摇蚊幼虫扰动对沉积物-水微界面氧化还原特征的影响

生物扰动是影响沉积物-水微界面反应的重要因素,为了明确生物扰动作用对沉积物-水微界面氧化还原特征的影响机制,从环境微界面角度出发,以摇蚊幼虫为例,借助高分辨率的微电极系统解析沉积物-水微界面O_2、p H、氧化还原电位(Eh)的垂向分布特征。结果表明,摇蚊幼虫的生物扰动作用显著增加了沉积物-水微界面处的溶解氧浓度;降低了上覆水的p H值,提高了沉积物的p H值,且上覆水p H时空变化较大,沉积物p H值变化较小;廊道里O_2增加,使Eh值也相应地提高,而没有生物扰动到的地方Eh值偏低。摇蚊幼虫通过呼吸和摄食作用将富含氧气的上覆水引进廊道,充入的氧气改变了微界面的氧化还原条件。     

淮河流域参考蒸散发量变化分析

利用淮河流域26个气象观测站的观测资料,采用Penman-Monteith法计算流域的参考蒸散发量,结合参考蒸散发对气象因子的敏感性分析以及气象因子在1960—2008年的变化,定量评估气象因子变化对蒸散发的贡献程度,进而分析流域近50 a来参考蒸散发量的变化及其原因.结果表明:淮河流域绝大部分地区的年参考蒸散发总量呈下降趋势,淮河以北地区的下降趋势比淮河以南地区更为显著.造成这种变化的主要原因是太阳辐射量的减少和风速的降低,淮河以南地区受相对湿度变化的影响,下降幅度小.     

富营养化湖泊中铜锈环棱螺分解对钨迁移影响

以富营养化的太湖梅梁湾为研究对象,利用平面光极、高分辨率平衡式间隙水采样(HR-Peeper)装置和薄膜扩散梯度(DGT)技术获取沉积物水界面溶解氧(DO)二维平面和溶解态/生物有效态钨(W)一维垂向分布信息,分析铜锈环棱螺分解对太湖底泥中钨迁移的影响效应。试验结果表明:铜锈环棱螺死亡分解后会迅速降低沉积物水界面DO浓度,形成厌氧环境,引起间隙水及上覆水中溶解态钨质量浓度的增加,溶解态钨平均质量浓度增加幅度是对照组的28.92%～11446%,显著提升了沉积物水界面钨的生物有效性(DGT所测结果);与钨质量浓度变化类似,铜锈环棱螺分解前期(第8天)沉积物间隙水中铁、锰质量浓度同步增加且与钨浓度变化呈显著正相关(R2≥0.716,p<0.01)关系,水相中溶解态钨质量浓度增加是由厌氧环境下沉积物中铁锰氧化物还原溶解所致,分解后期(第16天和36天)间隙水中钨质量浓度的增加主要是由于铜锈环棱螺体内累积的钨释放所致。     

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%。     

小型浅水湖泊氨氧化细菌分布特征及其对氮素垂向分布的响应

以淮河流域里下河地区小型浅水湖泊为研究对象,采用分子生物学方法和细菌反硝化稳定同位素技术研究氨氧化细菌（AOB）的生物多样性和群落特征,探究不同类型的污染物对AOB丰度和群落特征的影响。结果表明,得胜湖AOB的生物多样性和丰度最高,而大纵湖北部最低,究其原因,认为是得胜湖较为复杂的污染来源和周围环境以及大纵湖湖心密集的水生植物造成的。amoA基因的系统发育分析表明,研究区内丰度最高的是亚硝化单胞菌属,占92.3%,亚硝化螺菌属占77%;硝氮含量与AOB丰度具有一致性,AOB丰度高的采样点上覆水中硝氮较高。同位素溯源分析表明污染物的来源差异导致了δ15N的不同,长期的围网养殖会导致δ15N降低,而腐烂植物的长期过度累积则会导致δ15N增大。     

