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为有效控制湖泊内源营养盐的释放,探讨了不同物理改良措施(覆沙、底质疏松)对沉积物-水界面营养盐的释放通量控制效果。利用原位孔隙水采样技术(Peeper)来获得沉积物孔隙水剖面,对改良后湿地沉积物孔隙水营养盐的垂向分布及其扩散通量进行了研究。结果发现,改良后沉积含水率、孔隙率分别提高了91%和54%。水土界面附近,随剖面深度增加,孔隙水中PO43-、NH4+、NO3-及NO2-浓度分布符合指数关系,PO43-、NH4+在8 cm左右达到最大值。种植芦苇后沉积物孔隙水中PO43-、NH4+均有不同程度的下降,改良措施能有效降低表层弱结合态磷在总磷中比例但增加铁磷的比例,种植芦苇可强化这一效应。运用Fick第一定律对剖面孔隙水营养盐的扩散通量进行估算,发现沉积物经疏松后,NH4+、PO43-的扩散通量由57.47~72.19μg/(m2·d)和2.55~3.21μg/(m2·d)变为-95.54~-130.94μg/(m2·d)和1.50~2.05μg/(m2·d),可考虑疏松沉积物-水界面附近沉积物来作为控制湖泊内源污染的有效手段之一。 相似文献
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长江口及其邻近海域孔隙水地球化学特征 总被引：1，自引：0，他引：1
对长江口沉积物有机碳、总氮、总磷、Fe、Mn、AI及孔隙水和上覆水体中营养盐、Fe、Mn的含量进行了测试,结合早期成岩模型及地球化学热力学分析,探讨了在河口环境中影响孔隙水营养盐和Fe、Mn分布的主要因素,并对沉积物-水界面营养盐扩散通量进行了估算。结果表明,孔隙水中NH4^＋、NO3^-、PO3^4、H4SiO4和Fe、Mn的含量显著高于上覆水体。早期成岩过程是控制长江口沉积物孔隙水营养盐和Fe、Mn分布的主要因素。NH^4＋剖面暗示长江口近岸和远岸海域存在两类不同的生物地球化学过程。孔隙水Fe、Mn剖面暗示在河口环境中其是有机质降解的重要电子受体。在近岸海域MnO2可能是底部NH4^＋ -N移除的重要机制。长江口孔隙水中低磷酸盐与铁及沉积物中磷的形态有关。通量计算结果显示NH4^＋、NO3^-、PO4^3-、地SiO4、Fe和Mn向上覆水体扩散的通量分别为356—3074μmol／（m2·d）、-45．3～62．6μmol／（m2·d）、-0．3～1．7μmol／（m^2·d）、323—3172μmol／（m^2·d）、3．0～10．5μmol／（m^2·d）和35．7～439．5μmol／（m^2·d）。N、P、Si界面通量对上覆水体浮游生物所需营养盐的贡献分别为0．19％～1．65％、0．13％～0．14％和1．2％～12．2％,因此在考虑长江口区域浮游生物所需营养的来源时,沉积物-水界面营养盐扩散通量可以忽略。 相似文献
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密云水库沉积物-水界面磷的地球化学作用 总被引：11，自引：4，他引：11
以密云水库为例，研究了水库沉积物中有机质的含量与有机磷的关系，表明表层沉积物中的总有机碳和有机磷的含量都明显高于底层，是由于一些以磷为营养素的富营养化指示藻类在水体中逐年增加，它们死亡后的残骸经分解-矿化后在底积物中累积的结果。沉积物和孔隙水中磷的剖面特征研究表明，表层沉积物和孔隙水中的磷都有明显上升的趋势，是由于沉积物的表层微生物和活性有机碎屑层比较丰富，有机质降解和含磷的有机化合物分解，使溶解性磷酸盐进入孔隙水。对沉积物磷形态、总有机碳及孔隙水中总磷对磷释放的影响进行了线性相关分析，结果表明上覆水中的磷主要来自沉积物的铁结合态磷、铝结合态磷、溶解态磷三种形态，孔隙水中总磷以及总有机碳含量对上覆水中总溶解磷浓度存在较大的影响，这些为研究水库沉积物作为水库内污染源对水质的影响提供了基础资料。 相似文献
