筑坝拦截对深水型水库硫循环的影响——以龙滩水库为例

选取珠江上游深水型水库龙滩水库为研究对象,于2019年4、7、10月和2020年1月4个季节采集了水库支流表层水、库区分层水和下泄水,分析其水化学参数、SO₄^2-浓度及δ³⁴S_SO4与δ¹⁸O_SO4同位素组成,基于冗余分析和贝叶斯稳定同位素混合模型等手段,阐明了筑坝拦截影响下的水动力条件改变对龙滩水库水体硫循环的影响。结果表明：龙滩水库SO₄^2-的主要来源是硫化物矿物氧化(以O₂或Fe³⁺为电子受体),此外,还包括大气降水、人为源。筑坝拦截后,水体SO₄^2-浓度以及δ³⁴S_SO4和δ¹⁸O_SO4值波动范围显著增大。筑坝蓄水会导致水体相对水柱稳定度(relative water column stability, RWCS)升高,在较高的RW...     

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。     

河道型水库溶解无机碳同位素组成特征与来源——以万安水库为例

以江西万安水库为研究对象,于2014年9月至2015年6月进行4次季节性采样,对该区域9处采样点的溶解无机碳(DIC)及其同位素(δ13CDIC)进行分析。结果表明:夏、秋季DIC含量较春、冬低;δ13CDIC也较冬、春季偏负。DIC含量从上游到下游呈下降趋势,碳同位素值则趋于偏正。光合作用与有机质分解是影响库区表层水体δ13CDIC值变化的主要因素。垂直剖面上,表、底层水温等参数差异不显著,上下水体混合较为均匀。DIC含量基本上随深度的增加而增大,δ13CDIC值趋于偏负。利用质量平衡计算得出:入库水体中DIC约57%来自于土壤CO2,而坝下水体中DIC约49%来自土壤CO2,万安水库拦截对河流地球化学过程信息有一定的改造作用。     

水汽来源和环境因子对湖南会同大气降水氢氧同位素组成的影响

氘(D)和¹⁸O是水中常见的环境示踪剂,研究大气降水氢氧稳定同位素组成是研究区域及全球水循环过程的必要前提。为了揭示降水同位素组成对环境因子的响应机制,本研究在中国科学院会同森林生态实验站收集了2017年5月—2019年8月149次不同量级大气降水样品及环境因子数据,分析该地区大气降水氢氧同位素的时间变化特征,探讨水汽来源和环境因素对降水氢氧稳定同位素组成的影响。结果表明: 湖南会同大气降水线方程为: δD=(7.45±0.17)δ¹⁸O+(10.10±1.25) (R²=0.93,P<0.01),斜率比中国及全球大气降水线斜率略低;大气降水中稳定同位素组成与局地环境因子密切相关,并对季风气候中的水汽来源响应敏感,表现为夏季风期间¹⁸O和D贫化,冬季风期间¹⁸O和D富集;夏季风期间,受到孟加拉湾、南海和西太平洋在夏季风和季风后3种不同气压下远距离海洋水汽的影响,过量氘均值接近全球平均值;冬季风期间,大气降水氢氧同位素值受到远距离西风气团、孟加拉湾退化热带海洋气团、季风前期内陆水汽和局地环境因子的共同作用,大气降水线斜率偏低,过量氘值偏大。     

桂西北喀斯特小流域降雨稳定氢氧同位素组成及影响因素

气候变化背景下,降雨稳定氢氧同位素的变化对以快速的地表-地下水文过程为主要特征的喀斯特生态水文研究有重要意义。以桂西北典型喀斯特峰丛洼地小流域为研究对象,测定2013年至2018年日尺度及2019年至2020年8场大雨或特大暴雨的雨水稳定氢氧同位素组成,分析降雨稳定氢氧同位素变化特征及其影响因素。结果表明,研究区夏半年以海洋性水汽为主,冬半年以干燥的大陆性气团为主,导致夏半年降水δD、δ¹⁸O和氘盈余值显著(P<0.05)低于冬半年。降水的稳定氢氧同位素存在显著的反温度效应和雨量效应,即δ¹⁸O值与温度呈显著(P<0.001)负相关,与降雨量呈显著(P<0.001)正相关。次降雨过程中,持续时间较长(>9.5 h)的降雨存在显著的(P<0.05)雨量效应,特大暴雨则不存在雨量效应,与大气或地理因素有关。研究区水汽来源及降水强度存在明显的时间差异,因此在开展喀斯特小流域生态水文过程研究时,需要关注降水稳定氢氧同位素组成在不同时间尺度上的变化特征。     

