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湖泊水底Fe~(2+)和ΣS~(2-)浓度的快速增加是湖泛暴发最早发生于沉积物-水界面的主要前提,缺氧环境下水底扩散层附近Fe~(2+)和ΣS~(2-)的迁移是其在沉积物-水界面处稳定积累的重要原因.以蓝藻聚积水体沉积物-水界面为研究对象,应用湖泊过程模拟装置及间隙水被动采样等技术,重点研究了间隙水和底层上覆水中Fe~(2+)和ΣS~(2-)的垂向分布特征,并定量估算了二者的扩散通量及迁移方向.结果表明:湖泛样品水体沉积物-水界面处于典型的还原性环境,表层沉积物间隙水中Fe~(2+)和ΣS~(2-)浓度显著高于对照样品,二者在表层沉积物中积累趋势明显.湖泛水体沉积物-水界面处Fe~(2+)释放通量较高,表现出较强烈的自沉积物向上覆水方向的释放能力;而湖泛样品ΣS~(2-)在沉积物-水界面处释放通量为负,迁移方向为自上覆水向沉积物扩散.Fe~(2+)和ΣS~(2-)在湖泛水体沉积物-水界面处不同的迁移特征证明:缺氧/厌氧条件下,湖泊水体表层沉积物间隙水中高浓度Fe~(2+)向上覆水的扩散为湖泛致黑物质的形成提供了重要的物质基础;底层上覆水及界面水中SO~(2-)4在表层沉积物中被还原,为终端还原产物ΣS~(2-)为湖泛致黑物质的形成提供了另一重要物质来源. 相似文献
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浅水湖泊湖泛(黑水团)中的微生物生态学研究进展 总被引：5，自引：5，他引：0
"湖泛"是指湖泊水体中(包括沉积物)富含大量藻源性(或草源性)的生物质,在微生物的分解作用下,大量消耗氧气,出现厌氧分解,微生物在还原条件下,促进许多"黑臭"物质的形成,进而影响水质和湖泊生态系统结构与功能乃至造成环境灾难.与湖泛发生时的环境特征(如低溶解氧,低p H,高有机质,高总磷、总氮)相对应的是其简化的食物网结构和特殊的微生物类群.本文将主要针对湖泛中的微生物群落及其在物质循环中的作用展开综述.研究显示湖泛水体中主要微生物类群,如真菌、细菌厚壁菌门的梭菌以及产甲烷古菌等,在有机质的快速分解和厌氧矿化过程中发挥着重要作用;沉积物中主要的微生物功能群,如硫酸盐还原细菌、铁还原细菌、甲烷厌氧氧化菌和反硝化细菌等,是湖泛致黑物质形成的关键.缺氧及厌氧条件下碳、硫和铁等元素生物地球化学过程的相互关联以及多种微生物之间形成的互营共生可能是湖泛过程中功能微生物的重要特征.湖泛中微生物功能的进一步研究,亟需借鉴海洋低氧区及深海沉积物的经验,引用先进研究手段,提出可靠的生物地球化学证据.浅水湖泊湖泛(黑水团)中的微生物生态学探索将有助于从机理上揭示湖泛黑臭的成因. 相似文献
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铁氨氧化(Feammox)是近年来发现的一种新型的厌氧氨氧化耦合三价铁[Fe(Ⅲ)]还原的脱氮途径,该途径对于水生态系统中的氮素自净可能有着重要的作用。但是相对于废水处理和农田土壤,目前自然水体中Feammox相关的研究相对甚少。为此,本研究采集太湖不同区域沉积物进行厌氧培养,并借助同位素技术和分子生物学等手段,对沉积物中铁、氮循环相关细菌、Feammox影响因素以及潜在速率等进行了探究。厌氧培养过程中,亚铁[Fe(Ⅱ)]和各形态氮的浓度以及沉积物形态和颜色的变化,表明沉积物中发生了Feammox反应,并且硝酸盐(NO3-)是铵(NH4+)氧化的重要产物之一。不同氨氮(NH4+-N)添加量的厌氧培养实验表明,NH4+可以促进Fe(Ⅲ)的还原,但过量的NH4+可能会产生抑制效应。不同Fe(Ⅲ)添加量的各处理中,NH4+-N浓度的... 相似文献
