梯级水库群水体碳、硫元素循环及耦合效应——以嘉陵江为例

河流筑坝拦截对水体碳、氮、硫等元素的生物地球化学循环产生了重要影响。为了研究在梯级水库影响下C、S元素循环的响应过程,本研究以嘉陵江干流4座代表性的梯级水库为对象,于2016年冬季(1月)和夏季(7月)采集各个水库的河流入库水、库区分层水和下泄水,分析DIC浓度、SO_4~(2-)浓度和δ13CDIC及δ34S-SO_4~(2-)。结果表明:(1)研究区水体的水化学组成主要受碳酸对碳酸盐风化控制,同时,来源于流域黄铁矿和大气SO2氧化产生的H2SO4也广泛参与到区域碳酸盐岩风化;(2)DIC主要来源于土壤CO2和碳酸盐岩风化,SO_4~(2-)主要受大气降水和黄铁矿氧化过程影响;(3)水库水体DIC浓度、SO_4~(2-)浓度、δ34S值及δ13CDIC值两两之间存在相关性(P0.05),表明水库水体C、S元素的时空演变受到相似过程(物理、化学、生物)的影响。经过筑坝拦截,河流水环境及营养元素循环发生很大改变,运用C、S双同位素可以有效示踪水库的湖沼化演化过程。     

广东流溪河水库表层沉积物中枝角类休眠卵的多样性及空间分布

为了解华南地区深水水库中枝角类休眠卵在底泥中的种群特征,于2009年2月对广东省流溪河水库沉积物中的枝角类休眠卵种类、数量和分布进行研究。在湖泊区、过渡区和河流区共设置8个采样点,采集表层15cm柱状底泥,经600、200和35μm三种孔径的网筛分离休眠卵后显微镜下计数。15cm样品根据柱状底泥的纹层确定为18～24年的沉积物。共检出12种枝角类休眠卵,河流区采样点未检出,两条入库河流汇合区种类数为10,其余采样点有4至5种。15cm沉积物中休眠卵的平均密度为1.3×10⁵ ind.·m^-3。休眠卵的多样性及密度分布特征与生境相关,过渡区底泥中的多样性高于湖泊区,但湖泊区底泥中密度高。卵库中的优势种类为微型裸腹溞(Moina micrura)、船卵溞属(Scapholeberis sp.)和溞属(Daphnia sp.),均为逃避能力弱的种类。流溪河位于热带北缘,水温常年较高,多数枝角类可通过孤雌生殖终年存在于水体中,导致休眠卵的种类数量与密度均明显地低于温带湖泊。     

潘大水库表层沉积物营养盐污染状况及赋存形态

潘家口-大黑汀水库(简称“潘大水库”)作为“引滦入津工程”的水源地,其水质状况直接关系到受水区饮水安全,是京津冀区域协同发展的重要影响因素.本研究基于2016年7月的调查,分析了沉积物中氮、磷和有机质的含量.结果表明: 潘大水库表层沉积物中总氮(TN)含量在1175.41～2415.67 mg·kg^-1(平均值为1648.71 mg·kg^-1),总磷(TP)含量在1773.25～3471.70 mg·kg^-1(平均值为2790.89 mg·kg^-1),有机质(OM)含量6.0%～25.3%(平均值为12.5%).在空间上,与上游的潘家口水库相比,处于下游的大黑汀水库TN含量与潘家口水库相近,TP含量略高.沉积物中氮主要以有机氮为主,磷主要以无机态的钙磷形态存在,有机质主要来源于外源性物质的输入.污染状况评价结果显示,潘大水库沉积物整体处于有机污染状态,且已达到严重污染的级别,可能会通过沉积物-水界面的营养交换对水环境改善产生潜在影响.     

