识别和量化海湾水体硝态氮污染,对管理海湾水体环境至关重要.东山湾是福建省东南沿海重要的半封闭海湾,湾头漳江河口和湾口分别存在红树林和珊瑚礁生态系统,同时也伴随着海水养殖等人类活动影响.本研究通过测定海湾表层水体理化参数、稳定同位素(δ15N-NO3-、δ18O-NO3-和δ15N-NH4+),结合Mix-SIAR同位素混合模型等统计方法,定量化分析漳州东山湾表层水体硝态氮污染.结果表明:东山湾表层水体叶绿素a和溶解无机氮浓度呈现较为明显的梯度变化,表现为由漳江河口向东山湾湾口方向逐渐下降,叶绿素 a、NH4+、NO3-和 NO2-浓度的最大值分别为 45.2 μg·L-1、52.67 μmol·L-1、379.2 μmol·L-1 和 3.93μmol·L-1;表层水体NH4+和NO3-的氮、氧同位素值则表现为明显的空间异质性.MixSIAR模型结果显示,东山湾表层水体潜在氮源主要来源于漳江河口的淡水输入、养殖废水以及地下水等,其中漳江河口淡水输入的贡献最大,占25.2％,养殖废水、地下水以及城市污水分别占24.6％、19.0％和15.1％.可见,漳江河口淡水输入是东山湾表层水体硝酸盐最主要的来源.

为探索喀斯特湖泊-河流系统溶解性有机质(DOM)光谱特征空间格局,该研究以我国贵州红枫湖、百花湖和老马河为对象,分析了表层水体 DOM 紫外参数(SUVA254、SUVA280、S275-295、S350-400、SR和 E2/E3),利用三维荧光-平行因子(EEM-PARAFAC)解析DOM主要成分,同时基于荧光参数(HIX、FI、BIX和β∶α)揭示其来源信息.该研究运用Spearman相关性分析及主成分分析(PCA)方法,揭示 DOM 参数的内在联系及重要组分贡献.结果显示,红枫湖、百花湖和老马河 SUVA254 和SUVA280值较低,而E2/E3、S275-295和S350-400值较高,说明芳香类成分占比较少且DOM整体分子量较小.水体DOM主要成分为:红枫湖/百花湖(C1:微生物代谢类腐殖质;C2:可见光范围腐殖质;C3:色氨酸),老马河(C1:色氨酸;C2:富里酸;C3:陆源类腐殖质).水体BIX范围在 0.77-1.12 之间,说明生物源和陆源输入共同贡献DOM.红枫湖与百花湖FI值小于 1.4,而老马河在1.4-1.9 间,说明河流内源DOM贡献率高于湖泊.水体β∶α值范围在0.73-1.10 之间,说明新生DOM具有显著贡献.湖泊与河流HIX值低于4,表明水体腐殖化程度低.老马河HIX与SR和S275-295呈正相关(P＜0.05)且与FI呈负相关(P＜0.05),说明DOM腐殖化程度与分子大小和来源密切联系.芳香类DOM的同质性导致SUVA254和SUVA280相互耦合.研究发现新生DOM多具有生物降解性,表现为BIX和β∶α强相关.相对于激流系统,湖泊具有更多的水力停留时间,这可能进一步促进内源微生物的代谢,导致生物驱动的有机质快速循环,因此不同DOM生物讯号相互耦合.研究阐明了喀斯特湖泊-河流系统DOM成分与来源特征,有望为研究全球碳循环过程提供数据支撑.

考察了渤海海域表层沉积物中砷的含量、分布及赋存形态,评估了沉积物中砷的生态风险,初步探讨了影响沉积物中砷分布的环境化学因子.结果表明,渤海海域表层沉积物中总砷浓度变化范围为9.77～20.60 mg·kg-1,平均浓度为13.33±2.55 mg·kg-1.表层沉积物中总砷的空间分布呈现出由近岸向中部逐渐递减趋势,具有西部高,东部低的特点;各个海区之间总砷含量差异显著,渤海湾和莱州湾海区表层沉积物中总砷含量相对较高.渤海表层沉积物中砷的主要形态为挥发性硫化物、碳酸盐或与无定型铁锰氧化物结合态;沉积物中砷具有一定的生态风险.渤海表层沉积物中砷含量与水体温度、磷浓度、溶解氧含量、pH、沉积物中铁含量和有机质含量呈显著的相关关系.水环境因子和沉积物的理化性质可能对沉积物中砷的分布具有重要影响.

