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1.
浅水湖泊沉积物磷释放的波浪水槽试验研究 总被引：15，自引：1，他引：15
为探索浅水湖泊水动力扰动作用对沉积物内源营养盐释放的规律,采用波浪水槽试验研究了波浪扰动对太湖和巢湖沉积物悬浮和磷释放的作用.试验结果显示在强波浪扰动下,底泥大规模悬浮,使得水体中悬浮固体(SS)、总磷(TP)和溶解性总磷(DTP)含量显著升高,太湖和巢湖底泥水槽试验中上覆水体TP含量分别升高了6倍和3倍,DTP分别升高了1倍和70％,太湖底泥试验中溶解性活性磷(SRP)含量亦升高了25％.掀沙过程中,不但表层底泥间隙水中的溶解性磷释放到上覆水体当中,沉积物颗粒所吸附的磷也大量转化为SRP而解吸释放.然而,强波浪掀沙一段时间后,溶解态磷的释放逐渐受到限制.随着波浪扰动作用的持续,悬浮物的中值粒径减小,细颗粒组分的百分含量明显增加,使得悬浮物对溶解态磷的吸附能力增强;波浪扰动显著提高了水体的溶解氧浓度,也会促进水体铁锰物质的氧化,增大其对磷酸根离子的吸附能力.这些变化可能是波浪掀沙后期限制水体SRP浓度进一步升高的主要原因.太湖底泥波浪水槽试验的结果与太湖梅梁湾中心区域常见风浪扰动下底泥的悬浮起动情况相吻合,底泥起动的临界切应力也基本相同,强波浪掀沙的切应力条件及水体SS,TP及SRP浓度变化的特点也一致,表明本实验的结果接近太湖的实际状况.本研究说明太湖的水动力扰动能显著提高水体TP及SRP浓度,大波掀沙初期对底泥磷释放的影响最大,后期的影响强度则有所下降. 相似文献
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以江苏扬州古运河富营养化水体为对象,现场围隔实验研究生物沸石薄层覆盖削减富营养化水体磷负荷可行性,考察生物沸石覆盖削减上覆水、底泥间隙水和底泥中不同形态磷的削减效果,讨论生物沸石覆盖修复过程中不同形态磷转化机制.结果表明,覆盖强度为2 kg/m2的生物沸石覆盖(厚度约2 mm)对上覆水中总磷的削减率为57.41%,对上覆水中正磷酸盐的削减率为60.03%;对底泥间隙水中正磷酸盐的削减率为59.80%;对表层底泥(0~20 cm)中总磷削减率为11.28%,对无机磷削减率为11.82%,对有机磷削减率为11.11%.生物沸石覆盖能将底泥中不稳定的无机磷(可溶性磷、铁结合态磷、铝结合态磷)或少部分较稳定的无机磷(钙结合态磷)转化为稳定的无机磷(包裹磷),说明生物沸石覆盖不仅能削减液相中磷负荷,而且能将固相中不稳定的无机磷转化为稳定的无机磷;可见,生物沸石薄层覆盖能有效削减富营养化水体磷负荷,利用生物沸石薄层覆盖削减富营养化水体磷负荷是可行的,但需要进一步研究富营养化水体底泥生物薄层覆盖修复过程中不同形态无机磷转化机制. 相似文献
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大型浅水湖泊沉积物内源营养盐释放模式及其估算方法--以太湖为例 总被引：27，自引：1，他引：26
在新的野外调查和室内试验基础上,完善了有关大型浅水湖泊沉积物内源营养盐释放的模式,并在此基础上提出了太湖内源释放的估算方法.通过在太湖开展室内释放模拟实验和风浪期间底泥悬浮及上覆水中营养盐浓度变化的野外观测,提出了静态与动态二种浅水湖泊内源释放模式.静态情况下,营养盐主要通过浓度梯度扩散从沉积物进入上覆水,其释放强度受控于沉积物～水界面的温度,氧化还原环境及营养盐浓度差;动态条件下,沉积物由于动力扰动而发生悬浮,沉积物中溶解性及颗粒态的营养盐随着沉积物的悬浮而释放.虽然动态情况下总的营养盐释放较静态条件下大,但由于湍流导致水体及水土界面充氧,铁,锰等金属元素因氧化而吸附溶解性营养盐(特别是活性磷SRP)的能力增强,所以动力扰动仅引起总的营养盐释放,而不一定导致溶解性营养盐的释放.