为了研究会仙湿地沉积物-水界面氨氮的交换机理, 改善会仙湿地水环境质量, 分别采集了会仙湿地湖泊、 河流、 码头等区域8 个样点的表层沉积物样品和对应的上覆水体样品, 研究了表层沉积物对氨氮吸附的动力学和热力学特征。结果显示, 准二级动力学方程能更好地拟合沉积物对氨氮的动力学吸附过程; 所有样点沉积物对氨氮的吸附在60 min 后基本达到平衡, 在30 min 内吸附速率最大; 沉积物对氨氮的吸附在低浓度(0. 4~2. 0 mg/ L)条件下符合Linear 模型, 且均出现解吸现象; 吸附/ 解吸平衡浓度(EC0)的范围为2. 349~3. 387 mg/ L, 沉积物可能作为氮的“源”加重水体的污染。在高浓度(5. 0~120. 0 mg/ L)条件下Langmuir 和Freundlich 吸附模型均能较好地拟合表层沉积物对氨氮的吸附等温线, Langmuir 吸附模型更为符合(R2 >0. 930 0), 氨氮的最大吸附量(Qmax)的范围为388. 99~786. 10 mg/ kg; 所有样点沉积物对氨氮的吸附反应平衡常数(KL)均大于零, 说明会仙湿地沉积物可作为“汇”自发吸附上覆水体中的高浓度氨氮。

为探究漓江流域水系发育区域浅层地下水氮磷污染特征, 以漓江流域和柳江流域分水岭区域的会仙湿地试区为研究对象, 基于2018 年11 月—2019 年11 月浅层地下水水质连续监测月数据, 使用单因子评价法和模糊综合评价法进行氮磷污染评价, 分析会仙试区地下水氮磷(TN、 NO^-₃ -N、 NH₃-N、 TP、 PO^3-₄ )污染时空变化特征及其影响因素。研究结果表明: 月尺度地下水氮磷指标类别20. 3%为Ⅰ—Ⅲ类, 79. 7%为Ⅳ—Ⅴ类; 各监测井TN 超标率为100%, TP、 PO^3-₄ 和NH₃-N 次之, 超标监测井分别占37. 5%、 25%、 25%,NO-3 -N 超标情况较少, 超标监测井为12. 5%; 时间变化方面, 氮磷浓度的均值和变差系数表现为丰水期>枯水期; 降雨量与NO^-₃ -N(r =0. 398, p>0. 05)、 NH₃^-N(r =0. 486, p>0. 05)和TP(r = 0. 517, p>0. 05)浓度的相关关系不显著, 降雨量与TN(r =0. 597, p =0. 04)和PO^3-₄ (r = 0. 691, p = 0. 013)浓度表现为显著中等正相关关系; 空间分布方面, TN 和NO^-₃ -N 浓度高值分布于农田和居民区附近, NH₃-N 浓度分布离散程度大, 田边、居民区、河边均有高值出现, TP 浓度高值区主要分布于地表河流和农田附近。

摘　要: 采集桂林会仙湿地8 个样点沉积物及对应的上覆水体样品, 研究了沉积物中氮的赋存形态、 空间分布特征及其与上覆水体氮的相关性。结果表明, 会仙湿地沉积物中总氮TN 含量为5 058. 5(狗石岭)~7 227. 7mg/ kg(七星码头), 可转化态氮EF-N 含量为2 980. 59~6 066. 73 mg/ kg, 占TN 的58. 49%~83. 94%。沉积物中的EF-N 很容易释放到上覆水造成水体污染。桂林会仙湿地EF-N 中各形态氮的占比顺序为SOEF-N>SAEF-N>WAEF-N>IEF-N, SOEF-N 为EF-N 中释放能力最弱的形态, 占EF-N 的39. 16%~49. 41%; IEF-N 是EF-N 中最易释放的形态, 占EF-N 的2. 94%~6. 01%。沉积物TN 与EF-N 有显著相关性(R =0. 854, p<0. 01), 不同形态的EF-N 之间有显著相关性(p<0. 05), 可以互相转化; EF-N 与上覆水TN 相关性相对最高(R = 0. 960, p<0. 01)。