选取珠江上游深水型水库龙滩水库为研究对象,于2019年4、7、10月和2020年1月4个季节采集了水库支流表层水、库区分层水和下泄水,分析其水化学参数、SO42-浓度及δ34SSO4与δ18OSO4同位素组成,基于冗余分析和贝叶斯稳定同位素混合模型等手段,阐明了筑坝拦截影响下的水动力条件改变对龙滩水库水体硫循环的影响.结果表明:龙滩水库SO42-的主要来源是硫化物矿物氧化(以O2或Fe3+为电子受体),此外,还包括大气降水、人为源.筑坝拦截后,水体SO42-浓度以及δ34SSO4和S18OSO4值波动范围显著增大.筑坝蓄水会导致水体相对水柱稳定度(relative water column stability,RWCS)升高,在较高的RWCS条件下,水库内部的硫化物氧化和硫酸盐还原等过程显著增强,因此,RWCS是驱动水库硫循环的重要水动力因素.本研究有助于深入理解水库内部硫酸盐迁移转化过程的水动力驱动机制,为深水型水库水资源科学利用与保护提供理论依据.

为探讨利用温室大棚进行克氏原螯虾(Procambarws clarkia)种苗繁育对养殖水体的水质影响,文章通过对繁育期间的水样和表层底泥营养盐的定期监测,研究了整个育苗期间水质和表层底泥中营养盐的变化动态.结果表明,水体DO、WT变幅为5.75-6.33 mg/L、12.6℃-22.9℃,水温要高于同期外部水温5-10℃;受饲料投喂和虾活动等影响,上覆水中TN、TP和COD含量快速增加,在养殖期间的变幅分别为2.091-2.688、0.196-0.480和42.400-53.200 mg/L;表层底泥的TN、TP和有机质含量变幅分别为 1032-1279、623-1004和12.00-14.28mg/kg,其增幅分别为24％、23％和41％.受水体浊度较高、水体中亲本虾数量不明等影响,无法判定投入的饲料是否全部为虾子摄食,造成了短期内较高的饲料投入量带来养殖水体营养盐的急剧增加,较高的营养盐含量为后期养殖尾水的治理带来新的要求.

由人类活动导致的淡水湖泊富营养化以及温室气体排放量增加,已成为当前相关领域的热点问题.本文基于实验室模拟,探讨水生植物光合呼吸作用引起的昼夜溶氧(DO)波动对富营养化草型湖泊沉积物氧化亚氮(N2O)和氮气(N2)产生及活性氮去除的影响.结果表明,水生植物能够显著增强水体和沉积物表层含氧量的昼夜波动幅度,提高系统DO水平.N2O和N2排放通量随着DO波动而出现明显的昼夜变化趋势.随着水生植物的种植,参与硝化和反硝化过程的微生物酶活性显著增强,沉积物TN和NH4+-N含量则显著降低.沉积物氮迁移途径分析表明,水生植物吸收固定和N2排放是实验系统脱氮的主要途径.本研究为富营养化湖泊生态修复及温室气体控制管理提供科学依据.

以江西万安水库为研究对象,于2014年9月至2015年6月进行4次季节性采样,对该区域9处采样点的溶解无机碳(DIC)及其同位素(δ13CDIC)进行分析.结果表明:夏、秋季DIC含量较春、冬低;δ13CDIC也较冬、春季偏负.DIC含量从上游到下游呈下降趋势,碳同位素值则趋于偏正.光合作用与有机质分解是影响库区表层水体δ13CDIC值变化的主要因素.垂直剖面上,表、底层水温等参数差异不显著,上下水体混合较为均匀.DIC含量基本上随深度的增加而增大,δ13CDIC值趋于偏负.利用质量平衡计算得出:入库水体中DIC约57％来自于土壤CO2,而坝下水体中DIC约49％来自土壤CO2,万安水库拦截对河流地球化学过程信息有一定的改造作用.

