三峡水库香溪河库湾夏季水华调查

以三峡水库支流香溪河为研究对象,以2011年夏季的采样数据为基础,比较分析了水华前后支流库湾营养盐和叶绿素a的时空分布规律及其相关性。结果表明,2011年6月21—29日,香溪河暴发了显著的藻类水华,叶绿素a峰值达到125.8 mg·m-3。相关分析表明,水华过程显著影响可溶性无机N、P的空间分布,营养盐空间分布从中游高、河口低,转变为从河口至上游递减,并且在水华区域锐减;长江干流较高的营养盐本底值增大了支流库湾水华的风险;高营养盐背景值的长江干流水体在香溪河库湾的潜出位置是水华最严重的区域;干流水体对库湾表层的营养盐补给作用是影响库湾水华生消的关键因素。     

三峡水库支流水文情势差异对水-气界面二氧化碳释放通量特征的影响

选取三峡水库支流朱衣河、草堂河及其毗邻干流为研究区域,于2015年3月开展了春季水华易发期水-气界面温室气体及相关环境因子的动态观测。结果表明:该时段内,三峡水库干流总体表现为释放CO_2的"源",其通量为85.01 mmol·m~(-2)·d~(-1);在受干流泄水影响较小的朱衣河回水区,表现为强烈吸收CO_2的"汇",其通量变化范围为-73.26~-30.38 mmol·m~(-2)·d~(-1);而因"狭管效应"受干流强烈影响的草堂河支流回水区,则表现为相对较弱的CO_2释放"源",其通量变化范围为81.43~136.72 mmol·m~(-2)·d~(-1)。相关分析表明,三峡水库干支流不同水域CO_2释放通量与浮游植物初级生产力呈显著相关关系。由于受到工程调度影响,干流、支流回水区不同水域水文情势的差别,导致了浮游植物生物量和碳转换利用强度的空间差异,可能是形成三峡水库水气界面CO_2"源、汇"特征分布高度异质性的重要原因。     

三峡水库神农溪库湾水体季节性分层特性

三峡水库蓄水后,较大程度改变了支流库湾原有河流生态环境。本研究对神农溪库湾2016年水温、溶解氧、叶绿素等指标垂直分层结构和季节演替规律进行分析。结果表明:神农溪库湾表层水温全年变化在10.6～32.4℃,库湾水体水温层化结构受水动力条件影响较大;春季受干流表层倒灌异重流影响水温呈"阶梯"型分布,夏季受干流中层倒灌异重流影响水温呈"双混斜"型分布,秋冬季受底层倒灌异重流影响水温呈"半U"型分布;水温分层结构对溶解氧和叶绿素垂直剖面变化有一定的影响,春夏季节水体溶解氧出现显著的分层现象,春季溶解氧分布受叶绿素a影响显著,夏季受水温影响显著。本研究将为分析三峡水库支流神农溪库湾生境条件变化提供数据支撑,为库区水环境管理与水资源利用提供科学依据。     

三峡水库蓄水初期鱼体汞含量及其水生食物链累积特征

于2011-2012年在三峡库区干流水域及7条典型支流采集了11种鱼类样品,以稳定同位素(δ13C和δ15N)营养等级分析为基础,研究了三峡水库蓄水后的鱼类汞含量水平及其食物链累积特征.结果表明,库区鱼类(以鲤为例)平均总汞含量为57.1 μg/kg,与蓄水前鱼体总汞水平相当,但在库区不同水域鱼体总汞含量差异显著:干流入库水域(洛碛断面)鱼体总汞含量平均值为88.0μg/kg,显著高于水库腹区水域(巫山断面)的平均值43.1μg/kg.稳定同位素分析表明,库区支流鱼体的δ13C范围为-22.08‰--28.92‰,大于干流鱼体的δ13C范围(-23.11‰--26.87‰),表明支流鱼类的食物来源具有更明显的湖沼型特征.同时,支流鱼类食物链上汞的累积放大效率显著高于干流水域.水文水动力差异可能是库区内汞累积等生态过程存在空间差异的重要原因.     

