黑臭河道沉积物中硫铁行为与氮磷循环的耦合机制

硫、铁的环境行为和氮、磷循环的耦合机制共同影响着河道内源污染的释放.本文总结了黑臭河道沉积物中致黑、致臭的硫、铁与关键营养盐氮、磷的环境行为以及它们之间耦合机制的最新研究进展,提出加强沉积物中硫、铁元素与氮、磷元素之间的耦合过程研究,对于解决目前黑臭河道治理过程中氮、磷营养盐难以达标问题具有重要意义.     

试论环境生物地球化学

本文从理论上探讨了环境生物地球化学这一新兴交叉学科的形成过程和发展机制,尝试性地提出了该学科的定义和科学使命。着重强调,环境生物地球化学应该服务于环境保护和生态建设;以此可以预料,生物—非生物复合系统中原生/次生化学污染物质的生物地球化学循环的研究,将为有利于全球污染控制和原生与次生化学污染引起的生态恶化和地方病防治的环境战略制定和目的于节省地球自然资源的生态设计提供科学依据。     

感潮型重污染河道内源硫、铁与氮行为的耦合作用

为研究感潮作用对重污染河道内源硫、铁与氮变化的影响及其耦合关系,本研究以上海重污染感潮型河道为对象,通过模拟感潮型河道以探究稳定水位期泥水界面不同形态硫、铁和氮的动态变化,并借助于黑色关联度分析来解析内源硫、铁与氮行为的耦合作用.结果显示感潮模拟组上覆水NH_4~+-N削减率高达(82.2±1.92)%且TN削减率高达(86.49±2.31)%,表明感潮作用会影响泥水界面形成的好氧-缺氧-厌氧动态分布并促进硝化-反硝化耦合过程,有利于泥水界面总氮与氨氮的削减.灰色关联度分析结果显示间隙水硝态氮与还原态硫和铁的关联度最高为0.910 5和0.858 7.表明硫化物与二价铁对硝态氮的影响最为显著,推测感潮型重污染河道内源硫、铁与氮存在硫自养反硝化和铁自养反硝化的耦合作用.该研究有望为重污染感潮型河道修复与治理提供理论参考.     

富营养水体沉积物磷素释放机理及控制技术研究进展

水体中的磷素主要来自外源磷的输入和内源磷的释放,目前内源磷释放已经成为水体富营养化中磷的主要来源,因此研究内源磷释放机理及其控制技术具有重要意义。文章介绍了沉积物循环机理,简述了沉积物磷释放的影响因素,溶解氧、水温和pH等因素对沉积物磷释放有很大影响。综述了当前控制沉积物释磷的常用技术手段,认为低成本高效率的化学修复技术具有良好的发展前景,疏浚技术与生态修复相结合的技术手段有可能成为今后控制沉积物磷素释放的发展方向。     

台湾海峡生源要素生物地球化学过程研究

以微型生物食物网在C和P的生物地球化学循环中的动力学为核心,研究了台湾海峡主要生源要素生物地球化学循环的物理驱动和,物理与生物、化学的过程的耦合,微型浮游生物对碳循环的贡献等。结果表明,在大的进空尺度上,该海域磺及磷的生物地球化学循环主要受水动力调控;夏季南部海峡表现为大气CO2的强源、溶解有机碳是主要的有机碳形态、颗粒有机碳中陆源约占60%;夏季上升流是上层磷的重要来源,其贡献约占光合作用所需磷的16%,对生物生产力的着不可忽视的作用;该海域以微型（Nano)和微微型（Pico)浮游植物为主,其对生物量和生产力的贡献可高达60%和80%,浮游植物的初级产量有一大部分为细菌和异养鞭毛虫表现了较高的生态传递效率,微食物网对传统食物网的贡献可达三分之一。此外,还从物理、化学、生物耦合的角度探讨了ENSO现象对海域生态环境的影响。     

稳定同位素技术在环境水体氮的生物地球化学循环研究中的应用

氮的生物地球化学循环是地表环境中最复杂的物质循环之一.近年来,稳定同位素技术在氮的生物地球化学循环研究中得到了广泛应用,极大地丰富了人们对氮的来源、物理迁移及其生物地球化学循环等过程的认识,完善了氮的生物地球化学循环理论体系.本文综述了在环境水体中应用稳定同位素示踪技术及统计模型,将氮的溯源研究从定性识别拓展到定量解析;应用稳定同位素分馏理论及同位素配对技术,实现氮的生物地球化学循环转化途径的判别及其转化速率的定量解析;重点提出应进一步开展不同转化途径、不同水体环境要素对氮同位素分馏特征的影响研究,逐步完善环境水体氮循环同位素分馏理论体系,为准确认识氮循环和加强水环境保护奠定科学基础.     

