水位波动下的呼伦湖上覆水体与沉积物间隙水之间溶质的运移特征     

高宏斌  李畅游  孙标  史小红  赵胜男  樊才睿 《湖泊科学》2017,29(6):1331-1341

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   

长江中下游典型浅水湖泊沉积物水界面磷与铁的耦合关系   总被引：9，自引：3，他引：6  

龚梦丹  金增锋  王燕  林娟  丁士明 《湖泊科学》2017,29(5):1103-1111

目前普遍认为磷铁耦合关系是P迁移的主要机制,但大部分研究结果并未提供直接的原位证据.为了探索沉积物剖面磷(P)与铁(Fe)的耦合关系,利用Zr O-Chelex薄膜扩散梯度技术(ZrO-Chelex DGT),分别对太湖、巢湖、鄱阳湖和洞庭湖4个浅水湖泊沉积物有效态Fe和P进行高分辨采样和分析.结果表明,不同湖区有效态Fe和P浓度在沉积物-水界面处开始增加,之后波动变化,垂向异质性较强,但两者浓度变化同步.有效态P和Fe浓度的相关分析结果证明两者浓度具有显著的线性相关.室内厌氧培养实验进一步表明,Fe~(3+)的还原性促使Fe~(2+)与铁结合态磷的释放,促使DGT有效态P与Fe同步变化.该结果表明沉积物P的二次迁移和释放受Fe氧化还原过程的控制,为铁磷耦合关系提供了直接证据.  相似文献   

水动力条件对沉积物-水界面氧通量的影响   总被引：2，自引：0，他引：2  

郑阳华  邹浩东  何强  李宏  张青  陈德敏  艾海男 《湖泊科学》2018,30(6):1552-1559

氧环境决定了水体沉积物中各种生命所需元素的最终归趋,沉积物-水界面是水相与沉积物相氧传递的重要场所,而水动力条件是影响沉积物-水界面氧传递的重要因素.选择三峡库区一级支流御临河为研究对象,根据长年监测数据建立实验室模型,采用声学多普勒流速测试仪及微电极测试系统构建了非侵入式涡度相关测试系统,探究了不同水动力条件对沉积物-水界面氧通量的影响.结果表明：水体静止状态下沉积物-水界面溶解氧浓度随时间的增加而减少,非静止状态下随时间的增加而增加;沉积物-水界面氧通量随水体流速的增加而增加.根据氧通量求解对应流速下垂直涡动扩散系数并进行线性拟合,当水体流速为0.01~0.14 m/s时,垂直涡动扩散系数与水体流速的相关性最好,此时沉积物-水界面氧通量的传递以涡动扩散为主导.  相似文献   

湖滨带芦苇恢复过程中沉积物氮赋存形态及含量变化:以巢湖为例   总被引：1，自引：0，他引：1  

余居华  王乐豪  康得军  郑恭毅  郭宝玲  钟继承  郑祥洲  张玉树  蔡远松  丁洪 《湖泊科学》2021,33(5):1467-1477

水生植被对于维持水生态系统结构和功能稳定性具有举足轻重的作用,而重建水生植物被认为是污染湖泊生态修复的重要手段.氮素是水生态系统重要的限制性元素之一,根着挺水植物生长发育无疑将深刻地影响着沉积物氮的迁移转化过程,但水生植物不同生长阶段对沉积物氮的需求和植物代谢强度均不同,目前对挺水植物完整生长过程中沉积物氮组分及含量变化认识仍十分不足.本研究通过为期120d的沉积物柱芯培养和水槽模拟试验,探究巢湖芦苇恢复完整生长过程中沉积物总氮(TN)、无机氮(TIN)与可转化态氮(TF-N)的变化及其关键调控因子.结果表明,芦苇完整生长过程将持续激发沉积物氮活性,沉积物TIN与TF-N含量逐渐增加,而沉积物TN和非可转化态氮(NTF-N)含量显著降低.模拟试验期间,指数型增长的芦苇生物量提高了沉积物铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)含量,但亚硝态氮(NO_2~--N)含量却逐渐降低;与第0天相比,第120天沉积物离子交换态氮(IEF-N)、碳酸盐结合态氮(CF-N)、铁锰氧化态氮(IMOF-N)和有机态及硫化物结合态氮(OSF-N)含量分别增加了 1.10、3.40、3.60和1.40倍,这主要受芦苇吸收利用、根系代谢强化根际沉积物氧化还原电势和改变pH微环境共同驱动.在第120天,沉积物NH_4~+-N和NO_3~--N含量急剧升高,分别是第90天的9.43和2.22倍,表明芦苇衰亡凋落过程将向沉积物释放大量的TIN,故需要综合采取湖泊物理—生态工程手段来有效管控芦苇枯落物,从而提升水生植被修复效果并构建长效稳态机制.  相似文献   