三峡库区蓄水初期大宁河鱼类重金属污染特征

三峡水库蓄水后,库区不同水域的水体状态存在差异.为揭示三峡库区中不同水体环境条件对鱼类重金属含量的影响,以大宁河河口(巫山)和回水区(大昌)分别代表库区中的河流型和湖泊型水体,在两地分别采集了11种鱼类,利用稳定同位素分析了两地鱼类食物来源和营养等级,并测定鱼类样本中的Cr、Cd、As、Pb、Ni、Cu和Zn 7种重金属含量.结果显示,大昌鱼类的稳定同位素δ13C值范围(-28.8‰～-22.5‰)宽于巫山鱼类的δ13C值范围(-26.2‰～-23.1‰),但大昌鱼类的δ15N值普遍负于巫山鱼类.两地鱼体重金属含量除As外均处于较低水平.两地的中上层鱼类体内重金属含量无明显区别,但大昌的底层鱼类体内重金属含量显著高于采自巫山的底层鱼类含量,与沉积物的较多接触可能是该地区底层鱼类部分重金属水平显著升高的重要原因.     

沁河流域水化学组成的空间和时间变化特征

选择我国北方小流域(沁河)作为研究对象,分丰水期(8月)和平水期(12月)采集干流和支流河水样品,结合野外现场测试和室内分析等方法,辨析河水化学组成的空间和时间变化特征,阐明人类活动和自然因素对河水溶解组分的控制作用。结果表明:(1)沁河流域河水丰水期和平水期阳离子主要以Ca~(2+)和Mg~(2+)为主,丰水期当量浓度占比均值分别为45%和41%,平水期分别为43%和41%。阴离子主要以HCO_3~-和SO_4~(2-)为主,丰水期当量浓度占比均值分别为46%和39%,平水期分别为55%和27%。水化学类型表现为HCO_3~--SO_4~(2-)-Ca~(2+)-Mg~(2+)。(2)丰水期河水δD和δ18O均值分别为-65.4‰和-8.76‰,平水期河水δD和δ~(18)O均值分别为-64.6‰和-8.68‰,大气降水是沁河河水主要补给来源,部分水体由于蒸发作用表现为富集氢氧同位素。(3)丰水期和平水期河水[SO_4~(2-)]/[HCO_3~-]当量浓度比值均值分别为0.96和0.54,[Ca~(2+)+Mg~(2+)]/[HCO_3~-]当量浓度比值均值分别为1.88和1.78,硫酸参与碳酸盐矿物化学风化过程,硫酸的来源包括酸雨和硫化物矿物氧化等。(4)沁河流域下游河水NO_3~-和THg含量逐渐升高,受人为活动影响较大,主要来源包括生活污水、工业废水以及农业活动等。     

香溪河库湾枝角类的种类组成及垂直分布

枝角类在水库生态系统的物质循环和能量流动过程中具有重要的作用, 有关水库枝角类的研究在水库水生生物研究中历来备受重视。枝角类在深水水体中具有垂直分布的特性, 生物和非生物因素影响着包括枝角类在内的浮游动物垂直分布及垂直分布的时空变化。香溪河河口至兴山峡口段在2003 年6 月三峡水库蓄水后被没,形成香溪河库湾。因受干流库区的水体顶托, 库湾水体流速缓, 更新时间长, 容易产生富营养化现象, 香溪河库湾2004 年春季就有藻类异常繁殖现象发生。       

长江三峡上游水域细菌群落结构与功能预测

[目的]揭示三峡附近支流和长江干流细菌群落组成,共现网络特征和对网络有重要作用的中心节点微生物,进一步研究三峡上游水域细菌群落的代谢功能.[方法]本研究于长江北岸四条一级支流和附近干流(香溪河、大宁河、朱衣河、梅溪河、长江干流)采集水样,基于16SrRNA基因Pacbio测序技术和生物信息学方法分析细菌群落结构,Tax...     