长江口北支兴隆沙有孔虫组合与沉积环境分析

通过对长江口北支兴隆沙XL2孔25个沉积物样品的有孔虫定量分析,发现该孔自下而上有4个有孔虫组合带(含10个有孔虫组合亚带),有孔虫分异度偏低,丰度变化大,壳径偏小,含有壳径细小的浮游有孔虫,部分壳体有机械破坏现象,这些特点反映出埋葬群在形成过程中受潮流的搬运、机械分选和破坏作用.结合沉积物粒度分析和环境磁学分析,揭示了该孔沉积环境自下而上按潮流脊-潮汐水道-潮流脊-潮坪演变的模式,进而探讨了长江口北支沉积水动力和物源.     

流溪河水库水动力学对营养盐和浮游植物分布的影响

流溪河水库2001年年降雨量2250mm,其中79％来自4月至9月的丰水期。入库流量变幅4．25～414．00m^3／s,近60％的入库水量流来自吕田河。流域营养盐输送量取决于流域降雨径流强度,吕田河高于玉溪河。由于营养盐被泥沙吸附沉积,丰水期湖泊区营养盐浓度明显低于河流区。浮游植物密度为17～1245cells／ml,以硅藻为主要优势种群。硅藻密度分布与水流流速和透明度的相关程度明显高于与营养盐和温度的相关程度。在丰水期,由于受水流和透明度的强烈控制,尽管营养盐供应比较充足,硅藻密度处于比较低的水平。丰水期硅藻密度稍低于枯水期,河流区明显低于大坝处。浮游植物香农-威纳多样性指数为0．97～2．75。受水库水动力学(水位波动等因素)的影响,最大浮游植物多样性出现于水位波动比较大的8月份,最小值则出现于水位波动最小的6月份。     

广州流溪河氮磷浓度的季节变化和空间分布特征

广州市流溪河横跨北回归线,是典型的热带-亚热带过渡区河流。为了解该河流的营养盐分布特征,设置了20个采样点,于2015年2月至2017年2月进行季节性采样,共开展了8次水质监测,利用多元统计方法分析了主要营养盐(氮和磷)的季节动态和空间分布,并探讨影响营养盐时空分布的主要因素。结果表明:TN和TP的浓度范围分别为0.29~11.88 mg·L~(-1)与0.01~0.59 mg·L~(-1),TN浓度枯水期高于丰水期,总体上受降雨量的调节和河水稀释效应的影响; TP浓度丰水期高于枯水期,总体上受降雨量的调节及外源输入的影响; TN与TP在枯水期具有相似的季节变化特征,而在丰水期季节变化特征差异大;NO_3~--N和TN浓度的空间变化趋势相似,分为三个区段:流溪河水库上游的中值区河段,流溪河水库下游到街口大桥处的低值区河段和街口大桥下游的高值区河段,流溪河上游的两座大型水库对营养盐的滞留是导致其空间差异的主要因素之一; NH_4~+-N和TP浓度沿流域上游至下游总体上呈上升的趋势;三级河流氮和磷浓度显著高于一级河流和二级河流,河流氮、磷浓度与土地利用类型显著相关,建筑用地、裸露地和耕地所占比例的扩大会增加水体中TP、NH_4~+-N和NO_3~--N的浓度,而增加林地面积有助于水土保持和减少水体中氮、磷浓度。因此,上游水库的调节和下游城镇地区增加林地面积等方式对改善流溪河水质具有积极作用。     

流溪河水库丰水年与枯水年营养盐动态的比较分析

流溪河水库是一座位于北回归线上的大型山谷型水库,典型的热带-亚热带过渡区水体。为了解该水库的营养盐动态特征,于2008-2009年对水库的营养盐状况和环境因子进行了逐月监测,分析了其丰水年(2008)和枯水年(2009)营养盐动态的动态特征和影响因素。两年的降雨量分别为2660mm和1583mm,降雨主要集中在季风期(4-9月)。丰水期初期(4-5月)是全年营养盐浓度最高的时期,该时期丰水年与枯水年的营养盐空间分布相似:营养盐浓度沿入库河流至水库大坝方向递减,地表径流带来的外源输入是这个期间营养盐变化的主要因素。河流区的营养盐主要受地表径流带来的外源输入的影响,湖泊区营养盐主要受水位变化导致的内源输入的影响。较大的降雨量差异导致两年不同的营养盐季节动态,丰水年有着更高的营养盐水平,更小的DIN/TN与DIP/TP值。河流区较高的营养盐水平会带来湖泊区较高的TN浓度,但不会导致湖泊区更高的TP浓度。     