巢湖表层沉积物中生物易降解物质成分特征与分布规律   总被引：3，自引：1，他引：2  

何延召  柯凡  冯慕华  李文朝  陈向超  周峰 《湖泊科学》2016,28(1):40-49

富营养化湖泊的藻类残体大量沉降到湖底,其中易降解成分的降解和转化快速消耗底层水体中的溶解氧,极易造成水土界面缺氧,影响湖泊生态系统的健康.于2014年对巢湖12个样点的表层沉积物进行周年跟踪研究,分析样品中有机质来源、总有机碳(TOC)、蛋白质、总糖、总脂以及生物聚合物碳(BPC)等成分含量,揭示易降解有机质的成分特征及在巢湖的分布规律.研究表明:巢湖表层沉积物TOC含量较高,全湖样点平均含量达到1.24%.BPC含量占TOC含量的30.99%~60.48%,有机质中易降解成分含量较高,并且在冬季和夏季时在巢湖西北部湖区有明显累积;有机质及其中的生物易降解部分均主要集中在粒径4~8μm的表层沉积物上,在应用工程技术手段处理、降解表层沉积物中的过量有机质时,更应该关注粒径为4~8μm的沉积物颗粒.  相似文献   

南方水库季节性热分层消亡对沉积物铁和磷迁移的影响——以南宁市天雹水库为例     

朱雅  李一平  唐春燕  李荣辉  魏尧  陈刚  郭晋川  罗凡  程一鑫  潘泓哲 《湖泊科学》2021,33(4):1153-1162

为了探究我国南方地区水库季节性热分层消亡前后沉积物铁和磷的迁移规律,于2019年11月2020年1月对天雹水库多点位(浅水区和深水区)水体理化指标进行原位监测,并利用薄膜扩散梯度技术(DGT)高分辨率获取沉积物有效态铁和磷的浓度分布.结果表明:(1)天雹水库沉积物有效态Fe和P浓度分别为4.67～18.72和0.003～0.073 mg/L,其中有效态Fe浓度较太湖、鄱阳湖和洞庭湖高出一个数量级,且浅水区沉积物中有效态Fe浓度较深水区高;(2)热分层消亡过程,沉积物有效态Fe和P浓度的时空差异大,浅水区有效态Fe浓度表现为Day14Day1Day32Day54,有效态P浓度表现为Day1Day14Day32Day54,而深水区有效态Fe和P浓度变幅较小甚至呈增长趋势,归因于浅水区热分层结构对气象因子扰动的响应速率快,水体垂向混合加剧了沉积物中Fe和P的释放;(3)沉积物水界面处有效态Fe和P的交换通量分别为6.58～31.59和0.008～0.086 mg/(m2·d),均自沉积物向上覆水中不断迁移,由于浅水区的热分层消亡时间早于深水区,浅水区内源Fe2+和PO34-的释放对冬季水质恶化的贡献较大,应密切关注水库浅水区沉积物内源释放对整个库区水质的影响.  相似文献   

