黄河二氧化碳逸出时空变化及其影响因素——以头道拐水文站为例

河流连接着海洋碳库和陆地碳库,河流碳逸出是全球碳收支的重要组成部分。本文以黄河上游和中游分界点—内蒙古段头道拐断面为研究对象,采用Li-7000静态箱法监测了断面4个采样点在2013—2015年期间四季的CO_2逸出通量(FCO_2),并分析了FCO_2时空变化规律。基于研究断面主要水文和水化学指标的野外监测和室内分析结果,探讨了FCO_2的主要影响因素。结果表明断面FCO_2介于14—186 mol m~(-2)a~(-1),平均值为84 mol m~(-2)a~(-1);水体CO_2分压(p CO_2)介于467—2101μatm,平均值为995μatm;DOC浓度介于2.7—13 mg/L。FCO_2季节性差异明显:夏季FCO_2为全年最大456 mmol m~(-2)d~(-1),冬季最小33 mmol m~(-2)d~(-1)。FCO_2在4个采样点的空间差异显著:河道右岸S4点处最大为392 mmol m~(-2)d~(-1);河道中部S2和S3点基本相同;河道左岸S1点最小为86 mmol m~(-2)d~(-1)。FCO_2与河道流速呈现较好的正相关关系,与p CO_2中等相关,与p H负相关,与风速的相关性不明显,说明对于该研究断面河道流速较p CO_2对FCO_2的贡献更大。本研究较为精细地探讨了头道拐断面的水体CO_2逸出规律,表明即使在同一河道断面,FCO_2也可能存在较大空间差异,流速较大处的FCO_2较大,因此在野外监测FCO_2时需要在河道断面选取具有代表性的采样点,特别是较大的河流。研究结果为黄河中上游CO_2逸出量评价和河道断面FCO_2监测点的布设提供了科学依据。     

浅水湖泊稳态转换预警识别方法局限与展望

浅水湖泊水体底泥交换强烈,极易受人类活动干扰,超过一定阈值即可能发生灾难性的稳态转换,对其有效识别有助于湖泊富营养化的及时防控与修复。浅水湖泊稳态转换可通过系统关键变量(叶绿素、溶解氧、浮游动物、鱼类等)的时间序列(判别不同稳态)、预警信号及阈值等进行识别,其中预警识别可为湖泊生态系统稳态转换提供预判信息,有利于早预警早行动。目前,浅水湖泊稳态转换预警识别因子(方差及自相关性等)主要用于"临界慢化"现象,但在强大外力作用、强烈随机扰动及极端事件下,这些"临界慢化"因子则可能出现误用或错用。基于浅水湖泊基本特征,针对稳态转换的不同驱动机制,探讨"临界慢化"因子的适用性与局限性,并展望其未来发展方向,旨在为湖泊生态系统稳态转换预警识别提供科学参考。     

内蒙古草原巴拉格尔河流域不同水体转化特征及环境驱动因素

内蒙古高原草原流域是我国内陆重要的生态屏障,水资源演化对该区域社会经济发展和生态环境保护具有重要意义。本研究选取巴拉格尔河流域为对象,于2018—2019年丰、枯水期采集降水、河水、浅层地下水共254份水样,测定其物理化学指标、δD和δ¹⁸O,运用同位素技术、数理统计和反距离权重法分析不同水体中稳定同位素的组成关系、时空变化及其影响因子,并结合氘盈余(d-excess)及同位素混合比公式,揭示不同水体的转换关系,识别其演化的环境驱动因素。结果表明: 研究期间,大气降水、河水、浅层地下水呈现δD、δ¹⁸O丰水期高、枯水期低的特征;草原流域不同水体时空转化的主要环境驱动因素为温度、海拔和地下水埋深,地下水δD、δ¹⁸O、河水δD与海拔均呈显著负相关;浅层地下水埋深小于10 m时,δD、δ¹⁸O变化大,大于10 m时则趋于稳定;大气降水的δ¹⁸O与气温呈正相关;丰水期氘盈余值高于枯水期,分布特征存在局部高值,流域自南向北呈减小趋势;丰水期降水对上游河水的补给率超过50%,河水对地下水的补给均在50%以上,在不同河段地表水与地下水的补排关系不同。     

乌梁素海长时序水质变化及其驱动因子

为了解乌梁素海长时间的水质变化规律,本文基于1999—2019年乌梁素海水质数据,采用幂函数加和型普适指数EI进行富营养化评价,并利用Mann-Kendal与STARS突变检验法,研究乌梁素海水质突变。结果表明：乌梁素海富营养化程度总体呈波动下降趋势,入口、湖中、出口区域水质突变年份分别为2012年、2014年和2016年,突变时间相继后推;3个区域中,入口区总体处于中度和重度富营养化水平,水质突变前后营养盐浓度显著下降,EI下降20.56%,但仍为藻型浊水状态,外源输入与内源富集是造成入口区严重污染的主要原因;湖中及出口区处于轻度富营养化水平,总体呈下降趋势,在草藻共存与藻草共存状态之间波动,湖中区主要受沉积物的内源营养物释放影响,而出口区主要受植物数量减少与鱼类消化代谢影响;乌梁素海3个区域中氮磷比>16的采样占比分别为44.2%、65.7%、72.8%,为典型的磷限制湖泊。本研究为乌梁素海治理及水质突变预警提供科学依据,为干旱区浅水富营养化湖泊水质变化研究提供参考。