网箱养鱼对水库水体甲基汞的影响

分别在2010年9月(暖季)和2011年3月(冷季),选取乌江渡水库网箱养鱼区和距离网箱100～200m的对照区(库心),对水体不同形态汞及其他相关参数进行了研究,以揭示网箱养鱼对水库汞地球化学行为的影响。结果表明,暖季养鱼区水体总汞含量为(2.04±0.53)ng·L-1,甲基汞含量为(0.146±0.231)ng·L-1,对照区水体总汞含量为(3.33±2.39)ng·L-1,甲基汞含量为(0.380±0.577)ng·L-1;冷季养鱼区水体总汞含量为(3.04±1.53)ng·L-1,甲基汞含量为(0.047±0.028)ng·L-1,对照区水体总汞含量为(3.24±1.23)ng·L-1,甲基汞含量为(0.046±0.013)ng·L-1;养鱼区与对照区总汞含量(n=35,P=0.875)、甲基汞含量(n=35,P=0.091)均无显著差异。结合对养鱼区与对照区水体中其他各参数(总氮、总磷、溶解性有机碳、叶绿素、温度、溶解氧等)综合分析表明,由于水库蓄水与泄水发电对水库水体的扰动及水库自身水体的交换作用导致水体呈混匀状态,网箱养鱼造成的水体甲基化程度差异不显著;而水库水体季节性分层造成的水体底部厌氧和温度的变化是影响水体甲基汞含量及分布的主要因素之一。     

哈尼梯田区优势景观类型对泉水氢氧同位素效应的影响

氢氧稳定同位素是示踪流域水循环过程的有效手段,流域景观类型及其格局对泉水同位素效应的影响是景观生态学与同位素水文学的全新交叉领域.本文以哈尼梯田文化景观遗产核心区的全福庄河小流域为研究对象,在2015年3月—2016年3月间,逐月在海拔1500 m的梯田、1700 m的梯田和1900 m的森林景观类型下分别采集78个泉水样和39个大气降水样进行氢氧稳定同位素分析.结果表明:小流域的优势景观类型是森林和梯田,两者面积分别占总面积的66.6％和22.1％,并具有森林在上、梯田在下的垂直格局.相关分析表明,泉水除受降水补给外,还受到景观内其他同位素值偏正的水源补给,景观位置较高的森林区泉水主要由降水补给,位于森林之下的梯田泉水受大气降水、河水、梯田水、地下水等多种水源补给,其同位素混合作用强烈;泉水δ¹⁸O和δD值整体海拔效应明显,其海拔梯度分别为-0.125‰·(100 m)^-1和-0.688‰·(100 m)^-1;研究区氘盈余值随海拔升高而增大与景观格局和同位素循环过程有关.总之,优势景观类型对泉水氢氧同位素效应具有显著影响,泉水氢氧同位素可作为景观水文过程对景观格局的响应指标.     

稳定氢氧同位素示踪水汽来源对哈尼梯田降水补给的影响

稳定氢氧同位素可有效示踪区域降水水汽来源,旱季降水补给对大规模哈尼梯田的持续存在具有重大影响。以哈尼梯田世界遗产核心区的全福庄河流域为研究对象,在2015年11月—2016年4月间的旱季期间逐月采集处于不同海拔的7个样点的降水样品42个,分析其稳定氢氧同位素组成的变化及其影响因子,并利用后向轨迹模型(HYSPLIT)追踪其水汽来源。结果表明:1)该区局地大气降水线方程为δD=7.31δ¹⁸O+19.8 (R²=0.94,P<0.01,n=42),斜率较全球降水线小而截距偏大,说明研究区有多个水汽来源地。2)旱季降水δ¹⁸O和d-excess在前期快速富集,后期δ¹⁸O富集的速度减缓,d-excess则快速降低,体现出水汽来源具有时间差异,但两者在空间变化上不明显。3)旱季降水δ¹⁸O与降水量、温度和相对湿度的多元线性回归方程为:δ¹⁸O=-0.002P-0.86T-0.39H+38.22 (R²=0.96,P=0.05),表明其...     

