国家自然科学基金(41173118) 作品数:11 被引量:167 H指数:7 相关作者: 王圣瑞 倪兆奎 赵海超 焦立新 沈洪艳 更多>> 相关机构: 中国环境科学研究院 河北北方学院 河北科技大学 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 国家重点基础研究发展计划 国家科技重大专项 更多>> 相关领域: 环境科学与工程 理学 更多>>
鄱阳湖沉积物有机磷形态及对水位变化响应 被引量:18 2016年 选取鄱阳湖枯水期不同高程出露表层沉积物,通过研究有机磷含量及形态差异,试图揭示江湖关系变化引起的水位下降对鄱阳湖沉积物有机磷潜在释放风险的影响.结果表明:1鄱阳湖枯水期表层沉积物有机磷含量(115.2~448.3 mg·kg-1)占总磷的19.3%~45.1%,有机磷含量空间分布呈"五河"入湖尾闾区高于湖心区和北部湖区.2鄱阳湖表层沉积物各形态有机磷含量大小顺序为:残渣态有机磷〉盐酸提取有机磷〉胡敏酸有机磷〉碳酸氢钠提取有机磷〉富里酸有机磷.3水位下降引起的沉积物出露时间延长是引起鄱阳湖不同高程沉积物有机磷形态变化的重要原因.沉积物出露时间越长,碳酸氢钠提取有机磷、盐酸提取有机磷与富里酸有机磷的含量越低,而胡敏酸有机磷和残渣态有机磷含量越高.同时,水位下降引起的沉积物出露时间延长致使活性有机磷和中活性有机磷占总有机磷比例下降,而非活性有机磷占总有机磷比例增加,反映了沉积物出露时间延长可能会促进有机磷形态由活性向非活性转化,在一定程度上能够降低沉积物有机磷的潜在性风险. 马双丽 倪兆奎 王圣瑞 李晓秀 倪栋关键词:鄱阳湖 沉积物 水位变化 洱海上覆水不同形态氮时空分布特征 被引量:22 2013年 为研究洱海上覆水各形态氮时空变化特征及其环境效应,收集了1992-2009年洱海上覆水总氮数据,逐月调查了2010年上覆水各形态氮含量.结果表明,1992-2010年洱海上覆水TN含量在0.20-0.67mg/L之间,总体呈上升趋势.2010年上覆水TN年均值为0.57mg/L,DTN为0.41mg/L,NH4+-N为0.17 mg/L,NO3--N为0.086 mg/L,DON为0.15mg/L,颗粒态氮(PN)为0.16mg/L,满足Ⅲ类水体要求;TN、DTN和DON北部最高,NH4+-N和NO3--N中部最高、PN南部最高;上覆水各形态氮年内呈先升后降趋势,TN、DON和PN在7月份达到最高值,DTN和NO3--N在9月份达到最高值,NH4+-N在6月份达到最高值;上覆水TN、DTN、DON和PN垂向分布底层最高,表层次之,温跃层12m处出现峰值.上覆水氮形态时空分布主要受外源氮输入影响,内源氮释放以DON和PN形态为主,NH4+-N和NO3--N分布受水生植物分布影响较大,TN是影响藻类季节性变化的主要因子.洱海营养水平受上覆水氮浓度影响较大,应以控制外源氮输入为重点,特别是雨季之初6、7月份,北部"三江"流域是重点控制区域. 赵海超 王圣瑞 焦立新 杨苏文 徐圣友关键词:洱海 上覆水 氮形态 鄱阳湖枯水期沉积物磷释放特征及对水位变化响应 被引量:10 2017年 通过研究鄱阳湖枯水期不同高程沉积物磷释放热力学和动力学特征,试图建立沉积物磷释放与水位间响应关系,进一步揭示由于江湖关系变化导致的水位下降对鄱阳湖沉积物磷释放风险影响.结果表明:(1)鄱阳湖沉积物高程越高,即出露时间越长,中部和"五河"尾闾区沉积物EC0、DTP、DOP和SRP最大释放量及初始释放速率(0~5 min释放速率)越大,而北部湖区因采砂活动等影响,变化不明显.(2)鄱阳湖水位的持续下降引起的沉积物出露时间延长和出露面积增加,导致全湖沉积物DTP、DOP和SRP最大释放量分别增加了91、81和34 t,虽然该增加量对全湖磷负荷贡献较小(占外源P输入负荷的4.1%、3.7%和1.5%),但"五河"尾闾区沉积物磷释放增加强度为全湖平均值的3倍,意味着随江湖关系的持续变化,来年丰水期鄱阳湖沉积物磷将会集中释放,尤其是"五河"尾闾区等重点敏感区域,其沉积物磷释放量的增加将进一步加大鄱阳湖局部湖区水质下降风险. 