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纳米Fe_(3)O_(4)覆盖对沉积物水界面钴和镍的吸附试验研究

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河海大学学报（自然科学版） 2022年第1期50卷 52-58页

作者：何翔宇徐瑶游洋张洋王晓惠陈翔燕文明河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098 江苏省水利科教中心江苏南京210029 江苏省水利厅水资源处江苏南京210029 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司江苏南京211102

为揭示纳米材料原位覆盖对表层沉积物重金属的影响规律,开展室内培养原位沉积物柱试验,利用微界面分析技术、高分辨率平衡式间隙水采集技术(HR-Peeper)和薄膜扩散梯度技术(DGT),探究纳米Fe_(3)O_(4)原位覆盖对表层沉积物中Co、Ni释放的... 详细信息

为揭示纳米材料原位覆盖对表层沉积物重金属的影响规律,开展室内培养原位沉积物柱试验,利用微界面分析技术、高分辨率平衡式间隙水采集技术(HR-Peeper)和薄膜扩散梯度技术(DGT),探究纳米Fe_(3)O_(4)原位覆盖对表层沉积物中Co、Ni释放的影响机制。试验结果表明:在纳米Fe_(3)O_(4)覆盖下沉积物pH值较对照组逐渐增大,Eh值先减小后增大;纳米Fe_(3)O_(4)覆盖可有效吸附间隙水中的溶解态Co和Ni,间隙水中的溶解态Co和Ni最大有效吸附率分别为27.07%及26.42%,有效影响深度分别为30 mm和10 mm;纳米Fe_(3)O_(4)覆盖有效抑制了沉积物中有效态Co和Ni向间隙水和上覆水扩散,沉积物中有效态Co和Ni含量分别降低了50.26%和15.31%。

关键词：纳米Fe_(3)O_(4) 覆盖沉积物水界面钴镍

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分层小水库沉积物-水界面热交换时空变化特征

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水资源保护 2019年第1期35卷 63-69页

作者：李红高增文秦志新李静程晨青岛大学环境科学与工程学院山东青岛266071

通过对分层小水库沉积物和上覆水温度剖面的7次监测,计算沉积物-水界面的热交换通量,探讨沉积物与水之间热量交换的时空变化特征。结果表明:沉积物-水界面热交换通量具有明显的季节变化,在春夏季库水升温分层以及秋季降温混合时期由库... 详细信息

通过对分层小水库沉积物和上覆水温度剖面的7次监测,计算沉积物-水界面的热交换通量,探讨沉积物与水之间热量交换的时空变化特征。结果表明:沉积物-水界面热交换通量具有明显的季节变化,在春夏季库水升温分层以及秋季降温混合时期由库水向沉积物传递热量;冬季由沉积物向库水释放热量。浅水区水温的日变化促使沉积物-水热交换具有明显日变化特征。库区内由于水深不同,热交换特征也存在空间差异,与坝前相比,水库中心水深较浅,春季热交换方向转变的时间早;水库中心夏季由水传向沉积物的最大热通量(106. 6 W/m2)高于坝前深水区(23. 8 W/m2)。夏季当水体透明度较高时,沉积物直接接受太阳辐射引起热交换方向改变为由沉积物向水传递。

关键词：分层小水库沉积物水界面热量交换水深季节性变化日变化

我国典型潮间带沉积物-水界面无机氮源汇效应

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环境科学 2018年第9期39卷 4199-4205页

作者：聂家琴王东启陈杰李杨杰陈姝陈振楼华东师范大学地理科学学院上海201100 地理信息科学教育部重点实验室上海201100 国家海洋局第二海洋研究所杭州310012

以中国东部沿海12个典型潮间带为研究对象,通过室内模拟测定了潮间带沉积物-水界面硝酸盐(NO_3^-)和氨氮(NH_4^+)的源汇通量,分析了沉积物对上覆水体无机氮源汇效应的空间分布特征,以及环境因子的影响.结果发现:(1)NO_3^--N的总通量范围... 详细信息

