人类活动对丰水季节浅水湖泊磷素赋存特征的影响

以实测数据为依据,对受到不同方式人类活动影响下的丰水期九龙口、大纵湖、蜈蚣湖和得胜湖4个浅水湖泊进行研究,解析畜禽养殖、航运、围网养殖及原始湖荡湿地等不同类型的浅水湖泊在丰水季节沉积物—水界面中上覆水、间隙水和沉积物中磷素的赋存形态,并探究不同形态磷素的垂向分布规律。结果表明,丰水季节湖泊中各形态磷素在上覆水、间隙水和沉积物三者之间存在较大的浓度梯度,表现为沉积物间隙水上覆水;四个湖泊上覆水中总磷(TP)浓度介于0.12~0.21mg/L之间,PO_4~(3-)浓度为0.05~0.18mg/L,已达富营养化标准;各形态磷素分布受人类活动影响明显,有污水输入的得胜湖和围网养殖严重的湖泊TP含量较高,而刚经过疏浚的九龙口TP、PO_4~(3-)平均浓度最低;总体上各形态磷素在垂向分布上多表现为锯齿状波动,分布差别较大,间隙水中碱性磷酸酶(APA)表层4cm以上呈锯齿状变化,4cm以下多呈锯齿状降低或平缓降低;沉积物中PO_4~(3-)随深度的增加呈现锯齿状变化;沉积物中有机磷的矿化作用明显,草型湖泊各形态磷相对低于其他湖泊,APA明显高于其他湖泊。     

里下河区浅水湖泊表层沉积物营养盐溯源分析

以里下河区的大纵湖、得胜湖、蜈蚣湖、九龙口为例,分析了表层沉积物总有机碳（TOC）、总氮（TN）、总磷（TP）的垂向分布特征,探讨了引起其含量变化的影响因子以及三种元素之间的相关性特征,通过C/N和N/P的比值追溯C、N、P的来源。结果表明,四个湖泊中表层沉积物中的TOC含量随深度的增加而降低;刚经过疏浚的湖泊表层底泥中的总有机碳、总氮、总磷含量明显小于其他湖泊;不同湖泊营养盐的相关性存在较大差异;除DS采样点外,研究区域C/N值多介于2~8之间,有机质来源以水生植物为主。     

摇蚊幼虫扰动对富营养化湖泊沉积物—水微界面磷释放的影响

为探讨摇蚊幼虫扰动对富营养化湖泊沉积物—水微界面磷释放的影响,以大纵湖湖心区域为研究对象,通过室内培养试验,模拟摇蚊幼虫扰动下沉积物中磷的释放情况。即利用微电极系统和高分辨率的渗析平衡技术(HR-Peeper),获取摇蚊幼虫扰动沉积物中的溶解氧(DO)和pH值,并同步获取间隙水中的溶解态反应性磷(SRP)和溶解态二价铁(Fe2+),分辨率分别为μm、mm级。结果表明,摇蚊幼虫扰动增加了沉积物中DO的渗透深度及pH值,降低了间隙水中60.7%的SRP及42.1%的溶解态Fe2+的浓度,增加了沉积物中铁结合态磷(Fe-P)的浓度,其他结合态的磷(TP、IP、OP、AP)无显著变化。说明摇蚊幼虫扰动沉积物间隙水中的SRP与Fe2+显著相关,因此摇蚊幼虫扰动沉积物中SRP的释放主要受Fe2+的氧化还原所控制。     

微生物对阳澄湖间隙水溶解活性磷释放的影响

为揭示微生物对阳澄湖沉积物溶解活性磷释放的影响,取江苏省阳澄湖表层沉积物,设置对照组和抑菌组连续进行11 d的沉积物柱样室内培养试验。利用微电极和高分辨率Peeper技术,获取两组柱样高分辨率溶解氧DO、氧化还原电位Eh和溶解活性磷垂向分布情况,并分级提取柱样磷形态。结果表明,抑菌组沉积物DO、Eh垂向分布明显高于对照组;外加抑菌剂显著降低了间隙水溶解活性磷（SRP）浓度（P＜0.001）,抑菌组间隙水SRP浓度约为对照组的一半;抑菌组结合态磷的含量较对照组有所增加,NaOH-P与BD-P含量的增量是总增量的主要部分,这两种形态的磷含量的变化与微生物活性相关。研究结果有助于揭示阳澄湖沉积物溶解活性磷释放机理。     