王悦敏 倪兆奎 冯明雷 刘志刚 王圣瑞 王圣瑞关键词:沉积物 磷 水位 鄱阳湖 Resolving the influence of nitrogen abundances on sediment organic matter in macrophyte-dominated lakes, using fluorescence spectroscopy 被引量:3 2015年 A controlled experiment was designed to resolve the influence of nitrogen abundance on sediment organic matters in macrophyte-dominated lakes using fluorescence analysis.Macrophyte biomass showed coincident growth trends with time, but different variation rates with nitrogen treatment. All plant growth indexes with nitrogen addition(N, NH4Cl100, 200, 400 mg/kg, respectively) were lower than those of the control group. Four humiclike components, two autochthonous tryptophan-like components, and one autochthonous tyrosine-like component were identified using the parallel factor analysis model. The results suggested that the relative component changes of fluorescence in the colonized sediments were in direct relation to the change of root biomass with time. In the experiment, the root formation parameters of the plants studied were significantly affected by adding N in sediments, which may be related to the reason that the root growth was affected by N addition.Adding a low concentration of N to sediments can play a part in supplying nutrients to the plants. However, the intensive uptake of NH4^+may result in an increase in the intracellular concentration of ammonia, which is highly toxic to the plant cells. Hence, our experiment results manifested that organic matter cycling in the macrophyte-dominated sediment was influenced by nitrogen enrichment through influencing vegetation and relevant microbial activity. Xin Yao Shengrui Wang Lixin Jiao Caihong Yan Xiangcan Jin江湖关系变化及其对鄱阳湖水环境影响研究——代“江湖关系变化及其对鄱阳湖水环境影响研究”专栏序言 被引量:7 2015年 近年来,江湖关系变化成为影响鄱阳湖水环境的重要因素之一.