 μatm,全年平均值为598 μatm;在水体垂直剖面上,pCO2随水深的增加而增加;出库水体pCO2夏季最高,达8 417 μatm,春季最低,为382 μatm,全年平均值为3 260 μatm.就全年平均而言,入库水体、水库库区表层水体以及出库水体PCO2均高于大气CO2分压(380 μatm),其向大气中释放的CO2通量分别为3.93～6.29、4.87～7.79和64.29～102.86 mmol·m-2·d-1.该水库总体上是大气CO2的源,天然河流水体经水库作用后CO2释放强度增加,导致水库泄水pCO2为天然河流的16倍、水库库区表层水体的13倍,其向大气中释放CO2量也相应增加.因此,水库泄水的CO2释放问题值得关注.     

青山水库表层沉积物重金属污染特征及生态风险评价

在位于浙江省临安市的青山水库采集了具有代表性的8个样点的表层沉积物样品,分析比较了样品中As、Cr、Cu、Ni、Mn、Pb、Zn等7种重金属总量的差异,采用BCR连续提取法对重金属不同形态(酸提取态、可还原态、可氧化态、残渣态)进行分析.采用地积累指数法(I_geo)和Hakanson潜在生态风险指数法,对青山水库不同采样点表层沉积物中重金属的污染程度和潜在毒性与生态风险进行评价.结果表明: 青山水库表层沉积物重金属污染程度存在明显的空间差异,流经城区和工业园区的青山水库支流入库河口附近的表层沉积物重金属含量明显高于其他采样点.青山水库表层沉积物7种重金属中,Mn主要以酸提取态存在;Cu和Pb主要以可还原态形式存在;As主要以残渣态形式存在.流经城区的支流入库河口附近表层沉积物还原态和酸提取态重金属比例较高,对水生生物有一定的毒性风险.8个样点的表层沉积物7种重金属中,以As污染程度最高,潜在生态风险最大,其次是Cu、Ni、Mn、Pb和Zn,均处于轻度污染状态,而Cr处于清洁水平,潜在生态风险较低.不同采样点比较发现,分别流经城区的锦溪和工业园区的横溪入库河口附近表层沉积物重金属污染程度和潜在生态风险明显高于其他采样点.     

海河流域西部地区水库沉积物重金属潜在生态风险评价

海河流域西部地区水库是下游平原区重要的水源地,水库沉积物重金属的潜在生态风险受到关注.运用Hakanson潜在生态风险评价方法对海河流域西部10座水库沉积物重金属的潜在生态风险进行评价,并采集水库上下游河流沉积物与水库作对比分析.结果表明:海河流域西部水库沉积物中Cd超标严重,平均含量是背景值的1.67倍,最高达2.77倍;超过半数水库的Pb超出背景值.结合毒性系数,计算了沉积物重金属的潜在生态风险,依次为Cd＞As＞Pb＞Ni＞Cu＞Cr＞Zn.多数水库的Cd生态风险危害等级均在中等危害及以上,承担保定市和北京市供水功能的西大洋水库Cd生态风险等级为“强”.水库上、下游河流沉积物重金属中Cd的生态风险显著高于水库自身,水库上游河流沉积物Pb、Cu、Ni的生态风险也高于水库,Zn和Cr的生态风险在水库上下游差异不显著.     

连续筑坝湟水一级支流火烧沟对河流水-气界面温室气体通量的影响研究

梯级水坝改变了河流水文情势, 对水气界面的温室气体排放产生影响。以2018年春夏两季的西宁湟水一级支流火烧沟为例, 探讨水坝修建后, 河流不同梯段温室气体排放通量的时空变化及其影响因素。采用漂浮静态箱-气相色谱法对筑坝区和未筑坝区水-气界面温室气体CH4、CO2、N2O进行观测研究, 结合水文、水质、气象、植物、底泥等指标分析讨论。结果表明: (1)空间上: 筑坝区温室气体的排放量明显高于未筑坝区; 筑坝区以中上游河段排放的温室气体最多。(2)时间上: 梯级水坝CH4和N2O的排放通量呈现夏季明显高于春季的趋势; 而CO2存在明显的源汇变化, 春季为CO2排放的“源”, 夏季为CO2排放的“汇”。(3)各类环境因子对温室气体通量有不同程度的影响。Pearson相关分析结果显示: CH4通量与气温、水温、CODmn呈正相关关系, 与气压、pH、ORP呈负相关关系; CO2通量与水体TOC和水体TN呈正相关关系; N2O通量与CODmn、pH呈正相关关系, 与气压、风速呈负相关关系。逐步多元回归分析结果表示: 以上各因子中, 气压和水体TN分别是影响CH4和CO2的主要因素, 而风速和CODmn是影响N2O通量的主要因素。