太湖沉积物中有效态砷的释放

近年来,水体砷(As)污染逐渐加重,沉积物作为水体污染物的内源,其释放的As可能是造成水体As污染的重要原因。利用ZrO-Chelex薄膜梯度扩散技术(ZrO-Chelex DGT)原位、同步获取太湖沉积物中有效态As和Fe的高分辨垂向信息,并考察两者之间的关系。结果发现,太湖北部湖区上覆水总As和溶解态As的浓度较高,4个采样点总As均超过中国的生活饮用水标准(10μg/L);沉积物中As的赋存形态主要为Fe结合态。沉积物中DGT有效态As和Fe随深度有升高趋势,部分样点有效态As在升高后出现降低;有效态As和Fe在3个样点分布相似,呈现显著相关,表明沉积物As的释放受Fe还原过程的控制;但在另外3个样点分布不同,表明存在其他主导机制控制沉积物中As的释放,需做进一步研究。     

石佛寺人工湿地不同水生植物区域磷的沉积特征分析

为分析石佛寺人工湿地不同水生植物区域磷的沉积特征,研究了石佛寺水库人工湿地4种不同水生植物(荷花、蒲草、芦苇、沉水及浮叶植物的混合区域)和空白区域底泥中磷沉积变化规律及其成因。结果表明,水生植物可有效抑制底泥沉积物中磷元素的释放,且不同植物区域磷的沉积特征不同,其中芦苇区域底泥中磷含量最高,抑制底泥磷释放能力较强,蒲草区域底泥中磷的含量最低,抑制底泥中磷释放能力较弱,而无植物的空白区域对底泥中磷的沉积特性无明显影响;不同温度对底泥中磷的沉积有一定的影响,当温度较高时,底泥中磷含量会有所增高;当冬季水生植物开始死亡腐解后,有水生植物种植的区域底泥中磷含量会有明显提升。     

呼伦湖沉积物柱芯营养物质垂向分布及生态风险评价

为了探究内蒙古呼伦湖沉积物中营养物质分布特征及污染状态,于2015年3月在呼伦湖北部采集长100cm沉积物柱芯(编号HLX),分析有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)的垂向变化特征,并运用综合污染指数法及有机污染指数法进行了沉积物生态风险评价。结果表明,呼伦湖沉积物柱芯OM、TN、TP含量变化范围分别为2.33%～5.61%、1.02～3.07g/kg、0.33～1.15g/kg,OM、TN、TP含量垂向表现为随深度的增加呈递减趋势;呼伦湖沉积物已处于污染状态,TN污染达到重度水平,TP污染达到中度水平;呼伦湖沉积物已处于有机污染状态,有机氮污染严重;呼伦湖沉积物有机质的来源既有陆生植物也有水生植物,为两者的混合物;总有机碳(TOC)和TN呈显著性相关,具有同源性。可见呼伦湖沉积物大部分处于严重污染水平,应引起高度重视,严格控制外源输入。     

滦河悬浮颗粒物的环境效应及对富营养化风险的指示作用

以海河流域的滦河为例,基于2018年7月(雨季)及12月(旱季)河流上覆水及悬浮颗粒物样品,通过SMT磷分级试验及磷吸附试验,探究了滦河悬浮颗粒物中的磷形态分布特征、悬浮颗粒物对磷的缓冲能力及对磷所呈现的源汇角色。结果表明,悬浮颗粒物中的总磷(TP)浓度旱季较雨季高,平均值分别为708、504mg/L;无论在旱季或雨季,滦河悬浮颗粒物的磷形态均以盐酸提取态磷(HCI-P)为主,其次是氢氧化钠提取态磷(NaOH-P)和有机磷(OP);滦河雨季悬浮颗粒物对磷较旱季具有更强的缓冲强度;在旱季,部分样点的悬浮颗粒物与磷呈现平衡状态,另一部分则呈现磷的汇;而在雨季,大部分样点的悬浮颗粒物与磷呈现平衡状态。研究结果对深入认识河流悬浮颗粒物的环境效应、明确其对河流富营养化风险的指示作用具有重要意义。     

辽河水体中磷元素迁移转化的研究

研究辽河水体中磷元素的迁移转化,营养物质的结构与组成,分析辽河沉积物-水界面磷的类型,影响磷元素含量的因素和产生富营养化的原因,系统概括了磷元素迁移转化的规律.     

