EN中文

过刊目录

  • 2019年, 31卷, 第04期
    刊出日期：2024-06-19
      
  • 全选
    |
  • 基于CiteSpace和知网数据库的《湖泊科学》创刊30年(1989-2018年)发表论文的文献计量学分析
    陈俊梅, 张文翔, 刘甜甜, 马顺容, 李万春
    2019, 31(04): 891-906.
      可视化   收藏
    湖泊科学是研究湖泊及其流域在人与自然相互作用下对生态系统、环境间的关系的一门交叉学科.为了探究湖泊科学研究的发展与研究前沿,通过对《湖泊科学》创刊30年(1989-2018年)来发表的全部2555篇论文的统计,分析了年发文量与影响因子年际变化趋势,并运用CiteSpace V软件绘制了可视化知识图谱.结果表明:30年来《湖泊科学》年发文量、被引频次及影响因子整体呈稳步增加的趋势,期刊拥有较为稳定与广泛的学术影响力.相关研究范围主要涉及全球气候变化、湖泊生态系统及群落结构、湖泊富营养化等方面,研究区域则多为湖泊分布较广、生态系统较脆弱且环境问题较为突出地区.文献关键词的分析得出了研究热点与趋势的三个阶段. CiteSpace对作者所在机构的分析表明,近10年来,高校已经超过研究所成为期刊作者主体.关键词词频分析表明,"太湖"、"沉积物"、"富营养化"一直是刊发内容的热点,而近10年来,浮游植物及群落结构、三峡水库逐渐成为热点.随着湖泊研究与遥感技术、统计与模拟、环境化学等进一步交叉,湖泊科学研究向着深入化、精细化方向发展.目前,湖泊科学研究已形成了湖泊水文与生态系统、湖泊生态恢复与环境评价、沉积环境与全球变化等较为稳定的研究团队,高校与科研院所成为湖泊研究主体,具有显著的区域性和集聚效应.期刊论文读者下载量统计分析表明,《湖泊科学》官网(www.jlakes.org)已经成为读者阅读和下载论文的主要渠道.根据知网数据库的统计分析,30年来,刊发论文均获得了不同数量的读者引用,单篇最高被引636次,篇均被引24次.期刊高被引论文分析说明,湖泊作为生态环境保护的重要载体,加强湖泊污染问题的预防、湖泊富营养化预测及其生态修复技术等业已成为相关研究的热点与趋势所在.同时,随着全国湖泊流域数据平台的建设与大数据融合,湖泊流域物质交换、人文影响定量评估、健康与管理、湖泊湿地生态系统保护等方面的研究将进一步加快,而湖泊研究成果在区域的应用,将为改善水环境质量,确保区域生态环境安全,为湖泊生态保护及环境改善提供有力支撑.
  • 湖泊沉积物-水界面磷的迁移转化机制与定量研究方法
    陈洁, 许海, 詹旭, 朱广伟, 秦伯强, 张运林
    2019, 31(04): 907-918.
      可视化   收藏
    湖泊磷循环主要指磷在沉积物、上覆水和生物体间的迁移转化,而沉积物-水界面磷的迁移转化作为富营养湖泊磷循环的关键过程,备受关注.本文就国内外研究进展,综述了磷在上覆水、沉积物中的赋存形态和生物有效性,沉积物-水界面磷迁移转化的机制与定量研究方法.探讨沉积物性质、环境因子和生物特性对界面磷迁移的驱动机制,以及磷在浅水湖泊、深水湖泊中迁移转化机制的差异,指出现阶段迁移机制的研究多集中在单因素和定性化方面,而对多因素和定量化的研究还相对缺乏,未来可深入探究多因素耦合作用下磷的迁移规律.分析了野外调查、模拟实验、质量衡算和模型等研究方法的优缺点及适用情况,提出未来可将野外调查、模拟实验和模型法相结合,借助野外调查识别磷的迁移过程,模拟实验验证磷迁移的机制,并以野外调查和模拟实验的数据和结论为基础,构建模型量化具体迁移过程及其对湖泊磷循环的贡献,从而全面认识磷迁移转化规律.最后,提出了未来湖泊沉积物-水界面磷迁移研究需要关注的几个方面.
  • 2010-2017年太湖总磷浓度变化趋势分析及成因探讨
    王华, 陈华鑫, 徐兆安, 芦炳炎
    2019, 31(04): 919-929.
      可视化   收藏
    近年来,太湖流域各省市政府加大治理力度,流域水体水质取得明显好转,氨氮浓度和总氮浓度呈大幅度下降趋势,然而太湖水体总磷浓度呈上升趋势.为探讨太湖总磷浓度升高的原因,采用太湖流域管理局2010年以来的水质水量实测数据、遥感监测数据等,分别从太湖入湖河流污染负荷量、水生植被和蓝藻与总磷浓度的关系3个方面进行相关性分析.结果表明,入湖河流总磷浓度高于太湖水体总磷浓度,且磷不易出湖,逐年总磷净入湖量持续累积与太湖总磷浓度有明显的正相关性,入湖污染负荷量大是太湖总磷浓度居高不下的根本原因;水生植被可吸收湖泊沉积物中的营养盐,并抑制底泥再悬浮从而降低内源性营养盐的释放,东太湖水生植被的大量减少,一方面减少了沉水植物对磷元素的吸收,另一方面增加了风浪对底泥的扰动再悬浮,造成磷元素释放,是造成湖水总磷浓度升高的重要因素;近年来太湖蓝藻密度呈上升趋势,受其影响,总磷浓度也有上升,蓝藻水华加快湖体磷循环,藻类密度增加也是太湖总磷浓度升高的影响因素之一.