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沉积物中有机质的削减是黑臭水体治理的关键.Fenton(Fe^2++H2O2)试剂在有机污染废水和土壤原位修复中的应用广泛且效果良好;Fenton试剂也能很好地去除黑臭水体中的色度和浊度,但其氧化沉积物有机质的研究未见报道.为探究Fenton试剂对黑臭水体沉积物的氧化效果,本研究通过室内模拟实验用Fenton氧化法对黑臭河道沉积物进行处理,考察氧化过程沉积物特征和性质的变化;分析覆水后沉积物中污染物的释放特征,并和H2O2体系(无Fe^2+)进行比较.结果表明:Fenton体系显著提高了沉积物与上覆水的氧化还原电位,对黑臭河道沉积物中的有机质具有很强的氧化效率.在温度为28℃、H2O2为20%Q(Q为体系中沉积物有机质完全矿化的理论H2O2用量)和Fe^2+∶H2O2(摩尔比)为0.5∶1时,反应1 d,酸挥发性硫化物去除率为70.13%,沉积物总有机碳减少了22.14%,总有机氮减少了87.60%,生成了较多的铵态氮和硝态氮;由于铁对磷的钝化,沉积物中溶解性反应磷含量大幅减少.H2O2体系的氧化速度较Fenton体系慢,覆水后对体系中的Eh提高不明显.值得注意的是,Fenton体系会降低上覆水的pH,释放较多的铵态氮.需要联合其他技术(如微生物法),强化水体中有机质和氨氮的降解,以取得理想的修复作用. 相似文献
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过氧化钙在处理厌氧底泥中的应用初探 总被引：1，自引：0，他引：1
为改善河道厌氧底质及内源氮、磷等营养盐释放问题,考察对沉水植被恢复的影响,研发可同步解决沉积物供氧和削减内源氮、磷释放的氧缓释材料.实验通过向沉积物-水界面处散点注射不同剂量的过氧化钙(Ca O2),研究界面处溶解氧的动态变化特征及表层沉积物与底层水体之间溶解态氮、磷的交换过程.结果表明:添加Ca O2显著提高了界面处底层上覆水溶解氧浓度,随着Ca O2浓度的增加溶解氧浓度增加,不同处理组之间具有显著差异;Ca O2对沉积物中PO3-4-P释放具有明显的抑制作用,且随Ca O2浓度的增加抑制效果愈加明显,上覆水中可溶性活性磷浓度最大可削减98%.实验开始时,磷释放速率可降至-241.916±22.501 mg/(m2·d),降幅最高可达到144%;Ca O2对沉积物NH+4-N释放的抑制效果不佳,上覆水中NH+4-N浓度随着时间的变化波动性较大,且有逐渐增大的趋势.另外,添加Ca O2会显著提高底层上覆水p H值,不同处理组之间差异显著,但当Ca O2投加量小于0.529 kg/m2时,不会对苦草种子的萌发生长有显著影响,p H值波动在可接受范围内(7.62~10.87).因此,结合污染沉积物的状况,适当地投加Ca O2有望同步解决底质厌氧、内源磷释放及后期沉水植被定植底质生境改善的问题,可推荐为一种黑臭污染底泥治理技术在实际的河道生态工程中应用,其适宜浓度为0.176 kg/m2左右. 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
7.
