湖泊沉积物-水微界面上磷的释放过程研究

为揭示湖泊内源污染的微界面环境行为及机制,从环境微界面角度出发,研究湖泊沉积物-水微界面磷的释放过程。利用新兴的湖泊沉积物原位高分辨率间隙水采集技术(DGT和Mini-peeper)分别获取了大纵湖、蜈蚣湖和九龙口沉积环境中生物有效磷和可溶性活性磷的垂直剖面分布,并在微尺度下发现了由局部有机质强烈降解释放磷酸盐形成的异常突变点。利用DIFS模型分析了沉积物对磷的吸附解吸特性,结果发现:疏浚后的九龙口沉积物对磷酸盐的吸附解吸能力较弱,而大纵湖和蜈蚣湖表层沉积物磷酸盐则以弱结合态为主,具有良好的磷吸附特性,表明稳定的沉积物表层环境微界面系统对内源磷的释放具有很好的缓冲作用;同时发现大纵湖和蜈蚣湖表层沉积物对间隙水中的磷具有较强的补给能力,补给源主要分布在沉积物表层2~3 cm附近,对界面磷的释放起关键的调节作用。     

环境微界面对湖泊内源磷释放的影响研究

为揭示湖泊内源污染物释放的发生机制,从环境微界面角度出发,研究湖泊水-沉积物界面三相结构模式中磷的界面反应过程。利用微电极系统获取微界面溶氧浓度剖面,并结合Profile模型进行分析计算。计算结果表明：该湖湖心区沉积柱含氧层厚度达5mm,而湖口区则不到3mm,湖心区微界面上氧气消耗主要以自由扩散为主,而湖口区受微界面上微生物活动影响较大。同时利用梯度扩散薄膜技术获取了水-沉积物界面上分辨率高达1mm的可溶性活性磷剖面浓度分布,结果表明,在湖口区沉积物表层2cm处有强烈磷释放现象,而在湖心区则未发现,这可能     

里下河水系九龙口湖荡沉积物性状的垂向特征及环境指示意义

对里下河水系九龙口湖荡沉积物中的碳和氮及其粒径进行测定,研究碳、氮元素的垂向分布与积累状况,分析沉积物的总氮(TN)、有机氮(ON)、铵态氮(NH₄⁺-N)、总有机碳(TOC)以及粒径之间的关系。结果表明:九龙口沉积物的中值粒径变化于13.44～82.01 μm,垂向变化可大致分为3段;九龙口沉积物中氮素主要为ON,无机氮以NH₄⁺-N为主,氮素质量的垂向分布特征与九龙口地区20世纪50年代以来人类活动的历史背景相一致;TOC质量比随深度的增加呈先增加后快速减小的趋势。沉积物的w(C)/w(N)介于5.67～26.08之间,指示出沉积物中有机质主要来自有纤维束的陆源植物。沉积物TOC和TN呈极显著相关,w(C)/w(N)对TOC质量比敏感,3个测点中南部湖区受人类活动影响较大。     

长江干流宜昌段浮游植物群落结构初步研究

为探索长江干流宜昌断面浮游植物群落结构分布状况和生物多样性特征及其与水文要素等环境因子的关系,2015年对长江干流宜昌段浮游植物群落结构进行了月度监测。结果共鉴定出浮游植物8门41属,其中蓝藻门7属,隐藻门1属、甲藻门2属,金藻门、黄藻门各1属,硅藻门14属,裸藻门2属,绿藻门13属。春季优势种为绿藻,夏季为蓝藻和硅藻,秋季为硅藻,冬季为绿藻和硅藻。Shannon-Weaver多样性指数和Pielou均匀性指数显示宜昌断面主要为中污染和轻污染状态,该结果与水体综合营养状态评价结果基本一致。通过环境因子间的相关关系分析可知,在三峡水库调度影响下,水动力学条件的变化成为影响现阶段宜昌段浮游植物群落结构特征与水质的主要因素。     

环境微界面对湖泊内源磷释放的影响研究

为揭示湖泊内源污染的微界面环境行为及机制，从环境微界面角度出发，研究湖泊水-沉积物界面三相结构模式中磷的界面反应过程。利用微电极系统获取了微界面溶氧浓度剖面，结合Profile模型进行了分析计算。结果发现，玄武湖湖心区沉积柱含氧层厚度达5mm，而湖口区则不到3mm，湖心区微界面上氧气消耗主要以自由扩散为主，而湖口区受微界面上微生物活动影响较大。利用梯度扩散薄膜技术（DGT）获取了水-沉积物界面上分辨率高达1mm的可溶性活性磷DRP剖面浓度分布，结果发现在湖口区沉积物表层2cm处有强烈磷释放现象，而在湖心区则未发现，这可能与含氧层厚度有着密切的联系，这一重要现象在常规尺度下可能被掩盖。     

盐城大纵湖疏浚前后沉积物-水界面环境化学变化

运用微电极技术,模拟盐城大纵湖疏浚前后沉积物柱状样,分析疏浚前后沉积物-水界面约2cm深度的pH、Eh和DO的剖面数值及变化规律,探讨底泥疏浚对控制浅水湖泊富营养化的作用。结果表明:采用传统方法和微电极技术测得的Eh和pH值结果相差很大,微电极技术在微尺度下更具有研究意义;疏浚前后沉积物的含氧层厚度分别为8 mm和13 mm;微尺度下疏浚前后pH、Eh和DO值的变化趋势显示疏浚有助于富营养化的控制。     