苦草对沉积物-水界面不同形态砷的削减

以富营养化底泥为研究对象,从环境微界面的角度出发,采用室内培养试验研究了常见沉水植物苦草对沉积物间隙水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的迁移转化影响及环境微界面行为,并评估了苦草对沉积物-水界面中As的去除效果。试验结果表明：苦草增加了沉积物中溶解氧的渗透深度,降低了pH值、有机质(UV₂₅₄)以及溶解态As、As(Ⅴ)、As(Ⅲ)、溶解态Fe(Ⅱ)和溶解态Mn的质量浓度;3种形态的As(溶解态As、As(Ⅴ)、As(Ⅲ))与溶解态Mn和UV₂₅₄显著相关,与溶解态Fe(Ⅱ)相关性较差;苦草对As(Ⅲ)的去除效果(69.5%)优于其对As(Ⅴ)的去除效果(64.6%)。     

小型浅水湖泊表层沉积物氨氧化古菌群落结构特征

为更深入地了解氨氧化古菌(AOA)在浅水湖泊表层沉积物中的分布特征,以淮河流域下游里下河地区浅水湖泊为研究对象,采用分子生物学和微生物学方法研究了该区域4个不同功能类型的浅水湖泊中的AOA群落结构。结果表明,里下河地区的浅水湖泊中存在AOA,为AOA的全球地理分布生境提供了重要补充。大纵湖湖心处表层沉积物中AOA的多样性和丰富度最高,AOA主要聚集于Group 1.1b和Group 1.1a,其中71.3%的序列属于Group 1.1b,28.7%的序列属于Group 1.1a。沉水植物的存在明显增加了Group 1.1b的丰富度,丰富的有机质有利于促进AOA的生长。得胜湖岸周边的工厂、采沙场、渔业养殖以及九龙口上游家畜类养殖影响了表层沉积物中的群落特征。     

南京玄武湖富营养化及重金属污染现状

针对南京玄武湖清淤后营养盐及重金属污染物的分布问题,在其3个湖区中设置6个采样点,采集水体和沉积物样品,分析pH、总氮、总磷和有机质等理化参数并采用电感耦合等离子体原子发射光谱法分析Cr,Pb,Cu,Zn,Ni 5种重金属质量分数,并结合地累积指数法对沉积物中重金属的污染程度进行评价.结果表明:玄武湖北湖湖区水体处于中度富营养化到严重富营养化状态,东南湖区则处于严重富营养化状态,而西南湖区水质相对较好,处于轻度富营养化状态,只是总氮质量浓度稍微偏高;重金属污染方面,东南湖水体中的Cr质量浓度存在超标现象;清淤之后,玄武湖沉积物中Cr和Pb的质量分数有所降低,污染状况有所缓解;2个采样点沉积物中的Zn处于轻度污染程度,其余金属污染程度均为清洁.     

基于微量分析的沉积物-水界面磷铁相关性研究

为了更好地控制和治理湖泊富营养化,探究沉积物-水界面中磷和铁的相关性特征。通过室内培养原位沉积柱,利用微界面分析技术和高分辨率平衡式间隙水采集技术(HR-Peeper),分3时段(加入摇蚊幼虫后的第7天、第21天和第35天),探究好氧环境中摇蚊幼虫扰动与铁的氧化耦合作用下沉积物-水界面体系中磷形态的迁移转化规律。研究结果表明:摇蚊幼虫扰动增加了沉积物中氧气的渗透深度和氧化还原电位E_h值,在第21天扰动最激烈;扰动降低了3个时段沉积物间隙水中的溶解态磷SRP(最大58%)、溶解态铁Soluble Fe(Ⅱ)(最大44%)的浓度;SRP与Soluble Fe(Ⅱ)在第7天和第21天也高度相关。可见,摇蚊幼虫的扰动作用所引起的沉积物中磷的变化受到了铁的氧化吸附控制。     

摇蚊幼虫生物扰动对富营养化湖泊内源磷释放的影响

利用高分辨率的薄膜扩散梯度技术(Diffusive Gradients in Thin Films,DGT)和微电极技术,从微界面的角度研究了摇蚊扰动对沉积物中溶解氧(DO)、活性磷(Labile P)、活性铁(Labile Fe)及Labile P扩散通量的影响。研究发现摇蚊幼虫扰动增加了沉积物中溶解氧的渗透深度,降低了Labile P和Labile Fe的浓度,同时抑制了Labile P向上覆水中的释放。由于Labile P与Labile Fe显著相关(对照组R=0.672,P0.001;摇蚊组R=0.810,P0.001),可知Labile P的变化受DO和Labile Fe控制,即Labile Fe被氧化生成三价Fe(OOH),同时吸附Labile P,使得Labile P和Labile Fe同时降低。