滇池水-沉积物界面氮分布特点及其对控制蓝藻水华的意义

 造成水体富营养化的污染源可以分为外源和内源,当湖泊的外源得到控制以后,内源营养盐的释放仍然可以发生富营养化,甚至爆发藻类水华.研究营养物质在水-沉积物界面的地球化学行为,对于控制水体富营养化和水华爆发具有重要意义.以滇池为研究对象,测定了间隙水和上覆水中总氮(TN)、氨态氮(NH₄⁺-N)、硝态氮(NO₃^--N)和有机氮(ON)的质量浓度.结果表明:①无论在草海还是外海,间隙水中TN,NH₄⁺-N及ON质量浓度均高于上覆水,说明底泥中的氮元素有向水体中扩散的趋势;②草海上覆水及间隙水中TN,NH₄⁺-N和NO₃^--N质量浓度均高于外海,其受污染的程度比外海高.研究揭示了滇池底泥中氮分布区域和垂直变化特征,阐明了内源氮负荷在湖泊富营养化中所起的作用.     

水库底泥重金属污染物静态释放规律

 为了探求水库底泥中重金属污染物的释放情况,分别对某水库表层底泥和底层底泥中重金属污染物进行静态释放模拟实验,得到了Cr、Pb、Ni、Zn和Cu 5种重金属的释放浓度曲线,并分析了释放曲线的浓度变化趋势,通过计算得出了重金属污染物的释放速率及年释放量。结果表明,该水库底层底泥中重金属污染物的释放浓度比较低,对上覆水水体水质影响较小;而表层底泥中重金属污染物的释放浓度相对较高,对上覆水水体水质影响较大;5种重金属污染物Cr、Pb、Ni、Zn和Cu在表层底泥中其释放速率和年释放量都要比底层底泥中约高一个数量级。     

上海滨岸潮滩水和沉积物中无机氮的分布及扩散特征

对长江口南翼上海滨岸带三个站点潮滩上覆水、沉积物和间隙水中的三态无机氮的含量分布的年度季节性监测研究表明：潮滩上覆水中溶解无机氮以NO3—N为主；表层沉积物中可交换态无机氮以NH4—N为主，约占70％-85％；沉积物间隙水中主要无机氮为NH4—N和NO3—N．在冬季潮滩上覆水中硝态氮含量明显降低，而沉积物和间隙水中氨氮和硝态氮的浓度则有较大增加．初步探讨了潮滩水和沉积物中无机氮分布季节性变化的主要影响因素，估算了潮滩表层沉积物—水界面无机氮的扩散通量，指出NIL—N的扩散释放对滨岸水环境质量影响较大．     

底泥-上覆水界面污染物释放机制的数值模拟

当外源污染受到控制后, 河流与湖泊底泥中的污染物可能会引起上覆水的再次污染. 在上覆水流动不致底泥起动悬浮的条件下, 数值模拟了底泥中污染物在底泥-上覆水界面向上覆水释放的机制. 采用k-ε模型计算了上覆水的湍流流动, 并采用 Darcy 定律描述了多孔介质中的渗流, 这里底泥被看成是各向同性均匀多孔介质; 耦合计算了上覆水和底泥中孔隙水的定常流动, 并基于流场计算结果, 数值计算了非定常溶质迁移扩散过程; 数值研究了平整底泥-上覆水界面以及底泥-上覆水界面为周期性三角状时, 污染物由底泥向上覆水释放的规律. 研究结果表明, 底泥中孔隙水与上覆水的交换是决定底泥中污染物向上覆水释放量的重要因素.     