  • 深水型水库环保疏浚对水质的影响及敏感参数研究——以通济桥水库为例
    朱伟, 冯甘雨, 刘毅璠, 蒋秀丽, 李云全, 刘既明, 王若辰, 胡思远, 陈怀民
    2019, 31(04): 930-940.
      可视化   收藏
    国内对于作为饮用水水源地并具有水温分层特征的深水型水库环保疏浚,缺乏长期实测评价工程前后水质变化规律以及易于发生变化的水质参数的实例.因此,对于这种类型的环保疏浚,如何进行效果评价并在工程实施中控制敏感参数成为一个没有解决的问题.本文以典型的饮用水水源地、深水型的通济桥水库为对象,通过长期水质监测,研究了环保疏浚的影响.结果发现环保疏浚对总氮(TN)削减起到较好的效果,但是疏浚期间总磷(TP)浓度明显上升,完工半年后TP浓度仍略高于往年同期水平.其中,坝前库区TN浓度降低至疏浚前多年同期均值的56%～87%,而TP浓度却为疏浚前的1.87倍以上.并发现浊度、TN、TP和锰(Mn)对于环保疏浚敏感响应.其中,TP波动与底泥扰动引起的浊度变化有密切的关系;坝前库区疏浚新生底泥Mn含量较高(1251.25 mg/kg),夏季水温分层加剧了库底水体的厌氧状态,是Mn出现异常的主要原因.以通济桥水库为鉴,建议深水型环保疏浚重点考虑底泥扰动及后续季节性水温分层对水质控制效果产生的影响.
  • 太湖藻型湖区沉积物中生物易降解物质组成及分布规律
    祁闯, 方家琪, 张利民, 雷波, 汤响成, 王国祥
    2019, 31(04): 941-949.
      可视化   收藏
    为研究富营养化湖泊藻型湖区沉积物中生物易降解有机质的组成及其垂向分布特征,选取太湖竺山湾湖滨带和开敞湖区采集沉积物柱状样,利用微电极技术测定沉积物-水界面理化指标的剖面特征,并对沉积物中含水率、烧失量、色素含量、总有机碳、总氮以及生物易降解物质(总蛋白、总糖和总脂)进行测定.结果表明:藻型湖区沉积物-水界面处溶解氧、pH和氧化还原电位在垂向剖面上呈现出随深度增加而下降的趋势,空间上存在明显的异质性,湖滨带沉积物-水界面溶解氧、pH和氧化还原电位显著低于开敞湖区,而沉积物-水界面H_2S浓度在垂向上则表现为随深度先降低而后升高的趋势.此外,藻型湖区沉积物中生物易降解有机质的组成和分布同样存在明显的空间异质性.组成上以脂类(7.7 mg/g)为主,其次是糖类(4.5 mg/g),蛋白质(0.8 mg/g)含量最低;空间上,湖滨带沉积物中生物易降解有机质含量显著高于开敞湖区,表层15 cm以上沉积物含水率和烧失量较高,有机质含量丰富.
  • 太湖西岸典型区域沉积物的硫铁分布特征及环境意义
    吴松峻, 汪旋, 季秋忆, 王明玥, 赵艳萍, 王国祥
    2019, 31(04): 950-960.
      可视化   收藏
    以太湖西岸聚藻区、清淤区和开阔水域3种典型区域为对象,对沉积物中硫铁的分布进行研究.结果显示,各区域沉积物中铁还原均比硫还原活跃,硫铁氧化还原菌的分布表明硫铁循环主要集中于0～15 cm表层沉积物.开阔水域未发现明显硫离子(dS~(2-))释放与酸性可挥发性硫化物(AVS)沉积,硫还原较弱;二价铁离子(d Fe~(2+))平均浓度为dS~(2-)的5.2倍,说明沉积物仍以铁还原为主导.清淤区硫酸盐还原菌(SRB)相对丰度与dS~(2-)含量均为所有区域中最低,且未见明显dFe~(2+)释放,表明清淤抑制了硫铁还原的进行.聚藻区表层沉积物SRB相对丰度达到2.7%,且出现d S2-和AVS的显著升高,说明沉积物中发生着强烈的微生物硫还原.在表层沉积物也出现了明显的d Fe~(2+)释放,反映出强烈的铁还原,但沉积物中铁还原菌(FeRB)的平均丰度仅为0.6%,这一数值与其他区域相似,显然无法解释聚藻区与其他区域巨大的dFe~(2+)差异,因此微生物铁还原并不是铁还原的主要途径.考虑到硫铁化合物的沉积与Fe(Ⅲ)氧化物的消耗一致,沉积物中的铁还原是由ΣS2-诱导的化学铁还原主导. d Fe~(2+)平均浓度为 S~(2-)的4.8倍,监测培养沉积物的dS~(2-)、dFe~(2+)变化所得的铁还原速率是硫还原速率的7.4倍,说明铁还原仍比硫还原活跃.但由于AVS的沉积对ΣS2-的消耗,真实硫还原速率应高于测量值.
