EN中文

过刊目录

  • 2020年, 32卷, 第06期
    刊出日期：2024-06-19
      
  • 全选
    |
  • 有色可溶性有机物(CDOM)吸收作为湖库化学需氧量监测替代指标的探讨
    张运林, 朱广伟, 秦伯强, 周永强, 施坤
    2020, 32(06): 1575-1584.
      可视化   收藏
    化学需氧量是衡量水体中有机物量及污染程度的综合性指标,也是我国《地表水环境质量标准(GB 3838—2002)》的重要评价指标.然而,由于测定过程缓慢和使用了有毒有害试剂易于形成二次污染,现行标准的高锰酸钾和重铬酸钾化学需氧量测定方法无法做到环境友好,也不能反映当前快速和实时监测的技术需求.因此,迫切需要发展操作简便、快速高效、灵敏可靠、环境友好和环保绿色的化学需氧量替代检测方法.本文首先从文献计量学视角比较我国与世界上发达国家化学需氧量研究主题论文发文量,剖析了我国发展化学需氧量替代检测方法的迫切性.基于全国大范围65个湖库706个样本有色可溶性有机物吸收系数、化学需氧量和其他水质参数同步调查数据,构建广覆盖范围的有色可溶性有机物特征波长吸收系数和化学需氧量间高精度线性关系模型,确定了地表水环境质量评价的吸收系数阈值,模型可以广泛应用于不同类型(深水、浅水、大型、中型、小型)和不同营养状态(贫、中、富营养)湖库水体有机物浓度的定量表征,具有一定普适性.通过对比有色可溶性有机物吸收系数和传统的高锰酸钾、重铬酸钾法优势和不足,明确了有色可溶性有机物吸收系数替代化学需氧量用于湖库水体开展有机物表征和污染程度评价的可行性和应用前景.
  • 水域生境好氧不产氧光合细菌(AAPB)研究进展
    张海涵, 王燕, 刘凯文, 黄廷林, 李楠, 杨尚业, 司凡, 苗雨甜, 黄鑫, 张梦瑶
    2020, 32(06): 1585-1598.
      可视化   收藏
    好氧不产氧光合细菌(aerobic anoxygenic photosynthesis bacteria,AAPB)是广泛分布于海洋、湖泊及河流等典型水域生境中的异养原核生物,能够以环境中有机物为营养物质来获取细胞生长及代谢所需的能量,同时借助自身独特的菌绿素完成光合作用产能但不合成氧气,在物质循环与能量流动中扮演着重要角色.近年,越来越多的AAPB种属被陆续报道,基于光合基因,例如光合反应中心M亚基(pufM)的分子系统发育分析显示,大部分AAPB属于α-、β-及γ-变形菌,且丰度及多样性随生境的不同而呈现时空地理格局异质性.本文对AAPB的栖息环境与生长特性、丰度与分布、生态功能以及环境驱动因子等方面的研究进展进行了回顾和综述.目前,针对水库生态系统AAPB的研究鲜见报道,作者建议开展水库生境中AAPB多样性分布、环境驱动因素及生态功能研究,丰富对于水生生态系统中功能微生物种群生态结构与代谢功能的认识.
  • 太湖梅梁湾藻华暴发-消退周期表层水体溶解性有机质分子特征
    庞佳丽, 许燕红, 何毓新, 史权, 何丁, 孙永革
    2020, 32(06): 1599-1609.
      可视化   收藏
    人类活动引起的富营养化对太湖的碳循环模式可能产生严重影响,精细描述太湖藻华暴发-消退周期的溶解性有机质分子是了解太湖碳库动态变化的关键.本研究利用傅立叶变换离子回旋共振质谱技术,以太湖北部梅梁湾2017年5月至2018年5月的表层水体为研究对象,解析藻华暴发-消退周期溶解性有机质的来源和分子组成特征,进而理解浮游藻类异常增殖对水体溶解性有机质的影响及其在区域碳循环中的角色.研究结果表明,藻华暴发期浮游藻类生产力显著增加,使得表层水体的溶解性有机质从含量到分子组成均发生剧烈改变.含量上表现为溶解性有机碳浓度升高,分子组成上表现为CHO类化合物和以脂肪族类化合物为代表的活性组分占比增加,特征化合物以相对高饱和度和高含氧的小质量数分子为主.而在藻华消退期,随着藻类有机质贡献的减少和有机质降解过程的持续进行,含量上表现为溶解性有机碳浓度下降,分子组成上表现为CHOS、CHONS类化合物和富羧酸脂环类化合物等惰性分子占比增加,特征化合物以大质量数分子和相对低饱和度和低含氧的小质量数分子为主.研究结果表明,太湖水体的溶解性有机质分子组成在藻华暴发期受藻类有机质输入控制,在消退期受藻类有机质降解的影响.
  • 环境因子对乌梁素海水体营养状态的影响:基于2013-2018年监测数据的分析
    全栋, 张生, 史小红, 孙标, 宋爽, 郭子扬
    2020, 32(06): 1610-1619.
      可视化   收藏
    为探明寒旱区浅水型湖泊乌梁素海水环境因子对水体营养状态的影响程度,以2013-2018年1月和7月湖泊水环境监测数据为基础,对具有典型代表性监测点的水体营养状态与水环境因子(盐度、pH值和水深)之间建立向量自回归模型(VAR)模型,通过方差分解方法分析水环境因子对水体营养状态的贡献水平,同时界定出水体营养状态处于最佳水平条件下的水环境因子的适宜范围.结果表明:水环境因子对水体营养状态的方差贡献初期表现显著而后趋于稳定,且盐度、pH值和水深指标的综合方差贡献率最高可达66.62%;并以全湖94.4%的水体面积不呈现富营养化状态作为标准界定出乌梁素海水体处于最佳营养状态水平条件下盐度、pH值和水深指标的适宜范围,分别为0.06～2.68 g/L、7.50～8.63和1.76～3.50 m,且湖泊在此营养水平条件下全湖盐度、pH值和水深指标的均值分别为1.55 g/L、8.15和2.33 m.因此,可以通过人类活动调控湖泊水环境因子值,并实施以水养湖的策略来推动湖泊水体营养状态向良性发展.