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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为了探求内蒙古呼伦湖上覆水体和沉积物间隙水之间溶质运移机制,对呼伦湖的1个沉积物柱芯的间隙水、3个湖泊水体以及湖周边7个地下水体中的氯离子(Cl~-),氢、氧稳定同位素(δD和δ~(18)O)分别进行分析测试,并利用其示踪性对沉积物中溶质运移特征进行研究.结果显示,δD、δ~(18)O和Cl~-浓度在不同水体中的分布具有相似的分布规律,整体上从底部沉积物到上部湖水浓度分布呈现逐渐递减的抛物线趋势,在间隙水中最大值位于所取沉积物柱芯的最深处,Cl~-浓度为306 mg/L,δD和δ~(18)O分别为-58‰和-5.9‰;最小值位于沉积物柱芯上层,并与上覆水体中的值相似,Cl~-浓度为159 mg/L,δD和δ~(18)O分别为-66‰和-7.3‰.为了明确沉积物柱芯中间隙水的高浓度Cl~-和偏正δD、δ~(18)O的来源,比较不同水体的δ~(18)O-δD关系点分布,表明含有偏正值的δD、δ~(18)O和高浓度Cl~-的间隙水与上覆湖水关系密切,可能是由于低水位时期湖水与间隙水相互发生扩散作用而产生的结果.一维对流扩散迁移模型证实扩散作用是控制着沉积物间隙水中溶质浓度在垂向上分布的主要机制,同时湖水水位的变化会影响沉积物间隙水与上覆水体的扩散过程,特别是在水位上升期,富集在沉积物中的溶质可能成为湖水的重要物质来源,影响上覆水体的水质.因此,对于封闭湖泊水位的控制和管理不仅在维持湖泊水量方面有着直接的作用,同时在稳定湖泊水质条件上也有着重要的意义. 相似文献
9.
为探讨水丝蚓(Tubificid worms)扰动对磷在湖泊沉积物-水界面间迁移的影响,选取太湖梅梁湾与大浦口两富营养化湖区为研究对象,通过室内培养实验,利用Rhizon间隙水采样器等技术,研究了水丝蚓扰动对太湖沉积物-水界面理化性质及溶解活性磷(SRP)在界面通量的影响.结果表明水丝蚓扰动能够增大表层沉积物含水率、氧化还原电位,减小间隙水中Fe2+浓度.水丝蚓没有显著改变梅梁湾间隙水中SRP浓度,同时促进了梅梁湾沉积物中SRP向上覆水的释放;但水丝蚓显著减小了大浦口间隙水中SRP浓度,并抑制了大浦口沉积物中SRP向上覆水的释放.水丝蚓扰动对磷在沉积物-水界面间迁移的不同影响可能是由沉积物中Fe2+含量差异较大造成的. 相似文献
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富营养化湖泊沉积物有机质矿化过程中碳、氮、磷的迁移特征 总被引：7，自引：2，他引：5
采用室内培养的方法,以富营养化湖泊太湖为例,研究了沉积物有机质矿化过程中碳、氮、磷的迁移特征.结果表明,在沉积物中的有机质矿化过程中,碳以溶解性无机碳释放至水中,同时以CH4和CO2形式释放至大气中,培养结束时,CH4和CO2累积排放含量分别为1492.21和498.96 mg/g(dw),其中CH4占气态碳的89.16%(以C质量计);此外,大量的氮、磷营养盐释放至上覆水体,水中总氮、总磷和铵态氮的最高浓度分别是初始浓度的62.16、28.16和139.45倍,而硝态氮浓度在整个培养过程中逐渐下降,培养末期浓度是初期的0.21倍;厌氧条件下,沉积物有机质的矿化,不仅可以生成大量的CH4、CO2气体,还能够促使沉积物中铵态氮和磷的释放;而沉积物有机质矿化释放的碳、氮、磷营养元素又能加剧湖泊富营养化程度,促进湖泊水体的初级生产力,从而增加湖泊沉积物有机质输入.这样的循环方式可能是湖泊富营养化自维持的重要机制之一. 相似文献
11.