三峡库区小江库湾鱼类食物网的稳定C、N同位素分析

应用稳定碳(δ₁₃C)、氮(δ₁₅N)同位素探讨了三峡库区一级支流小江库湾枯水期(2010.7)和丰水期间(2010.12)鱼类食物网结构。研究结果显示：初级生产者颗粒有机物(POM)和固着藻类δ₁₃C、δ₁₅N值范围分别为-23.33‰～-21.05‰、-25.13‰～-24.54‰,3.99‰～6.25‰、4.64‰～4.79‰。POM和固着藻类构成了小江库湾食物网能量的主要来源,其中丰水期间陆生营养物质输入是其食物网能量来源的一种重要补充途径。小江库湾常见鱼类食性可分为杂食偏植物食性、杂食偏动物食性及动物食性3种营养类群。在不同时期(枯水期和丰水期)小江库湾鱼类食物网营养级长度均有三级并且存在4种主要营养路径,表明了在三峡工程运行初期小江库湾已经形成了相对稳定的食物网结构。研究为小江库湾鱼类资源管理及生态系统恢复提供了一定的指导意义。     

脱甲河氢氧同位素组分时空分布特征及其影响因素

河水氢氧稳定同位素特征是研究水体转化和示踪水循环过程的重要内容.为研究河水氢氧稳定同位素特征,揭示河水补给来源,于2017年4—8月对亚热带农业小流域脱甲河4级河段(S_1、S_2、S_3和S_4)水体氢(D)、氧(¹⁸O)稳定同位素进行了监测,分析其时空动态特征和过量氘(d-excess)的变化规律,并探讨了它们与降水、高程和水质等影响因子的相关关系.结果表明:δD、δ¹⁸O和d-excess的变化范围分别在-43.17‰^-26.43‰(-35.50‰±5.44‰)、-7.94‰^-5.70‰(-6.86‰±0.74‰)和16.77‰~23.49‰(19.39‰±1.95‰).受季风环流的影响,δD和δ¹⁸O具有明显的季节变化特征,即春季(δD和δ¹⁸O为-29.88‰±3.31‰和-6.18‰±0.57‰)>夏季(δD和δ¹⁸O为-39.25‰±2.65‰和-7.32‰±0.42‰);空间上,δD和δ¹⁸O表现出明显的沿程变化,随着采样点的位置到河流源头的距离波动增加,δD为S_118O为S_118O与水温呈显著负相关(δD:r=-0.92;δ¹⁸O:r=-0.88);δ¹⁸O与海拔呈显著负相关(r=-0.96);在空间上,δ¹⁸O与水温呈显著正相关(r=0.98);δD和δ¹⁸O与降水量呈不显著负相关.     

喀斯特洼地湿沉降氮形态及硝酸盐同位素组成的垂向分布特征

为探明喀斯特洼地湿沉降中氮形态及硝酸盐同位素组成的垂向分布特征,于2015年雨季(5—8月)采集了贵州省普定县的典型喀斯特农业洼地湿沉降样品,对样品中各形态氮的浓度和硝酸盐同位素组成进行了分析。结果表明,湿沉降对洼地排放的铵态氮具有较强的捕获效应,湿沉降中有机氮的来源与农业活动密切相关。湿沉降中硝态氮浓度垂向差异性不大,但其同位组成表明较多土壤释放氮氧化物的贡献。雨季喀斯特洼地湿沉降的氮主要形态为NH_4~+-N,各形态氮浓度的垂向差异表现为洼地的NH|_4~+-N和DTN的浓度普遍高于山顶,5—7月洼地的DON浓度高于山顶,8月洼地的DON浓度低于山顶。山顶降雨中δ~(15)N-NO_3~-值为-4.8‰±2.3‰,δ~(18)O-NO_3~-为58.1‰±7.6‰;洼地降雨中δ~(15)N-NO_3~-值为-7.3‰±3.3‰,δ_(18)O-NO_3~-值为57.3‰±6.6‰。山顶的硝酸盐同位素组成较洼地偏正,这与农田释放的NO_x贡献及其扩散过程中可能发生的分馏作用有关。δ~(15)N-NO_3~-值的月际变化特征表明,在不同月份各NO_X源对雨水硝酸盐的贡献存在差异。     