  • 太湖流域苏州城区不同用地类型降雨径流中重金属的生态风险评价
    孙甜甜, 田永静, 赵炜, 孙康, 姜涛
    2020, 32(06): 1620-1631.
      可视化   收藏
    随着城市化进程的不断加快,不同用地类型上产生的降雨径流中重金属含量高且差异较大,而目前仍缺乏对降雨径流所携带的重金属风险评价的研究.以苏州城区为研究对象,选取商业区、居住区、历史文化保护区和文教区,监测降雨径流中铜(Cu)、锌(Zn)和铅(Pb) 3种常见重金属浓度,通过物种敏感性分布(SSD)曲线获取预测无效应浓度(PNEC),基于重金属的生态有效性,应用风险商(RQ)法对重金属的生态风险进行评价.结果表明:以6场有效降雨事件的事件平均浓度(EMC)统计结果的平均值为分析依据,对照《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002),苏州城区径流中的Zn、Cu浓度满足Ⅱ类水质标准,Pb浓度则劣于Ⅴ类水质标准;主要受地面交通活动和屋面材料的影响;在不同用地类型内Cu、Pb和Zn浓度的分布存在一定差异,商业区受重金属污染程度最为严重,其余3种用地类型均不同程度受到不同重金属的污染,对应的3种重金属的生态风险在不同用地类型内也显示相同规律;不同的重金属产生不同的环境行为,导致对水生生物的毒性差异较大,降雨径流中的重金属浓度在水环境中产生的有效生态风险程度为Pb>Cu>Zn.研究认为Cu、Zn和Pb对淡水生物的生态风险均达到高风险程度,而我国目前的《地表水环境质量标准》未充分考虑生态影响,低估了部分重金属的生态风险.
  • 长江中游湖泊表层沉积物多环芳烃的分布、来源特征及其生态风险评价
    万宏滨, 周娟, 罗端, 杨浩, 黄昌春, 黄涛
    2020, 32(06): 1632-1645.
      可视化   收藏
    为明确长江中游地区湖泊沉积物中多环芳烃(PAHs)的分布特征、来源及其生态风险,于2018年7月采集了该地区12个湖泊的表层沉积物样品.采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定了沉积物中16种PAHs的含量.结果表明:12个湖泊沉积物中均检测出16种优控PAHs,PAHs的总含量在572.7～1766.2 ng/g(dw)之间(均值为976.5±285.0 ng/g(dw)).武汉市东湖沉积物中PAHs含量最高,达到1634.8±111.4 ng/g(dw).与国内外其他地区湖泊沉积物相比,长江中游地区湖泊沉积物中PAHs含量高于国内偏远地区的抚仙湖、青海湖及博斯腾湖,低于东部地区的巢湖、太湖及美国经济工业发达地区的湖泊.根据单体PAH的聚类分析结果,12个湖泊可以分成3种类型,类型1主要以低环为主,占比为64.04%±7.02%,类型2低环和中高环分布相对平均,分别为50.76%±5.17%和49.24%±5.17%,类型3低、中、高环分布相对平均,占比分别为35.35%±3.56%、26.17%±0.45%和38.48%±3.84%.综合该区域PAHs的分布特征及异构体比值法与主成分分析法的结果表明,类型1湖泊沉积物中PAHs主要来源为煤炭、木材等生物质的燃烧源;类型2和类型3湖泊沉积物中PAHs主要来源为煤炭、木材等生物质的低温燃烧以及机动车等燃烧汽油、柴油的尾气排放和工业炼焦等化石燃料的高温燃烧源.沉积物中PAHs与总有机碳(TOC)之间显著的相关性表明,沉积物中TOC含量是影响长江中游湖泊沉积物中PAHs归趋分布的主要因素.长江中游流域湖泊沉积物中PAHs的RQNCs值均小于800,且RQMPCs值大于1的风险商值法生态风险评价结果表明,长江中游流域湖泊表层沉积物中PAHs整体呈中等风险水平.
  • 大型浅水湖泊沉积成岩模型不确定性与敏感性分析——以氮为例
    程月, 李一平, 施媛媛, 唐春燕
    2020, 32(06): 1646-1656.
      可视化   收藏
    随着太湖流域控源截污和面源整治的推行,底泥释放成为太湖不可忽视的污染源.本文基于EFDC模型构建太湖沉积成岩模型以动态模拟底泥释放过程,以氨氮和硝态氮为水质目标,采用拉丁超立方抽样抽取沉积成岩模型的18个参数进行不确定性分析,采用标准秩逐步回归法进行敏感性分析.结果表明:对于大型浅水湖泊,沉积物-水界面的硝化作用、反硝化作用和扩散过程对底泥氮的释放影响很大,太湖氮浓度的不确定性有明显的时空差异,并且受藻类生长影响;随藻类生长生化反应参数的敏感性逐渐减弱,动力参数的敏感性逐渐增强,氨氮的主要敏感参数为孔隙水扩散系数和最优硝化反应速率,贡献率分别是41.68%和37.82%,硝态氮的主要敏感参数为孔隙水扩散系数和表层反硝化作用反应速率,贡献率分别是29.15%和42.34%,这些参数的取值需予以着重考虑.本研究识别出太湖底泥氮释放的关键物化过程,为模型调参提供优先级并给出优化区间,对减小模型的不确定性、提高模型精度有参考意义,为定性指导大型浅水湖泊底泥释放的室内实验模拟提供依据.
  • 富营养化对湖泊消费者群落碳源和氮源的影响——以白洋淀为例
    秦珊, 崔建升, 申立娜, 张璐璐, 剧泽佳, 付雨
    2020, 32(06): 1657-1670.