鄱阳湖湿地土壤中Fe、Mn的迁移特征及其与水位周期变动的关系 总被引：3，自引：0，他引：3
对鄱阳湖地区蚌湖水下沉积物、滩地草甸土柱状样品不同深度土壤的酸度、氧化还原电位进行了现场测定；对剖面各层次的Ｆｅ、Ｍｎ总量，还原性Ｆｅ、Ｍｎ含量，以及有机质等进行了分析。实验表明：鄱阳湖湿地土壤中Ｆｅ、Ｍｎ有其独特的分布规律和迁移特征。元素Ｆｅ仅在水土界面轻微富集，Ｍｎ则向界面和深层双向富集；还原性Ｆｅ、Ｍｎ受氧化还原边界层的控制呈垂向分布。另外，元素Ｆｅ、Ｍｎ的水平迁移与水位变动相关，退水时Ｆｅ 相似文献
12.
John Hamilton-Taylor William Davison Keith Morfett 《Aquatic Sciences - Research Across Boundaries》1996,58(3):191-209
Laboratory incubation experiments were carried out on sediment cores collected from Esthwaite Water, U.K., during April 1987, when the sediments displayed a characteristic surface (1.5 to 2 cm) oxide floc. The experiments were undertaken at 10°C, in the dark, under variable redox and pH conditions for periods of ~ 720 h (30 d). In some cases, realistic amounts of decomposing lake algae were added to simulate the deposition of an algal bloom. Pore waters and overlying waters were obtained from the incubated sediment cores at various time intervals and the samples analysed for pH and dissolved Fe, Mn, Zn and Cu by AAS. The results demonstrated that trace metal concentrations at the sediment-water interface can show rapid, pulsed responses to episodic events associated with controlling factors such as algal deposition and mixing conditions. The variations in dissolved Fe and Mn concentrations could generally be explained by their well known redox behaviour. Appreciable loss of Mn from solution under conditions of well-developed anoxia was consistent with adsorption of Mn2+ by FeS. Cu and Zn were both rapidly (24 h) released into solution during incubation of sediment cores prior to the development of anoxia in the overlying waters. Their most likely sources were the reductive remobilization of Mn oxides and the decomposition of organic matter. The addition of decomposing algae to a series of cores resulted in even higher interfacial dissolved concentrations of Cu and Zn, probably through acting as a supplementary source of the metals and through increased oxide dissolution. Switching from anoxic to oxic conditions also rapidly increased dissolved Cu and Zn concentrations, possibly due to their release during the oxidation of metal sulphides. The enhanced releases of dissolved Cu and Zn were generally short-lived with removal being attributed to the formation of sulphides during anoxia and to adsorption by Fe and Mn oxides under oxic conditions. 相似文献
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陕西红碱淖近百年来环境变化的湖泊沉积记录 总被引：14，自引：1，他引：14
本文通过岩性、粒度、磁化率、有机碳、化学元素的多指标综合分析,对陕西红碱淖近百年以来的环境演化进行了探讨。红碱淖于1927年后开始成湖,以较低的磁化率值、低湖泊生产力和较高的Fe/Mn比值为特征;1952-1960年,为短暂湖泊快速扩张时期,在沉积物中表现为粘粒含量一度下降、各元素浓度明显被稀释;自1960年以来,岩性和指标特征反映了该湖演化为稳定的深湖环境。湖泊的形成和扩张与区域降水量的增加有关,而50年代后期以来湖面的迅速扩大同时得益于人类滩地疏导导致的入湖水量增加。人类活动也引起了近40年来湖泊生产力的提高和沉积物-水界面氧系统的变化。此外,钻孔粒度特征较好地分辨出20世纪30年代末至40年代3次强沙尘暴事件。 相似文献
14.