滆湖及长荡湖区域磷污染源数值解析与评估

针对太湖流域典型区域滆湖、长荡湖区域总磷污染问题,采用流域—区域尺度嵌套的数学模型模拟方法,开展面源磷污染负荷时空分布特性数值模拟与评估,分析了区域内工业、生活、林业三种行业类型面源污染特征。结果表明,滆湖、长荡湖区域工业、生活、林业面源磷污染负荷总量为100.32 t/a;从空间分布特征来看,两湖区域面源磷污染高风险区为武进区的武南小流域、宋剑湖小流域、横林小流域和金坛区的华兴小流域、城区小流域;从行业分布特征来看,滆湖、长荡湖区域工业面源磷污染占比最高,生活面源次之,林业面源占比最低,三种类型面源磷排放对区域总磷污染的贡献比为75∶22∶3,工业、生活及林业面源磷污染排放均表现出第三季度明显高于其他季度的特征。     

南四湖表层沉积物营养元素分布分析

为有效控制表层底泥的有机污染,防止其向水体释放过多的营养元素,通过对南四湖29个采样点中表层底泥样品与上覆水样品的TN、TP和TOC等营养元素的含量测试,分析了在表层底泥中的分布特征及与C/N的相关性,采用SPSS软件做了相关性分析,并利用有机指数对南四湖底泥的环境状况进行评定。结果表明,南四湖已明显有营养元素积累的污染,应采取相应的治理措施以控制进一步污染。     

五里湖富营养化及治理对策研究

分析了五里湖水体、底泥的氮、磷含量的变化趋势,并根据富营养评价等级判定了五里湖的富营养化程度．根据测得的数据,五里湖TP含量为0．099mg／L,属于Ⅳ类;TN含量为5．01mg／L．属V类：叶绿素和透明度分别为0．014mg／L和40-60cm,分别属于Ⅳ类和V类;CODMn含量为5．47mg／L,属于重富营养化。最后,基于五里湖的特点提出了鱼类防治、传统植物防治、生态清淤、调水工程和生态浮床技术等治理措施。     

洞庭湖流速垂向分布特性

根据洞庭湖不同测点的野外实测数据,结合测点的环境状况(有无水生植被),分析洞庭湖不同位置的流速垂向分布规律,发现底部无水生植物影响的主湖区与航道中心时均流速分布呈"J"形,采用对数律对流速剖面进行拟合,相关系数在0.95以上;在有水生植物分布的洲滩,时均流速的垂向分布偏离"J"形,具有明显的3层结构,且冠顶以上水流时均流速垂向分布满足对数律;受淹没水生植物影响,冠层内部的时均流速及切应力减小,有利于泥沙的沉积。     

Effects of initial sediment properties on start-up times for sediment microbial fuel cells

Sediment microbial fuel cells (SMFCs) are being developed as a renewable power source to aid environmental remediation and provide remote monitoring. But long start-up times limit their use as a viable industrial approach. In this study, we sampled sediments from seven different levels of eutrophication lakes and investigated the effects of their initial sediment properties (ISP) on the start-up times of SMFCs. After 60 days, ISP showed a clear influence on SMFCs with start-up times ranging from 7 to 21 days at different sampling sites. Organic matter, especially the labile carbon pools and nitrogen (organic and inorganic) contents in sediment, were closely related to start-up times for the SMFCs. In addition, dehydrogenase activity and high-throughput sequencing revealed that microorganisms in the nutrient enrichment sediments increased organic matter degradation and produced special species such as genus Candidatus Xiphinematobacter that belong to the Verrucomicrobia phyla related to electron transfer. Such active control may improve applicability by accelerating start-up and enhancing SMFC power and bio-catalytic performance.     