鄱阳湖网箱养殖区沉积物有机质来源分析     

王毛兰  熊鑫  何昶  赵茜宇  刘景景 《湖泊科学》2021,33(1):158-167

通过对鱼苗时期鄱阳湖网箱养殖区沉积物、饵料及鱼粪等样品总有机碳(TOC)含量、总氮(TN)含量、碳氮比(C/N)、δ^13 C及δ^15 N的测定,分析探讨了鄱阳湖网箱养殖区沉积物有机质来源,量化了网箱养殖废物对养殖区沉积物有机质的贡献.结果表明,网箱养殖区沉积物的δ^13 C和δ^15 N值分别为-27.67‰~-25.65‰和5.19‰~7.27‰,饵料的δ^13 C和δ^15 N值分别为-24.73‰和10.28‰,鱼粪的δ^13 C和δ^15 N值分别为-26.30‰和15.54‰.网箱养殖区沉积物有机质来源主要有残饵、浮游生物及其他来源,其贡献率分别为48.3%±11.4%、25.6%±11.3%及26.0%±5.8%,而鱼粪的贡献几乎可以忽略不计.在水动力平流引起的扩散及沉积物的再悬浮的影响下,网箱养殖源有机质的扩散距离达1500 m.在鱼苗时期,鱼类网箱养殖的残饵是鄱阳湖网箱养殖区沉积物有机质的主要来源.  相似文献   

Fenton体系处理黑臭河道沉积物的效果初探     

罗春燕  巩小丽  张巧颖  陈煜  杜瑛珣 《湖泊科学》2021,33(1):148-157

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   

岱海水体及沉积物细菌多样性及群落组成特征     

张雨晴  邵克强  胡洋  丁艳青  张恩楼  高光  汤祥明 《湖泊科学》2022,34(6):2070-2082

采用高通量测序技术,研究了内蒙古岱海流域入湖河流、湖水及沉积物细菌多样性及群落组成.结果显示,细菌多样性从高到低依次为：沉积物>河流>湖泊.聚类分析表明入湖河流、湖水和沉积物细菌群落可分为明显不同的3支,说明这3种生境中细菌群落结构有较大差异.物种注释结果表明,河流中优势细菌菌群为髌骨细菌（Patescibacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和放线菌门（Actinobacteria）;湖水中优势细菌菌群为放线菌门（Actinobacteria）;而沉积物中优势细菌菌群为变形菌门和绿弯菌门（Chloroflexi）.典范对应分析及Monte Carlo检验表明,电导率和悬浮物含量对水体中（河流与湖泊）细菌群落影响显著,二者共解释了细菌群落变化的86.5%;而冗余分析及Monte Carlo检验表明,泥深、磁化率和总有机碳对沉积物中细菌群落影响显著,三者共解释了细菌群落变化的47.9%.近30年来,岱海地区气候变化和人类活动导致湖水咸化,沉积物碳氮指标显著增长.岱海水体及沉积物细菌多样性及群落组成的差异及其主要驱动因子,反映了细菌对这种气候变化和人类活动共同作用的响应.  相似文献   

滇池表层沉积物铵态氮吸附特征   总被引：1，自引：0，他引：1  

邓伟明  徐晓梅  陈春瑜  何佳  许迪  王丽 《湖泊科学》2016,28(1):75-85

为研究滇池内源污染特征,2013年利用GIS软件针对滇池全湖布设36个采样点,采集表层沉积物,研究滇池表层沉积物铵态氮(NH_4+-N)吸附特征,同时分析沉积物的理化性质对NH_4+-N吸附特性的影响.结果表明:滇池表层沉积物对NH_4+-N的吸附量在前2 h之内呈增长趋势,吸附速率较大,之后沉积物对NH_4+-N的吸附量不随时间变化而变化,基本达到平衡,最大吸附速率均发生在0~5 min内;不同区域表层沉积物NH_4+-N最大吸附速率平均值表现为:外海南部湖心区外海北部草海,最大吸附量平均值表现为:湖心区外海南部外海北部草海,吸附效率平均值表现为:外海北部草海湖心区外海南部;沉积物对NH4+-N的吸附量与NH_4+-N的初始浓度大致呈线性关系,并且低浓度下表现出很好的吸附/解吸特征;滇池表层沉积物NH_4+-N的吸附解吸平衡浓度(ENC0)高于上覆水中NH_4+-N浓度,表明沉积物中NH_4+-N有向上覆水中释放的风险,沉积物在很长一段时间内起到水体污染"源"的作用;ENC0与沉积物中总氮、NH_4+-N含量呈显著正相关,本底吸附量和有机质总量呈显著负相关,沉积物吸附NH_4+-N主要受有机质的影响.  相似文献