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为探析长江口沉积物-水界面砷的迁移转化机制,本文分析了2019年夏季长江口4个站位上覆水和间隙水中总As浓度及形态的剖面变化特征,耦合氧化还原敏感元素(Fe、Mn和S)的剖面变化剖析了沉积物-水界面砷循环的Fe-Mn-S控制机制,同时结合砷相关功能基因探讨了沉积物-水界面砷迁移转化的微生物调控过程,估算了沉积物-水界面总As的扩散通量。结果表明,除A7-4站位外,长江口其他3个站位间隙水总As以As3+为主要存在形态,且总As浓度均在上覆水中为最低值(0.748~1.57 μg·L-1),而在间隙水中随着深度增加而逐渐增加并在6~9 cm深度达到峰值(7.14~26.9 μg·L-1)。间隙水总As及As3+浓度的剖面变化趋势与溶解态Fe2+、Mn2+相似,其均在中间层出现高值,说明沉积物Fe/Mn还原带砷的释放可能是随固相Fe(Ⅲ)或Mn(Ⅳ)的还原而转移到间隙水中的。氧化层和Fe/Mn还原带过渡区间隙水砷浓度与砷异化还原菌功能基因arrA和arsC丰度存在对应关系(除A1-3站外),说明砷异化还原菌将溶解As5+或固相As5+还原为溶解As3+可能是该过渡层砷迁移转化的另一重要过程。硫酸盐还原带的间隙水总As和As3+浓度降低,但由于间隙水的低S2-浓度不利于砷硫化物生成,因此深层间隙水砷可能与铁硫矿物结合而被移除。底层环境氧化还原条件是影响沉积物-水界面砷迁移转化的重要因素,随底层水DO浓度的降低,砷迁移转化更倾向于微生物还原控制。长江口沉积物-水界面总As的扩散通量为1.18×10-7~2.07×10-7 μmol·cm-2·s-1,均表现为沉积物间隙水中总As向上覆水释放,即沉积物是研究区域水体总As的来源之一。 相似文献
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长江口氧化还原敏感元素的早期成岩过程 总被引：2，自引：0，他引：2
通过测试长江口沉积物及间隙水中Fe、Mn、U及Mo的含量,结合早期成岩模型及地球化学热力学分析,探讨了在河口环境中影响间隙水氧化还原敏感元素(Fe、Mn、U及Mo)分布的主要因素.根据Fick第一定律,估算了Fe、Mn、U及Mo在沉积物-水界面的扩散通量.结果表明,间隙水Fe、Mn、U及Mo的含量分别介于0.8~106μmol/L、14.8~258μmol/L、1.9~14.4nmol/L及60~546nmol/L之间.在垂直剖面上,间隙水Fe、Mn峰值分别出现在约5cm或10cm的深度.早期成岩过程是影响长江口沉积物间隙水Fe、Mn分布的主要因素.吸附系数对间隙水Fe、Mn的分布也有重要的影响.吸附系数越高,间隙水Fe、Mn浓度越低.影响间隙水U分布的主要因素为Fe,而Mo与Fe、Mn之间不存在相关性.通量计算结果显示Fe、Mn、U及Mo的扩散通量分别介于3.0~10.5μmol·(m2·d)-1、35.7~439.5μmol·(m2·d)-1、-2.3~0.2nmol·(m2·d)-1及-36.0~94.6nmol·(m2·d)-1之间.沉积物中自生铀组分约占总铀的6%~67%. 相似文献
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北京官厅水库沉积物-水界面磷的分布和迁移特征 总被引：2，自引：0，他引：2
研究官厅水库一个沉积物柱及上覆水体磷的含量和形态特征,指出水体中的磷以颗粒态为主,界面上覆水中磷以无机磷酸盐为主,孔隙水中以有机磷占优势;界面附近湖水中总溶解磷、总无机磷、正磷酸盐和有机磷酸盐从远离界面到界面逐渐升高,孔隙水中总溶解磷、总无机磷、正磷酸盐在界面下10 cm左右达到最大值,有机磷含量由界面向下有增加趋势;计算了沉积物-水界面磷的沉降和扩散通量,分别为1967.5μg/a@cm2和0.5μg/a@cm2,结合沉积物中矿物组成、磷与Fe、Mn、SO2-4的关系,探讨影响磷分布和迁移的影响因素. 相似文献
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河口沉积物孔隙水营养盐分布特征及扩散通量 总被引：1，自引：0，他引：1