摘　要: 调查了会仙湿地典型河流地表水和沉积物重金属As、 Hg、 Cr、 Ni、 Cu、 Zn 和Pb, 以及水葫芦中Cr、 Ni、 Cu、 Zn 和Pb 的分布特征及富集情况, 采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法评价地表水和沉积物重金属污染特征, 地累积指数法和潜在生态风险指数法评价沉积物重金属的污染程度特征及生态风险, 植物富集系数法评价水葫芦(Eichhornia crassipes)富集重金属的能力。结果发现: 夏季地表水重金属含量高于秋季含量, 夏季呈现重污染状态, 秋季呈现轻污染状态, 均为地表水Ⅳ类水质, 主要受Hg 含量特征影响; 两季沉积物重金属均为轻度污染, 但Hg 的强生态风险率高达95. 8%; 水葫芦根部的重金属含量普遍高于茎和叶部, 根部对地表水与沉积物重金属富集的能力大小顺序一致, 均为Zn>Pb>Cu(Ni)>Cr。

对不同季节会仙湿地典型河流地表水、 沉积物和植物中4 类共8 种抗生素的污染特征及其水生植物的富集能力进行分析, 并评估了其对地表水的生态风险。测定的4 类抗生素包括: 氟喹诺酮类(氧氟沙星(OFL)和环丙沙星(CIP))、 四环素类(四环素(TC))、 磺胺类(磺胺嘧啶(SDZ)、 磺胺甲二唑(SMX)、 磺胺甲基嘧啶(SMR)、 磺胺甲恶唑(SMZ))以及抗菌增效剂(甲氧苄氨嘧啶(TMP))。结果表明: 在地表水和沉积物中, 夏、 秋两季4 类抗生素含量均值高低顺序均为四环素类>氟喹诺酮类>磺胺类>抗菌增效剂,各类抗生素含量均值最高的分别是四环素类和氟喹诺酮类, 最低的均是抗菌增效剂, 这与湿地中多水产养殖的生产模式密切相关, 说明四环素类和氟喹诺酮类抗生素在会仙湿地有很高的使用率; 在植物体内, 4 类抗生素含量均值的高低顺序则为抗菌增效剂>氟喹诺酮类>磺胺类>四环素类, 植物富集系数分析发现大部分植物的富集系数大于1, 表明植物对地表水和沉积物中的抗生素, 尤其是对抗菌增效剂有较强的富集能力。地表水中抗生素的生态风险评估结果表明, 两季的OFL 和CIP 均为高生态风险, SDZ、 SMZ 和TMP 均为低风险, 但TC 和SMX 在夏季表现为低风险, 在秋季上升为中等风险。

为了研究湿地土壤古菌、 细菌, 以及二者之间的共存机制, 以会仙岩溶湿地中湖泊湿地、 稻田和稻田撂荒地为研究样地, 基于16S rRNA 基因高通量测序数据, 构建了古菌群落、 细菌群落和古菌细菌之间群落的共现网络。结果表明: 湖泊湿地土壤古菌的多样性显著高于稻田和稻田撂荒地; 稻田土壤细菌的多样性显著高于湖泊湿地和稻田撂荒地; 在门水平上, 湖泊湿地、 稻田和稻田撂荒地的优势古菌均为Thaumarchaeota(奇古菌门)、 Bathyarchaeota(深古菌门)和Euryarchaeota(广古菌门), 优势细菌均为Chloroflexi(绿弯菌门)、 Acidobacteria(酸杆菌门)和Proteobacteria(变形菌门)。共现网络分析表明, 古菌、 细菌和古菌细菌之间的正相互作用均多于负相互作用; 古菌共现网络中起着关键连接作用的微生物为Bathyarchaeota(OTU9、 OTU38、 OTU85、 OTU1093、 OTU155 和OTU231)和Nitrososphaeraceae(亚硝化球菌科)(OTU2); 细菌共现网络中起着关键连接作用的微生物为Pyrinomonadaceae RB41 (OTU21)、 Acidobacteria subgroup 6(酸杆菌纲)(OTU48)和Rokubacteria(棒状杆菌门)(OTU44); 古菌细菌共现网络起着关键连接作用的微生物为Bathyarchaeota( OTU9、 OTU38 和OTU85)、 Nitrososphaeraceae ( OTU2)、 Anaerolineaceae ( 厌氧绳菌科)(OTU39)、 Holophagae Subgroup 7(全噬菌纲)(OTU14)和Pyrinomonadaceae RB41 (OTU21)。Mantel 分析表明, 影响古菌细菌共现网络关键类群的环境因子是pH、 C/ N 和可溶性有机碳(DOC)。以上研究结果表明,这些微生物类群之间的相互作用可能对湿地土壤生物地球化学循环过程具有潜在的重要作用。