      可视化   收藏
    富营养化对湖泊生态系统能流和物流的影响具有不确定性,多数研究仅关注富营养化对浅水湖泊食物网结构和功能的影响,而富营养化对消费者群落碳源和氮源的影响及其时空分异特征较少关注.鉴于此,本研究选取华北平原最大的浅水富营养化湖泊——白洋淀为研究区,依据生境理化参数将白洋淀划分为3类生境(生境1(Ⅰ和Ⅱ区)主要遭受上游府河废水排放影响;生境2(Ⅴ、Ⅶ和Ⅷ区)主要遭受水产养殖和生活污水的影响;生境3(Ⅲ、Ⅳ和Ⅵ区)遭受人为干扰较小).在2018年4月和8月分别收集了浮游生物、底栖生物和鱼类样品,运用碳、氮稳定同位素技术定量估算3类生境中底栖和浮游生物对消费者群落碳源和氮源贡献百分比的时空分异特征;同时收集水体和沉积物样品进行常规理化参数分析,明晰富营养化对白洋淀消费者群落碳源和氮源贡献百分比的影响.结果表明:1)就水体和沉积物理化参数季节变化而言,除pH相对稳定外,化学需氧量(COD)、沉积物氨氮(NH3-Ns)、总氮(TN)和沉积物总磷(TPs) 4月高于8月,而其他理化参数则8月高于4月;就空间分布而言,温度(T)、水深(WD)、溶解氧(DO)和沉积物总碳(TCs)值在生境3中最高,而其他理化参数的值则在生境1中最高; 2)就δ~(13)C和δ~(15)N空间分布而言,对于同一群落,δ~(13)C和δ~(15)N在3类生境中富集程度呈现显著差异;就时间分布而言,不同季节消费者群落的δ~(13)C值存在显著差异,而δ~(15)N值未呈现显著差异,且消费者群落的δ~(13)C和δ~(15)N呈显著负相关; 3)就消费者营养级的空间分布而言,3类生境存在显著差异,同一消费者营养级在生境1中最高,在生境3中最低;就时间分布而言,消费者营养级未呈现显著差异; 4)浮游生物对消费者群落碳源和氮源贡献百分比4月高于8月,生境1高于其他生境;而底栖生物对消费者群落碳源和氮源贡献百分比则8月高于4月,生境3高于其他生境; 5)通过相关分析,结果表明白洋淀消费者群落的δ~(13)C与总磷(TP)、TCs、沉积物总氮(TNs)、总有机碳(TOCs)、TPs呈现负相关关系;δ~(15)N值与TP、TCs、TNs、TOCs、TPs呈正相关关系.因此,湖泊富营养化会影响消费者群落的碳源和氮源,进而改变湖泊生态系统的能流和物流.
  • 蓝藻碎屑堆积对湖泊沉积物矿化特征的影响
    杜先, 荀凡, 王亚蕊, 陈新芳, 沈悦, 李勇, 冯慕华
    2020, 32(06): 1671-1682.
      可视化   收藏
    蓝藻水华暴发形成的大量有机碎屑,沉降到沉积物表面,影响沉积物有机质矿化,进而影响碳氮磷循环.本实验选择于桥水库湖心区作为沉积物采样点,通过设置不同密度藻屑添加组(×1倍组和×20倍组)及空白对照组,研究藻屑堆积对沉积物矿化特征的影响及其环境效应,为蓝藻水华影响下的饮用水环境修复和科学管理提供一定的理论依据.结果表明:(1)藻屑添加降低了上覆水pH值,改变了沉积物生物酶活性.藻屑添加密度越大,上覆水pH值越低、波动越大,反映了培养过程异养微生物活性的变化.×1倍组的转化酶活性较高;×20倍组蛋白酶活性和碱性磷酸酶活性较高.(2)藻屑添加对沉积物的矿化途径和沉积物产物的释放速率产生了显著影响.藻屑添加密度越大,有机质矿化速率越大.其中,×1倍组主要增强好氧矿化,释放CO_2;×20倍组主要增强厌氧产甲烷矿化,释放CH_4.(3)不同密度的藻屑添加组,其氮磷扩散、释放通量存在明显差别.×1倍组以沉积物吸附为主,其上覆水NH_4~+和PO_4~(3-)平均释放速率与对照组差异较小;×20倍组的NH_4~+在第0～10天以沉积物吸附为主,之后和PO_4~(3-)均以向上覆水中释放为主,其NH_4~+和PO_4~(3-)平均释放速率(分别为0.223)和0.075 mg/(L·d))明显大于其他实验组.因此,大量蓝藻堆积明显促进沉积物的碳氮磷矿化,释放大量CO_2、CH_4和氮磷营养盐至上覆水中,对湖泊水环境造成污染,为蓝藻的生长繁殖作贡献.
  • 喀斯特筑坝河流中生物碳泵效应的碳施肥及对水化学时空变化的影响——以贵州平寨水库及红枫湖为例
    韩翠红, 孙海龙, 魏榆, 鲍乾, 晏浩
    2020, 32(06): 1683-1694.
      可视化   收藏
    耦联水生光合作用的碳酸盐风化碳汇是全球碳循环的重要组成部分,而生物碳泵效应是稳定碳酸盐风化碳汇的关键机制.河流筑坝后,生物碳泵效应的变化、控制因素及对水化学影响的研究甚少.本研究对2个喀斯特筑坝河流平寨水库和红枫湖进行系统采样,以研究河流筑坝后生物碳泵效应的变化、控制因素及对水化学的影响.研究结果表明,入库河流的水化学变化不明显,而2个水库的水化学则表现出显著的季节变化特征,具体表现为水库的水温和pH均呈现出夏季高、冬季低的变化特征,而电导率(EC)、HCO_3~-浓度和p CO_2则表现出夏季低、冬季高的季节变化特征.以叶绿素a(Chl.a)浓度和溶解氧(DO)饱和度指代的生物碳泵效应则是在夏季最强、冬季最弱.生物碳泵效应利用溶解性无机碳(DIC),形成有机质并释放出氧气,是造成夏季水库pH值和DO饱和度升高,电导率(EC)、HCO_3~-浓度和pCO_2降低的主要因素.空间上,水库的Chl.a浓度及DO饱和度均大于河水,EC、HCO_3~-浓度和p CO_2均小于河水,这表明河流筑坝后,由于水库的"湖泊化"导致水库的生物碳泵效应显著提高.通过对Chl.a与碳、氮和磷浓度及化学计量比的相关性分析发现,平寨水库和红枫湖的生物碳泵效应受到碳施肥的影响.平寨水库和红枫湖水库生物碳泵效应碳施肥机制的发现,表明在喀斯特地区,生物碳泵效应不仅受到氮磷元素的控制,也受到碳元素的控制,因此在富营养化湖泊治理时,也应考虑碳的影响.