泥-水界面微孔曝气对底泥重金属释放潜力的影响

采用自行研发的泥-水界面精准布氧系统研究了微孔曝气对安徽省合肥市南淝河城市重污染河段底泥重金属形态分布以及释放规律的影响.结果表明,微孔曝气明显改变了泥-水界面物理化学环境,增加了上覆水溶解氧(DO)质量分数和pH值,特别是显著提高了表层底泥氧化还原电位(ORP).泥-水界面微孔曝气处理显著改变了表层底泥重金属形态分布特征,显著降低了酸提取态重金属质量分数,而残渣态重金属的质量分数比例均出现不同程度增加.特别是镍(Ni)的形态变化对微孔曝气反应更为敏感,曝气前后残渣态质量分数比例由39.5%上升到55.0%.与对照组相比,在试验初期,泥-水界面微孔曝气处理下底泥间隙水重金属质量分数有所增加,但随着处理时间延长,这种增加效应逐渐减弱,至曝气处理10d以后,底泥间隙水重金属质量分数较对照组均有明显下降,尤其Ni下降更为明显.泥-水界面微孔曝气导致表层底泥中酸可挥发性硫(AVS)减少,但并没有促进底泥中重金属的释放.泥-水界面微孔曝气对底泥重金属生物有效性和释放风险的抑制效应主要归功于上覆水和表层底泥DO质量分数、pH和ORP等理化环境的改变.     

河流潜流带生物扰动对重金属铜(Cu)迁移的影响研究

生物扰动影响潜流带污染物的迁移并对水生生态系统造成威胁。以水丝蚓和摇蚊幼虫为扰动生物,利用21天室内微宇宙模拟实验确定两种生物及其不同密度扰动(0.5,1,1.5条/cm~2)以及组合扰动对上覆水和间隙水中铜(Cu)浓度和沉积物-水界面Cu扩散通量的影响。结果表明,水丝蚓的生物搬运和摇蚊幼虫的生物灌溉作用都促进上覆水和间隙水中Cu浓度显著提高。水丝蚓的生物搬运导致的向上输送促进了Cu由间隙水向上覆水中释放,而摇蚊幼虫的生物灌溉作用促进Cu由上覆水向间隙水迁移。混合组中摇蚊幼虫影响水丝蚓的向上搬运活动,减弱了Cu向上覆水的运动,有利于水体净化。生物密度对重金属Cu浓度和通量影响显著。水丝蚓扰动对重金属Cu的浓度和再分布的影响都与密度相关。间隙水中重金属浓度受水丝蚓和摇蚊幼虫的密度显著影响。研究结果可为潜流带重金属污染的防治提供参考。     

太湖湖泛常发区底泥特征及指示性细菌的研究

为探究太湖湖泛常发区环境下表层底泥细菌的特点及其与环境因子的相关性，运用高通量测序的方法对太湖中湖泛常发区域以及普通水体区表层底泥细菌及环境理化指标进行检测.结果表明：(1)湖泛区上覆水中的TN、TP分别是普通区的2.4倍和2倍；DO（溶解氧）显著降低.(2)湖泛区表层底泥细菌丰度以及多样性相比普通区有显著降低（P<0.05），湖泛区4个点位（#1、#2、#3、#4）的Simpson指数均高于0.003.(3)从细菌门的层次来看，拟杆菌门（Bacteroidetes）在湖泛区的优势地位显著上升，#1点位已经成为第二优势菌门（占比16.3%），且随机森林分析表明拟杆菌门是两组样本之间差异性重要值最高的门类.(4)从属的层面来看，在湖泛区占比显著升高的Bacteroides、Bacteroidetes vadinHA17＿norank、Lentimicrobiaceae＿norank均为拟杆菌门下的厌氧菌属（P<0.05），同时相关性分析也表明Steroidobacteraceae＿uncultured与上覆水TN、TP以及TOC含量呈显著正相关，与DO呈显著负相关.本研究为未...     

固定化微生物对湖塘底泥有机污染的减量化

为研究湖塘上覆水体COD浓度与底泥有机污染物释放之间的关系,采用固定化微生物技术(IM)原位修复湖塘底泥,在实验室模拟条件下通过改变固定化微生物载体柱的设置位置、上覆水溶解氧以及上覆水p H,探讨了IM技术的最佳工艺条件;然后以湖塘水为上覆水,在最佳条件下进行验证实验,了解上覆水及底泥修复情况,并采用GC-MS技术分析修复后沉积物中有机污染物的降解情况。结果表明:最佳工艺条件为:将载体柱设置在泥水交界面,并且上覆水的溶解氧浓度和p H值分别为6 mg/L和7。最佳工艺条件下,经过一个月的原位修复,IM组上覆水水质由劣Ⅴ类变成了Ⅲ类,而对照组为Ⅳ类;同时IM组底泥的总有机质去除率达到33. 4%,并且GC-MS结果显示,与对照组相比经修复,IM组底泥样品中各种类型有机物的浓度均显著降低。     

