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底泥和藻体对太湖湖泛的诱发及水体致黑物的供应潜力 总被引：8，自引：6，他引：2
为确定底泥和藻体在太湖湖泛形成过程中对致黑物形成的贡献,采用室内模拟系统,研究底泥、蓝藻以及底泥+蓝藻3种处理,模拟湖水在不同厌氧程度下湖泛特征参数(黑度、铁及硫形态)的变化,分析不同处理以及受不同聚藻程度影响区(八房港、焦山)底泥对湖泛的诱发作用及致黑物供给潜力.结果表明,各处理组诱发太湖湖泛发生的难易顺序为:底泥+蓝藻处理组底泥处理组蓝藻处理组.底泥+蓝藻处理组中Fe2+浓度为蓝藻处理组的11~94倍,其平均浓度为后者的33倍,而底泥+蓝藻处理组中还原性硫浓度为其他处理组的2~56倍.研究还发现,聚藻区底泥较非聚藻区更易发生湖泛,这是由于聚藻区底泥富集了更高浓度的铁、硫等还原性物质,但厌氧处理与非厌氧处理在诱发湖泛发生的风险差异不明显.以上结果证实,厌氧环境下低价铁硫供应潜力的差异是决定湖泛发生的主要物质来源,加强对聚藻区底泥及蓝藻的控制是有效防控太湖湖泛发生的主要措施之一. 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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太湖湖泛形成研究进展与展望 总被引：5，自引：4，他引：1
回顾近些年对太湖湖泛形成的研究进展,参考国外关于黑斑和缺氧现象的相关研究成果,重点从湖泛的感官特征与描述、缺氧与污染效应、湖泛形成的物质和气象条件,以及微生物和底泥作用等方面,进行了系统综述,总结出湖泛发生条件与生消过程.从基本属性方面,归纳出湖泛是指在适当的气象和地形等条件下,富营养湖泊局部水域因长时间聚积大量藻体或水草等生物质,在微生物和底泥参与下,形成边界可辨、散发恶臭的可移动黑色水团,并导致水质恶化和一些生物死亡的极端污染现象的定义.文章最后从湖泛研究的新技术、新手段,沉积物有效成分提供机制,湖泛发生的关键参数阈值确定,以及致黑致臭物稳定性机制等方面,对未来发展进行了展望. 相似文献
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表层底泥翻耕对太湖藻源性湖泛的预控作用 总被引：1，自引：1，他引：0
表层底泥已被证实是引发或诱发太湖湖泛发生的主要因素,但能否通过像控制湖泊内源污染的翻耕方式对湖泛形成预控,则有待与过程有关的实验研究.模拟研究太湖易发湖泛区底泥翻耕对藻源性湖泛的控制作用,跟踪监测不同翻耕深度和翻耕后时长,对照和处理组上覆水的视觉、嗅觉、营养盐和挥发性硫化物浓度,以及表层底泥理化性质的变化.结果表明,未翻耕的对照组在模拟实验中发生了湖泛,翻耕10 cm和翻耕20 cm差异不大,但翻耕后时长对湖泛发生影响较大.刚翻耕后(1 d)即进行藻源性湖泛模拟的处理组发生了湖泛,但在程度和持续时间上均低于对照组;翻耕180 d和540 d的处理组,10 cm和20 cm翻耕深度均未发生湖泛.合理选择翻耕的施工时间,可以有效预防和控制湖泛的发生. 相似文献
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藻源性湖泛水体显黑颗粒的元素形态分析与鉴定 总被引：6，自引：6，他引：0
湖泛现象是我国超富营养化浅水湖泊面临的最严峻环境问题之一,水体发黑、发臭是湖泛水体最显著和基本的物理特征.针对太湖湖泛显黑颗粒缺乏从元素形态直接给出证据的问题,针对室内模拟藻体和沉积物存在下形成的湖泛水体,采用多种图谱分析技术,对厌氧截留分离的显黑颗粒物质及其化学组成和元素形态进行了分析鉴定.扫描电镜-X射线能谱分析与荧光光谱分析表明:湖泛水体显黑颗粒物质以藻类残体和悬浮沉积物颗粒物为主,其组成元素以C、O、Si为主;与未发生湖泛的对照样相比,湖泛水体显黑颗粒物样品中具有更高的Fe、S含量.X射线光电子能谱Fe、S微区分析进一步表明:湖泛显黑颗粒物样品中Fe主要以Fe(Ⅱ)的形式存在、S则以还原态S2-的形式赋存,两者具有共同化合成Fe S的充要条件.因此,缺氧厌氧条件下,湖泛水体的显黑物质组成是Fe S,它可由水体中Fe2+和ΣS2-通过化学共沉淀形成,并主要通过吸附于悬浮颗粒物之上而使得整个水柱呈现黑色,指示湖泛的暴发过程和维持状态. 相似文献
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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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我国南方地区桉树种植区周边水库冬季水体泛黑现象频发,桉树砍伐残体(尤其是叶)浸出液中富含的溶解性有机碳(DOC)、单宁酸与铁、锰、硫化物等一系列反应是其主要致黑原因,然而目前致黑物质对水库泛黑的贡献程度和途径仍不清楚.为了模拟桉树叶浸泡对水库黑水形成的影响机制,研究选取夏季水体未泛黑期(水体热分层稳定)进行室内浸泡实验,测定每6 h上覆水体溶解氧(DO)、氧化还原电位(Eh)、透光度等理化指标,分析DGT有效态铁、锰、硫和DOC、单宁酸浓度分布规律及迁移转化特征,计算沉积物-水界面处Fe2+、Mn2+、S2-表观扩散通量.