东平湖枯丰水期水质健康风险评价

东平湖是重要的饮用水源地,也是南水北调东线工程的最后一级调蓄水库,评价其水质安全极为重要。在南水北调东线工程试通水后,于2015年6月枯水期及9月丰水期分别采集东平湖6个采样点的地表水水样,分析SD、TP、TN、COD_(Mn)、Cd、As、Cr~(6+)、NH_4~+、F~-、Hg、Pb等11项水质指标,并采用综合营养状态指数法、内梅罗指数法和健康风险评价模型评价东平湖水质状况。结果表明,东平湖整体呈中营养至富营养状态,枯水期水质污染严重,丰水期水质相对清洁,健康风险呈中至高风险状态,主要污染物为N、P、Hg、As等,可能与湖区的农业面源污染有关。研究结果可为东平湖水污染防治及南水北调东线工程的安全运行提供参考。     

滇池夏季营养盐空间分布特征研究

基于2014年8月滇池外海空间23个采样点的水质采样数据,考虑化学需氧量(COD)、悬浮颗粒物(SS)、总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)、总氮(TN)、溶解性总氮(DTN)、叶绿素a(Chla)七种理化变量并加入空间坐标信息,采用K-means聚类分析方法将采样点划分为三组,并对加入空间坐标信息前后的变量进行聚类效果分析,应用相关性分析方法分析聚类后不同组中各测点水质指标之间的相关性,结合七个水质指标的熵权评价结果研究了水质的空间分布特征。结果表明,加入空间坐标信息后的聚类可避免聚类后同组点的空间分布分散的情况,有助于优化常规的水质监测点位;各水质指标之间并不存在明显相关性,叶绿素a的空间差异明显,呈现出北高南低的空间分布特征,这与流域上的营养盐排放主要集中在东北部区域,并随水流由北向南对流扩散有关。     

掺加固化剂后放置时间对底泥固化效果的影响

以水泥、粉煤灰为主固化剂对嘉兴市连三连四荡底泥进行固化处理,通过无侧限抗压强度试验,重点研究含水率为34%的土样掺加8%的固化剂后放置不同时间后再击实对固化底泥干密度和强度的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)试验进行了解释,并分析其微观结构演化特征。结果表明,底泥掺加固化剂后,随着放置时间的增长,水泥水化反应使土体颗粒形成更大的土颗粒团聚体,从而改变土的性质,导致土体结构越来越疏松,固化底泥干密度和强度总体呈降低趋势。结果可为底泥固化工程提供理论与技术指导。     

Simultaneous bioelectricity generation and pollutants removal of sediment microbial fuel cell combined with submerged macrophyte

A submerged macrophyte sediment microbial fuel cell (SP-SMFC) was constructed in this study. Ceratophyllum demersum L., Vallisneria natans, Hydrilla verticillate were chosen as the submerged plants to form cer-SMFC, val-SMFC, hyd-SMFC systems. Plant groups showed the advantage of bioelectricity generation and pollutants removal compared with the unplanted system. The cer-SMFC group stood out with the maximum power density as 24.56 mW m^?2 and the average pollutants removal in overlying water (COD: 81.16%, TN: 65.27%, TP: 79.10%) and in sediments (TN: 26.40%, TP: 21.79%). The determination of root exudates and radial oxygen loss (ROL) demonstrated that C. demersum L. was superior to other studied submerged macrophytes. More root exudates may contribute to an increase in available substrates for electrochemically active bacteria and other microorganisms. Higher enzyme activities were obtained in three SP-SMFCs (especially in cer-SMFC). ATPase and APA activities in cer-SMFC group were increased by over 40% compared with the control. The results indicated that the presence of plants enhanced the microorganism activities, thereby improving bioelectricity generation and pollutants removal. This study will facilitate the application of SP-SMFC technology as an alternative for in situ remediation of polluted sediments.     

Phosphorus-tuned nickel as high coke-resistant catalyst with high reforming activity

Here we demonstrate that phosphorus (P) can affect both reforming and coking of alumina-supported nickel (10 wt% Ni with respect to alumina) at 750 °C and 1 atm. The P-containing catalysts were prepared by incipient wetness co-impregnation. Compared with the P-free nickel catalyst, the reforming activity is enhanced but the coke content decreases 8-fold at Ni:P atomic ratio of 4; the latter further reduces 55-fold at a ratio of 2, without a substantial decline in the reforming activity. Phosphorus not only improves nickel dispersion but also reduces the surface acidity and facilitates CO₂ activation. At high P loadings, a portion of nickel transforms into nickel oxide during reforming. Besides tuning the reforming and coking activity, phosphorus changes the behavior of carbon crystallization. In methane pyrolysis and dry reforming, filamentous carbon occurs on the P-free catalyst but it is absent on the P-containing catalyst.