  • 微生物降解及自团聚作用对鄱阳湖流域瑶湖水中不同粒径胶体荧光物质变化的影响
    黄娴, 聂明华, 丁明军, 晏彩霞, 刘慧慧, 吕泽兰
    2020, 32(06): 1695-1706.
      可视化   收藏
    了解城市内湖水中胶体的环境行为对研究湖泊水环境中污染物的迁移转化意义重大.微生物降解及自团聚过程是湖泊水体中胶体转化的重要途径,然而目前有关不同粒径胶体在微生物降解及自团聚作用下荧光特性变化的报道还非常少.基于此,本文选取南昌市内最大的湖泊(瑶湖)及其支流水体,通过切向超滤技术、三维荧光光谱法及平行因子分析法(PARAFAC),分析了在灭菌及微生物存在下两种水样含不同粒径胶体的水体(即W_(原水)、W_(1μm)、W_(0.45μm)和W_(1 kDa))中荧光特性的变化情况.通过PARAFAC模型共解析出3个类腐殖质组分(C1～C3)和1个类蛋白质组分(C4).初始时刻所有水样均以类腐殖质组分含量更高,且大都集中在1 kDa～0.45μm粒径胶体中.两种水样荧光物质的减少为微生物降解及自团聚作用共同主导,自团聚作用约占50%.相较于小粒径(W_(1 kDa))胶体,微生物降解对大(W_(原水))、中(W_(1μm))粒径胶体中荧光物质减少的影响更大.此外,类蛋白物质主要以微生物降解占主导,并出现类蛋白物质从大粒径向小粒径胶体转移的现象;而类腐殖物质的降解以自团聚作用为主,并出现类腐殖物质由小粒径向大粒径胶体的转移.
  • 秋季连续打捞蓝藻对水-气界面温室气体通量的影响
    荀凡, 杜先, 陈新芳, 刘高飞, 齐天赐, 冯慕华
    2020, 32(06): 1707-1722.
      可视化   收藏
    在巢湖西北半湖近岸带设置大型围隔研究秋季连续打捞蓝藻对湖泊温室气体通量的影响,应用YL-1000型大型仿生式水面蓝藻清除设备进行原位打捞蓝藻,通过便携式温室气体分析仪-静态箱法对大型围隔内水-气界面CH_4、CO_2通量特征及其影响因素进行观测.结果表明:对比未打捞区,蓝藻连续打捞下打捞区水体中叶绿素a(Chl.a)、悬浮物(SS)浓度不断下降,两者削减率分别为72%、85%,Chl.a、SS浓度分别下降到29.6±2.5μg/L、12.5±1.2 mg/L,打捞对围隔内颗粒态物质去除效果十分明显;打捞过程中水体溶解性有机物(DOM)中微生物代谢类腐殖质(C1)、类蛋白(C3)显著下降趋势,打捞区C1、C3组分(0.18±0.02、0.06±0.01 RU)强度明显低于未打捞区(0.26±0.05、0.12±0.03 RU),打捞能有效控制藻源性溶解性有机质释放.同时,打捞区水-气界面CH4通量呈显著下降趋势,未打捞区CH_4通量平均值(17.473±1.514nmol/(m~2·s))为打捞区(7.004±4.163 nmol/(m~2·s))近2倍,CH4通量与Chl.a、C1、C3组分均呈显著正相关,水体中藻源性溶解态有机质对CH_4通量具有促进作用;打捞区CO_2释放通量呈显著上升趋势,打捞区CO_2吸收通量(-0.200±0.069μmol/(m~2·s))明显低于未打捞区(-0.344±0.017μmol/(m~2·s)),CO_2通量与Chl.a、温度均呈显著负相关.秋季打捞对CH_4、CO_2综合日平均通量减排量值为0.275±0.076 mol/(m~2·d)(以CO_2当量计).研究结果揭示了巢湖秋季连续打捞蓝藻过程对水-气界面温室气体具有显著减排作用,且能在一定程度上减缓蓝藻水华与湖泊富营养化、气候变暖之间的恶性循环,为湖泊碳循环和蓝藻水华灾害防控提供科学数据支撑和理论参考.
  • 洞庭湖湿地植被长期格局变化(1987-2016年)及其对水文过程的响应
    周静, 万荣荣, 吴兴华, 张宇
    2020, 32(06): 1723-1735.
      可视化   收藏
    基于长序列遥感影像数据、水位日观测数据以及高精度湖盆地形数据,通过提取洞庭湖1987-2016年湿地植被信息,并构建表征水位波动的多周期水情变量,采用逐步回归分析法识别影响洞庭湖湿地植被分布格局的关键水情变量并建立其与植被面积的响应关系.结果表明:1) 1987-2016年,洞庭湖湿地典型植被面积在全湖尺度上呈增加趋势,尤其是林地面积,占比由1.77%上升为7.24%.湿地植被格局演变上,东洞庭湖呈现芦苇群落挤占苔草群落空间,并推动湿地植被整体向湖心扩张的趋势.2)影响东洞庭湖苔草和芦苇分布最关键的水情变量是丰水期水位.苔草对丰水期水情存在非线性阈值响应,丰水期平均水位维持在29 m左右,最适宜苔草生长;对于芦苇,丰水期偏枯的水情条件对其生长发育起到促进作用.涨水期和退水期水文过程是影响东洞庭湖湿地植被分布的次为重要的水情因子.涨水期、退水期水位偏低的水情条件对芦苇分布面积的扩张起促进作用.