赤铁矿在污染控制方面的晶面效应研究进展

赤铁矿（α-Fe2O3）是热力学最稳定的氧化铁矿物,广泛存在于土壤和沉积物中,并在元素的生物地球化学循环中发挥重要作用.天然赤铁矿颗粒由于形成条件的差异而具有不同的形貌和暴露晶面.不同原子排列和电子结构的暴露面赋予赤铁矿特定的表面电荷性质和活性位点密度,使其反应性表现出晶面依赖性.综述了产生具有特定晶面的赤铁矿纳米颗粒的合成方法,重点探讨了赤铁矿在还原溶解、吸附、催化和水解反应中的晶面依赖效应以及对污染物去除的作用,还总结了赤铁矿晶面耦合Fe（Ⅱ）对污染控制的最新进展,并对赤铁矿未来的应用和发展进行了展望.为研究赤铁矿在元素的生物地球化学循环中的影响提供依据,并为污染控制和环境修复奠定理论基础.     

黑藻生长对塌陷区污染水体间隙水中氮、磷营养水平的影响

本实验利用淮北东湖污染水体、沉积物与沉水植物黑藻.通过室内36 d的人工模拟生态培养实验,研究了沉水植物生长过程对间隙水中NH4+-N和PO43--P浓度的动态影响,结果表明:随黑藻生长和生物量增加,污染沉积物间隙水中NH4+-N含量逐步降低,表现出沉积物-水界面氮的释放通量与黑藻生物量存在负相关性;间隙水PO43--P含量则随沉水植物生长同样呈衰减的变化趋势,磷释放通量与黑藻生物量同样存在负相关性.反映沉水植物在沉积物的生长过程中对氮磷吸收的生物地球化学机制是相似的.恢复污染湖泊水生植物生态系统是治理、调节和抑制湖泊富营养化的有效途径之一.     

环境因子对晋阳湖沉积物磷释放的影响

以太原市晋阳湖为研究对象,采集湖中心水样及沉积物,分析了环境因子(水动力、pH、温度)对沉积物内源磷释放特征的影响及原因.结果表明,在设定的pH内(5.5,7.0,8.0,11.0),随着pH的升高,沉积物内源磷释放量增加.温度对内源磷的释放也有影响,当环境温度较低时,沉积物向上覆水体中磷释放量比较小;随着环境温度的不断升高,沉积物释磷量显著增加.通过搅动促使沉积物再悬浮,促进了沉积物中的磷释放,加速了沉积物间隙水中磷的扩散,从而增加了磷的释放.     

微生物对杜塘水库沉积物磷释放的影响研究

以杜塘水库大坝断面的沉积物为对象,通过对上覆水-沉积物界面的好氧/厌氧连续培养模拟实验,比较灭菌与非灭菌条件下,上覆水中溶解性无机磷、溶解性铁等离子的质量浓度变化,并分析培养前后沉积物中各形态磷以及与磷循环相关微生物的变化,研究微生物对磷释放的影响.结果表明,有氧条件下,沉积物主要在微生物的矿化作用下释放磷,而厌氧条件下,沉积物主要通过微生物还原沉积物中铁来促进磷的释放,微生物对沉积物磷的内源释放具有重要的影响;沉积物中有机磷和铁/铝结合形态磷是沉积物中较容易释放的组分;对培养前后异养好氧菌、有机解磷菌、无机解磷菌的数量进行了比较,发现培养条件下各种细菌明显增多,证实了沉积物中与磷循环相关微生物的存在以及对磷元素释放的可能影响.     

河水-地下水交互带内污染物生物地球化学行为及其探测技术

交互带是河水和地下水相互作用的界面;是河水和地下水耦合的中心;在河水和地下水发生动态交换的过程中,交互带发生着强烈的生物地球化学作用.本文在介绍河水-地下水交互带定义和特征的基础上,综述了河水-地下水交互带内污染物的生物地球化学行为;详细介绍了交互带的探测技术方法,包括原位和非原位探测的技术和设备;并提出了目前交互带环境地球化学研究中存在的一些问题,如河水和地下水交互带边界的确定、交互带野外采样和原位探测的方法、交互带生物地球化学过程以及交互带对河流水质影响的机制等.     

河水-地下水交互带内污染物生物地球化学行为及其探测技术

交互带是河水和地下水相互作用的界面;是河水和地下水耦合的中心;在河水和地下水发生动态交换的过程中,交互带发生着强烈的生物地球化学作用.本文在介绍河水一地下水交互带定义和特征的基础上,综述了河水-地下水交互带内污染物的生物地球化学行为;详细介绍了交互带的探测技术方法,包括原位和非原位探测的技术和设备;并提出了目前交互带环境地球化学研究中存在的一些问题,如河水和地下水交互带边界的确定、交互带野外采样和原位探测的方法、交互带生物地球化学过程以及交互带对河流水质影响的机制等.     