陕北黄土区深剖面不同土地利用方式下土壤水氢氧稳定同位素特征

研究不同利用方式下的土壤水分稳定同位素组成有助于理解土壤水分运动过程,且可以分析土地利用变化的水文效应.本研究采集陕北黄土区4种土地利用方式(农地、草地、沙柳和杨树)下>15 m深的土样,测定土壤水的氢氧稳定同位素组成,探究土壤水分运动机制并分析土地利用方式的影响.结果表明: 4种土地利用方式下土壤水氢氧稳定同位素组成特征具有显著差异.农地、草地、沙柳地和杨树地土壤水δD分别在-81.1‰～-60.1‰、-91.2‰～-61.0‰、-87.4‰～-63.6‰和-73.5‰～-62.2‰,δ¹⁸O分别在-11.2‰～-7.6‰、-12.6‰～-8.2‰、-11.5‰～-8.1‰和-9.9‰～-7.7‰.土壤水氢氧稳定同位素垂直分布均呈波动变化:浅层(活跃层,0～3 m)土壤水氢氧稳定同位素变化剧烈,δD值分别在-80.2‰～-61.8‰、-75.9‰～-65.5‰、-76.0‰～-63.6‰和-73.5‰～-62.2‰;中层(3～12 m)农地和草地氢氧稳定同位素剖面呈抛物线型,而沙柳地和杨树地相对稳定;但深层(12 m以下)土壤水氢氧稳定同位素值基本稳定,δD值分别在-80.8‰～-71.5‰、-83.0‰～-67.5‰、-87.4‰～-76.0‰和-67.5‰～-64.3‰.4个样地土壤水氢氧稳定同位素值在浅层和深层土壤均无明显差异,而在中层差异较大.土壤水分主要来自降水.活塞流可能是土壤水分运动的主导方式.不同样地土壤水可能接受不同强度降水的补给,农地和草地也可被强度小的降水事件补给,而沙柳地和杨树地可能主要接受夏秋季暴雨补给.     

三峡库区典型支流浮游细菌的生态分布及其影响因素

2013年夏季对三峡库区3条典型支流朱衣河、梅溪河、草堂河进行了采样调查,分析了浮游细菌丰度的分布特征及其与环境因子的关系。结果表明:浮游细菌丰度在调查的水体中存在明显空间差异,变化范围为0.53×105~10.55×105个·m L-1,平均值为2.71×105个·m L-1;平均细菌丰度从大到小依次为梅溪河、朱衣河、长江干流和草堂河;3条支流浮游细菌丰度垂向分布特征均表现为表层中层底层。相关性分析表明,溶解氧、p H、叶绿素a与浮游细菌丰度具有显著的相关性,为该水域浮游细菌丰度空间分布的主要限制因子。根据浮游细菌丰度,各调查水域均处于富营养状态。     

