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。     

城市化背景下白洋淀入湖营养盐负荷模拟研究

过量的营养盐输入导致白洋淀富营养化程度较高。雄安新区建设伴随着快速城镇化进程,将可能进一步增加入湖营养盐负荷。为摸清新区建设背景下白洋淀入湖营养盐负荷的变化趋势及削减量,基于入湖营养盐负荷模型计算了历史不同时期（1995-2015年）白洋淀入湖营养盐盐负荷,预测了土地利用、农业管理和污水处理系统变化下入湖营养盐负荷的变化趋势。结果表明,白洋淀历史时期入湖总氮和总磷年平均负荷分别为2018 t和313 t,主要来源分别是耕地和畜禽粪便排放。就土地利用变化而言,以2010年为基准,2050年白洋淀入湖总氮和总磷负荷在建设用地快速增长（RAP）情景下增长率最高,分别增长了56%和60%,主要原因在于城镇人口增加,从而增加了畜禽需求量和生活污水排放。就农业管理而言,削减化肥使用有利于降低入湖总氮负荷,控制畜禽粪便排放更有利于入湖总磷负荷的降低。2050年,生活污水将成为白洋淀入湖营养盐的重要来源,因此,在制定未来社会经济发展路径时,应重点提高农村地区生活污水收集率和处理效率。PCLake模型对不同入湖负荷下湖泊营养状态演变的模拟发现,削减入湖总磷负荷是白洋淀水质恢复的关键。白洋淀水质达到III类和IV类标准时,入湖总磷负荷阈值分别为2.1和2.6 mg P m^-2 d^-1。在建设用地快速增长情景下,若使白洋淀水质达到III类标准,入湖总磷负荷应减少131 t。