环境条件对植物稳定碳同位素组成的影响

植物稳定碳同位素技术是近年兴起的一项快速、可靠的技术。利用稳定碳同位素技术可以揭示碳同化的过程的许多方面的信息。1 3C和1 2 C同位素效应 ,使它们在进行碳循环时发生稳定碳同位素的分馏。植物光合作用过程中CO2 经气孔扩散分差和RUBPCase及PEPCase羧化分馏是造成植物稳定碳同位素比率 (R =1 3C/ 1 2 C)不同于源CO2 中碳同位素比率的主要原因。遗传因素和环境因子同时决定植物碳同位素组成。植物稳定碳同位素技术同时还是古气候重建和预测未来环境变化的理论基础。本文综述了光照、温度、水分、二氧化碳、矿质营养、盐分和大气污染物等环境因素对植物稳定碳同位素组成影响方面的研究进展。     

环境条件对植物稳定碳同位素组成的影响

植物稳定碳同位素技术是近年兴起的一项快速、可靠的技术。利用稳定碳同位素技术可以揭示碳同化的过程的许多方面的信息。13C和12C同位素效应,使它们在进行碳循环时发生稳定碳同位素的分馏。植物光合作用过程中CO2经气孔扩散分差和RUBPCase及PEPCase羧化分馏是造成植物稳定碳同位素比率(R=13C/12C)不同于源CO2中碳同位素比率的主要原因。遗传因素和环境因子同时决定植物碳同位素组成。植物稳定碳同位素技术同时还是古气候重建和预测未来环境变化的理论基础。本文综述了光照、温度、水分、二氧化碳、矿质营养、盐分和大气污染物等环境因素对植物稳定碳同位素组成影响方面的研究进展。     

提取方式对土壤和植物水分提取率的影响及其氢氧同位素分析

氢氧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,而土壤水和作物水的提取方法是氢氧同位素研究最关键的一步。本文采用真空蒸馏和共沸蒸馏2种提取方法对不同含水量(35%、25%和15%)下的土壤(红粘土、红砂土和水稻土)和植物(橘树和水稻)茎叶的水分分别进行了提取,并对提取出的水分进行了氢氧稳定同位素的对比分析,旨在提出合适的提取方法。结果表明:真空蒸馏对土壤和植物水分提取率显著高于共沸蒸馏(P<0.001);土壤含水量和土壤类型对水分提取率影响不显著;而水稻水分提取率显著高于橘树(P<0.001),且叶的水分提取率显著高于茎(P<0.001)。真空蒸馏提取出土壤水分的δD和δ18O值与标准样的差异不显著,而共沸蒸馏下提取出土壤水分的δD与标准样差异显著(P<0.001),水稻叶和橘树叶的δD和δ18O值高于茎。研究表明,真空蒸馏比共沸蒸馏更适合土壤和植物水分的提取且其提取出的水分更能真实反映样品中氢氧同位素组成。     

城市化对蝴蝶多样性的影响:以重庆市为例

2005年5–10月,自重庆市沙坪坝区到北碚区沿城市生境梯度选取了5个断面(沙坪公园、南溪口、回头坡、鸡公山和缙云山),进行蝴蝶取样调查。共采获蝴蝶4,802只,隶属11科41属65种。统计分析表明,东方菜粉蝶(Pieriscanidia)、菜粉蝶(P.rapae)和酢浆灰蝶(Pseudozizeeriamaha)等3种为优势种,青凤蝶(Graphiumsarpedon)、宽边黄粉蝶(Euremahecabe)、连纹黛眼蝶(Lethesyrcis)、黄钩蛱蝶(Polygoniac-aureum)、点玄灰蝶(Tongeiafilicaudis)和直纹稻弄蝶(Parnaraguttata)等9种为常见种。多样性指数变化趋势为缙云山>回头坡>鸡公山>南溪口>沙坪公园。沿城市生境梯度,从人为干扰较大的沙坪公园(城市化水平较高的代表)到人为干扰较小的缙云山(城市化水平较低的代表),蝴蝶多样性指数基本呈递增趋势,且植被种类丰富度越高、覆盖率越高、日照量越高的生境,蝴蝶种类和数量越多,蝴蝶多样性指数也越高。蝴蝶的多样性特征可以作为城市生境质量和环境变化的指标。     