湛江高桥红树林表层沉积物的粒度空间分布特征

红树林湿地是滨海湿地的一个重要类型,也是重要的沉积库.沉积物是红树林定居与生长的基质,记载着红树林湿地的环境历史,可用于物源分析和沉积过程反演,对于红树林湿地的生态恢复和保护具有重要意义.2011年7月,以湛江国家级红树林自然保护区高桥片区红树林湿地为研究区,沿着水动力梯度进行取样,并基于沉积物粒度分析其表层沉积特征,通过地统计学方法生成预测表面,并结合有机质含量和群落结构进行相关性分析.结果表明:研究区沉积物是以粘、粉粒为主的混合沉积类型,砂粒、粘粒和粉粒平均含量分别为(27.8±15.4)%、(40.3±15.4)%和(32.1±11.4)%;表层沉积特征呈现明显的空间梯度,随着与陆地距离增加,从高潮位到低潮位方向上,沉积物砂粒含量增加,粘粒含量降低.表层沉积的有机质与粉粒含量呈正相关,而与砂粒呈负相关,且在水动力条件弱的高潮位区域,有机质含量高.表层沉积特征在不同群落生境间存在差异,沉积特征与不同红树林群落结构存在一定程度的相关性,反映了水动力条件与红树林之间的复杂关系.     

基于灰色预测模型的长江经济带城市土地生态安全预警

基于2005-2015 年反映长江经济带各城市土地生态安全的相关数据, 从压力、状态、响应三个层面构建土地生态安全评价指标体系, 运用GM(1,1)模型对2016-2020 年长江经济带各城市土地生态安全演变趋势进行预测, 并结合预警指数和警度标准对2005-2020 年长江经济带土地生态安全警情状况进行分析, 旨在为长江经济带土地生态环境保护提供决策参考。研究结论如下: (1)2005-2015 年长江经济带土地生态安全整体状况改善, 土地生态安全级别由“较不安全”提高至“临界安全”, 但形势依然不容乐观; (2)2016-2020 年长江经济带各城市土地生态安全警情出现向高、低警度两端聚集的趋势, “轻警”和“重警”城市增多, 城市间土地生态安全水平差距将继续变大, 且Ⅱ类大城市土地生态安全改善幅度最大; (3)长江经济带各城市土地生态安全状态呈现“东中部和西南部优, 西北部劣”的格局, 西北部的攀枝花市、凉山彝族自治州、甘孜藏族自治州、阿坝藏族羌族自治州等是土地生态安全敏感区; (4)经济密度、单位土地废水负荷和人均公园绿地面积是影响长江经济带土地生态安全的敏感因子, 是今后调控的重点。     

中国近海持久性毒害污染物研究进展

持久性毒害污染物具有三致效应和遗传毒性,对近海生态环境危害极大。持久性毒害污染物主要通过人海河流和沿岸直排输送人海,主要赋存于近海沉积体系。持久性毒害污染物在沉积物分布累积主要受到沉积环境的影响,包括人海河流径流量、输沙量、水动力、河口海湾冲淤演变等,以及其自身物理化学性质和沉积物性质如颗粒物大小和有机质含量等。不同海区的研究表明,重金属污染整体上较轻微,胶州湾沉积物Cu、As污染较其它地区严重,珠江口盐沼Cd、Zn污染最为严重;近海沉积物有机污染主要集中在工业活动密集的珠江三角洲及邻近海域、长江口及闽江口海区,多氯联苯（PCBs）污染以珠江三角洲最为严重,有机氯农药（OCPs）污染在东南部河口及邻近海区较为严重。在明确持久性毒害污染物在不同沉积环境下差异和共性的基础上,提出若干今后需加强的研究,包括污染物迁移转化规律、重金属化学形态分析、微生物降解机制和污染物相互作用,等。     