以中国东部沿海12个典型潮间带为研究对象,通过室内模拟测定了潮间带沉积物-水界面硝酸盐(NO_3^-)和氨氮(NH_4^+)的源汇通量,分析了沉积物对上覆水体无机氮源汇效应的空间分布特征,以及环境因子的影响.结果发现:(1)NO_3^--N的总通量范围是-2.91~3.34 mmol·(m^2·h)^(-1),NH_4^+-N的总通量范围是-4.36~2.34 mmol·(m^2·h)^(-1).12℃和35℃温度下,无机氮的平均值是-0.04 mmol·(m^2·h)^(-1),我国东部典型潮间带沉积物表现为氨氮和硝氮的有效汇库.(2)潮间带的硝氮和氨氮通量存在纬度分异.12℃时,纬度越高,氨氮硝氮通量值越大;25℃和35℃时,潮间带硝氮通量值大小随纬度的变化为,25°~35°N15°~25°N>35°~45°N.(3)温度通过影响硝化反硝化的耦合作用影响无机氮通量.潮间带的NO_3^--N通量随温度的增加而减小,15°~25°N和35°~45°N地区NO_3^--N通量随温度先升高再降低,25°~35°N地区NO_3^--N通量随温度一直减小.每个纬度区,温度越高,NH_4^+-N通量值越低.(4)上覆水体的盐度、沉积物总有机碳(TOC)、总氮(TN)含量,孔隙水氨氮、硝氮浓度,容重等环境因子对通量没有单一的显著影响,协同影响NO_3^--N、NH_4^+-N在潮滩沉积物水界面的空间分异.

关键词：潮间带无机氮通量空间分布温度沉积物水界面

长江口沉积物-水界面砷的迁移转化机制与微生物调控分析

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地学前缘 2022年第4期29卷 144-155页

作者：张玉婷段丽琴宋金明张乃星尹美玲李学刚袁华茂中国科学院海洋研究所中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室山东青岛266071 中国科学院大学北京100049 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋生态与环境科学功能实验室山东青岛266237 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071 国家海洋局北海预报中心山东青岛266033

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... 详细信息

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As^(3+)为主要存在形态,且总As浓度均在上覆水中为最低值(0.748~1.57μg·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(7.14~26.9μg·L^(-1))。间隙水总As及As^(3+)浓度的剖面变化趋势与溶解态Fe^(2+)、Mn^(2+)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As^(5+)或固相As^(5+)还原为溶解As^(3+)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As^(3+)浓度降低,但由于间隙水的低S^(2-)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。

关键词：砷(As) 迁移转化砷功能基因界面扩散通量沉积物水界面长江口

云贵高原湖泊沉积物─水界面碱度扩散通量研究

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海洋与湖沼 1997年第1期28卷 66-71页

作者：吴丰昌万国江黄荣贵中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550002

于1991-1995年间5次在云贵高原泸沽湖、洱海湖和贵州阿哈湖、百花湖的湖心采集沉积物柱芯、界面水和湖水样品，通过其pH值和HCO-3浓度剖面及界面碱度扩散通量的研究，首次定量评估高原湖泊界面扩散作用上覆水体碱度的影响程度。研究结... 详细信息

于1991-1995年间5次在云贵高原泸沽湖、洱海湖和贵州阿哈湖、百花湖的湖心采集沉积物柱芯、界面水和湖水样品，通过其pH值和HCO-3浓度剖面及界面碱度扩散通量的研究，首次定量评估高原湖泊界面扩散作用上覆水体碱度的影响程度。研究结果表明，云贵高原某些湖水寄宿时间相对较长、湖水深度相对小的湖泊，界面扩散作用是水体碱度的重要来源之一;湖水寄宿时间较短、深度较小的湖泊，界面扩散对上覆水体的影响可以忽略不计。

关键词：扩散通量碱度沉积物水界面云贵高原湖泊

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白洋淀沉积物氮磷赋存特征及其内源负荷

湖泊科学 2018年第6期30卷 1537-1551页

作者：杜奕衡刘成陈开宁古小治黄蔚韦众安徽农业大学动物科技学院合肥230036 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室南京210008 江苏高校水处理技术与材料协同创新中心苏州215009

白洋淀环境整治对区域生态文明建设具有重要意义,然而,目前对加剧白洋淀富营养化的内源氮、磷污染负荷依然缺乏系统的研究.本研究以野外调研和室内培养实验相结合形式,在白洋淀主要水域内采集原位柱状沉积物样品,详细地研究了白洋淀沉... 详细信息