立足于近年来鄱阳湖与长江江湖关系变化,试图通过鄱阳湖发展演变及江湖关系变化影响因素,以及江湖关系变化对鄱阳湖入湖污染负荷、水质、沉积物和藻类水华影响等方面,深入揭示江湖关系变化对鄱阳湖水环境影响机理.其中,从N、P生物地球化学循环的角度切入,研究揭示江湖关系变化对水体和沉积物N、P等生源要素的产生、输移、转化与降解过程以及赋存形态与时空分布等的影响机理;利用水质-水动力耦合模型量化江湖关系改变对鄱阳湖水动力及水质的影响;应用SWAT模型以及GIS技术,定量估算了江湖关系变化对鄱阳湖入湖营养盐负荷及其典型湿地植被景观格局时空变化的影响;利用现场观测和室内模拟试验研究预测了江湖关系变化对鄱阳湖藻类水华风险的影响,并讨论分析了其影响的重点区域和时段. 王圣瑞 倪兆奎 储昭升 冯明雷 刘志刚 廖斌 陈宏文 蔡芹关键词:鄱阳湖 水环境 鄱阳湖流域面源污染负荷模拟与氮和磷时空分布特征 被引量:32 2015年 基于气象、土壤、土地利用、数字高程模型和农业管理等数据基础上,对输入鄱阳湖赣江、抚河、信江、饶河、修水等"五河"上的7个水文站的径流、泥沙和面源氮(N)和磷(P)污染负荷进行参数的敏感性分析,利用实测数据对参数校准和验证,通过SWAT模型对2003—2012年十年间入湖的径流、泥沙和面源N、P污染负荷进行了模拟.2003—2012年面源总氮(TN)、总磷(TP)、硝氮(NO-3-N)、有机氮(ON)和有机磷(OP)面源污染负荷入湖特征呈现出:时间变化上,年际间变化大、年内集中在4—7月入湖,鄱阳湖N、P污染负荷主要来自于面源污染,入湖面源TN组份中NO-3-N所占比重较高,TP组份中OP所占比重较高的特征;空间分布上,"五河"中赣江流量和流域面积最大,流域各项面源N、P污染物入湖量最大;修水流量和流域面积最小,流域各项面源N、P污染物入湖量最小的特征. 马广文 王圣瑞 王业耀 左德鹏 于洋 香宝关键词:SWAT模型 鄱阳湖 面源污染 鄱阳湖沉积物氨基酸分布特征及其对江湖关系变化的响应 被引量:1 2015年 选取不同水情下鄱阳湖表层沉积物,研究由于江湖关系变化导致的水位变化对鄱阳湖沉积物氨基酸含量、分布与组成的影响.结果表明:1鄱阳湖表层沉积物氨基酸含量在5.40~18.2μmol·g-1间波动,高值区域集中在'五河'入湖尾闾区和鄱阳湖入长江的湖口水域;2鄱阳湖北部湖区、'五河'入湖尾闾区、湖心区沉积物氨基酸组成相似,各氨基酸含量大小排列次序为:天冬氨酸>谷氨酸>丙氨酸>丝氨酸>赖氨酸>精氨酸>甘氨酸>甲硫氨酸>酪氨酸>异亮氨酸>亮氨酸>苯丙氨酸>苏氨酸>缬氨酸>组氨酸;3由于江湖关系变化导致的鄱阳湖枯水期提前和枯水位持续下降引起的沉积物出露时间延长和出露面积增加,致使不同高程沉积物氨基酸含量差异明显,3个湖区沉积物氨基酸含量均表现为枯水期>丰水期;3个湖区不同高程沉积物氨基酸含量差异明显,其含量变化趋势为12~13 m高程沉积物>11~12 m高程沉积物>10~11 m高程沉积物,即高程越高,氨基酸含量越高;4出露时间延长引起沉积物氨基酸含量增加,其中增加最大的为酸性氨基酸.来年进入丰水期,大规模覆水可引起沉积物氨基酸等内源氮释放量增加,将对鄱阳湖水质产生一定影响,即在一定程度上可能会增加鄱阳湖富营养化风险. 张绵绵 王圣瑞 沈洪艳 杨艳丽 倪兆奎关键词:鄱阳湖 沉积物 氨基酸 江湖关系变化对鄱阳湖沉积物氨氮释放风险的影响 被引量:29 2014年 选取了鄱阳湖北部湖区、“五河”入湖尾闾区、湖心区共14个不同高程的表层出露沉积物样品,通过研究其总氮(TN)含量和氨氮(NH4+-N)释放热力学及动力学特征,试图揭示江湖关系变化导致的水位变化对鄱阳湖沉积物氨氮释放风险的影响.结果表明,鄱阳湖沉积物 TN 含量在377~3875mg/kg 之间;NH4+-N 吸附/解吸平衡浓度(EC0)在1.49~2.99mg/L 之间;单位沉积物 NH4+-N 的最大释放量在17.00~140.97mg/kg 之间,NH4+-N释放主要集中在0~5min时段,占最大释放量的50.84%~73.34%,TN含量、EC0浓度、NH4+-N的最大释放量及初始释放速率均随沉积物所处高程的增高而增大,由此可见近年来由于长江来水量减少,鄱阳湖与长江之间江湖关系的改变,引起鄱阳湖枯水期提前及低枯水位持续时间增加,导致沉积物出露时间延长,进而促使沉积物TN含量、EC0浓度、单位沉积物NH4+-N最大释放量及0~5min时段NH4+-N释放速率升高,进而引起沉积物 NH4+-N 释放风险增大,是导致鄱阳湖水质恶化的重要机制之一.