因此,在动态条件下,营养盐总释放量受控于动力扰动强度,底泥可悬浮量及沉积物中的营养盐含量;对于可溶性的营养盐,特别是SRP,其释放还受控于动力复氧的强度,沉积物中铁的含量及沉积物间隙水与上覆水中营养盐的浓度差.在此基础上,分别估算了静态和动态二种情况下沉积物内源释放量.根据实验室模拟结果,静态条件下太湖全湖一年NH4+-N释放量达1万吨左右,PO43--p释放量达900t左右;结合太湖2001年的风场观测记录,把太湖野外风浪过程分为风平浪静,小风浪,大风浪三种情况,分别占全年总日数的12％,82％,6％.在"风平浪静"条件下,其释放量根据实验室的静态释放试验来估算,而"小风浪"和"大风浪"条件下,其释放量则根据室内水槽试验得到的释放通量来估算.结果显示太湖全年释放量为总氮8.1万吨,总磷为2.1万吨;分别为外源氮磷年输入量的2～6倍. 相似文献
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东洞庭湖沉积物覆水后磷形态变化及其释放量 总被引：4，自引：1，他引：3
研究干燥覆水后低流速条件下东洞庭湖沉积物中磷的形态变化及释放量,可以为轻度富营养化湖泊中磷的生物地球化学循环提供基础数据,为季节性湖泊內源营养盐的迁移转化规律研究、內源营养盐的释放风险评价提供理论依据.本文采集处于干湿交替状态的东洞庭湖表层沉积物,利用室内模拟装置,研究风干沉积物低流速条件下覆水后沉积物及上覆水中磷的形态变化.结果表明,低流速覆水后东洞庭湖沉积物中的磷向上覆水及大气中迁移释放,上覆水中磷的释放量随覆水时长增大,释放速率随覆水时长减小,上覆水流速和磷释放量相关性显著.上覆水循环过程中释放到上覆水中的溶解态有机磷比溶解态活性磷更容易吸附于颗粒物而转化为颗粒态磷.覆水后沉积物中各形态有机磷、无机磷及磷的生物有效性均发生转变,覆水初期沉积物中无机磷向有机磷转化,磷的生物可利用性增大;上覆水循环过程中有机磷向无机磷转化,磷的生物可利用性减小;覆水后沉积物的无机磷的主要组分由铝磷转变为铁磷,有机磷的主要组分有从中活性有机磷向活性有机磷转变的趋势. 相似文献
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夏季梅梁湾水体中生物有效磷的分布及来源 总被引：8，自引：1，他引：8
2004年夏季在太湖梅梁湾应用一种新型氧化铁/醋酸纤维素复合膜(FeO/CAM)对水体生物有效磷浓度(FeO-P)进行了调查和连续监测. 发现水体溶解态(FeO-DP)、颗粒态(FeO-PP-)生物有效磷浓度与其总浓度在空间上有着相似的平面分布. 在梅梁湾北部入湖河口附近生物有效磷浓度最高, 随离河口或湖岸距离的增加逐渐减小, 湖心区域的水体生物有效磷浓度差异不大. 在观测期间, 梅梁湾北部多数水域的叶绿素a含量较高, 出现藻类水华现象. 但在几个主要入湖河口附近叶绿素a含量并不是最高, 尽管其水体生物有效磷浓度最高. 在受河流输入影响较小的梅梁湾开阔水域, 叶绿素a含量与生物有效磷浓度呈显著正相关性. 在风浪引起的沉积物再悬浮过程中, 水体生物有效磷浓度会出现短促的升高. 结果表明, 河流磷输入对河口水体生物有效磷浓度起主要贡献作用, 而内源磷释放则是开阔水域生物有效磷的主要来源. 在富营养的浅水湖泊中, 蓝藻水华暴发可以通过改变pH值引发内源磷的释放. 所研制的FeO/CAM膜材料能够用来监测水体生物有效磷浓度变化规律, 并为湖泊富营养化控制策略提供科学依据. 相似文献
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模拟水体pH控制条件下太湖梅梁湾沉积物中磷的释放特征 总被引：9，自引：1，他引：8