单层刺网不同网目渔获组成——以上海青草沙水库为例

2010—2012年采用刺网(多网目单层刺网和单网目三层刺网)、电捕、底拖网和地笼对上海青草沙水库的鱼类多样性进行了调查.调查共采集到鱼类34种,隶属8目、12科,其中鲤形目鱼类物种数最多(19种)、鲈形目次之(6种).多网目单层刺网仅采集到鱼类19种,其中刀鲚为优势种.聚类分析表明,单层刺网网目规格对渔获物物种组成影响较为显著,网目为2 cm的网片的渔获物优势种为刀鲚和贝氏〖FK（W*8/9。1〗〖PS5号F体.eps,BP#〗〖FK)〗
,其他网目网片优势种为刀鲚.渔获物物种数和单位努力捕获数量均有随着网目规格增大而下降的趋势.网目规格对优势种刀鲚的体长分布影响显著,且随着网目规格的增加而增大.为更加科学合理地评估某水域的鱼类群落多样性,需要结合多种采样方法进行鱼类调查.     

沙颍河流域人为输入对水体水化学组成的影响

人类活动输入影响河流水体化学组成,增加经河流体系向海洋输出物质的通量,影响全球物质循环过程.有效识别人为输入的影响途径和范围对于量化人类活动对全球物质循环的影响具有重要作用.沙颍河是淮河上游最大支流,流域水体受人为输入影响严重,通过研究沙颍河流域强人为输入对河水水化学组成的影响过程,有利于弄清楚强烈人为活动干扰下河流输...     

应用氢氧稳定同位素对极端干旱区蒸发水分来源的确定

长期监测发现敦煌莫高窟窟顶戈壁存在稳定的蒸发水分。为了进一步厘清蒸发水分的来源,利用拱棚-凝结法定期收集蒸发水分,应用水同位素示踪原理监测凝结水分、莫高窟降水和潜水的δD和δ~(18)O值,以揭示戈壁蒸发水分的来源。结果表明,蒸发水分的δD、δ~(18)O平均值分别为-33.06‰和-5.33‰,莫高窟降水为-66.44‰和-8.57‰,潜水为-72.19‰和-9.75‰,说明当地潜水并非来自于莫高窟降水;通过经纬度和海拔,应用在线降水同位素计算的当地降水δD和δ~(18)O值(-60.00‰,-8.50‰)和降水加权平均值(-5.30‰,-0.75‰)同样表明,当地降水不是地下潜水的合理来源,而党河源区(野马山)的降水(-86.00‰,-12.00‰)才是地下潜水的真正来源。土壤水分蒸发实验与土壤垂直剖面水分检测表明,戈壁深厚包气带土壤在潜水水汽向上运移过程中选择了δ值相对较高的潜水水分,因此,戈壁蒸发水分来自地下潜水,存在清晰的来源通道。极干旱区蒸发水分来源的再确定为蒸发潜水的利用奠定了基础,对极干旱区生态恢复有重要意义,并为干旱、半干旱区地下水的利用提供了新视角,为莫高窟洞窟水分来源研究亦提供了重要参考。     

亚热带水库浮游植物群落季节变化及其影响因素分析--以汤溪水库为例

通过调查汤溪水库2003年水文、水质和浮游植物数据,分析了浮游植物群落季节变化的影响因素。结果表明,汤溪水库浮游植物丰度与群落结构具有明显季节变化。丰水期浮游植物丰度明显高于枯水期,并以7月份最高（〉10^4 cells ml^-1）。全年中,蓝藻（Cyanophyta）与硅藻（Bacillariophyta）比例变化较大,二者呈相反的变化趋势。1月份硅藻占较高比例（63.1％）,蓝藻较低（〈20％）;3、5、7月份蓝藻比例较高（分别为45．6％、55．9％、87．7％）,而硅藻较低（30．1％、25．9％、1．1％）;11月份硅藻与绿藻比例相当（各占40％）,蓝藻低于20％;12月份硅藻与蓝藻比例分别为25．6％与38．2％。3月份和丰水期浮游植物优势种主要为铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）、假鱼腥藻（Pseudoanabaena）和线形粘杆藻（Gloeothece linearis）等蓝藻种类,枯水期的1月、11月和12月主要以曲壳藻类（Achnanthes）、模糊直链藻（Melosira ambigua）、颗粒直链藻（Melosira granulata）和梅尼小环藻（Cyclotella meneghiniana）等硅藻种类为优势种。枯水期营养盐可能对浮游植物生长彤成限制,但相关性分析表明,营养盐并不是汤溪水库浮游植物群落季节变化的主要影响凶素。汤溪水库全年水体较稳定,在全年范刚内水动力学对浮游植物群落季节变化没有明显影响,但丰水期5月份至7月份优势种的变化可能主要受水动力学的影响。水温与蓝藻丰度呈显著正相关,与硅藻呈显著负相关,表明水温可能是引起汤溪水库浮游植物群落季节变化的主要因素。     