  • 西洞庭湖沉水植物分布格局对环境因子及水文情势差异的响应
    郭凯迪, 张晓波, 刘培中, 雷光春, 吕偲, 曾喜凡, 曾伟坤
    2020, 32(06): 1736-1748.
      可视化   收藏
    沉水植物是湖泊生态系统的重要组成部分,其生产力和分布格局受环境因子特别是水文情势决定.洞庭湖是长江流域重要的大型通江湖泊,近年来受人为干扰和气候变化影响,水文节律与水质等环境因子发生改变,导致沉水植物出现衰退现象,急需开展科学恢复,因此有必要对洞庭湖沉水植物深入研究.本研究选取西洞庭湖为研究区域,于2018年和2019年夏季调查了12处典型生境、98个样点的沉水植物与水深、透明度等11个环境因子,采用独立样本T检验和冗余分析方法对沉水植物与环境因子的关系进行分析,对比年际水文情势变化的影响.结果表明:1)西洞庭湖沉水植物主要在水深较浅、水质更优、水体更为稳定的半阻隔子湖和自由连通的湖湾区分布,在河道及水位波动较大的区域分布较少,有、无沉水植物分布样点间存在显著差异的环境因子为水深、透明度、底泥总磷和pH; 2)在有沉水植物分布的样点,沉水植物生物量与pH、水深和水体总磷呈显著相关关系; 3)自然连通的季节性淹没湖泊沉水植物生物量在2018年高于2019年,可能与2019年5-8月沉水植物关键生长期出现的涨水过程有关,持续的高水位对沉水植物的生长产生了不利影响.维持自然水文节律、湖泊生境异质性与自由连通性、健康的水质等是恢复西洞庭沉水植物的关键,建议在水深低于3m、营养盐浓度适中、流速及风浪较小的湖湾区或半阻隔湖泊开展沉水植物恢复.
  • 鄱阳湖湿地典型中生植物水分利用来源的同位素示踪
    许秀丽, 李云良, 谭志强, 郭强
    2020, 32(06): 1749-1760.
      可视化   收藏
    水分是维持植物生长、决定种群分布的关键因子,研究植物水分利用来源是揭示水文过程与植被演替作用机制的基础,作为中国最大的淡水湖泊系统,鄱阳湖水文情势的显著改变已直接影响到湿地生态系统的水分补给来源.本文通过测定降水、土壤水、地下水、湖水和植物茎水中δ~(18)O、δD同位素组成,识别鄱阳湖湿地典型中生植被——茵陈蒿(Artemisia capillaris)群落的土壤水分补给来源,并应用直接对比法和Iso Source多源混合模型估算优势种茵陈蒿的主要吸水区间及水源利用比例.结果发现:(1)与降水同位素相比,湖水和湿地土壤水同位素较为富集,地下水同位素较少发生分馏;(2)湿地地下水主要受历史长期降水和湖水共同补给,土壤水在雨季4-6月和秋季9-10月主要受降水补给,夏季7-8月深层土壤水受湖水侧向入渗和地下水的共同补给,并在蒸发作用下水分向浅层土壤传输;(3)茵陈蒿主要利用0～80cm深度的土壤水,且能够在不同土层水源间灵活转换.当土壤含水量较高时(4-5月),主要利用0～40 cm浅层土壤水,利用率约49%～68%;当浅层土壤含水量较低时(6-8月),主要利用40～80 cm深层土壤水,利用率高达74%～95%;当植物进入生长后期(9-10月),主要利用0～15 cm表层土壤水,利用率介于41%～70%.总体发现,湖水是鄱阳湖湿地中生植物群落土壤水分的重要补给来源,优势种茵陈蒿能够响应土壤含水量的变化改变吸水深度,具有较强的干旱适应能力.研究结果可为鄱阳湖湿地植被生态系统演变和科学保护提供理论参考.
  • 铁对拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)和角星鼓藻(Staurastrum spp.)季节动态和生长的影响——以广东大沙河水库为例
    谭琳, 胡润鹏, 钟慧君, 肖利娟, 雷腊梅, 韩博平
    2020, 32(06): 1761-1770.
      可视化   收藏
    拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)和角星鼓藻(Staurastrum spp.)是热带亚热带浮游植物群落中的常见优势种类,为了解铁对2种浮游植物季节动态和生长的影响,本文通过对典型热带水库的野外调查,分析铁与2种藻生物量和相对生物量的季节动态的关系,并通过室内实验分别以无机磷(KH_2PO_4)和有机磷(C_6H_(13)O_9P)为磷源,比较3种铁浓度(0.029、0.29和0.689 mg/L)下拟柱孢藻(C. raciborskii,N8)和角星鼓藻(Staurastrum sp.,FACHB-1449)的比生长速率、铁载体产量和碱性磷酸酶活性的差异.结果显示,拟柱孢藻和角星鼓藻是浮游植物群落的主要优势种类,两者的生物量最大占到总生物量的82%以上;两者对环境变量响应的区别主要体现在对溶解性铁浓度变化的响应差异上,拟柱孢藻生物量与溶解性铁有显著的线性回归关系,但角星鼓藻的生物量与铁没有显著线性回归关系.室内实验中,拟柱孢藻N8的比生长速率在无机磷源铁浓度为0.689 mg/L条件下最大,为0.098±0.01 d~(-1),2种磷源条件下比生长速率均随铁浓度降低而显著降低,6个实验组均检到铁载体:6个实验组角星鼓藻FACHB-1449的比生长速率没有明显差异,平均为0.079±0.001d~(-1),均未检出铁载体,磷源和铁浓度对其比生长速率的影响不显著;有机磷源条件下,拟柱孢藻N8实验组碱性磷酸酶活性均显著高于角星鼓藻FACHB-1449实验组,拟柱孢藻N8实验组酶活性随铁浓度降低而显著降低,但角星鼓藻FACHB-1449各实验组的碱性磷酸酶活性无明显差异.以上结果表明,水体中溶解性铁的供应对拟柱孢藻的种群动态和优势有重要作用,与角星鼓藻相比,拟柱孢藻的生长更易受到铁的限制,尤其在无机磷缺乏、磷源主要以有机磷形式供应时,铁对拟柱孢藻生长的限制作用增强.