结果表明:桉树叶浸泡明显消耗水体中的DO,且显著影响水体Eh与透光度.此外,透光度与DO浓度呈显著正相关(相关系数为0.618~0.978).桉树叶浸泡释放大量DOC和单宁酸,其中单宁酸浓度远超有氧马尾松组,其上覆水中浓度分别达到23.9、26.0和34.0 mg/L,说明桉树浸泡为黑水形成提供了重要的DOC和单宁酸来源.桉树叶浸泡后上覆水和表层沉积物中DGT有效态Fe浓度均明显增加,深层沉积物间隙水中DGT有效态Fe浓度明显下降,且其表观扩散通量均为正值,说明深层沉积物中Fe向沉积物-水界面迁移,为黑水形成提供了重要的Fe来源.研究结果可为解决我国南方地区桉树人工林区水库水体突发性泛黑问题提供科学依据. 相似文献
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底泥细菌代谢是城市河道底泥代谢物的主要来源,最终决定城市河道的生态状况.本文研究了黑臭河道底泥经添加硝酸钙、生物促生剂和种植沉水植物处理后底泥中细菌群落结构的响应,以期为城市黑臭河道细菌群落的改善和综合治理提供理论依据.实验结果表明:经过不同生态处理后,上覆水中,添加硝酸钙组总氮(TN)含量显著高于对照组,添加生物促生剂组溶解氧浓度显著高于对照组.沉积物中,所有处理组的氧化还原电位值(ORP)均显著高于对照组,种植沉水植物组和添加硝酸钙组TN含量均显著低于对照组,沉积物理化性质得到一定改善.对不同生态处理组底泥细菌群落的研究发现,处理组底泥细菌群落产生了较大变化,且不同处理组细菌群落变化不同,生物促生剂组底泥中细菌的Sobs指数和Chao 1指数显著高于对照组和硝酸钙组,且生物促生剂组Shannon指数和PD指数显著高于硝酸钙组.Proteobacteria(Deltaproteobacteria、Betaproteobacteria、Gammaproteobacteria)、Chloroflexi、Firmicutes、Bacteroidetes和Spirochaetae是各实验组的主要优势菌门;非度量多维尺度分析表明:硝酸钙和生物促生剂的投加可明显改变底泥细菌群落结构组成.在属水平上,uncultured_Anaerolineaceae、Ferribacterium、uncultured_Xanthomonadales_Incertae_Sedis是导致底泥细菌群落发生变化的主要菌属.冗余分析结果表明,底泥ORP的变化是驱动细菌群落结构变化的关键环境因素. 相似文献
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改性当地土壤技术修复富营养化水体的综合效果研究:Ⅲ.模拟湖泛水体的应急治理效果 总被引：1，自引：0，他引：1
为了探索原位解决湖泛引起的水体感官和水质恶化问题,本研究在室内考察了改性当地土壤对湖泛黑物质的絮凝去除效果及土壤和沙子覆盖对絮体再悬浮的抑制作用,并在梅梁湾围隔实验中考察了改性当地土壤湖泊综合修复技术对模拟湖泛水体嗅味物质和营养盐的去除及水体溶解氧(DO)的改善效果.室内研究结果表明,壳聚糖改性土壤对湖泛水体黑物质的絮凝去除效果比聚合氯化铝更佳,在55 mg/L的壳聚糖改性土壤投加量时,水体浊度从对照的 >2000NTU降低到5 NTU,土壤和沙子覆盖能够有效地减少湖泛水体黑物质絮凝去除后的再悬浮.现场研究结果表明,该技术处理30 min后总氮和总磷的去除率达到97.0%,嗅味物质DMTS和MIB的去除率达到75.0%以上,水体表层DO增加了75.0%,底层DO增加了183.5%.改性当地土壤湖泊综合修复技术对湖泛水体的感官和水质起到明显的应急改善效果. 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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于太湖草源性"湖泛"暴发期,采集柱状沉积物并应用peeper被动采样装置获得"湖泛"区原位沉积物间隙水.泥水样品分析表明:"湖泛"发生水域表层(0~7 cm)沉积物的含水率、孔隙度和有机质含量均明显高于对照区,其中有机质含量更是对照区样品的4倍左右,沉水植物残体促使表层沉积物物化性质改变的作用明显;"湖泛"发生水域表层沉积物间隙水中铵态氮(NH+4-N)、溶解性反应磷(SRP)及Fe2+含量远高于未发生区,植物残体降解对沉积物厌氧环境的营造显著.运用分子扩散模型对沉积物释放通量估算:"湖泛"发生区沉积物NH+4-N、SRP和Fe2+的释放速率分别是对照区的49.8、15.3和123.1倍.研究认为,草源性"湖泛"水体氮、磷等营养物含量升高的主要原因是沉积物的释放,而"湖泛"所营造的厌氧环境是氮、磷释放急剧增加的主要驱动因素. 相似文献