  • 煅烧改性净水厂污泥对底泥内源磷释放的控制效果
    李书文, 周真明, 杨思明, 刘淑坡, 李飞, 苑宝玲
    2019, 31(04): 961-968.
      可视化   收藏
    以自主研发的煅烧改性净水厂污泥(C-WTPS)作为污染底泥活性覆盖材料,室内静态模拟实验研究C-WTPS覆盖强度对控制底泥磷释放效果的影响,分析C-WTPS和底泥中不同形态磷含量变化,探讨C-WTPS薄层覆盖对上覆水体中pH、DO和ORP的影响.结果表明,实验历时40天,在底泥TP释放强度为6.25～10.87 mg/(m~2·d)时,覆盖强度为0.25、0.50、1.00、1.50和2.00 kg/m2的C-WTPS对TP平均削减率分别为59.68%、75.71%、88.75%、92.42%和96.28%,可见覆盖强度为1.00 kg/m~2以上的C-WTPS能控制底泥中90%以上TP释放. C-WTPS吸附的磷主要以无机磷(IP)中的铁铝结合态磷(NAIP)形式存在,有机磷(OP)和钙磷(AP)形式较少. C-WTPS促进了底泥中易释放形态磷迁移到C-WTPS中,并转化较为稳定的形态磷,可见C-WTP覆盖不仅控制了底泥磷释放,而且也削减了底泥磷释放风险. C-WTPS覆盖后,上覆水体中p H开始呈现下降趋势,最终维持在p H=7范围波动; C-WTPS覆盖强度越大,上覆水体pH下降也明显; C-WTPS覆盖改善上覆水体中DO和ORP环境的效果不明显.
  • 乌梁素海盐分在冰-水-沉积物间的分布及迁移特征
    姜涛, 张生, 赵胜男, 史小红, 孙标, 刘禹, 田伟东, 杜丹丹
    2019, 31(04): 969-975.
      可视化   收藏
    盐分是参与湖泊物质循环的重要成分之一,湖泊盐度增加对湖泊生态系统健康造成了严重的威胁.乌梁素海总溶解性固体(TDS)和盐度均处于较高的水平,为揭示盐分在冰-水-沉积物中的分布及迁移规律,冰封期在乌梁素海7个采样点采集冰、冰下水和不同深度沉积物样品,分析样品的TDS、Na~+和Cl~-浓度,得到各自在冰-水间浓度的比值,即分配系数K,并对水-沉积物界面Na~+和Cl~-的扩散通量进行估算.结果显示,TDS、Na~+和Cl~-在冰-水中分配系数K的均值分别为0.02、0.03和0.01,表明在湖水结冰形成冰盖的过程中,随着冰晶的析出,TDS、Na~+和Cl~-逐渐在水体中浓缩,水体中Na~+和Cl~-在浓度梯度驱动力作用下,向沉积物间隙水中扩散,估算其扩散通量均值分别为-229和-676 mg/(m2·d).总之,湖水在冻结过程中,由于冰晶的析出,盐分向冰下水体中迁移,使得盐分浓度在冰下水体中浓缩增加,继而向沉积物中迁移,对湖泊水生态环境构成胁迫.
  • 太湖梅梁湾水体及沉积物中微囊藻毒素含量垂向分布特征
    舒秀波, 谢丽强, 万翔, 姚磊, 薛庆举, 李金娟
    2019, 31(04): 976-987.
      可视化   收藏
    为探究太湖梅梁湾水体及沉积物中微囊藻毒素(MC-LR、MC-RR、MC-YR)含量的垂向分布特征,于2018年5月采集梅梁湾6个点位表层水、上覆水、混合水、间隙水以及柱状沉积物样品,并采用超高效液相色谱-串联质谱法分析样品中微囊藻毒素的含量.分析结果表明:水体中(表层水、上覆水、混合水以及间隙水) MC-LR、MC-RR、MC-YR的浓度范围分别为11.80～1297.14、2.50～818.40、1.80～176.00 ng/L,表层水、上覆水以及混合水中MC-LR的浓度高于MC-RR和MCYR,MC-RR和MC-YR之间差别较小,而间隙水中MCs三种异构体浓度大小顺序为:MC-LR>MC-RR>MC-YR;垂向分布上,间隙水中MCs异构体(MC-LR、MC-RR、MC-YR)浓度均远高于表层水、上覆水以及混合水,表层水MCs异构体浓度略高于上覆水,混合水MCs异构体浓度介于表层水和上覆水之间.对沉积物的研究发现,1～10 cm表层沉积物中MC-LR、MC-RR、MC-YR含量范围分别为0.60～26.95、0～0.90、0～8.10 ng/g,且1～10 cm层中MCs三种异构体平均含量大小顺序为:MC-LR>MC-YR>MC-RR,其中MC-LR、MC-RR、MC-YR的检出率分别为100%、70%、92%;垂向分布上,MC-RR含量较低且变化不大,而MC-YR和MC-LR含量均随沉积物深度的增加先升高后降低.相关性分析结果表明,表层水和混合水中MCs与总磷浓度呈显著正相关,而与总氮浓度无显著相关性;上覆水、间隙水以及沉积物中MCs与总氮、总磷浓度均呈显著正相关.
  • 基于水生态改善的太湖分区分时动态水质目标制定方法
    彭兆亮, 胡维平
    2019, 31(04): 988-997.