采用缓冲溶液控制水体pH值,模拟研究了太湖梅梁湾沉积物扰动悬浮状态下水体磷的释放规律(48h),分析了实验前后沉积物中磷的赋存形态组成及变化特征.结果表明,pH条件对沉积物磷释放具有显著影响,强酸性(pH=2.0)及碱性(pH=9.5,11.8)条件下皆利于磷的释放,但强酸性水体磷含量随时间逐渐降低,而碱性水体磷呈持续释放状态;中性条件(pH=7.2)磷的释放释放作用不明显,磷释放达到稳定状态(14b)后,碱性条件下(pH=9.5,11.8)磷释放量为酸性(pH=2.0,4.6)及中性(pH=7.2)条件下的4倍以上,通过对比释放前、后沉积物中磷的形态组成可知,酸性条件主要为钙结合态磷的释放;碱性条件主要是铁结合态磷释放,部分可发生再沉淀,转化为钙结合态磷,研究表明,梅梁湾沉积物中铁结合态磷的解析是沉积物磷的主要释放源,是水体内源磷增加的重要贡献者. 相似文献
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分析湖泊中磷浓度的变化特征,揭示其变化的驱动机制,是有效实施湖泊水体磷浓度控制的前提.本文整理分析了太湖70年来(1949 2020年)水体磷浓度监测历史资料,对比了太湖不同湖区、不同时间尺度水体磷浓度的差异性及波动性,发现影响太湖磷浓度变化的原因既有人为的因素,也有自然的因素.无论是污染较轻的1950年,还是污染负荷相对较重的近30年,太湖水体磷浓度一直存在较大时空差异性.暴雨引发入湖河流携带磷污染的扩散、风浪扰动引起的内源释放及蓝藻水华期间藻类生物量的大幅时空变化,都加剧了太湖水体磷浓度的不稳定性.近20年的太湖水污染治理对磷浓度的时空分布影响明显,1998年的太湖水污染治理"零点行动",2007年以来的水利调度等系列水污染治理工程,以及2017年以来的藻情变化等,都对太湖水体磷浓度的时空格局产生了影响.然而,高强度治理投入下太湖水体磷浓度依然偏高,其原因与流域建设用地比例增加、人口增加、耕地种植结构变化等外源负荷因素发生变化有关,也与湖体沉水植被退化、出入流结构发生变化、气候变化引发的蓝藻水华扩张等内源强度及水体表观磷浓度决定因素的生态环境变化有关.近70年来太湖水体磷浓度的变化过程对类似大型浅水湖泊的磷控制策略具有启示意义:大型浅水湖泊存在磷浓度较大波动的自然属性,在水环境保护目标考核中应充分考虑其不确定性,制定切实可行的控制目标;在控制策略上应将外源负荷控制放在首位,在流域污水处理厂深度除磷及流域土地利用调整等方面采取措施,实现入湖磷负荷的大幅削减,同时实施湖体生态修复与食物链调控措施,才能逐步实现湖泊水体磷浓度的控制目标. 相似文献
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镧改性膨润土对浅水湖泊水体磷浓度和沉积物磷形态的影响 总被引：2，自引：2，他引：0
分析湖泊沉积物磷形态的变化是揭示控制沉积物磷释放机理的关键.本研究分析了暨南大学南湖加镧改性膨润土前后水体磷浓度和沉积物磷形态变化,以探讨镧改性膨润土对削减水体磷浓度的效果.结果显示,镧改性膨润土添加后,上覆水磷浓度波动较大,总体呈下降趋势;至60 d时,水体总磷、颗粒态磷、总溶解磷和溶解性反应磷分别比添加前下降了45.1%、44.1%、48.2%和85.3%;沉积物中的弱结合态磷和氧化还原敏感性磷含量减少,更稳定的磷灰石结合态磷和残渣磷含量增加,而金属氧化物磷和有机磷含量变化较小.本研究表明镧改性膨润土能改变沉积物磷形态,使活性磷转化为稳定的磷形态,从而提高沉积物对磷的滞留能力、降低湖水磷含量,改善水质. 相似文献
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氧化还原条件对红枫湖沉积物磷释放影响的微尺度分析 总被引：7，自引：0，他引：7