  • 以鲢、鳙养殖为主的长江中下游武山湖浮游植物群落结构特征
    张佳敏, 高健, 杨诚, 张泽慧, 潘超, 廖明军, 赵以军, 王和云, 杨雨慧
    2020, 32(06): 1771-1783.
      可视化   收藏
    武山湖是紧邻长江的通江型富营养化湖泊,是国家级湿地公园.为切实了解该湖在以鲢、鳙养殖为主的情况下浮游植物结构特征,于2017年9月-2018年8月对其浮游植物群落结构特征及水质开展了监测.监测结果表明武山湖水质全年处于轻度富营养到重度富营养水平之间; 12次共采集浮游植物7门100种(属),浮游植物优势种共有23种,其中蓝藻门有9种,绿藻门有8种,硅藻门和隐藻门各有3种.夏季和秋季蓝藻门优势种最多且优势度高,冬季和春季绿藻门和硅藻门优势种多且优势度高.武山湖浮游植物每月优势度最大的种类主要有蓝藻门微囊藻和细小平裂藻、绿藻门小球藻以及硅藻门小环藻.浮游植物生物量峰值出现在6月,达34.77 mg/L;丰度峰值出现在7月,达341.46×10~6cells/L.冗余分析(RDA)和线性相关分析均表明浮游植物丰度和生物量与总磷、温度和pH均呈显著正相关,且蓝藻门生物量和丰度以及优势属与总磷和温度均呈显著正相关.研究结果表明武山湖浮游植物丰度和生物量在夏季均很高,发生蓝藻水华的风险较大.相对于氮,磷是更重要的限制浮游植物生长的营养元素.
  • 巢湖4种蚌类不同组织中5种微量元素含量及其空间变化
    吴曼曼, 孙庆业
    2020, 32(06): 1784-1792.
      可视化   收藏
    蚌类在湿地生态系统元素的富集与转化过程中发挥重要作用.以巢湖常见扭蚌(Arconaia lanceolata)、三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)、褶纹冠蚌(Cristaria plicata)和圆顶珠蚌(Unio douglasiae)为对象,分析其内脏团、外套膜(包含鳃,下同)和斧足中5种微量元素(Cu、Zn、As、Cd、Pb)的含量.结果表明:5种元素在4种蚌体内均有检出,除Zn在圆顶珠蚌组织间表现为外套膜>内脏团>斧足外,4种蚌体组织间5种微量元素含量均表现为内脏团>外套膜>斧足; 4种蚌类各微量元素平均含量均表现为Zn>Cu>As>Pb>Cd; Cu和Pb在4种蚌类中的平均含量表现为扭蚌>褶纹冠蚌>圆顶珠蚌>三角帆蚌,扭蚌各组织中Pb含量是其他3种蚌类的2.62～6.99倍,Zn的各平均含量表现为圆顶珠蚌>扭蚌>三角帆蚌>褶纹冠蚌,As表现为圆顶珠蚌>三角帆蚌>褶纹冠蚌>扭蚌,Cd表现为扭蚌>圆顶珠蚌>三角帆蚌>褶纹冠蚌,Cd在圆顶珠蚌和扭蚌中的含量是三角帆蚌和褶纹冠蚌的2.75～6.08倍.不同种类之间微量元素含量的差异大于同一种类微量元素含量的空间差异.微量元素污染较重的河口区蚌体组织具有较高的微量元素含量,污染较轻的河口中蚌体组织各微量元素含量也相对较低,表明蚌类可作为巢湖水体微量元素污染监测的指示生物.4种蚌类中Pb、Cd、As含量均未超出国家食品安全标准的限定值.
  • 渭河干流和秦岭北麓典型支流底栖动物群落结构及水质生物评价
    杨海强, 潘保柱, 朱朋辉, 蒋万祥, 蒋小明, 侯易明
    2020, 32(06): 1793-1805.
      可视化   收藏
    为摸清渭河干流及源于秦岭北麓典型支流的大型底栖动物群落特征,本研究于2017年10月和2018年5月对渭河干流及秦岭北麓5条典型支流共40个样点的大型底栖动物进行调查,并利用Margalef丰富度指数和生物指数BI生物指数对河流水质进行评价.共鉴定大型底栖动物210种,属于5门8纲75科187属.水生昆虫为优势类群,其物种数占总物种数的89.0%,且四节蜉属一种(Baetis sp.)作为绝对优势的物种出现在所有调查河流中.源于秦岭北麓的支流石头河底栖动物总密度最高(616.3 ind./m~2),总生物量最大(5.265 g/m~2);而渭河干流底栖动物总密度最低(125.6 ind./m~2),总生物量最小(0.289 g/m~2).水质较好的秦岭北麓典型支流底栖动物的Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数显著高于渭河干流,而Pielou均匀度指数在干支流间的差异性不大.通过Pearson相关分析和多元逐步回归分析得出,淤泥型底质、电导率、pH和硝酸盐氮是影响调查河流底栖动物群落特征的主导因子.丰富度指数法和生物指数法水质评价结果分别显示,渭河干流有73.3%和80.0%的采样点呈中度-重度污染状态,秦岭北麓典型支流有80.0%和68.0%的采样点呈无污染-轻度污染状态.本研究可为渭河流域生态管理与保护提供基础的数据支撑.
  • 三峡水库消落带适生树种落羽杉(Taxodium distichum)叶片-细根碳/氮/磷生态化学计量特征
    刘明辉, 谢婷婷, 袁中勋, 李丽娟, 李昌晓
    2020, 32(06): 1806-1816.