      可视化   收藏
    科学、合理地制定水体主要污染物浓度控制目标,即水质目标是实施河、湖"水质目标管理"的基础和前提.本文基于环境条件决定生态系统结构以及自组织适应生态学原理,提出一种可促进水生态改善的太湖分区分时动态水质目标制定方法.该方法在出入湖河道流量情景及分区污染物浓度情景设计的基础上,进行不同情境下水生态系统要素时空演化的数值试验;然后以藻类生物量减小、沉水植物生物量增加为判据,构造水质目标优化模型;最后将湖泊水生态模型与水质目标优化模型耦合,判断各污染物浓度情景下水生态系统健康状况,进而确定不同时间尺度下太湖各分区总氮、总磷、氨氮、高锰酸盐指数等主要污染物指标的动态控制目标.结果表明:本方法制定的太湖各湖区分时水质目标相比传统的"静态"目标更能促进太湖水生态系统健康发展,并为太湖水环境的精细化管理提供了可能.
  • 济南市不同区域水生生物与水环境因子的响应关系
    刘麟菲, 徐宗学, 殷旭旺, 李福林, 王汨
    2019, 31(04): 998-1011.
      可视化   收藏
    水生生物与水环境因子是水生态系统中重要的组成部分,研究水生生物与水环境因子的响应关系对制定水生态系统修复方案具有重要意义.于2014年5、8和10月,对济南市水生态系统进行野外采样调查.共设36个采样点,采集鱼类、底栖动物、浮游动物和浮游植物四种生物,并测定了26个水环境因子.采用Spearman相关分析法、小提琴图法和冗余分析法,筛选主要的水环境因子,分析济南市水生生物丰富度和主要水环境因子的分布特征,以及两者间的相互关系.结果表明,共筛选出6个主要的水环境因子,分别为流量(Flow)、溶解氧(DO)、栖息地质量指数(QHEI)、电导率(Cond)、化学需氧量(COD)和总氮(TN).黄河区Flow、DO、QHEI和水生生物丰富度均较高,小清河区COD、TN、Cond和水生生物丰富度最低.黄河区Cond与鱼类丰富度呈显著相关,城区TN与底栖动物丰富度呈显著相关,小清河区COD、DO和QHEI对水生生物丰富度有显著影响,徒骇马颊河区TN对水生生物丰富度有显著影响.该研究为济南市水生态修复方案的制定提供参考,也为其他城市水生态文明建设提供一种思路.
  • 三峡水库主要支流碱性磷酸酶活性的比较
    袁轶君, 毕永红, 胡征宇
    2019, 31(04): 1012-1022.
      可视化   收藏
    为进一步认识和理解三峡水库中磷的迁移、转化规律及其与富营养化之间的关系,于2014年7月至2015年7月对三峡水库12条典型支流的水体碱性磷酸酶活性进行跟踪观测与比较分析,同步监测各样点水体的理化指标.结果发现,各支流水体碱性磷酸酶活性的分布呈现显著的时空异质性,该异质性与各支流水体富营养化程度密切相关.从季节上看,春季碱性磷酸酶活性呈逐渐上升的趋势,到夏季达到高峰,秋季碱性磷酸酶活性逐渐下降,冬季降到全年最低点.从空间分布上看,水体碱性磷酸酶活性在各支流的总体分布趋势为:小江>香溪河>苎溪河>童庄河>青干河>袁水河>磨刀溪>梅溪河>汤溪河>草堂河>大宁河>神农溪.综合营养指数较高的小江、香溪河和苎溪河,其碱性磷酸酶活性较高;综合营养指数较低的大宁河和神农溪,碱性磷酸酶活性较低.相关分析显示,各支流碱性磷酸酶活性与水温、溶解氧、电导率、pH和浊度均存在显著正相关;与透明度呈显著负相关.在营养盐方面,碱性磷酸酶活性与可溶性活性磷呈显著负相关;与高锰酸盐指数、叶绿素a浓度和综合营养状态指数均呈显著正相关.不同时期不同生物的贡献和不同环境因素的影响是导致碱性磷酸酶时空异质性的主要原因.
  • 城市湖泊春季绿藻水华特征及其影响因素——以宁波月湖为例
    周卢茜, 裘钱玲琳, 唐剑锋, 徐耀阳, 潘军标, 王小德
    2019, 31(04): 1023-1034.
      可视化   收藏
    城市湖泊富营养化问题日趋严峻,以往对水华的研究多集中于大型自然淡水湖库,而对小型城市浅水湖泊的水华动态相对较少.以宁波月湖为研究对象,探讨水华暴发期间浮游植物变化特征及与影响因子之间的关系,以期判别影响城市湖泊水华的主控因子.月湖水华期间营养盐水平处于中富营养至极端富营养之间,此次共检出浮游植物8门61属,藻种组成以绿藻门(51.79%)和硅藻门(21.43%)为主,各点位浮游植物生长主要受水温、光照驱动,经历了隐藻门→硅藻门→绿藻门→蓝藻门的演替.水华种为雷氏衣藻(Chlamydomonas reinhardtii),总藻密度最高达到1.55×108cells/L,水华暴发后各点位衣藻属比例升高(最高达到81.10%),群落结构呈现单一化特征.通过Pearson相关性分析和RDA分析发现衣藻属生长与水温、pH、总磷浓度均呈显著正相关,春季气温回升、天气持续晴好,城市浅水湖泊高营养盐负荷、水体流动性差等特点为带鞭毛的衣藻属提供了适宜的生存条件,在环境条件均适宜的情况下拥有最大生长潜力的衣藻属在营养盐、光照等竞争中生长速率明显优于其他藻种,从而发生绿藻水华.