珠江河口渔业生物稳定同位素营养级分析

于2015年8月采集珠江河口东、西口门水域39种主要渔获物(30种鱼类,5种虾类和4种贝类),分析其稳定碳、氮同位素组成(δ~(13)C、δ~(15)N)和营养级谱。结果表明:珠江口东口门水域主要渔业生物δ13C范围为-31.92‰~-19.34‰(均值-23.65‰),δ~(15)N值范围为9.57‰~17.14‰(均值13.48‰);西口门水域主要渔业生物δ~(13)C范围为-26.75‰~-16.36‰(均值-21.19‰),δ15N范围为9.01‰~16.49‰(均值12.72‰),两区域生物群落δ~(13)C和δ~(15)N均值差异显著(δ~(13)C:P0.001,δ~(15)N:P=0.036);对东、西口门两水域主要渔业生物群落营养级采用不同的基线生物计算,发现两水域生物群落营养级范围相近,范围为2.0~4.7,包括植食性、杂食性、低级肉食性、中级肉食性和高级肉食性5个类群;其中,底、顶端营养级生物种类少,而中间层次种类多;与Fishbase数据库记录比较发现,约43%的种类营养级均值位于Fishbase营养级范围内,约33%低于Fishbase低阈值,余下的23%高于Fishbase高阈值。初步建立了珠江河口主要渔业生物营养级谱,可为当地渔业资源的利用和管理提供依据。     

基于多种同位素模型的侧柏林生态系统蒸散组分定量拆分

为了全面认识森林生态系统蒸散各组分及其对蒸散的贡献率在日尺度上的变化规律,本研究利用同位素稳态和非稳态假设理论结合水同位素分析仪系统,对生长季侧柏林生态系统蒸散各组分进行了定量拆分和比较。结果表明: 4个测定日(2016年8月5、8、10、11日)不同来源水体的¹⁸O都呈现表层土壤水氧同位素组成(δ_S)＞枝条水氧同位素组成(δ_X)＞大气水汽氧同位素组成(δ_V),说明三者可能因同位素分馏效应表现出明显的差异。土壤蒸发水汽氧同位素组成(δ_E)在日尺度上为-26.89‰～-59.68‰,整体上呈现出先上升后下降的变化趋势;森林生态系统蒸散水汽氧同位素组成(δ_ET)为-15.99‰～-10.04‰,稳态(ISS)下植物蒸腾水汽氧同位素组成(δ_T-ISS)为-12.10‰～-9.51‰,而非稳态(NSS)下植物蒸腾水汽氧同位素组成(δ_T-NSS)为-13.02‰～-7.23‰,在日时间尺度上δ_ET与δ_T-NSS全天的变化趋势一致,在11:00—17:00 δ_ET、δ_T-ISS与δ_T-NSS三者的变化趋势近似一致。总体上,植物蒸腾量对蒸散量的贡献率表现为F_T-ISS 79.1%～98.7%,而F_T-NSS 88.7%～93.7%。这表明研究区土壤蒸发耗水远小于植被蒸腾耗水,植被蒸腾在林地蒸散中起主导作用。     

三峡水库富营养化问题与对策研究

三峡水库蓄水后,大部分库湾已出现富营养化态势,并暴发了数次以甲藻(拟多甲藻)和硅藻(小环藻)为主的水华现象,特别是在春季。以香溪河库湾为例,分析两周年的营养状态变化,总体上说,除冬季外,大多数月份为富营养,在春季则为重富营养。对三峡水库22条入库支流库湾的营养状态进行综合评价,结果表明,有5条(22.7%)支流库湾为中营养,17条(77.3%)支流库湾为富营养(重富营养化支流库湾有10条,占45.5%);但三峡水库本身水质尚好,仍保持中营养状态。统计分析表明,入库支流流域的年均流量和流域面积与支流库湾叶绿素a存在显著负相关关系,说明支流库湾越小或年均流量越小,藻类叶绿素a浓度就越高,即越容易在春季形成水华。文中讨论了控制和减缓富营养化几项措施。       