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研究湿地底泥污染特性及水-土界面边界层性质是明确大型人工湿地长期运行下底泥内源污染问题的关键.本文以典型人工湿地为例，通过综合布点垂向分层监测湿地底泥理化性质，明确底泥污染特性，分析水-土界面边界氧化层现象、性质及形成机理，探讨其性质成因.结果表明：与湖泊类似，长期运行人工湿地底泥也会产生氧化层，垂向由上到下分为氧化层、污染层、过渡层和健康层；运行6年的湿地底泥可形成厚约1 cm、无明显臭味、棕黄色可塑状的氧化层；与污染层相比，氧化层色味变淡、流动性减弱，含水率、d（0.9）、亚铁、总有机碳和总氮含量分别降低7.20%、54.04%、54.59%、17.89%和7.00%，氧化还原电位和总磷含量分别升高150.41%和18.17%；氧化层是由氧化、沉降协同作用下形成的底泥表层氧化态微环境，其中上覆水溶解氧水平越高越有利于提高氧化层致密程度，降低氧化层有机质、总氮含量，上覆水悬浮物浓度越高、水深越深越有利于增加氧化层厚度. 相似文献
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This study describes the potential release of TBT from harbour sediments based on model calculations for different sediment management scenarios applying a numerical one-dimensional FD-model. A conceptual model was developed focussing on the following processes involved in the transport of TBT: sorption equilibrium, diffusion, irrigation and sedimentation. Assuming TBT-concentration of 292 microg/kg in the sediment, the diffusive release of TBT from sediments into the bottom water was calculated to 7.4 x 10(-7)-6.9 x 10(-6)mol m(-2) after 1 year and 7.4 x 10(-6)-1.6 x 10(-4)mol m(-2) after 100 years. In these scenarios, neither sedimentation nor capping were considered. Assuming a sedimentation at a rate of 1cm/a, the polluted sediments will be covered with TBT-free suspended matter. A diffusive release of TBT will be prevented if no bio-irrigation takes place. Capping with a layer of sand of 50 cm thickness will decrease the diffusive release. If a reactive capping could be applied, the release of TBT into the bottom water would be stopped almost completely. The study shows that our model calculations enables us to compare different scenarios in sediment management based on available data. Additionally, it can provide information for risk assessment in the absence of data. 相似文献
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Travis G. Gerwing Kieran Cox Alyssa M. Allen Gerwing Charmaine N. Carr-Harris Sarah E. Dudas Francis Juanes 《国际泥沙研究》2018,33(2):149-156
The usefulness of the apparent redox potential discontinuity (aRPD) in assessments of marine benthic habitat quality was explored at two intertidal mudflats along the north Pacific coast of Canada. Two transects were established at each intertidal site, with three sediment biogeochemistry cores collected from each transect four times over the summer of 2016. Measurements of the sediment pore