洞庭湖区水环境现状调查与分析

为摸清洞庭湖区水体污染现状,揭示各区域水体营养化水平及营养盐的空间分布特征,利用长江水利委员会水文局在湖区的水文-水质综合站网,于2017年8月在全湖24个代表性断面开展了水文-水质同步监测,分析了洞庭湖各区域营养水平和水环境质量状况,计算了出入湖的污染物通量。结果表明,全湖除汨罗江和六门闸为中度富营养化外,其他区域为轻度富营养化,洞庭湖总体营养水平呈恶化趋势;藕池河北支(东洞庭湖入口之一)总氮含量显著高于其他区域,其次是东洞庭湖出口处;沅水总磷含量显著高于其他区域,其次是大通湖、东洞庭湖出口处和藕池河;六门闸(东洞庭入口之一)高锰酸盐指数含量显著高于其他区域,其次是大通湖、沅水;汨罗江叶绿素a含量显著高于其他区域,其次是东洞庭湖出口处和六门闸。根据地表水环境质量标准进行单因子数据分析及评价,总氮总磷两项营养指标的污染比较严重,使得全湖水质类别为Ⅳ类或者Ⅴ类,甚至为劣Ⅴ类。空间分布上,入湖污染负荷主要来源是沅水,其次是长江三口之一的松滋河;长江干流监利至螺山段污染负荷的主要来源为洞庭湖。经综合考虑,对洞庭湖实施水资源保护和综合治理已刻不容缓。     

洞庭湖区重金属分布特征及潜在生态风险评价

为研究和评价洞庭湖重金属污染现状,选取洞庭湖区及不同入湖水系共24个采样点分别研究表层水及底泥中重金属的浓度水平,采样点的布设覆盖了整个湖区及湖区的入水、出水水系,在空间上保证了监测数据的代表性和完整性。采用地累积指数法和潜在生态风险指数法对底泥中的重金属污染现状进行评价,同时对湖区重金属进行了Pearson相关关系分析,能较全面客观地反映洞庭湖区的重金属污染现状。结果表明:湖区内监测点位Cr,Cd,Pb,Cu,As,Hg的平均值分别为地球化学背景值的2. 0,10,2. 2,2. 3,6. 6倍;洞庭湖底泥中不同种类的重金属Igeo表现为Cd Hg Pb Cu Cr As,湖区内Itot(综合地累积指数)值表现为东洞庭(君山)南洞庭(万子湖)西洞庭(目平湖);各重金属潜在风险程度表现为Cd Hg As Cu Pb Cr,Cd和Hg的生态风险贡献率之和为87. 78%;湖区内的RI值在25. 32～222. 40之间,平均值128. 49,与2013年相比RI值显著降低,处于低生态风险水平。     

洞庭湖区表层沉积物重金属污染特征与风险评价

长江经济带的人口和经济总量占比均超过全国的40%,处理好长江流域洞庭湖水系开发与治理的关系,是实现长江经济带"共抓大保护,不搞大开发"的重要环节之一。为了解洞庭湖水系重金属污染特征与生态风险,2017年8月对洞庭湖水系24个点位表层沉积物进行了采样,分别对研究区域中Hg、As、Cr、Cd、Pb和Cu等6种重金属含量进行了评价和来源分析。结果表明:①表层沉积物重金属平均质量分数表现为CrPbCuAsCdHg,Hg、As、Cr、Cd、Pb的含量分别为背景值的7.0,2.0,9.3,2.2,2.3倍,湖区Hg、As、Cr、Cd、Pb平均含量均略高于入湖水系,是入湖水系沉积物重金属含量的1.1～1.5倍。②地累积指数和潜在生态指数评价显示:重金属RI值从大到小的顺序为CdHgCuPbAsCr;Cd处于中度污染,重生态风险,Hg处于偏中度污染,重生态风险,表明Cd、Hg是主要污染物;mPEC-Q均值为0.43,表明研究区域内发生生物毒性不利影响的可能性在15%～29%之间。③来源分析表明:As、Pb、Cd、Cu等重金属具有同源性,主要来自"四水"流域工业废水,需进一步推动企业转型升级;为降低Cr含量,应加强生物灭螺实际应用研究。     

湖泊水体溶解氧水平对内源磷释放的影响

以江苏省里下河地区的大纵湖为研究对象,通过室内原位培养法,在3种不同溶解氧水平下（自然状态、好氧状态和厌氧状态）对湖底底泥原位沉积柱进行了连续16 d的室内培养,研究浅水湖泊溶解氧水平对上覆水体可溶性磷酸盐（SRP）释放的影响。结果发现：在不同溶解氧条件下,上覆水体SRP含量有显著差异,厌氧条件下上覆水体SRP平均含量比自然条件下高7倍左右,而好氧条件下上覆水体则比自然条件下低了近80%。由此说明,与自然状态相比,厌氧条件能显著促进内源磷的释放,而好氧条件则会抑制这一过程,甚至出现磷吸附现象,好氧条件能降低上覆水中磷的含量,改善湖泊富营养化状况。