白洋淀环境整治对区域生态文明建设具有重要意义,然而,目前对加剧白洋淀富营养化的内源氮、磷污染负荷依然缺乏系统的研究.本研究以野外调研和室内培养实验相结合形式,在白洋淀主要水域内采集原位柱状沉积物样品,详细地研究了白洋淀沉积物中氮、磷赋存形态、间隙水中氮、磷剖面特征以及沉积物-水界面氮、磷交换特征.结果表明,白洋淀沉积物总氮、总磷含量分别为1230.8~9559.0 mg/kg(均值2379.5 mg/kg)和344.4~915.4 mg/kg(均值608.4 mg/kg),氮、磷累积污染量大.沉积物中铵态氮赋存量大(3.2~175.8 mg/kg),由此导致间隙水中铵态氮浓度较高,最高达到28.8 mg/L.沉积物磷形态以Ca-P和Fe-P为主,分别占总量的38.3%~76.1%和3.98%~18.0%,间隙水中磷酸盐浓度已接近甚至高于国内外典型富营养湖区.间隙水中高浓度的铵态氮和磷酸盐导致沉积物-水界面氮、磷交换通量较高,铵态氮平均释放和扩散通量分别为106.37和12.42 mg/(m2·d);磷酸盐平均释放和扩散通量分别为15.06和2.33 mg/(m2·d),沉积物内源氮、磷污染负荷较高,已严重威胁到白洋淀水环境质量,迫切需要整治.其中,北部河口区域以及中部府河入湖区和人口密集活动区沉积物氮、磷内源负荷尤为突出,应成为白洋淀沉积物内源污染整治的关键区域.

关键词：白洋淀沉积物水界面间隙水扩散通量释放通量

陶粒和某活性物质对河口区水质的影响——以无锡市梁塘河河口为例

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陶粒和某活性物质对河口区水质的影响——以无锡市梁塘河河口为例

作者：王晶晶中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

出入湖河口是河流与湖泊之间物质交换过程强烈的生态过渡区,生态系统相对脆弱和敏感。本文以梁塘河河口营养盐为研究对象,通过使用河口现场采取的水样及泥样,在室内进行实验,模拟了陶粒和某活性物质联合使用对河口区营养盐的去除效果。... 详细信息

出入湖河口是河流与湖泊之间物质交换过程强烈的生态过渡区,生态系统相对脆弱和敏感。本文以梁塘河河口营养盐为研究对象,通过使用河口现场采取的水样及泥样,在室内进行实验,模拟了陶粒和某活性物质联合使用对河口区营养盐的去除效果。先期的预实验初步探究陶粒和某活性物质的联合使用对河口泥水界面营养盐的去除效果,在此基础上筛选出最优组合。后续的综合验证实验中,测量了河水水样中的总氮、总磷、氨氮、硝氮、高锰酸盐指数、表面张力;沉积物水界面溶解氧、氧化亚氮、氧化还原电位、pH;沉积物中总氮、总磷、有机质。对测得的数据进行了系统地整理分析,探讨了陶粒和某活性物质的去除营养盐的作用机理,获得结论如下。(1)单独加入某活性物质,对营养盐的去除没有效果;(2)在恒温培养箱中进行单变量实验时改变投放的陶粒种类以及同某活性物质的组合方式,证明陶粒1、陶粒2和某活性物质混合使用时可以去除水体中总氮71.24%、总磷91.45%,高于空白组的53.77%、84.03%;(3)陶粒单位吸附量随陶粒投加量的增大而降低,在碱性条件下陶粒的吸附性好于酸性条件下,陶粒吸附量随初始氮磷浓度的增大而增大;(4)陶粒和某活性物质联合使用时可使沉积物中总氮、总磷、有机质含量分别降低:13.9%、11.11%、1.25%,上覆水总氮、总磷分别降低:47.83%、54.88%,使沉积物水界面DO浓度降低30μmol/L,氧化还原电位变小32.92mV,NO和pH没有明显变化。

关键词：陶粒沉积物水界面营养盐反硝化作用