通过2010年夏季在李村河口潮滩区3个站位的采样分析,研究了孔隙水营养盐的分布特征,并利用Fick第一定律估算了沉积物-水界面间营养盐的扩散通量。结果表明,孔隙水营养盐在不同站位间质量浓度不同,呈现出自河口上游向下游逐渐降低的分布趋势。NH4+-N质量浓度为26.21~53.10 mg/L,是孔隙水中营养盐的主要组分。沉积物中有机物的降解反应主要在还原状态下进行,营养盐质量浓度在垂向上的变化受有机质含量及沉积物氧化还原环境改变的综合影响。除NO3--N外其他营养盐均由沉积物向上覆水体扩散,沉积物是底层水体营养盐的重要来源。 相似文献
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长江口潮滩植物对沉积物铁的地球化学循环及磁性特征的影响 总被引：5，自引：0，他引：5
通过长江河口高潮滩芦苇带沉积物柱状样CYLWA 1活性铁、有机质、粒度分析及磁性测量,探讨潮滩植物对沉积物铁的地球化学循环及磁性特征变化的影响。结果显示,沉积物柱状样总体上以Fe2 + 占优势,且含量随深度逐渐增加。但在亚表层 (10～ 2 0cm),由于根系的释氧作用,存在着以Fe3 + 占优势的氧化层。在 10～ 2 0cm这一氧化层,指示细颗粒磁性矿物的参数 (χfd、χARM)明显减小,而反映磁性矿物类型的参数 (BCR、SIRM/ χ)显著增大,指示了亚铁磁性矿物颗粒变粗,不完整反铁磁性矿物明显富集,这一现象反映了氧化层不完整反铁磁性矿物的相对富集 相似文献
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海底沉积物孔隙水钡循环对天然气渗漏的指示 总被引：1，自引：0，他引：1
冷泉流体的渗漏活动强烈地影响着海底沉积物孔隙水钡循环。冷泉流体中的Ba2+ 向上扩散与孔隙水硫酸盐反应,在硫酸盐—碳氢化合物转化带（SHT）之上沉淀重晶石。随着沉积物的埋藏,先前沉淀的重晶石被埋藏于SHT之下的硫酸盐亏损带,将发生溶解,溶解的钡向上扩散,在SHT之上再次沉淀重晶石。当体系中向上扩散的Ba2+超过埋藏的重晶石中的钡时,在剖面上形成“钡锋”。向上渗漏的碳氢化合物（甲烷为主）通量控制了SHT的深度,二者之间存在很好的地球化学耦合关系,从而,可以用“钡锋”来评价天然气渗漏活动的特征。在总结和分析国际海底冷泉渗漏活动区沉积物孔隙水的甲烷和钡循环的研究进展基础上,综述了海底沉积物孔隙水钡循环对现在和过去天然气渗漏的指示,总结了渗漏成因重晶石的地质和地球化学特征。 相似文献
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水库现代沉积过程沉积磷的早期成岩作用模型研究 总被引：2，自引：0，他引：2
在沉积磷形态分析、孔隙水化学、核素计年以及吸附解吸实验等的基础上,运用一维“反应-平流-扩散”模型,研究了红枫湖现代沉积过程中磷的沉积改造。结果表明:红枫湖现代沉积过程中,有机态磷的矿化分解和铁结合态磷的络合/溶解,是控制沉积物磷迁移转化动力学的主要机制。沉积物-水界面附近有机磷的快速降解,可能克服沉积界面上铁氧化物对溶解磷的吸附缓冲,而形成向水体的磷酸盐迁移通量;自生磷灰石的沉积改造相对不明显,沉积磷向稳定形态含磷矿物(钙氟磷灰石)的转化过程同样不能影响红枫湖现代沉积过程中磷转化的质量平衡。 相似文献
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利用2002年在崇明东滩采得的CDS、CDM和CDN三个典型区域沉积物剖面样品,测定了其中的有机碳、活性铁、总磷以及粒度等特征参数,分析了地球化学元素的分布变化特征并对其沉积环境的变化进行了探讨。结果表明崇明东滩沉积物中有机碳的含量较大(0．3％～1．07％),垂向分布上,表层／亚表层含量高且变化复杂,中下层有机碳含量逐渐变小。Fe3 在整个研究区域均是从表层向下逐渐递减的,Fe2 含量逐渐增加。从实验结果判断,所研究区域沉积环境上层以氧化环境为主,呈弱氧化型,中下层以还原环境为主。总磷含量呈现自上而下减少的变化,CDS表现为波浪形变化。分析发现潮滩沉积物各地球化学元素之间不仅相互作用,并且受到沉积物颗粒大小和水动力、物源输入、物理扰动等因素的影响。崇明东滩沉积物氧化还原界面与中、高潮滩划分界大致相当。 相似文献
12.