  • 鄱阳湖浮游植物功能群的长期变化特征(2009-2016年)
    钱奎梅, 刘宝贵, 陈宇炜
    2019, 31(04): 1035-1044.
      可视化   收藏
    鄱阳湖是中国最大的淡水湖,每年都有剧烈的季节性水位变化.为了解鄱阳湖浮游植物功能群特征及其与环境因子的关系,2009-2016年每季度在鄱阳湖15个采样点采集水样,分析鄱阳湖的水质和浮游植物群落结构,并对浮游植物进行功能群划分.研究结果表明,鄱阳湖共检出浮游植物8门106属. 2009-2016年平均生物量分别为0.044、0.252、0.335、6.379、3.945、2.912、3.562和1.550 mg/L.硅藻门为鄱阳湖浮游植物的优势门类.鄱阳湖浮游植物可划分为27个功能群,其中15个功能群(C、D、G、H1、J、Lo、M、MP、N、P、S1、Tc、Wo、W1和Y)为优势功能群. 2009-2011年,功能群P、Y、MP、D为优势类群,2012-2016年,功能群P、Y、MP、H1、Lo为优势类群.鄱阳湖浮游植物优势功能群不同水文阶段的演替规律为:枯水期P、MP、Y、Lo、D,涨水期P、Y、D、MP、H1,丰水期P、Y、D、MP、Lo、H1,退水期P、Y、MP、G. RDA分析结果显示,水位变化、水温、透明度、电导率、悬浮物浓度和亚硝态氮浓度是影响鄱阳湖浮游植物功能群的主要环境因子.
  • 水深对沉水植物苦草(Vallisneria natans)和穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)生长的影响
    李启升, 黄强, 李永吉, 韩燕青, 靳辉, 何虎, 李宽意
    2019, 31(04): 1045-1054.
      可视化   收藏
    水深是影响浅水湖泊沉水植物生长的主要因素之一.莲座型苦草(Vallisneria natans)和冠层型穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)是我国长江中下游浅水湖泊中常见的沉水植物种类,二者在形态特征上具有较大的差异.在自然水体中,水深变化对这两种植物的生长以及竞争格局的影响还有待研究.本文设计了3个水深梯度(水深0.5、1.5、2.5 m),探讨混栽条件下苦草和穗花狐尾藻生长和竞争格局对水深变化的响应.结果显示在实验系统内,中水深(1.5 m)处理组对两种植物的生长均最有利,表现为两种植物的相对生长率和生物量均最高.低水深(0.5 m)处理组苦草的生物量和相对生长率均显著低于高水深(2.5 m)处理组;穗花狐尾藻则相反,高水深对其生长的抑制作用更大. 2种沉水植物在高水深胁迫时均表现出地上部分(叶长或茎长)增加,地下部分(根长)减少的形态响应特征.此外,随着水深由高到低,苦草与穗花狐尾藻生物量之比逐渐减小,表明苦草在两种植物中的竞争优势逐渐降低.研究表明湖泊水深变化不仅能够影响沉水植物的丰度,同时还可能会影响沉水植物的群落结构,而在我国浅水湖泊的生态修复实践中,在通过水位调控恢复沉水植物时,调控范围应考虑目标植物(如苦草)的光合特征.
  • 城市湖泊不同水生植被区水体温室气体溶存浓度及其影响因素
    邓焕广, 张智博, 刘涛, 殷山红, 董杰, 张菊, 姚昕
    2019, 31(04): 1055-1063.
      可视化   收藏
    为了解城市湖泊不同水生植被区水体温室气体的溶存浓度及其影响因素,于2015年4-11月按每月2次的频率采用顶空平衡法对聊城市铃铛湖典型植被区——菹草区、莲藕区和睡莲区表层水中CO_2、CH_4和N_2O的溶存浓度进行监测,计算水中温室气体的饱和度和排放通量,并测定水温(T)、pH、溶解氧(DO)、叶绿素a及营养盐浓度等理化指标,以探究水体环境因子对温室气体溶存浓度的影响.结果表明,铃铛湖各植被区水体温室气体均处于过饱和状态,是大气温室气体的"源";莲藕区CH_4浓度、饱和度和排放通量均显著高于菹草区,而各植被区N_2O和CO_2均无显著性差异;不同植被区湖水中DO、总氮(TN)、总磷(TP)和硝态氮(NO_3~--N)浓度具有显著差异,其中DO、TN和NO_3~--N浓度均表现为菹草区最高,莲藕区最低,而TP浓度则正好相反;各植被区温室气体浓度和水环境参数间的相关分析和多元回归分析的结果表明,水生植物可通过影响水体的理化性质对温室气体的产生和排放产生显著差异影响,在菹草区亚硝态氮(NO_2~--N)、NO_3~--N、T和DO是控制水体温室气体浓度的主要因子;睡莲区为TP和pH;莲藕区则为pH、NO_2~--N和DO.