大沙河水库主要入库河流氮磷营养输入分析

为了解大沙河水库流域内营养盐输入对水库水质的影响,以 2011年3月~2012年2月大沙河水库5条主要入库河流(大沙河、白沙河、双石河、富食河和沃江河)的水文水质监测数据为依据,分析了这些入库河流的流量和氮磷营养盐浓度,并估算了外源负荷总量,旨在为水库进行高效和合理的流域规划以及水质保护方案的制定提供科学依据。结果表明:位于西南方向的白沙河年平均流量最大(1.01 m³·s^-1),西北部富食河流量最小(0.23 m³·s^-1)。各入库河流总氮平均浓度变化范围为1.62~4.37 mg·L^-1,总磷平均浓度范围为0.08~0.36 mg·L^-1,其中富食河氮和磷营养盐的浓度最高,大沙河总氮浓度最低,白沙河总磷浓度最低,总体上西北部河流的氮磷浓度高于西南部河流。全年大沙河水库总氮输入量为176.7 t,总磷输入量为13.7 t。在所有入库河流中,位于水库北部的沃江河对水库营养盐输入量贡献最大,氮、磷负荷分别占总输入量的33%和32%,位于西部的双石河氮负荷最小(12%),西南方向大沙河磷负荷最小(9%)。     

乌江流域不同营养水平的梯级水库沉积物中磷形态特征

分析了乌江干流及支流不同营养水平的梯级水库(东风-贫营养、红岩-中营养、乌江渡-富营养)沉积物粒度的垂向分布,并以改进的连续提取法(SEDEX)调查了不同磷形态垂向分布特征。结果表明:3水库沉积物粒径均随深度的增加而减小,东风水库粒径最大,红岩水库其次,处于下游的乌江渡水库粒径最小;乌江渡、红岩和东风水库沉积物总磷(TP)的平均含量分别为2.07、1.22和1.11mg.g-1,总无机磷分别占到总磷53.8%、44.5%和81.9%,有机磷占TP的41.9%、55.5%和18.1%;3水库各形态磷所占比例不同,其中,乌江渡水库交换态磷所占比例相对较大,与其富营养化状态一致;乌江渡水库沉积物表层10cm,各形态磷含量随深度的增加呈下降趋势,红岩水库除交换态磷,其他各形态磷变化趋势不明显。东风水库各形态磷变化趋势不明显;河流梯级开发使下游水库颗粒物粒径变小,从而使下游水体中的磷更易吸附和释放,下游水库沉积物与水体交换也更强烈,除总磷外,交换态磷、自生磷和有机磷也可较好地反映水库富营养程度及演变。     

禄丰古猿化石产地沉积环境与埋藏学的初步研究

本文根据沉积物成因、古气候和古生物特征,把禄丰古猿化石产地新第三纪地层划分为晚中新世石灰坝组和早上新世庙山坡组。据岩性和岩相特征,可划分出五个不同的沉积阶段,每个阶段代表不同的沉积环境。古猿和其他脊椎动物化石主要埋在石灰坝组(四段)湖泊沼泽化沉积环境,次之为庙山坡组(五段)河流相沉积环境。     

贵州草海氮磷分布特征及沉积物释放通量估算

通过对草海丰水期和枯水期水体、表层沉积物及周边河流水体系统的样品采集与测试分析,阐明丰水期和枯水期氮磷在草海水体的空间分布特征,分析表层沉积物中氮磷的释放通量的空间分布特征,识别沉积物的"源"和"汇"特征。结果表明,两个水文期大部分入湖河流的总氮和总磷浓度高于出湖河流,湖水氮磷浓度受外源输入影响较明显;丰、枯两期挺水植物区水中氮磷浓度高于沉水植物区,且沿主要水流方向逐渐降低;丰水期水-沉积物界面水中氮磷浓度高于表层水体,枯水期该特征不明显。枯水期沉积物中总氮的释放通量范围为5.244~362.506 mg·m~(-2)·d~(-1),呈现出"源"的特征;沉积物中总磷释放通量范围为-3.081~3.009 mg·m~(-2)·d~(-1),在挺水植物区表现为"汇",在沉水植物区表现为"源",内源释放也不可忽视。     