Incubation experiments were adopted to characterize the rates and pathways of iron reduction and the contributions to anaerobic organic matter mineralization in the upper 0–5 cm of sediments along a landscape-scale inundation gradient in tidal marsh sediments in the Min River Estuary, Southeast China. Similar sediment characteristics, single-species vegetation, varied biomass and bioturbation, distinct porewater pH, redox potential, and electrical conductivity values have resulted in a unique ecogeochemical zonation along the inundation gradient. Decreases in solid-phase Fe(III) and increases in nonsulfidic Fe(II) and iron sulfide were observed in a seaward direction. Porewater Fe2+ was only detected in the upland area. High rates of iron reduction were observed in incubation jars, with significant accumulations of nonsulfidic Fe(II), moderate accumulations of iron sulfides, and negligible accumulations of porewater Fe2+. Most of the iron reduction was microbially mediated rather than coupled to reduced sulfides. Microbial iron reduction accounted for 20–89 % of the anaerobic organic matter mineralization along the inundation gradient. The rate and dominance of microbial iron reduction generally decreased in a seaward direction. The contributions of microbial iron reduction to anaerobic organic matter mineralization depended on the concentrations of bioavailable Fe(III), the spatial distribution of which was significantly related to tidal inundation. Our results clearly showed that microbial iron reduction in the upper sediments along the gradient is highly dependent on spatial scales controlled primarily by tidal inundation. 相似文献
13.
基于2007年在广西海岸带采集的6根短柱状样（64~97 cm）,在210Pb 年代框架构建的基础上对沉积物中的生源要素（C、N、P）、常量元素以及重金属（Hg、Cu、Pb、Zn、Cd、Cr和As）等指标进行了综合分析,并依此重建了广西海岸带近百年来人类活动影响下沉积环境的演变历程。研究发现,近二十年来重金属和总磷的表层富集和埋藏通量有明显的上升趋势,但整体污染程度依然较轻;总氮的年埋藏通量虽保持相对稳定,但总体高于引起最低级别生态风险效应的下限;而有机质年埋藏通量的逐年减少应与潮间带红树林生态系统的衰退有关。据此可将近百年来广西海岸带的环境演变大致分为两个阶段:即20世纪80年代初以前、80年代初至现在,分别经历了未污染期和轻度污染期。 相似文献
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C. P. Zhang P. Wu C. Y. Tang H. H. Xie Z. C. Zeng S. Z. Yang 《Environmental Earth Sciences》2014,71(10):4341-4351
The sediment from an acid mine drainage affected reservoir of Guizhou province of China has the iron and arsenic concentration of about 400 and 2.6 g/kg, respectively. Sediment cores were collected, and were used to study the arsenic behavior in the seriously acidified reservoir from the viewpoint of chemical thermodynamics. The limestone neutralization and ferric iron hydrolysis regulated the porewater pH from about 2.9–5.8. The reductive dissolution of As–Fe-rich (hydr)oxides under the mild acidic conditions was the main mechanism for the release of absorbed arsenic into porewater. The maximum concentrations of iron, sulfate and arsenic reached to about 2,800, 9,000 and 1 mg/l, respectively. Arsenic speciation transformation and hydrous ferric oxide (HFO) crystallization enhanced the arsenic mobility in sediment. In addition, the iron sulfide minerals diagenesis could play a role in removing the dissolved arsenic from porewater. The actual distribution of arsenic concentration in porewater was well simulated using the model of surface complexation of arsenic to HFO. Although arsenic concentration in porewater could be above 100 times higher than that of reservoir water, it was not easy to release into the reservoir water through diffusion, because the shallow sediment had relatively strong arsenic adsorption capacity, and new HFO could be generated continuously at the sediment water interface. 相似文献
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利用厌氧微生物分离技术,对深度为1.2 m 的海南红树林湿地沉积物钻孔样品进行了分离培养,共获得11 株
厌氧sulfate-reducing bacteria（SRB） 菌株。经显微观察和16S rDNA序列分析,可归纳为6个属,其中已经报道有芽孢杆菌
属（Bacillus）、弧菌属（Vibrio） 和梭状芽胞杆菌属（Clostridium）,另外3个属分别为伯克霍尔德菌属（Burkholderia）、希瓦氏菌属（Shewanella） 和海杆菌属（Marinobacterium）。不同属的细菌对硫酸盐还原的速率最低为14.71%,最高可达
56.78%,并且以上6属11株菌都能将+6价的硫还原生成-2价硫,并与培养基中的Fe2+结合生成黑色FeS沉淀,而这些无定
形FeS沉淀是生成黄铁矿的前体。红树林湿地SRB种群数量随沉积物深度的增加而降低,结合沉积物的地球化学分析测试