      可视化   收藏
    为探究三峡库区消落带落羽杉(Taxodium distichum (L.) Rich.)叶片与细根C、N、P生态化学计量特征,于2018年7月对忠县三峡库区消落带植被修复示范基地3个水淹处理组(深度水淹组,DS;中度水淹组,MS;浅淹对照组,SS)的落羽杉进行叶片与细根采集,并调查其生长特征,测定分析落羽杉叶片与细根C、N、P生态化学计量特征及相关性.结果表明:(1)各水淹处理组落羽杉叶片C含量表现为SS组>DS组>MS组,且SS组显著高于MS组;细根C含量在不同水淹处理组之间均无显著性差异.(2)细根N、P含量表现为DS组MS组>SS组的协同降低趋势,且叶片N、P含量分别约为细根N、P含量的3倍和2倍.(3)各水淹处理组的叶片C/N、C/P比值均显著或极显著低于细根;叶片N/P比值均高于细根,且其比值相对恒定,均表现为SS组>DS组>MS组的趋势.(4)相关性分析表明,叶片P含量与细根N含量呈显著负相关关系,叶片N/P比值与细根N/P比值呈显著正相关关系.研究表明,落羽杉叶片与细根在生长和代谢过程中具有整体性,养分和光合产物在地上与地下部分之间分配权衡,以维持营养的动态平衡,使落羽杉具有内稳性,从而更好地适应和响应三峡消落带水位变化.
  • 鳑鲏对“蚌-草”关系的影响
    于谨磊, 杨柳, 夏曼莉, 候元璋, 何虎, 关保华, 刘正文
    2020, 32(06): 1817-1826.
      可视化   收藏
    重建沉水植物群落是修复浅水富营养化湖泊的关键.河蚌可改善水下光照条件、促进沉水植物生长,因此放养河蚌常被用于沉水植物群落恢复的并行手段.河蚌是鳑鲏产卵的重要基质,因此河蚌可能促进鳑鲏种群发展,而鳑鲏对水生态系统的影响还尚不清楚.本研究以密刺苦草、大鳍鱊和背角无齿蚌为研究对象,通过中宇宙试验研究河蚌和鳑鲏对附着藻的影响,以及鳑鲏对水质和沉水植物生长的影响及机理.结果发现:鳑鲏显著增加了水体总磷、总溶解性磷、总悬浮物和叶绿素a浓度,而对总氮和总溶解性氮浓度的影响不显著.河蚌对苦草的相对生长率、总株数、根冠比及苦草最大叶长均无显著影响,而显著增加了苦草的单株平均生物量,这可能与河蚌组较高的附着藻生物量有关.鳑鲏未显著影响河蚌与苦草间的关系,但鳑鲏的出现显著增加了附着藻类生物量;此外,鳑鲏还降低了苦草的根冠比,而增加了苦草的最大叶长,这可能与鳑鲏引起的营养盐和叶绿素a浓度升高,以及植物表面附着藻生物量显著升高有关.鳑鲏属于小型杂食性鱼类,在长江中下游地区分布广泛,与沉水植物关系密切,且易在修复后的湖泊中形成优势鱼类,因此在湖泊修复和管理中应加强此类小型杂食性鱼类的监测与管理.
  • 波浪条件下刚性植被茎干紊流对沉积物再悬浮的促进作用
    易雨君, 唐彩红, 张尚弘
    2020, 32(06): 1827-1836.
      可视化   收藏
    浅水湖泊沉积物再悬浮过程促进了沉积物内源性物质的释放,造成湖泊水体内源污染,加剧湖泊水质污染与生态恶化.开展刚性植被不同分布格局下的沉积物再悬浮水槽试验,能为浅水草型湖泊、滨海湿地等水环境治理与生态修复提供理论参考.本研究通过开展实验室波浪水槽试验,检验了3种直径12种密度的刚性模型植被对波浪扰动白洋淀沉积物再悬浮的影响,通过测定不同植被情景不同波浪条件下的瞬时速度和沉积物再悬浮浓度,详细阐述了植被产生的紊动能对沉积物再悬浮临界状态的影响,构建并验证了沉积物再悬浮植被紊流模型,预测了沉积物再悬浮的临界速度,为湿地生态恢复与保护提供参考.结果表明:1)植被的存在能有效增加近床面的紊动能; 2)紊动能是控制沉积物再悬浮的关键性因素; 3)沉积物再悬浮的临界波速与植被的固相体积分数相关.
  • 黄河下游游荡段不同畸形河湾的演变特点
    江青蓉, 夏军强, 周美蓉, 王英珍
    2020, 32(06): 1837-1847.
      可视化   收藏
    1980s中期以来,黄河下游游荡段经常出现畸形河湾,分析其演变过程及特点对游荡段治理具有重要意义.本研究采用黄河下游游荡段的遥感影像和实测断面地形资料,描述了不同畸形河湾的演变过程并分析其河湾形态参数和断面形态的变化.研究表明,黄河下游游荡段的畸形河湾具有演变周期短、扭曲程度较大和易发生自然裁弯等特点.游荡段不同位置畸形河湾的演变特点不同:游荡段上段的畸形河湾演变缓慢,裁弯历时长;中段的畸形河湾演变速率较高,河湾扭曲程度大;下段的畸形河湾演变速率高,容易发生自然裁弯.河湾形态参数可反映畸形河湾的演变过程,其变化特点与畸形河湾的形成和裁弯过程相对应.在畸形河湾形成过程中,曲率半径和河湾间距减小,弯曲度、水流夹角和河湾振幅增大.游荡段3个畸形河湾弯曲度的最大值分别为1.20、2.10和1.61,反映了不同畸形河湾的扭曲程度."Ω"形畸形河湾裁弯后的曲率半径、水流夹角、河湾振幅和河湾间距约为其演变过程中最值的605%、59%、27%和133%."M"形畸形河湾裁弯后水流夹角、河湾振幅和河湾间距约为其最值的37%、83%和152%.在畸形河湾形成时期,伊洛河口断面位于畸形河湾凹岸侧的滩地以94 m/a的速率崩塌.裁弯后,河槽冲刷,两岸滩地崩退,河槽展宽速率为148 m/a.河床底部的冲刷从深泓点逐渐向两边发展.