南亚热带抽水型水库中轮虫的丰度与动态

大镜山水库位于珠海市区,是一座南亚热带抽水型的中型水库,主要向珠海市的香洲区供水,在咸潮期也向澳门行政特区供水。由于水库自产水的限制,从邻近河流中抽水入库增加供水量。抽水入库显著地影响了水库的水动力过程以及生物组成。为了解该抽水型水库中轮虫的群落结构,于2005年和2006年1-12月,每月一次对该水库敞水区进行了采样调查。共检到轮虫33种,其中,臂尾轮科11种,异尾轮科、腔轮科各有4种,主要为热带亚热带地区的常见种和优势种类。热带龟甲轮虫(Keratella tropica)、对棘异尾轮虫(Trichocerea stylata)、螺形龟甲轮虫(Keratella cochlearis)、迈氏三肢轮虫(Filinia maior)、西氏三肢轮虫(F.novaezealandiae)、裂痕龟纹轮虫(Anuraeopsis fissa)、角突臂尾轮虫(Brachionus angularis)、剪形臂尾轮虫(Brachionus forficula)、卵形无柄轮虫(Ascomorpha ovalis)、敞水胶鞘轮虫(Collotheca pelagica)和卜氏晶囊轮虫 (Asplanchna brightwelli)为优势种,除卜氏晶囊轮虫外,多数优势种的个体较小、具有硬的被甲,说明水体中有较强的捕食压力。轮虫丰度和生物量的分布范围分别为9.2-1094ind·L^-1和1.3-1127μg·L^-1,高峰期均出现在2月和5月,二者具有相似的动态特点。与同地区相同营养水平的其它水库相比,大镜山水库轮虫的种类数和丰度较低。     

2005—2014 年疏勒河流域土地生态安全评价

针对疏勒河流域生态环境脆弱、人地矛盾突出的特点, 采用“环境-经济-社会(EES)”模型, 建立疏勒河流域土地生态安全评价指标体系, 构建土地生态安全评价的熵权物元模型, 对疏勒河流域2005—2014 年土地生态安全状况进行评价研究, 并利用主成分分析法定量研究疏勒河流域土地生态安全的限制因子。结果表明: 2005—2014 年疏勒河流域土地生态安全还存在着恶化风险, 2005—2007 年风险降低, 2007—2008 年风险小幅增加, 2008—2009 年风险降低, 2009—2013 年风险大幅增加, 2013—2014 年风险有所降低; 发展方向表现为“不安全→安全”的阶梯式上升趋势, 其中, 2005—2007 年土地生态安全状态为“不安全”, 2008—2009 年安全状态为“临界安全”, 2010—2011 年安全状态为“较安全”, 2012—2014 年安全状态为“安全”; 制约2005—2014 年疏勒河流域土地生态安全水平提升的关键因子分别是人均耕地面积、森林覆盖率、人均水资源量、产水模数、第三产业产值与GDP 占比和耗水率, 其中, 森林覆盖率和产水模数影响最大, 主成分荷载达0.973和0.968。研究结果以期为疏勒河流域土地生态治理决策和人地关系和谐可持续发展提供科学依据。     