water dissolved oxygen (DO) content and redox (Eh) conditions were taken at the surface of the core (measured vertically), as well as at increasing depths (1 cm between readings) into the sediment (measured horizontally through predrilled holes in the biogeochemistry corer). While oxic, anoxic, oxidized, and reduced sediment pore water was observed above and below the aRPD, in general, sediment above the aRPD had higher DO content, and higher Eh values than sediment below the aRPD. Therefore, the aRPD depth can be used as a relative indicator of sediment pore water DO and Eh conditions: sediment with a deeper aRPD depth has more available DO, and the pore water has higher Eh values (more oxidized or less reduced) than sediment with a shallower aRPD depth. As such, the aRPD depth is a useful parameter to include in models that assess the quality of marine benthic habitats. 相似文献
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2009—2017年太湖湖泛发生特征及其影响因素 总被引：3，自引：1，他引：2
湖泛是太湖蓝藻水华较为独特的灾害表征形式，也是危害湖泊生态服务功能的主要因素，认知其发生机制、演变特征对湖泊蓝藻水华灾害防控具有重要作用.本文基于2009-2017年江苏省水文部门逐年4-10月对太湖湖泛易发区现场巡查获得的湖泛发生状况数据，结合期间水质、入湖水量、营养盐负荷等环境条件变化监测，分析了太湖水域湖泛发生的时空变化特征，研究了湖泛发生前后的环境因子变化规律，探讨了湖泛强度年际波动成因.结果表明，2009-2017年太湖共发现面积超过0.01 km2的湖泛61起，年发生次数3~17次不等；湖泛发生位置主要集中在太湖湖西沿岸带，9年发生了32次，占总频次的一半以上；其次为梅梁湾；贡湖相对较少，而巡查的东部湖区未发现湖泛事件.通过对湖泛发生日与前10日的环境条件对比分析发现，湖泛发生前5天持续的高温、低压和低风速等气象条件有利于湖泛发生：气温连续高于25℃、气压低于101.0 kPa，有利于诱发湖泛；主导风向为东南风也有利于太湖西北部蓝藻水华严重区域的湖泛发生；大量蓝藻水华物质是湖泛发生的重要物质基础：湖泛发生前10日，湖体平均藻密度基本在1500万cells/L以上.湖泛发生强度还受前一年营养盐外源负荷的影响，湖泛发生频次较高的年份，前一年总磷和总氮营养盐入湖负荷也均处于较高水平.研究表明，尽管2007年无锡贡湖水厂发生饮用水危机以来太湖流域已经开展了大量的水环境治理工程，但是截至目前，太湖的湖泛发生风险仍处于较高水平，在营养盐还未控制到较低水平之前，太湖的湖泛巡查与防控仍是十分必要和艰巨的任务. 相似文献
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2010年10月-2011年9月在太湖梅梁湾围隔内研究了改性当地土壤絮凝除藻及其对水质改善的应急和长期效果,并结合室内实验研究了该技术防控底泥再悬浮和减少底泥二次污染的长效机制.现场围隔实验结果表明,改性当地土壤除藻30 min后,TN、NO3--N、NH4+-N、TP、PO34--P和Chl.a的去除率分别为66%、57%、60%、93%、92%和98%;长期监测结果表明,与对照区域相比,围隔内的TN、NH4+-N、NO3--N、TP和PO34--P在处理后11个月内的平均值分别降低了39.83%、52.30%、48.53%、18.75%和60.00%.室内再悬浮实验结果表明,改性土壤和沙子抗再悬浮能力较未改性土壤分别提高了3和5倍.室内柱培养结果表明改性土壤絮凝除藻和沙土覆盖相结合可有效提高表层沉积物-水界面的氧化还原电位和溶解氧,使沉积物向水体的TP和TN通量从源逆转成汇,PO34--P和NH4+-N通量大幅度降低.改性土壤技术在利用絮凝除藻快速改善水质后,可通过改性沙/土分层底泥调控分别达到对藻絮体再悬浮的物理控制和营养盐再释放的化学控制,通过将亚表层底泥中的藻细胞分解并被沉水植物根系吸收,可实现对底泥中水华蓝藻复苏和水体富营养化的长效生态控制. 相似文献