选取贵州红枫湖为研究对象,在实验室条件下模拟了自然、好氧和厌氧条件下沉积物内源磷的释放过程,联合应用微电极技术和沉积物磷形态分析对沉积物—水界面开展了微尺度观测与研究.结果表明,厌氧条件下红枫湖沉积物总磷含量显著降低,且主要是NaOH提取态磷(NaOH-P)和残渣态磷(rest-P)含量降低所致,厌氧条件下沉积物孔隙水中磷酸盐浓度明显升高,而好氧条件下沉积物孔隙水磷酸盐浓度显著降低,反映厌氧条件显著促进了红枫湖沉积物磷释放.厌氧条件下沉积物内部溶解氧浓度下降、硫还原活动增强可能是导致NaOH-P释放的主要原因.O_2浓度的降低加速了沉积物还原作用并产生大量H2S,进而与二价铁离子形成硫化亚铁沉淀,最终导致NaOH-P(Fe-P)释放到孔隙水中.好氧条件向厌氧条件的转换可通过改变沉积物内部pH值分布和微生物活动促使rest-P释放:厌氧条件下,厌氧微生物不仅可以消耗硫酸根产生H_2S,导致pH值降低,还可消耗有机质,将有机磷转变为无机磷.上述研究结果表明,沉积物—水界面氧化还原环境可影响沉积物氧渗透深度、pH值分布、微生物活动、硫循环以及有机质降解过程,进而控制沉积物磷的形态转化与释放.联合应用微电极技术和沉积物磷形态分析对湖泊沉积物—水界面开展微尺度观测研究是揭示沉积物内源磷释放机制与控制因素的有效途径. 相似文献
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在浅水湖泊中,沉降在沉积物中的营养盐易受到水流的扰动再释放出来,而沉水植物可以在一定程度减少营养盐的释放.借助自主开发的生态水槽,在40 d的实验周期内检测动、静水条件下有、无苦草(Vallisneria natans L.)时沉积物、上覆水中磷含量变化,旨在为沉水植物对湖泊沉积物营养盐释放量的影响估算及水环境质量评价提供科学依据.结果表明:动水条件下,沉积物在没有苦草的保护下总磷含量下降21.8%,而有苦草的保护下总磷含量下降17.7%.苦草根系从周围沉积物中吸收磷,1~4 cm沉积物层的吸收量高于4~8 cm沉积物层.动水槽的上覆水中总溶解态磷浓度和总颗粒态磷浓度均大量增加,并且总颗粒态磷浓度相对于总溶解态磷浓度占较大比例.苦草减少了沉积物中磷的释放,并对上覆水中正磷酸盐有明显的吸收作用. 相似文献
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采用 SMT 法结合 X 射线荧光和 X 射线衍射分析了福建省发生富营养化的山仔深水库表层沉积物的磷赋存形态 及对水体的贡献．分析结果表明，山仔水库表层沉积物总磷含量在400-750 mg/kg 之间，铁/铝结合态磷和有机磷是沉积 物磷的主要赋存形态，分别占总磷含量的47%和37%左右．沉积物水-土界面存在明显的活性磷梯度，在一定条件下活 性磷可以从沉积物间隙水扩散到上覆水体，从而一定程度上影响山仔水库水体的营养水平． 相似文献
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风浪作用下太湖悬浮态颗粒物中磷的动态释放估算 总被引：68，自引：6，他引：68
用振荡试验方法模拟了不同风速对太湖沉积物扰动产生的悬浮颗粒物(SPM)量, 研究了SPM中磷的物化形态转化和生物矿化衰减过程, 定量估算了动力扰动作用下, SPM中磷转化对太湖磷负荷贡献. 结果表明: SPM中以物化形态转化为可溶性活性磷(SRP)为主的释磷作用对太湖水体磷负荷的贡献为0.44 t/a, 因生物矿化作用为主的磷衰减对水体磷负荷的贡献量约425.8 t/a, 占太湖外源入湖总量的15.0%, 约为河道SRP入湖量的4.7~7.5倍, 因此是太湖内源动态释放量的最主要来源. 在风浪影响相同情况下, 易悬浮颗粒物中有机磷含量及其生物可转化性是决定湖体内源动态负荷量的主要因素. 相似文献