激光同位素分析仪测定液态水的氢氧同位素及其光谱污染修正

氢氧稳定同位素示踪技术是研究土壤-作物-大气连续体(SPAC)水分循环的重要手段。激光同位素分析仪以其独特的优点逐渐得到广泛应用,但其在测量植物水时,与同位素质谱仪的测量结果存在差异。本文采用Los Gatos Research公司生产的激光同位素分析仪DLT-100分别测定植物水、土壤水、雨水和地下水等共19个样品,并用其开发的光谱污染矫正软件标记和量化水样品的污染,修正污染水样品的同位素值,然后与同位素质谱仪进行比对。结果表明:土壤水、雨水和地下水等样品均未受到污染,而植物样品均受到一定程度的光谱干扰;植物水的δD和δ18O修正范围分别是1.21‰～26.65‰和0.50‰～18.27‰。该修正方法消除了δD测定的差异,并大大降低了δ18O的偏差。可见,激光同位素分析仪法在测量土壤水、雨水和地下水同位素时可以有效地代替传统的同位素质谱仪法,但对植物水的测量时,则首先需要判断样品是否受到光谱干扰,如果受到污染,仍需同位素质谱法进行确认。     

长江源多年冻土区季节性河流氢、氧同位素组成

氢、氧稳定同位素方法是研究多年冻土区水文过程的一种有效手段。基于2009年风火山流域降水和河水δD和δ18O数据,结合水文气象资料,分析多年冻土区季节性河流氢、氧同位素组成。研究表明,研究期间(6—10月)δ18O、δD和氘过剩河水与降水均呈下降的趋势,表明研究区降水是河水的重要补给来源。2#、3#流域δD分别为-66.8‰和-69.6‰,与降水δD(-66.7‰)基本相当;5#流域δD为-62.4‰,显著高于降水。5#流域较高的植被覆盖使地表具有更高的有机质含量、水分和蒸散量,其强烈的蒸发分馏作用使河水富集重同位素。6月份,随着土壤向下融化,降水(δD=-12.1‰)驱替冻结封存的重同位素贫化的土壤水(δD=-71.3‰)补给河流;10月份,地表冻结后抑制降水下渗,使降水和河水δD趋于一致,反映了土壤冻融过程在多年冻土区径流过程中起到的重要影响。该研究为多年冻土区水文过程的变化规律提供了同位素证据。     

香溪河库湾春季水华期间硝酸盐、磷酸盐的时空分布

在三峡水库香溪河库湾春季水华连续暴发期间(2005年2月26日—4月28日)对香溪河与长江汇合处(河口)至香溪河库湾上游库尾处总计14个采样点进行连续监测,结果表明硝酸盐和磷酸盐在库湾中存在明显的时空分布规律。在空间上,河口的硝酸盐浓度高,库尾浓度低,其变化趋势是随着与河口距离的增加而降低;磷酸盐的分布规律是库尾的浓度高,河口的浓度低,其变化趋势与硝酸盐恰好相反。各采样点硝酸盐和磷酸盐浓度在时间上也呈现出明显的规律。河口硝酸盐的浓度在不同时间变化幅度较小,库尾采样点的硝酸盐浓度的变化幅度较大,随着与河口距离的增加硝酸盐浓度在不同时间的变化幅度逐渐增大。各样点磷酸盐在时间上的变化趋势是样点S04-S08的变化幅度较大,位于香溪河库湾河口和库尾的变化幅度较小。     

五味子稳定碳同位素分布特征及其与环境因子的关系

利用稳定碳同位素技术分析了辽宁省五味子果实、果梗、叶片稳定碳同位素组成(δ13C)随生长时间的变化规律及果实δ13C值与环境因子之间的关系。结果表明:植物不同器官δ13C值差异显著(P0.01),表现为果实(-26.356‰)果梗(-26.620‰)叶片(-28.327‰),说明光合产物由光合作用器官到非光合作用器官存在明显的碳同位素分馏,非光合作用器官之间也存在差异。随着时间变化,五味子果实δ13C值相对稳定,果梗δ13C值降低,叶片δ13C值显著降低(P0.001)。五味子果实δ13C值随纬度的升高略有升高(R=0.101),与大气δ13C值呈弱负相关(R=-0.204)。果实δ13C值随纬度的变化为利用同位素技术进行五味子产地鉴别提供了理论依据。