深水湖泊经历氧化及还原环境的交替变化,影响着湖泊水体氮的生物地球化学过程;其底层沉积物中一般具有特有的还原环境,其间氮的生物地球化学转化过程复杂.本文以云贵高原典型深水湖泊百花湖为例,在湖泊水体夏季分层期采集底层沉积物柱体,将沉积物柱体分层处理后,对不同深度沉积物中孔隙水、水溶态和吸附态不同形态氮含量,以及沉积物中颗粒态有机氮(PON)含量和同位素进行分析.结果表明,沉积物柱体孔隙水中的总氮(TN)主要由NH4+-N和有机氮两种形式存在,TN含量为6.9～42.8 mg·L-1,NH4+-N含量为6.6～25.6 mg·L-1.硝态氮及亚硝态氮含量均低于检测限,说明沉积物中硝酸盐经历了充分的反硝化过程以及可能存在的异化还原过程.吸附态NH4 +-N含量明显高于水溶态.沉积物中的颗粒有机氮含量为0.22％ ～ 0.60％.同时,颗粒有机氮含量在剖面上的变化趋势符合指数衰减模式,表明颗粒态有机氮含量的变化可能经历成岩作用和微生物矿化过程;δ15N-PON值在31 cm以上随着深度的加深逐渐减小,变化范围为3.4‰～10.0‰,平均值为6.4‰,其中以10 cm以上同位素值降低趋势明显,其可能原因与微生物降解活动以及湖泊水体的交换有关.31 cm以下δ15N-PON值的变化趋势与表层相反,则可能是早期成岩作用影响的结果.孔隙水中δ15 N-TN同位素值最高,吸附态和水溶态差异较小,且该同位素组成较PON富集15N,可推测孔隙水剖面NH4+-N浓度的升高可能与硝酸盐的异化还原有关.

筑坝拦截导致河流天然属性的改变,进而影响了相关流域水循环过程.本研究以嘉陵江流域4座梯级水库为对象,于2016年1、4、7、10月份采集水样,分析水体氢氧同位素组成,以期通过氢氧同位素组成的时空变化特征来探讨大坝拦截对于流域水循环的影响.结果表明,表层水体的δ18O和δD沿河流流向上总体有偏正的趋势,应该是受纬度效应及筑坝拦截作用的共同影响;研究区水库库区水体在1、10月的δ18O均值较4、7月偏正,是降雨量与降雨来源不同导致的结果;具有热分层特征的水库(亭子口水库)在夏季分层期的18O值变化范围比其他季节大,其他水库则没有这种特点,另外,水库分层还会使得库区表层水与下泄水的氢氧同位素值出现较大差异;梯级水库的存在使得流域蒸发作用强烈,导致河水氢氧同位素组成大大偏离当地大气降水线,研究区夏季(7月)的蒸发作用最强,春季(4月)次之,冬秋季(1、10月)最弱.

文章分析了仙女湖及入湖河流浮游植物群落结构和功能类群的时空分布特征, 探讨了影响其时空分布规律的关键环境因子.调查期间共鉴定表层水体中浮游植物82种(属), 包括蓝藻15种(属), 绿藻33种(属), 硅藻23种(属), 甲藻3种(属), 裸藻5种(属), 隐藻2种(属), 金藻1种(属).各季节平均密度和生物量分别在7.95×106—2.19×109cells/L和10.52—792.91 mg/L变化.群落功能类群的结果表明, 冬、春河流生境中具硅质结构的无鞭毛个体浮游植物(硅藻门)占据主导地位(Ⅵ功能群), 而湖区生境中具鞭毛、中等到大型的单细胞或群体浮游植物(如隐藻和甲藻)具有明显优势(Ⅴ功能群); 而夏秋季节不同生境中虽然Ⅵ型浮游植物数量仍然相对较高, 但是具伪空胞的、较大表面积/体积比的丝状个体浮游植物(Ⅲ型)以及具胶质鞘、小的表面积/体积比的群体类的浮游植物(如蓝藻, Ⅶ功能群)在某些河流和湖泊生境中的比重有显著增长.功能类群与环境因子的相关分析表明: 冬、春季Ⅴ与Ⅵ功能群浮游植物生物量主要受到总氮和总磷水平影响; 而夏、秋季节Ⅲ与Ⅶ功能群浮游植物受到水温、浊度、总氮和总磷水平的多重影响.