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大型浅水湖泊--巢湖内源磷负荷的时空变化特征及形成机制 总被引：7，自引：1，他引：7
通过对大型浅水富营养化湖泊--巢湖湖水、间隙水以及沉积物中磷形态及吸附行为时空变化的研究发现,富营养化较为严重的巢湖西区湖水、间隙水中的正磷酸盐(orthophosphate,Ortho-P)、总磷(total phosphorus,TP)显著高于东湖区,这与西湖区有大量的营养物质通过入湖河道输入有密切关系;此外水柱中颗粒态磷(particulate phosphorus,PP)亦有同样的空间分布规律,且PP的含量与微囊藻的生物量呈显著正相关关系,表明微囊藻在吸收与储藏磷方面比其它藻类更具优势.夏季浮游藻类爆发性增长引起湖水pH的升高以及对磷的大量需求是促使沉积物中的磷(特别是Fe-P)向间隙水中释放的关键因子.沉积物TP、磷形态及吸附行为的空间变化及统计分析的结果表明,沉积物中磷含量的空间异质性与人类活动、土壤地球化学背景及矿物组成等的差异有密切关系.此外,即使沉积物磷含量相同,Fe-P含量的增加将会带来更高的磷释放风险. 相似文献
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水库建设改变了河流水文情势及物质迁移转化过程,从而影响水环境质量。为探究梯级筑坝影响下河流氮、磷的空间分布特征及其形成机制,以澜沧江为研究对象,于2016年和2021年分别开展了沿程水环境监测,对比分析水体中氮、磷及其形态浓度在水库建成前后的变化及沿程分布特征,探究氮、磷变化及其沿程分布的主控因子和影响机制。结果表明：由于河流建库蓄水淹没的土地释放大量土壤有机氮,新建水库段(2021年)水体总氮(TN)浓度相比于建库前(2016年)显著上升;由于建库后水流流速减缓而促进颗粒态磷沉降,水体总磷(TP)浓度显著下降。此外,河流建库蓄水后原自然河道的水环境特征改变且利于沉积物磷的释放,筑坝后水体磷酸盐(PO43--P)占生物可利用磷(Bio-P)的比例显著上升。受沿程土地利用的影响,从上游到下游水体TN浓度总体上逐渐升高,而水体TP浓度由于水库的截留效应逐渐降低。筑坝增加的水力停留时间为水库氮、磷转化提供了有利条件,主要表现为溶解性无机氮以硝态氮为主转变为以氨氮为主;同时,Bio-P中PO43--P的占比... 相似文献
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磷在"沉积物-自然生物膜-上覆水"三相体系中的迁移转化 总被引：1，自引：0，他引：1
地表水体中沉积物表面通常会附着一层自然生物膜,对上覆水-沉积物界面化学物质的迁移转化有着重要的影响.以往研究往往会忽略这一生物层面,因而,开展磷在"沉积物-自然生物膜-上覆水"三相界面之间的迁移转化研究具有重要的实际意义.以软性填料表面形成的自然生物膜模拟沉积物表层以及悬浮颗粒物表层的自然生物膜,开展磷在沉积物-自然生物膜-上覆水之间的迁移转化过程研究.结果表明:有无曝气情况下,自然生物膜界面的存在均能够显著降低上覆水中总磷、溶解态总磷、溶解态无机磷的含量,明显抑制沉积物中可交换态磷向上覆水释放.研究证明自然生物膜在水体磷的迁移转化中起着不可忽视的作用,在研究沉积物-上覆水界面之间磷的迁移转化行为时,要充分考虑自然生物膜界面的存在. 相似文献
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藏南沉错钻孔沉积物金属元素分布特征及其与粒度的关系 总被引：4，自引：1，他引：3