如果此江湖关系变化持续,枯水期低枯水位持续,势必引起沉积物出露面积进一步增大及出露时间的延长,最终可导致来年丰水期鄱阳湖沉积物NH4+-N释放风险增大. 何宗健 吴志强 倪兆奎 刘婉清 王圣瑞关键词:江湖关系 沉积物 氨氮 鄱阳湖 鄱阳湖沉积物可转化态氮分布特征及其对江湖关系变化的响应 被引量:35 2015年 选取不同高程鄱阳湖表层沉积物,通过研究其总可转化态氮与各形态可转化态氮含量及分布特征,试图揭示江湖关系变化导致的水位变化对鄱阳湖沉积物氮潜在释放风险的影响.结果表明:1鄱阳湖表层沉积物总氮(TN)含量在389~3 865 mg·kg-1之间,空间分布上呈"五河"入湖尾闾区>湖心区>北部湖区的趋势;总可交换态氮含量在319.36~904.56 mg·kg-1之间,占TN的52%,空间分布趋势与TN相同;2鄱阳湖3个湖区沉积物各形态可转化态氮的含量大小排列次序均为:SOEF-N(强氧化剂可提取态氮)≈SAEF-N(强碱可提取态氮)>WAEF-N(弱酸可提取态氮)>IEF-N(离子交换态氮);3江湖关系变化致使鄱阳湖枯水期沉积物出露时间提前并且延长,进而导致不同高程沉积物可转化态氮(TTN)含量差异明显,3个湖区沉积物可转化态氮含量均表现为枯水期>丰水期,高程越高,由于其沉积物出露时间较长,可转化态氮含量较高,即可转化态氮含量12 m^13 m高程沉积物>11 m^12 m高程沉积物>10m^11 m高程沉积物;4随着高程的增加,沉积物各形态可转化态氮含量都呈现增加的趋势,其中SAEF-N和WAEFN含量及其占总可转化态氮的比例变化幅度较小,而IEF-N和SOEF-N含量以及其占总可转化态氮比例的增幅均较为显著.如果江湖关系进一步变化,枯水期水位继续下降,势必会引起沉积物出露面积增大及出露时间延长,从而导致沉积物TN、可转化态氮以及释放风险较高的氮形态IEF-N和SOEF-N含量的增大,来年丰水期可能会增加鄱阳湖沉积物氮释放风险. 沈洪艳 张绵绵 倪兆奎 王圣瑞关键词:鄱阳湖 沉积物 湖泊沉积物溶解性有机氮组分特征及其与水体营养水平的关系 被引量:4 2016年 通过紫外-可见光吸收光谱,三维荧光光谱和气相色谱质谱联用(GC-MS)方法,比较研究了不同湖区与不同营养水平五个典型湖泊(洱海、滇池、鄱阳湖、武汉东湖、太湖)沉积物DON组分特征及其与水体营养水平间关系。结果表明:1与东部平原湖区相比,云贵高原湖泊沉积物DON结构较为稳定,生物可利用率较低;2同属云贵高原湖区,污染较严重的滇池,其沉积物DON来源和结构组分较复杂,生物可利用率较高;而污染程度相对较轻的洱海,其沉积物DON来源较简单,结构组分稳定性相对较高,有利于维持较好的水质;3东部平原湖区中,太湖和武汉东湖营养水平接近,其沉积物DON结构组分相近且相对复杂,但芳香度较低,芳香环取代基较少,对营养盐的固持能力较弱,对水污染的贡献较大,而鄱阳湖,其沉积物DON结构组分相对简单,但对营养盐的固持能力较强,对维持良好水质起积极作用;4P_((Ⅲ+Ⅴ,n))/P_((Ⅰ+Ⅱ,n))指数(类腐殖质与类蛋白质含量的比值)依次为滇池(33.14)>洱海(21.49)>太湖(15.65)>东湖(8.49)>鄱阳湖(5.21),E_4/E_6指数(465与665nm处的吸光度比值)依次为滇池(27.00)>东湖(6.65)>鄱阳湖(5.47)>太湖(3.50)>洱海(2.31),即P_((Ⅲ+Ⅴ,n))/P_((Ⅰ+Ⅱ,n))与E_4/E_6指数对不同营养水平湖泊的区分度较好,此外,两种指数与沉积物中多种氮具有较好的相关性,两者可在一定程度上指示湖泊营养水平。 钱伟斌 张莉 王圣瑞 曹长春 李艳平 程杰 杨嘉春 李文章关键词:溶解性有机氮 沉积物 营养水平