  • 城区河流中沉水植物分布特征及其影响因素分析——以宁波城区内河为例
    王苏鹏, 陈吉炜, 刘意恒, 吕家树, 张松贺
    2019, 31(04): 1064-1074.
      可视化   收藏
    以宁波城区内河为研究对象,调研沉水植物在154条河中的分布情况,实测63个代表样点的水环境指标,分析秋、冬季沉水植物群落变化及生理变化.研究发现:宁波城区内仅有8条河流单一地生长有沉水植物轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、苦草(Vallisneria natans)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum)中的1种; 3种沉水植物分布与溶解氧、氧化还原电位和pH均呈显著正相关,与水深、氨氮(NH3-N)和总磷(TP)浓度均呈显著负相关;有沉水植物分布的河道水深较浅(约0.9 m)、水质更优(普遍优于V类);与秋季相比,冬季3种植物的群落盖度均下降,轮叶黑藻和苦草体内丙二醛、过氧化氢含量升高,暗示植物细胞受损;而3种沉水植物均具有一定耐低温胁迫能力,主要表现为体内抗氧化酶活性、可溶性蛋白和可溶性糖含量升高.结果表明,水深、NH3-N、TP、溶解氧以及低温可能会影响城区内河沉水植物的生长与分布.
  • 洞庭湖湿地洪水期甲烷扩散和气泡排放通量估算及水环境影响分析
    任艺洁, 邓正苗, 谢永宏, 朱莲莲, 陈晓蓉, 张称意, 陈心胜, 李峰, 邹业爱
    2019, 31(04): 1075-1087.
      可视化   收藏
    水体甲烷(CH_4)主要通过气泡和扩散传输排放到大气,这两种途径在CH_4总排放中的相对贡献及环境影响因子目前关注较少.本文以洞庭湖湿地3种生境类型(光滩、苔草、芦苇)为研究对象,通过静态箱法和扩散模型法估算洪水期CH_4总排放通量、扩散排放通量和气泡排放通量,并分析其水体环境因子影响.结果表明:苔草地CH_4总排放量最高,为6.49±3.12 mg (C)/(m2·h).在3个生境中,CH_4扩散排放占总排放通量的1.34%～3.91%,气泡排放占96.09%～98.66%.扩散排放通量受水体p H、电导率和水温的影响,而CH_4的总排放和气泡排放主要受水温的影响.当水温低于11.7℃时,水体CH_4以扩散排放为主,但当水温高于11.7℃时,水体CH_4主要通过气泡排放.但这一温度阈值是否同样适用于其他类型湿地还需要更多实验验证.本研究对于揭示中低纬度内陆湖泊水体CH_4排放过程有重要意义.
  • 基于紫外-可见光吸收光谱和三维荧光光谱的腐殖酸光降解组分特征分析
    赵紫凡, 孙欢, 苏雅玲
    2019, 31(04): 1088-1098.
      可视化   收藏
    湖泊生态系统作为自然界重要的碳库,光照强度的变化对于湖泊的碳循环过程可能产生重要的影响.以云南老君山高山湖泊天才湖周边土壤中的腐殖酸作为外源溶解性有机物(DOM)的代表物,通过腐殖酸模拟光降解实验,考察光照强度对外源DOM光降解过程的影响.研究结果表明:腐殖酸光吸收系数a440、465 nm和665 nm波长处吸光度比值E4/E6的下降幅度均为:对照组<20 W光照组<40 W光照组,a440、E4/E6和光谱斜率SR显著相关,表明紫外辐射使得腐殖酸溶液浓度降低、相对分子量下降,且光照强度越强,腐殖酸的光降解程度越大.通过EEM-PARAFAC模型识别出光降解过程中腐殖酸溶液中含有5种荧光组分:UV类腐殖质(C1)、UVA类腐殖质(C2)、类色氨酸(C3)、UVC类腐殖质(C4)和类络氨酸(C5). 40 W光照组中4种荧光组分的降解程度与降解速率均大于20 W光照组,降解程度均为:C4>C3>C2>C1,降解速率为C2>C4>C3>C1,说明不同的荧光组分对光照强度的响应不同.该研究有助于阐明外源DOM的光降解途径与归趋.
  • 西藏纳木错及其入湖河流溶解有机碳和总氮浓度的季节变化
    开金磊, 王君波, 黄磊, 汪勇, 鞠建廷, 朱立平
    2019, 31(04): 1099-1108.
      可视化   收藏
    为深入理解纳木错湖水及入湖河流中溶解有机碳(DOC)和总氮(TN)浓度的季节变化特征及其影响因素,于2012-2013年不同季节对纳木错2个站点及流域内21条主要入湖河流进行采样及分析,采用统计学方法初步探讨纳木错水体和21条河流DOC和TN浓度季节变化特征.结果表明,河流DOC平均浓度范围为0.763～1.537 mg/L,TN平均浓度范围为0.179～0.387 mg/L. 21条入湖河流DOC浓度在春末夏初和夏季达到高值,冬季为低值,TN浓度季节变化趋势大体上与DOC浓度相反.湖泊水体DOC和TN浓度范围分别为2.42～8.08和0.237～0.517 mg/L,明显分别高于河水中的浓度.湖泊DOC浓度季节变化趋势与河流一致,而TN浓度无明显的季节性变化.河水DOC浓度的季节变化和空间差异受控于河流的补给方式,湖水DOC浓度受湖泊内部藻类等水生植物活动和河流外源输入的影响. DOC等有机质的分解是影响纳木错流域湖水和河水TN浓度的重要原因.