从沉积物磷的化学形态特征、沉积物-水界面的环境条件和水库的水文参数等角度探讨了山仔水库沉积物磷对上覆水体的磷浓度贡献,并从沉积物间隙水与水体垂向溶解性磷的浓度梯度估算对水体磷浓度的贡献大小．结果表明：山仔水库沉积物具有大的释放磷的潜力,沉积物间隙水和水体之间存在着明显的溶解性磷的浓度梯度,沉积物的溶解性磷释放通量在0．0420—0．167μg／（cm^2·d））之间,沉积物磷对水体营养贡献大小在0．7％-6％之间,其中秋冬季节沉积物磷对水体的贡献大于春夏季节,当外源减少时,沉积物磷负荷在一定时间内将成为水库营养状态的重要贡献因子。 相似文献
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湖泊磷酸酶与微生物活性对内源磷负荷的贡献及其与富营养化的关系 总被引：3，自引：1，他引：3
磷酸酶可通过增加磷的生物可利用性促进富营养化过程,在太湖、龙阳湖与莲花湖探讨了这种机制.磷酸酶活性与磷营养水平以及叶绿素a浓度相关.反胶团酶学方法的实验结果表明,溶解态磷酸酶稳定性的不同可能源于酶分子大小、结构与活性基团的差异.太湖微囊藻水华发生处间隙水溶解态磷酸酶在胶团中的活性高且稳定,溶解反应性磷浓度较低,沉积物不同形态磷的含量与好气性细菌数量均低,且呼吸强度明显较高,无机磷与有机磷细菌以及其它微生物均在表层富集,却极少见诸于沉积物.因此,来自酶促水解或其它途径的大量内源磷可能在厌氧状态下经上覆水随细菌向水柱扩散,从而促发水华.因此,理化与生物因素的共同作用将驱动湖泊内源磷的释放并促进富营养化过程. 相似文献
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Ge湖沉积物理化特征及磷释放模拟 总被引：27，自引：7，他引：27
对Ｇｅ湖表层底泥、柱状层样和间隙水进行理化分析分析，模拟不同条件下的沉积物磷释放。结果表明，０￣２０ｃｍ深度范围内，各项理化指标变化较大；大于２０ｃｍ后差异较小。当提高沉积物－水体系温度、降低氧含量（或Ｅｈ），提高ｐＨ及施以水动力作用时，可促进沉积物磷释放进程。无菌条件对磷释放有抑制作用。采用实验模拟和间隙水浓度扩散模型计算得到的磷总释放量分别为１０．６５ｔ／ａ和９．４０ｔ／ａ，其中湖面网围区释放 相似文献
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滆湖沉积物理化特征及磷释放腄 总被引：4，自引：0，他引：4
对滆湖表层底泥、柱状层祥和间隙水进行理化分析,模拟不同条件下的沉积物磷释放。结果表明,0～20cm深度范围内,各项理化指标变化较大;大于2cm后差异较小。当提高沉积物-水体系温度、降低氧含量(或Eh),提高pH及施以水动力作用时,可促进沉积物磷释放进程。无菌条件对磷释放有抑制作用。采用实验室模拟和间隙水浓度扩散模型计算得到的磷总释放量分别为10.65t/a和9.40t/a,其中湖面网围区释放量占全湖总量的28.2～35.4％。建议适度控制网围养殖规模,以减少内源磷污染。 相似文献
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滆湖沉积物理化特征及磷释放模拟 总被引：6，自引：4，他引：2
对滆湖表层底泥、柱状层祥和间隙水进行理化分析,模拟不同条件下的沉积物磷释放。结果表明,0~20cm深度范围内,各项理化指标变化较大;大于2cm后差异较小。当提高沉积物-水体系温度、降低氧含量(或Eh),提高pH及施以水动力作用时,可促进沉积物磷释放进程。无菌条件对磷释放有抑制作用。采用实验室模拟和间隙水浓度扩散模型计算得到的磷总释放量分别为10.65t/a和9.40t/a,其中湖面网围区释放量占全湖总量的28.2~35.4%。建议适度控制网围养殖规模,以减少内源磷污染。 相似文献