杜塘水库春季沉积物内源磷的释放速率研究

通过孔隙水扩散模型法和柱状样模拟法,研究了杜塘水库春季表层沉积物内源磷释放速率,两种方法计算出的PO43--P释放速率分别在0.67~1.30 mg.m-2.d-1和1.14~1.44 mg.m-2.d-1之间,表明沉积物有一定的内源磷释放能力.采用SMT法对表层沉积物的磷形态进行分级提取测定,结果表明,表层沉积物中"活性"较大的铝/铁结合态磷和有机磷是沉积物磷的主要赋存形态,占总磷含量的90%以上,因此表层沉积物具有较大的释放磷潜能.     

河流内源磷释放环境影响因子研究进展

平原地区河流的富营养化已日益受到重视,当外源营养物质的输入得到控制时,河流内源污染物的释放规律研究是防治、修复和治理河流富营养化的重要决策工具.笔者分析了内源磷的赋存形态,总结了影响内源磷释放的环境因子,如pH、温度、溶解氧、微生物的活动、氧化还原电位、周期性的水淹、水生植物、硝酸盐以及河流水动力条件等,指出了当前研究的不足,并提出了相应的解决方法.针对浅水河滨带有水生植物分布的特点,认为不同水动力条件和水生植物对内源磷释放及吸收的影响更具有意义.     

沉积物中磷的吸附和释放研究进展

为了研究内源磷的形态变化对水体富营养化的影响,对国内外的内源磷形态与吸附释放的研究进展作了简要的概述,研究结果表明:对于沉积物中磷的吸附和释放的研究多停留在单一因子的影响,而对两种或两种以上的综合作用的研究不多.而自然环境条件下,都是多因子的共同作用.因此,应对多因子对沉积物中磷吸附释放的影响进行线性和非线性的拟合,以便提出更有效的抑制沉积物磷释放的措施.     

内源污染对湖泊富营养化的作用及对策

富营养化是中国湖泊的重大环境问题.造成水体富营养化的污染来源可分为外源和内源.当湖泊的外源受到控制以后,由于沉积物中营养盐内负荷的存在和释放,湖泊仍然可以发生富营养化.这时,沉积物中的营养盐就成为湖泊富营养化的主导因子.文章主要就内源污染对富营养化的作用进行分析,并提出初步对策.     

生物源气溶胶的研究进展

生物源气溶胶是生物在其生长、代谢和降解等生命过程中向大气环境直接释放的或释放的气态组分转化生成的颗粒。其组成以碳质有机物为主,包括氮、硫等杂原子化学组分,因此该过程是相关组分生物地球化学循环的重要环节。生物源有机气溶胶对大气的物理和化学特性以及人类健康乃至全球气候都具有重要的影响,其作为气溶胶的重要组成越来越被广泛关注。本文根据国内外的研究结果,总结了生物源气溶胶的化学组分和形成机理,分析了其时空分布特征和成因,探讨了生物源气溶胶的气候和健康效应以及观测方法,指出生物源气溶胶研究中存在的问题并提出建议。     

矿业开发对环境影响的地球化学研究

综述了对矿区的尾矿、污染的土壤、水体及生物进行的实验地球化学研究方法和研究现状,总结了重金属迁移、释放和转化的机理,为系统研究矿区的环境生态效应、矿山修复和环境评价提供了借鉴。     

城市河道内源硫影响厌氧氨氧化过程的研究进展

评述了当前城市河道内源硫影响厌氧氨氧化过程的研究现状以及二者之间可能的微生物作用关系;指出了对于黑臭河道治理后呈现的高氮营养盐和较低碳氮比(C/N)生境,今后应重视新型化能自养的厌氧氨氧化过程在河道氮转化过程中的作用,包括"硫自养部分反硝化-厌氧氨氧化"、"硫酸盐型厌氧氨氧化"和"铁自养型厌氧氨氧化"等,以及内源硫如何影响厌氧氨氧化过程的发生和二者之间的耦合关系;不仅为强化氮营养盐的去除提供了崭新的视角,而且为阐明水圈微生物驱动氮与其他元素循环机制的基础理论提供了有益补充.     

人工湿地污水处理系统中硫的转化过程

人工湿地处理废水,特别是酸性废水和含有重金属废水的应用日趋广泛.针对人工湿地中硫的迁移和转化,综述了硫在人工湿地中的硫循环,硫酸盐及硫化物生物和非生物性质的硫转化,以及植物、微生物等对硫循环的影响,并对未来的研究方向进行了展望.此外指出,对于水平潜流系统中近根环境的深入认知和研讨是一个必要的突破点.