城市化对城市麻雀栖息地利用的影响:以北京市为例

本文以北京市为例研究了城市化水平不同的8个区域中麻雀(Passermontanus)的数量分布现状以及影响麻雀分布的栖息地因子。结果表明,越冬期和繁殖期的麻雀数量均与城市化程度呈显著的负相关关系;城市化程度高的城市中心商业区、高层居民区和城市主干道中的麻雀数量均很少;城市化程度较低的城乡结合区、公园、城市的平房区及古建筑区域中麻雀数量均较多;高校校园和低层楼房居民区,虽然城市化程度相对较高,但由于植被较丰富,麻雀数量也较多。平房面积、针叶树数量、阔叶树数量、空调数量、高层楼房的面积、硬化地面的面积、人流量及车流量是影响麻雀栖息地利用的重要因素。其中平房面积、针叶树、阔叶树、空调的数量增加,可为麻雀提供栖息条件而有利于麻雀的利用;硬化地面的面积、高层楼房的面积、人流量及车流量的增加,由于减少了杂草等麻雀的食物来源并增加了干扰,不利于麻雀的利用。结果表明,虽然麻雀是一个适应人类生活环境的物种,但在快速的城市化变迁中,它已表现出对高度城市化环境的不适应。在城市的规划与建设中,应考虑到为以麻雀为代表的城市鸟类提供生存必要的植被和繁殖场所,构建人鸟和谐共存的生态城市。     

氨氮对软体动物生长的影响:以铜锈环棱螺为例

为探究氨氮对底栖动物的毒性效应,在位于湖北保安湖的近自然生态系统(单个水域面积约600 m²,水深约1.5 m)中开展了为期1年的模拟实验,分析了6个不同氨氮浓度[N25>N20>N15>N10>N5>N0(对照);0.2—33.7 mg/L]条件下,大型底栖动物(软体动物)群落特征的差异。结果表明:(1)实验系统中采集的软体动物主要为铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa);(2)从B. aeruginosa密度来看, N0、N5、N10和N15处理相差不大[28(0—85) ind./m²],均显著高于N20和N25处理[5(0—29) ind./m²](P<0.05);(3)从B. aeruginosa生物量来看,N0、N5、N10、N15和N20处理相差不大[40.0(0—85.5) g/m²],均显著高于N25处理[0.8(0—4.0) g/m²](P<0.05);(4)从B. aeruginosa壳长、壳宽和带壳...     

水体pH对尼罗罗非鱼生长、营养组成和肉质的影响

为研究水体pH对尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)生长、营养组成和肉质的影响, 实验设置低pH(Low pH: 4)、对照(Control: 7.2)和高pH(High pH: 8.5)三个水体pH梯度, 投喂初重为(1.9±0.1)? g的尼罗罗非鱼10周, 并测定其生长性能、血清生化指标、肌肉营养成分和肉质相关指标。结果显示, 相较于对照组, 高pH和低pH水环境造成尼罗罗非鱼的增重率显著降低(P<0.05), 肝糖原累积显著增高(P<0.05), 同时也造成血清中甘油三酯的含量显著降低(P<0.05)及肝功能指标血清谷草转氨酶、谷丙转氨酶的活性显著增高(P<0.05)。另外, 高pH水环境导致尼罗罗非鱼脏体比和肌肉黏性显著降低(P<0.05), 肌肉蒸煮损失、肌肉和血清中乳酸含量显著增高(P<0.05)。同时, 高pH组罗非鱼肌肉的PUFA, 特别是n-3 PUFA的相对含量显著提高(P<0.05), 肌肉脂肪酸营养价值得到提升。而低pH水环境则会造成罗非鱼的脏体比和饲料系数显著提高(P<0.05), 及肌肉弹性的显著降低(P<0.05)。综上所述, 尽管高pH水环境会使罗非鱼肌肉中n-3 PUFA含量有所提高, 但是整体来看, 高或低pH水环境均不利于尼罗罗非鱼的健康生长和肌肉品质的提升。