  • 洪泽湖鱼类群落结构及其资源变化
    毛志刚, 谷孝鸿, 龚志军, 曾庆飞, 陈辉辉, 李红敏, 张胜宇, 穆欢
    2019, 31(04): 1109-1119.
      可视化   收藏
    根据2017-2018年在洪泽湖湖心、成子湖湾、保护区湖湾和淮河入湖口进行的鱼类资源调查,结合历年渔业捕捞统计数据,分析了该水域的鱼类群落结构及资源变化趋势.调查共采获鱼类51种,隶属10目16科41属,其中鲤形目种类最多,占总数的62.7%;群落优势种为鳙(Aristichthys nobilis)、■(Hemiculter leucisculus)、鲫(Carassius auratus)、刀鲚(Coilia nasus)等7种,鱼类群落的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数处于一般至较丰富水平.不同类型湖区间鱼类种类及优势种组成存在一定差异,其中湖心、淮河入湖口的生物多样性指数整体高于成子湖湾、保护区湖湾.与历史资料相比,洪泽湖鱼类的物种数量下降,鱼类资源组成结构发生较大变化,鱼类个体小型化趋势明显,捕捞强度过大、水位波动和水质污染是洪泽湖渔业资源衰退的主要因素.
  • 黄土高原大理河流域水沙耦合模型应用研究
    包为民, 侯露, 沈丹丹, 倪用鑫
    2019, 31(04): 1120-1131.
      可视化   收藏
    水沙模型是定量描述水沙关系及水沙规律的重要工具,现阶段国内外对于水沙模型的研究大都为基于某个典型流域的经验统计模型或基于流域大量基础资料的物理模型,极大限制了其使用范围及模拟精度.本文建立了结构与参数均具有物理意义的流域水沙耦合物理概念模型,其优点是物理概念清楚,模拟精度高,实用性强,易于深入研究泥沙基本规律.该模型将概念性水文模型和泥沙模型耦合,提出水流挟沙能力和土壤抗侵蚀能力概念,用对数曲线近似描述流域土壤抗侵蚀能力的空间变异性,在拜格诺河道水流悬移质泥沙公式基础上建立概念性沟蚀产沙公式,参照水流汇集相似性建立泥沙汇集演算公式.选取黄河中游大理河流域4个不同流域尺度的实际流域对模型进行应用检验,模拟结果表明,该模型的水流泥沙两部分均有很高的模拟精度,可以很好地模拟黄河中游地区不同流域尺度和年际尺度上的洪水过程和泥沙产生及输移过程,充分证明了该模型结构、参数和计算方法的合理性,可用于定量分析流域内各项水保措施的减水减沙效益及水沙关系变化趋势,对该模型的推广应用可做进一步分析研究.
  • 帕隆藏布流域冰湖变化及危险性评估
    刘娟, 姚晓军, 高永鹏, 祁苗苗, 段红玉, 张大弘
    2019, 31(04): 1132-1143.
      可视化   收藏
    冰湖作为区域气候变化的灵敏指示器和主要冰川灾害的启动器,认识其空间分布及变化特征对探讨冰湖对气候变化的响应规律及冰湖溃决危险性评估具有重要意义.基于1968-1980年地形图数据和1994-2016年Landsat TM/OLI遥感影像资料,综合利用RS、GIS技术和数理统计方法分析帕隆藏布流域面积≥0.01 km2冰湖时空分布及其动态变化,并对潜在危险性冰湖进行判别和评估.结果表明:2016年帕隆藏布流域共有冰湖351个,面积50.48 km2,且面积和数量分别以面积>1 km2和面积<0.1 km2的冰湖为主,这些冰湖主要分布于海拔2800～5400 m之间.近50年来帕隆藏布流域冰湖总体呈数量增多、面积增加态势;海拔<3000 m的冰湖相对稳定,而海拔>4500 m的冰湖数量和面积增加则相对迅速.近50年间帕隆藏布流域冰川面积减少591.34 km2,气候变暖导致的冰川末端退缩和冰川融水增加为冰湖形成和扩张提供了发育空间和物质来源.切毛措、光谢错等9个冰湖为潜在危险性冰湖,预计未来一段时间内帕隆藏布流域冰湖溃决可能处于活跃阶段,其形成和暴发也将更加频繁.
  • 不同强度冷空气对太湖水热交换的定量影响
    刘强, 王伟, 肖薇, 荆思佳, 张弥, 胡勇博, 张圳, 谢燕红
    2019, 31(04): 1144-1156.
      可视化   收藏
    作为冷季主要的天气事件,冷空气过境会改变湖泊上方的气团性质,对湖泊的水热通量产生影响,进而影响湖泊的生物物理和化学过程.以亚热带大型浅水湖泊——太湖为研究对象,基于2012-2017年5个冷季(11月-翌年3月)的太湖中尺度通量网观测数据,量化不同强度冷空气(寒潮、强冷空气和较强冷空气)对太湖水热通量的影响.结果表明:在5个冷季中,寒潮、强冷空气和较强冷空气发生的总次数分别为4、11和33次,累积持续天数分别为14、31和78天.冷空气过境显著增强太湖的水热通量,3种冷空气过境使太湖的感热通量分别增至无冷空气时的10.3、6.0和4.3倍,潜热通量分别增至无冷空气时的4.0、2.1和2.7倍.虽然冷空气影响天数仅占冷季天数的16.4%,但对整个冷季的潜热和感热通量贡献分别为34.9%和51.7%,以较强冷空气贡献最大.冷空气影响时,水-气界面的温度梯度是太湖感热通量的主控因子,而潜热通量的主控因子为风速.与深水湖泊相比,太湖等浅水湖泊对冷空气过境的响应更快,寒潮过境时尤为明显.