水源水库沉积物磷形态分布及其释放特征

采用淡水沉积物中磷形态的标准测试方法（SMT）,分析测定了西安市汤峪水库表层沉积物中总磷及各形态磷的含量分布特征,并对该分级测定结果与间隙水水质及沉积物其他理化性质进行了相关性分析．结果表明,该水库表层沉积物中总磷（TP）含量为1215．03～1592．83μg／g;铁铝结合态磷（Fe／Al-P）平均值为241．34μg／g,其余形态磷中,钙结合态磷（Ca—P）为7111．98μg／g,有机磷（OP）为301．54μg／g．相关性分析方面,Fe／Al-P含量与间隙水中TOC浓度显著相关．环境变化会导致Fe／Al-P释放进入水体,当氧化还原条件降低时,结合态的磷会由于2价铁的溶出而释放到间隙水和上覆水中,是水库富营养化的潜在威胁．     

文思湖底泥污染物覆土缓释可行性研究

通过实验室模拟研究了覆土法对三峡大学文思湖底泥中污染物缓释的可行性.通过监测上覆水体中总氮、总磷和有机质浓度水平监控底泥中污染物释放过程,发现底泥覆土之后上覆水体中总氮、总磷和有机质浓度水平均显著降低,与覆土材料自身向上覆水体释放的氮源、磷源和有机质浓度水平相当.结果表明,覆土可以明显抑制底泥中污染物向上覆水体的释放,因此通过覆土以抑制底泥污染物释放可行.     

锁磷剂对府河底泥磷释放的影响

选用美国新一代锁磷剂SAE,进行了45、90、180g/m2 3种不同剂量的锁磷剂控制府河底泥磷释放的模拟实验研究.结果表明,SAE降低了府河河道底泥上覆水中的总磷(TP)、可溶性正磷酸盐(SRP)、可溶性总磷酸盐(DTP)含量,添加90g/m2和180g/m2 SAE的抑磷率达到80%以上且效果稳定.底泥中向上覆水释放的磷主要来自于可交换态磷(Ex-P)和铁铝结合态磷(NaOH-P),钙结合态磷(HCl-P)含量变化不显著,SAE的添加使得底泥中的磷形态发生了转变,Ex-P和NaOH-P向HCl-P转化,使得稳定态磷占比增大,降低了沉积物磷向上覆水释放的风险.     

华东某水库表层沉积物氨氮释放贡献量分析

通过对华东某水库进行现场水样采样, 并结合沉积物氨氮释放试验, 分析水库典型区域表层沉积物、上覆水和间隙水中总氮、氨氮含量, 揭示氮素组成的时空分布特征和表层沉积物对上覆水氨氮的影响. 结果表明: 库内氨氮和总氮呈现明显的季节变化, 且冬季明显高于夏季; 表层沉积物中总氮的质量浓度高于上覆水, 沉积物氨氮扩散通量为 0.18$\sim认知无线电中频谱感知方法的性能与感知场景高度相关. 研究表明, Nakagami-Gamma(KG)衰落信道模型能够可靠地描述无线通信信道. 针对采样点数、接收信噪比、地理位置等多种性能影响因素各不相同的一组异构节点在KG衰落信道下的感知场景, 提出了一种基于熵函数(based on entropy function, BEF)的合作感知方法. 首先, 根据异构节点的不同性能影响因素, 通过定义的熵函数计算各节点的综合评价得分; 然后, 筛选出得分较高的节点进行标准化能量检测; 最后, 采用逻辑或(OR)准则进行融合判决. 仿真结果表明, BEF方法有效地降低了系统的感知开销, 在各个节点的目标虚警概率较低($P_{\rm f}<0.1$)时, 显著提升了全局检测概率.     