为了解桂林会仙湿地沉积物对磷的吸附特征, 通过实地调查选择湖泊、河流、码头等区域的8 个典型样点进行采样分析, 通过模拟试验研究了湿地表层沉积物对磷的吸附行为特征, 探讨了pH 和温度对沉积物吸附磷性能的影响。结果表明, 会仙湿地表层沉积物对磷的吸附主要发生在0. 5 h 内, 吸附量达到平衡时吸附量的86. 58%, 15 min 内吸附速率最大; 8 个典型样点中吸附速率最大的是三义桥S₂ 393. 32mg/ (kg·h), 最小的是七星码头S₃ 197. 11 mg/ (kg·h); 吸附动力学更符合准二级动力学方程。 在低磷浓度(0. 02~0. 50 mg/ L)下, 表层沉积物对磷的吸附符合Linear 模型, 且出现解吸现象,吸附/ 解吸平衡浓度(EPC₀)为0. 017~0. 534 mg/ L; 在高磷浓度(1~20 mg/ L)下, 表层沉积物对磷的吸附更符合Langmuir 模型,对磷的最大吸附量为182. 25~789. 56 mg/ kg, 最大缓冲容量(MBC)为78. 86~466. 56 L/ kg, 所有样点的吸附反应平衡常数K 值均大于零。 表层沉积物对磷的吸附量随着温度的升高而增加, 吸附过程为吸热过程; 在偏酸性条件下(pH=5)的吸附量高于偏碱性条件(pH=9)。

为了解沉积物中磷释放加速水体富营养化的情况，采集了桂林会仙湿地 ８个柱状沉积物样品及对 应的上覆水体，研究沉积物中磷的赋存形态、分布特征及其与上覆水体磷的相关性。结果表明，无机磷（ＩＰ）是会仙湿地沉积物总磷的主体，占沉积物总磷（ＴＰ）的 ７５.８０％ ～８５.０６％；闭蓄态磷（Ｏｃ-Ｐ）是无机磷的主要部分，占总磷的 ２６.６４％ ～５８.７０％；铁结合态磷（Ｆｅ-Ｐ）和有机磷（ＯＰ）是会仙湿地沉积物生物可利用磷（ＢＰ）的主要形态，其中七星码头的生物可利用磷含量高达 ２８６.９２～９８０.８４ｍｇ／ｋｇ，占总磷的 ５０％ ～６１％，是 ８个采样点中最高的。相关性分析表明，会仙湿地上覆水的总磷主要来自沉积物 ０～１５ｃｍ的生物可利用磷，且其中铁结合态磷是主要来源；沉积物总磷与其他形态磷的相关性不明显。

为了解会仙湿地水环境质量的最新状况，对后续水体修复工作提供依据，于２０１７年４月和１０月布点采样，对湿地水质现状进行分析，并采用综合污染指数法和营养状态指数法对湿地水体进行评价，结果表明：会仙湿地污染物时空分布特征明显，ＤＯ、Ｃｈｌ-ａ浓度枯水期显著高于丰水期，从湿地上游至下游呈上升趋势，ＴＮ和ＮＨ_３-Ｎ浓度则呈下降趋势；湿地水体呈现不同程度的污染，其中运河河道达到严重污染水平，根据污染负荷分担率Ｋｉ值可知，ＴＮ（２４.１５～３５.７０）、ＤＯ（３.９７～３８.７１）和ＣＯＤ_Ｍｎ（９.８６～２５.８０)对水体污染最为显著；各点位ＥＩ均值都大于５０，会仙湿地水体整体处于富营养化状态。

对临桂新区环城水系和会仙岩溶湿地的丰水期和枯水期进行等间距布点，采用单因子评价法对研究区域的水质进行评价，并结合地形分析各指标的空间分布特征，运用主成分分析法结合Ｓｐｅａｒｍａｎ相关系数对研究区域的水质主要污染因子和污染源进行识别和解析。结果表明，环城水系水质为Ⅴ类和劣Ⅴ类的主要原因是ＴＮ和氨氮超标，其次是ＴＰ超标；而会仙湿地不同于环城水系，主要是ＴＰ超标。受降雨径流污染和人为因素干扰，环城水系的水质丰水期和枯水期污染都重于会仙湿地；环城水系丰水期的水污染重于其枯水期，然而会仙湿地丰水期的水污染轻于其枯水期。水质指标空间分布特征与主成分分析法表明，氮磷污染高负荷主要来自于养殖场、生活污水和工业废水。