惠州市3座供水水库沉积物重金属污染特征

为了解惠州市供水水库沉积物重金属(Cr、Cu、Zn、Cd、Pb和Hg)污染状况和垂直分布特征,于2008年5月在惠州市3座具代表性的水库湖泊区采集柱状沉积物样品,运用ICPMS法检测沉积物中重金属含量,并采用地积累指数法(Igen)和潜在生态风险指数法(RI)进行污染评价,同时运用主成分分析(PCA)对沉积物中重金属的可能来源进行分析.结果表明:3座水库沉积物重金属含量随沉积深度的变化差异明显,一些重金属含量的垂直变化不明显,而另一些垂直变化明显(降低或升高),但各种重金属在不同水库沉积物中呈现特有的垂直分布特征.根据地积累指数可知,3座水库中沉积物主要以Zn和Pb污染最为严重,达到轻度至强度污染(含量分别为Zn:49.98 ～ 640.29 mg·kg-1;Pb:21.94～300.66 mg· kg-1),同时沉积物中部或底部受到轻度的Cu污染(含量为16.85 ～45.46 mg·kg-1),基本未受Cr、Cd和Hg污染.据6种重金属潜在生态风险系数[Er(i)]及潜在生态风险指数(RI)可知,3座水库沉积物的重金属潜在风险均处于较低水平.据PCA分析和相关资料可知,矿山开采与冶炼、城市化和农林业快速发展等人类活动影响了3座水库沉积物重金属的分布特征和污染.其中,Zn主要来源于矿产开采与冶炼;除矿产开采与冶炼导致沙田水库Pb污染外,机动车尾气排放和生活垃圾等是3座水库沉积物Pb污染的主要途径;Cu污染主要来源于农业和林业污染.     

太子河流域河流生态功能评价及其管理策略

在河段尺度下,采用指标评价法对太子河流域的水生生物多样性维持、生境维持、水环境支持和水文支持4项生态功能进行评价,排序求和得到河流的主导功能和综合功能评分. 结果表明：全部河段可评定为4个综合生态功能等级,整体上呈现由山区向平原区递减的趋势. 结合综合生态功能和主导生态功能评价结果,提出了6项河流生态管理策略.其中,对于水生生物多样性维持功能和生境维持功能的河段,管理策略以生态管理为主,即“生态保护”、“生态维持”和“生态修复”;对于水环境支持功能和水文支持功能的河段,管理策略则以开发管理为主,即“限制开发”、“优化开发”和“开发利用”.     

海河流域水体沉积物碳、氮、磷分布与污染评价

从全流域尺度上研究海河流域水体沉积物碳、氮、磷元素含量与分布特征,对研究海河流域水环境污染现状具有重要意义.本研究采集海河流域河流与水库163个表层沉积物(0～10 cm)样品,测定沉积物有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)的含量,运用有机指数与有机氮方法评价沉积物污染状况.结果表明: 海河流域沉积物TOC、TN、TP含量具有较大的空间异质性,下游平原区明显高于山区,北四河下游平原、黑龙港及运东平原含量较高,永定河山区、北三河山区、滦河流域含量相对较低,河流沉积物TOC含量显著高于水库沉积物,而TN、TP含量与水库沉积物没有显著差异.TN与TOC、TP含量呈显著正相关(r=0.704,P<0.01;r=0.250,P<0.01).全流域有机指数总体属于“较清洁”水平,北四河下游平原总体已接近有机污染水平.全流域有机氮总体处在“尚清洁”水平,北四河下游平原、黑龙港及运东平原流域存在有机氮污染.海河流域河流、水库沉积物具有相似的污染强度.沉积物C/N平均值为12.71,表明TOC多来源于藻类等浮游动植物,其次是高等植物,水库C/N值比河流高,陆源物质输入对水库沉积物TOC的贡献比对河流大.     

密云水库沉积物磷形态分布特征

沉积物中磷的形态是影响沉积物-水界面磷交换过程重要的因素。本文采用连续提取法对密云水库白河库区沉积物基本特性和磷形态特征进行了分析。结果表明:密云水库白河库区总磷含量为505.11~829.56 mg·kg~(-1),各形态磷含量从高到低排序为HCl-PBD-PNaOH-PNH_4Cl-P;HCl-P和BD-P是密云水库沉积物磷的主要形态,两者在沉积物磷中所占比例为53%~80%;在空间分布上,总体表现为深水区及白河与潮河之间的过渡区域总磷含量较高,可能与该区域沉积物粒径较小有关;根据上覆水与间隙水之间的总磷浓度梯度,可判断出,入库(套里)及过渡区(库北)沉积物表现为源,释放总磷到水体中,而其他地方则表现为汇,这是由沉积物磷形态组成和上覆水溶解氧和温度共同作用的结果;2013年沉积物各形态磷形态含量比2002年均有所下降,表明密云水库上游综合整治措施初显成效。