  • 太湖湍流动能耗散率的廓线分布及其可能机制
    赵巧华, 刘鹏, 陈纾杨, 周妍, 王健健, 汪靖
    2019, 31(04): 1157-1168.
      可视化   收藏
    湍流不仅是导致物质、动量等在水-气交界面的交换、水柱内部输送的关键过程,也是促进浅水湖泊中底泥再悬浮及水生生态系统演变的驱动力;其中湍流动能耗散率(ε)不仅是描述湍流动能变化的关键物理量,也是刻画水体中湍流产生机制的关键过程.基于2017年10月29日-11月2日位于太湖梅梁湾采集的高频三维流速廓线和水温廓线观测资料,结合东山气象站同期的风场和辐射等气象资料,探讨太湖中ε的分布特征及其变化的可能机制.结果表明,0.7 m深度以下水平方向上ε介于10-8～10-7m~2/s3之间,比垂直方向大一个数量级左右.尽管大型浅水湖泊几何深度浅,但其ε的深度廓线依然存在典型的3层:ε随深度递减的风浪直接作用层,深度从水面至1.0 m左右;ε基本不随深度变化的常数层,分布区间为水深1.0～1.9 m;随后是ε随深度递减的底边界混合层.热力分层的强弱(垂向温差)、位置对常数层和底部边界中ε的贡献显著,甚至造成ε的常数层起始深度下移.本研究有利于进一步理解大型浅水湖泊的动力学过程及其对水生生态系统演变的驱动效应.
  • 青藏高原东南部巴松措现代沉积过程及其对气候变化的响应
    马学志, 王永波, 赵辰辰, 倪振宇
    2019, 31(04): 1169-1181.
      可视化   收藏
    湖泊沉积物是记录气候演化信息的重要载体之一,在探讨过去气候变化过程研究中发挥重要作用.然而,沉积物中的许多代用指标对气候的指示意义存在多解性,不同指标所反映的环境信息相互之间有时会存在矛盾.为了能够更准确地解读湖泊沉积物中指标所记录的环境变化信息,开展现代湖泊沉积物指标与环境之间的关系研究,深入探讨各指标对环境变化的响应机制尤为关键.本文选取青藏高原东南部巴松措湖泊表层沉积物作为研究对象,利用210Pb与137Cs比活度检测结果建立年代序列,对沉积物中粒度、磁化率、有机质含量等指标进行分析,揭示巴松措现代沉积过程.结合沉积物粒度端元组分分析结果,并将不同指标变化与林芝气象站所记录的数据资料进行对比,得出以下主要结论:该地区沉积物来源主要包括径流搬运的冰川碎屑物质和来自青藏高原南部、西南部上空悬浮于大气中的风成物质两部分;其中,通过风力搬运的物质输入主要集中在冬半年,受季节性风向及风速变化影响明显;径流受到冰雪融水与夏季降水的补给,因此通过径流搬运的物质输入量受到温度与降水综合影响;湖泊中磁性矿物碎屑的产生和输入主要受区域降水量影响的流域侵蚀速率变化控制,该湖泊沉积物磁化率波动可以有效的指示该地区降水量变化;沉积物中总有机碳含量和总氮含量变化主要反映湖泊自身初级生产力的变化,对区域温度变化的响应显著.
  • 亚高山湿地摇蚊亚化石记录的近两百年来环境演化——以重庆葱坪湿地为例
    郑婷, 曹艳敏, 彭佳, 陈旭
    2019, 31(04): 1182-1190.
      可视化   收藏
    偏远的亚高山湿地受人为活动直接干扰较小,是追踪气候变化和大气沉降双重影响下湿地生态系统演化的理想研究地.本研究以位于巫山的葱坪湿地为研究对象,基于一根50 cm沉积岩芯的210Pb和137Cs测年、摇蚊亚化石和元素序列,探讨该湿地近200年来环境演化历史.结果表明,摇蚊种群由1910年之前的Chironomus anthracinus-type、Limnophyes sp.、Cladotanytarsus mancus-type 1变为1910-1925年的C. mancus-type 1、C. anthracinus-type、Procladius sp.和Endochironomus impar-type的优势组合,这些优势种均指示浅水环境.此后,耐营养种E. impar-type、Polypedilum nubeculosum-type和C. anthracinus-type逐渐成为优势种.冗余分析表明,总磷、总碳和钙是解释摇蚊组合变化的显著环境因子. 20世纪30年代以前摇蚊种群可能与进入湿地的径流量小、水位较低相关,而20世纪中叶以来摇蚊组合变化指示大气沉降增长背景下湿地营养富集过程.在大气沉降和气候变化的双重影响下,耐营养属种增加和生物多样性降低表明葱坪湿地生态环境正发生退化.