结果表明,表层（0 cm） 水界面的沉积物由于处于氧化-还原界面,氧气的周期性输入在一定程度上抑制了SRB的生长;随着
深度增加（10~40 cm）,充足的有机质、偏中性的pH值以及厌氧环境的增强,使得SRB种类和数量明显增加;而60 cm以下
沉积物中因TOC含量降低,减少了微生物可利用的碳源,pH值明显降低,Na+和Ca2+离子浓度明显增加,这些因素都抑制了
SRB的生长,使得深部沉积物中SRB的种类和数量显著减少。 相似文献
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The influence of bottom water anoxia on manganese (Mn), iron (Fe), and sulfur (S) biogeochemistry was examined in defaunated sandy sediment from Kærby Fed, Denmark, under controlled laboratory incubations. The initial narrow peaks and steep gradients in solid Mn(IV) and Fe(III) as well as porewater Mn2+ and Fe2+ observed in the upper 2–5 cm of the sediment indicate rapid metal reduction-oxidation cycles under oxic conditions in the overlying water. The fe zones were generally displaced about 0.5 cm downward compared with the Mn zones due to differences in reactivity. Mn(IV) was reduced and gradually disappeared first (within 10 d) when the sediment was exposed to anoxia followed by reduction and disappearance of Fe(III) (day 7 to 18). The associated loss of Mn2+ to the overlying water was most rapid during the first 15 d, whereas the Fe2+ efflux initiated around day 10, and after a few days with modest rates the efflux peaked around day 20. A considerable portion of the total Mn (26%) and Fe (23%) inventory initially present in the sediment was lost by efflux after about 1 mo of anoxia. The ability of the sediment to retain upward diffusion of H2S gradually disappeared in a temporal pattern closely related to the changes in pool size of the reactive Mn and Fe present. The total metal pool in Kærby Fed sediment prevented H2S release to the overlying water for at least a month of anoxia. It is speculated that external supplies from the overlying water allows a rapid refuelling of surface Mn and Fe oxides in the field when oxic conditions returns between periods of anoxia. 相似文献
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Françoise Andrieux-Loyer Afi Azandegbé Florian Caradec Xavier Philippon Roger Kérouel Agnès Youenou Jean-Louis Nicolas 《Aquatic Geochemistry》2014,20(6):573-611
This study aims to compare the impact of oyster cultures on diagenetic processes and the phosphorus cycle in the sediments of the Aber Benoît and the Rivière d’Auray, estuary of Brittany, France. Our results showed clear evidence of the seasonal impact of oyster cultures on sediment characteristics (grain size and organic matter parameters) and the phosphorus cycle, especially in the Aber Benoît. At this site, seasonal variations in sulfide and Fe concentrations in pore waters, as well as Fe–P concentrations in the solid phase, highlighted a shift from a system governed by iron reduction (Reference) to a system governed by sulfate reduction (beneath oyster). This could be partly explained by the increase in labile organic matter (i.e., biodeposits) beneath oysters, whose mineralization by sulfate led to high sulfide concentrations in pore waters (up to 4,475 µmol l?1). In turn, sulfide caused an enhanced release of phosphate in the summer, as adsorption sites for phosphate decreased through the formation of iron–sulfide compounds (FeS and FeS2). In the Aber Benoît, dissolved Fe/PO4 ratios could be used as an indicator of phosphate release into oxic water. Low Fe/PO4 ratios in the summer indicated higher effluxes of phosphate toward the water column (up to 47 µmol m?2 h?1). At other periods, Fe/PO4 ratios higher than 2 mol/mol indicated very low phosphate fluxes. In contrast, in the Rivière d’Auray, the occurrence of macroalgae, stranding regularly all over the site, clearly masked the impact of oyster cultures on sediment properties and the phosphorus cycle and made the use of Fe/PO4 ratios more difficult in terms of indicators of phosphate release. 相似文献
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上海滨岸带潮滩表层沉积物中重金属的空间分布与环境质量评价 总被引：8，自引：0，他引：8
１９９８年３月、７月、１０月,在对上海潮滩进行连续采样和观测的基础上,用原子吸收法测试了７０个沉积物中的Ｃｕ,Ｐｂ,Ｚｎ,Ｃｄ．Ｃｒ的含量。结果表明：（１）上海潮滩重金属含量有如下顺序：Ｚｎ〉Ｃｕ〉Ｃｒ〉Ｐｂ〉〉Ｃｄ。（２）从高潮滩到中低潮滩,重金属的含量递减。（３）不同的采样位置对重金属的含量有显著影响。（４）由于季节的变化,重金属元素的含量变化的幅度也很大,就现有三个季度数据对东海农场进行统计 相似文献