三峡大学文思湖底泥分析与评价

通过检测三峡大学校区内文思湖底泥中的营养成份总氮（TN）、总磷（TP）、总有机质（TOC）等因子,评价了文思湖底泥的污染状况,得出底泥的总体污染特征及污染物分布规律．同时分析了各个成分因子之间的相关性,对照相应时空段的水质检测结果进行泥一水相关性分析．在此基础上,提出文思湖污染治理的合理措施和相关建议．     

纳米Fe3O4覆盖对沉积物-水界面钴和镍的吸附试验研究

为揭示纳米材料原位覆盖对表层沉积物重金属的影响规律,开展室内培养原位沉积物柱试验,利用微界面分析技术、高分辨率平衡式间隙水采集技术（HR-Peeper）和薄膜扩散梯度技术（DGT）,探究纳米Fe₃O₄原位覆盖对表层沉积物中Co、Ni释放的影响机制。试验结果表明:在纳米Fe₃O₄覆盖下沉积物pH值较对照组逐渐增大,Eh值先减小后增大;纳米Fe₃O₄覆盖可有效吸附间隙水中的溶解态Co和Ni,间隙水中的溶解态Co和Ni最大有效吸附率分别为27.07%及26.42%,有效影响深度分别为30 mm和10 mm;纳米Fe₃O₄覆盖有效抑制了沉积物中有效态Co和Ni向间隙水和上覆水扩散,沉积物中有效态Co和Ni含量分别降低了50.26%和15.31%。     

水体扰动对黑臭河道内源氮营养盐赋存形式的影响

设计了一套模拟河道底泥再悬浮装置,设定4个不同水体扰动强度的工况以及1个不扰动对照组,测量了不同水体扰动强度产生的流速以及溶解氧(DO)浓度变化情况,并据此计算出不同工况的雷诺数(Re).研究了不同扰动强度下氨氮、亚硝氮、硝氮和总氮在上覆水、浮泥层间隙水和黑泥层间隙水中的迁移转化规律.结果表明:不同曝气扰动强度引起不同溶解氧梯度分布,并导致底泥中内源氮营养盐赋存形式之间的不同转化途径,其中流速为28.8～32.0cm/s时,Re为1810～2113,DO平均值为5.08～7.50mg/L,上覆水中氨氮和总氮去除效果最好,表明曝气扰动对底泥内源氮中氨氮和总氮的转化行为影响最大.与不产生曝气扰动时相比,由于曝气复氧作用,浮泥层呈现较高的亚硝氮和硝氮浓度,这导致二者分别向上覆水和黑泥层扩散.对于扩散至黑泥层的亚硝氮和硝氮,会在缺氧或厌氧环境的黑泥层中进一步通过反硝化或厌氧氨氧化途径实现对内源氮的完全脱除.     

铁碳微电解耦合反硝化菌削减河道黑臭底泥污染物及净化水质的研究

采取向河道中投加铁碳填料和反硝化菌复合包的方式,构建了铁碳微电解耦合反硝化菌曝气辅助原位削减河道黑臭底泥污染物及净化水质技术,模拟实验结果表明,当铁碳填料投加30g/kg、反硝化菌接种量15mg/kg、曝气量为60ml/min和曝气时间为9h/d的最佳组合下运行仅28d后,上覆水COD、NH4+-N、TN和TP去除率分别达85.7%、98.6%、65.7%和96.4%,稳定达到地表水Ⅳ类水标准;底泥TOC去除率达48.8%;底泥中BD-P和NaOH-P组分显著增加;底泥可转化态N含量显著减少;表层5~10cm底泥由深黑色变为浅褐色,耦合技术能快速削减河道黑臭底泥污染物及改善水质. 耦合体系中,铁碳微电解改善了水及底泥复杂有机物的可生化性,碳去除效能显著增强,N素的去除途径增多,P被吸附及生成沉淀固定到底泥中;投加的反硝化菌虽未成为优势菌种,但对脱氮有诱导作用;曝气提高了水体溶解氧,改善了底泥生境,激活了底泥土著微生物活性,三者协同作用削减黑臭底泥污染物并净化水质. 本研究为铁碳微电解耦合反硝化菌原位削减河道黑臭底泥污染物及净化水质技术提供理论依据.     