  • 太湖流域滆湖水体悬浮物分布特征及其影响因素
    吴晓东, 王露, 晁建颖, 廖泽勇, 胡垚, 任伟祥, 周梦蝶
    2020, 32(06): 1848-1857.
      可视化   收藏
    基于2018-2019年的周年调查,分析了滆湖总悬浮物(TSS)的时空分布特征、组成及其季节变化规律,并探讨了水体悬浮物的影响因素及其与氮、磷的关系.结果表明:(1) TSS浓度的年内变化范围在11.80～105.87 mg/L之间,平均浓度为41.87±18.09 mg/L.(2)滆湖水体TSS时空差异显著.空间上呈现高速公路以南湖区(B区)大于高速公路以北湖区(A区),沿岸高于湖心区的分布趋势;季节变化整体表现为:夏季>秋季>春季>冬季,且夏季显著高于其他季节.(3)滆湖水体中无机悬浮物(ISS)和有机悬浮物所占TSS的比例差异悬殊,分别为75.5%和24.5%,A区和B区均以ISS为主.(4)线性拟合表明,TSS与颗粒态氮、总磷和颗粒态磷具有极显著正相关关系;(5) TSS与叶绿素a浓度相关性极显著.综合结果分析,藻类暴发和泥沙再悬浮是影响滆湖水体悬浮物浓度的重要因素.
  • 乌梁素海湖冰晴天反照率日变化特征的统计模型比较和分析
    汤明光, 李志军, 卢鹏, 曹晓卫, 李国玉, Lepp?ranta Matti, Arvola Lauri, 石利娟
    2020, 32(06): 1858-1868.
      可视化   收藏
    乌梁素海湖冰晴天反照率日变化具有双峰特征,利用当地太阳高度角同经纬度和儒历的关系,归一化到北京时,依此表达湖冰反照率日变化规律.基于具有指数函数形式的拉普拉斯、高斯、耿贝尔和柯西4种概率密度分布函数建立线性组合模型,对日出后到日落前太阳高度角大于5°时段内的反照率日变化数据进行拟合,发现拉普拉斯密度分布函数组合是最佳统计模型.它既能拟合太阳高度角大于5°时间范围内反照率日变化曲线的双峰特征,又能反映太阳高度角大于15°时间范围内反照率日变化曲线双峰之间的U型分布.该模型不仅形式简单,而且意义明确:尺度参数约为日长的一半,双峰位置与日出时刻关系密切;同时能体现2个反照率峰值的不对称性.为发展不同地区湖冰反照率日变化参数化方案奠定基础.
  • 巢湖杭埠河流域湖相沉积物多指标揭示的全新世以来环境演变
    周慧, 吴立, 马春梅, 管后春, 孙小玲, 路曙光, 尚广春, 汪勇, 徐仪红, 徐军, 陈晔, 鲍远航
    2020, 32(06): 1869-1881.
      可视化   收藏
    在巢湖杭埠河流域中的古湖盆中心——三河圩区获取28.6 m长的湖相岩芯(SZK1507孔),利用AMS~(14)C测年技术建立可靠的地层年代序列,通过对SZK1507孔738 cm以上段湖相沉积物平均粒径、磁化率、总氮(TN)、总有机碳(TOC)及C/N的综合分析,高分辨率重建了巢湖杭埠河流域全新世以来的古环境演变过程.结果表明,本区域的环境变化过程可以分为4个阶段,阶段Ⅰ(约10050-9700 cal. a B.P.)与阶段Ⅲ(约9250-5300 cal. a B.P.)气候较为湿润,巢湖水位较高,平均粒径、磁化率值较低,TN、TOC、C/N也偏低;阶段Ⅱ(约9700-9250 cal. a B.P.)与阶段Ⅳ(约5300 cal. a B.P.以来)气候干燥,巢湖水量减少,水位降低,平均粒径、磁化率值、TN、TOC、C/N均较高.一些全球范围内显著发生的气候突变事件在SZK1507孔沉积记录中也有体现,如9.3、8.2和4.2 ka B.P.事件等.将巢湖杭埠河流域10000 cal. a B.P.以来的平均粒径、磁化率、TN、TOC、C/N沉积记录与全新世以来的北纬30°夏季太阳辐射量、太阳黑子数、火山喷发对大气中硫酸盐含量贡献率等进行对比,发现巢湖杭埠河流域全新世气候突变事件主要受控于北半球夏季太阳辐射量变化、太阳活动以及火山活动等因素,并与它们之间复杂的响应机制有关.
  • 紫坪铺水库沉积物Sr同位素及元素组成变化对2008年汶川大地震的响应
    陈晨, 金章东, 徐阳, 李良波, 苟龙飞, 张飞
    2020, 32(06): 1882-1890.
      可视化   收藏
    2008年5月12日里氏7.9级汶川大地震引发了超过56000多个山体滑坡,在龙门山地区产生巨量的碎屑物质,极大地影响了流域的地表过程.然而,地震对河流碎屑物质组成及沉积过程的改变却知之甚少.紫坪铺水库超高沉积速率(平均74 cm/a)的沉积物完整记录了汶川地震前后的沉积过程,为研究2008年汶川地震对流域地表物质搬运及沉积物组成的影响提供了宝贵的素材.本研究测试了汶川地震前后紫坪铺水库沉积物的Sr同位素以及元素组成,结果表明其在地震之后均发生了显著变化.震后沉积物~(87)Sr/~(86)Sr与Rb/Sr比值同步降低,并且和沉积物化学蚀变指数(CIA)呈正相关性,反映了地震滑坡导致的新鲜物质对沉积物的贡献,特别是地震后强径流的2010-2011年.地震前后沉积物组成的差异性,为利用沉积物反演水文气候和构造事件及其环境效应提供了基础和潜在指标.