风浪扰动对太湖水体悬浮物重金属含量的影响 总被引：8，自引：2，他引：8
通过离心浓缩的方法,获取太湖梅梁湾口东岸处(即梅梁湾与贡湖湾的交界处)不同风浪条件下的悬浮颗粒物．冷冻干燥,微波消解,ICP-AES的方法测定了其中Co、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn等重金属元素及Al、Ca、Fe、Mn等相关金属元素的含量．结果发现,小风浪(2 m/s)、中风浪(7 m/s)和大风浪(11 m/s)下：①水体总悬浮颗粒态金属的量依次大幅度增加；②单位悬浮颗粒物中各金属元素的含量在不同风浪下变化不同．Ca在小、中、大风浪下含量依次增大；Zn在小、中、大风浪下含量依次减少；Mn和Cu的含量变化趋势相同：与小风浪相比,中风浪下Mn、Cu的含量显著增大；与中风浪相比,大风浪下含量显著减少；其它元素Al、Fe、Ni、Pb、Co、Cr等在单位悬浮物中,中风浪与小风浪相比含量减少,大风浪与中风浪相比含量略微增加．研究表明：①金属元素在水体总悬浮物中的含量主要受风浪影响,但风浪对单位悬浮物中金属含量的影响则因元素而异；②除Cu、Mn、Zn外,悬浮物中重金属含量随粒径增大含量减少． 相似文献
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Peter Herzsprung Martin Schultze Bertram Boehrer Anja Duffek Andrea Van der Veen Kurt Friese 《Limnologica》2010,40(2):182-190
Between 1999 and 2002, a former open-cast mine was filled with river water forming the recent Lake Goitsche. During filling initially acid water was neutralised. Phosphorus (P) imported from Mulde River was nearly completely removed from the water column by co-precipitation with iron (Fe) and aluminium (Al) and deposited in the sediment.During extremely high waters of the Mulde River in 2002, a dike breach facilitated a second high import of P into Lake Goitsche with suspended and dissolved matter. The analysis of total phosphorus (TP), however, showed that P again had been eliminated from the water body a few months after the flood event. Sediment investigations before filling with river water, during filling, and after the flood event were used to analyse the process of P immobilisation in a lake with acid mine drainage history.The ratios of Fe to soluble reactive P (SRP) of sediment pore water were up to three orders of magnitudes higher than in natural lakes and can serve as an indicator for potential internal P loading from sediments. The SRP concentrations at the oxic/anoxic boundary were near or below the limit of quantification (< 0.2 μmol/L). Fe and manganese (Mn) redox cycling were responsible for hindering P dissolution from sediment to lake water.Finally it can be stated, that the risk of eutrophication for such a lake seems to be low. 相似文献
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Tobias Schaller H. Christoph Moor Bernhard Wehrli 《Aquatic Sciences - Research Across Boundaries》1997,59(4):326-344
In Baldeggersee, the distributions of solid phase Fe, Mn, V, Cr, As and Mo were determined in different sediment strata, deposited
under various deep-water oxygen conditions. Iron concentrations are correlated with water depth when an anoxic sediment is
in contact with an oxic water column. Benthic redox gradients trigger iron transport towards the deepest site (geochemical
focusing) and loss of iron from the shallower parts through the outflow. Fe cycling in the lake is inhibited by oxygen penetration
into the sediment. Vanadium and arsenic can be used as tracers for the internal Fe cycle. Their distribution patterns are
highly correlated with iron. In case of a stable oxycline in the deep water, Mo is enriched in the sediment and correlates
with Mn. The horizontal distribution patterns of Fe, V, As and the correlation of Fe and Mn with trace metals are promising
proxy indicators for the reconstruction of deep-water oxygen conditions during deposition. 相似文献
17.
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Tobias Schaller H. Christoph Moor Bernhard Wehrli 《Aquatic Sciences - Research Across Boundaries》1997,59(4):345-361
Concentration profiles of Mg, K, La, Fe, Mn, V, Cr, As and Mo were determined in samples from a freeze core taken at the deepest
site of Baldeggersee in 1993. The special coring technique allowed an exact dating of the sediment samples and an annual resolution
of the profiles. Long term changes in benthic redox conditions produce diagnostic trends in several metal profiles. Fe, As
and Mn enrichments trace the onset of anoxia at the deepest site of the lake. High values of Mo concentrations and Cr/V ratios
indicate periods of stable anoxic conditions in a meromictic hypolimnion. A comparison of oxygen time series with metal profiles
between 1950 and 1990 indicates that Mn reacts sensitively to large seasonal variations of deep-water oxygen concentrations. 相似文献