南四湖表层沉积物中N的形态及其分布特征

采用分级浸取分离法分别对南四湖的7个表层沉积物样品中的离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可浸取态氮(WAEF-N)、强碱可浸取态氮(SAEF-N)及强氧化剂可浸取态氮(SOEF-N)进行提取,并将沉积物的N划分为可转化态氮(TTN)和非转化态氮(NTN),对南四湖表层沉积物中各形态N含量及其分布特征和相关环境因素进行了分析。分析结果表明,南四湖上下级湖区表层沉积物中除SAEF-N外,TN及各形态N含量差异显著且上级湖明显高于下级湖区;下级湖表层沉积物中TTN占TN含量的比列明显高于上级湖;南四湖沉积物中N元素成分主要结合在沉积物中的细粒黏土成分中;南四湖上覆水中TN和NH4+-N与表层沉积物中TN和各形态N没有表现出显著的正相关关系,这说明南四湖湖水中的N元素主要来源于入湖河流;沉积物中的氮磷比在1.5～4.5,低于Redfield指数,上覆水中的氮磷比为13.7～24.1,高于Redfield指数,进一步说明南四湖目前水体中的N、P元素主要来自于入湖河流;沉积物中的TN含量在近10 a间下降很大且P仍然是南四湖湖最主要的限制性营养元素。     

用生物促生剂修复受污染底泥

为研究生物促生剂修复底泥技术的可行性,定期向受污染底泥中注入生物促生剂,监测上覆水体的水质指标,并观察表层底泥微生物的生长情况.结果表明:将生物促生剂直接注射到底泥中能很好地刺激底泥中原有异养菌的生长,并对反硫化细菌的生长起抑制作用.在为期60d的试验中,异氧菌数量提高了一个数量级,由105个/g(以干泥计)提高到106个/g(以干泥计);反硫化细菌数量则大大减少,由试验初始阶段的1.2×105个/g(以干泥计)到试验结束后的小于2.0×103个/g(以干泥计).但上覆水中的氮、磷、CODcr等指标含量较高.     

东江沉积物-水界面氮素迁移转化的影响因素

对东江东莞河段上覆水及底泥氮素的分布特征进行研究.采用室内土柱模拟实验方法,分析水体中和底泥-水体中氮素的转化过程,探讨环境因素对水体中氮素迁移转化的影响.试验结果表明,东江东莞河段总氮质量浓度范围为2.13~4.48mg/L,硝酸盐氮是主要的污染物存在形态,占总氮的64.9%;沉积物是水体氨氮的源,是酸盐硝氮和亚硝酸盐氮的汇;光照和扰动都能够降低氨氮的质量浓度;温度和初始pH值越高,越有利于氨氮的转化.     

再悬浮扰动对巢湖沉积物重金属元素释放的影响

文章使用Y型再悬浮装置探究在不同扰动强度和持续时间条件下,巢湖底泥沉积物再悬浮对上覆水体理化性质及重金属元素释放的影响。研究发现：沉积物再悬浮过程中,南淝河入湖区与西湖心的悬浮颗粒物质量浓度、pH值和溶解氧(dissolved oxygen, DO)均与物理扰动的强度、时间有关;南淝河入湖区上覆水体中Cr、Cu、Ni、Zn、Pb、Hg、As的质量浓度整体随水体流速和颗粒物悬浮时间的增加逐渐增大,Hg、Pb和Cu水溶态质量浓度在垂向分布上随水体深度增加而逐渐增大;西湖心上覆水体中Zn、Ni、Hg、As、Pb和Cr的质量浓度在扰动实验的初期迅猛上升至峰值,但后期逐渐下降并趋于稳定,且在垂向上分布均匀。通过分析释放通量发现,南淝河入湖区与西湖心上覆水体表层、中层和深层的溶解态重金属元素释放量并不是持续增长的,但可推断由于再悬浮进入上层水体的沉积物颗粒中重金属元素污染物含量比底泥中更高。