• 2018年第30卷第6期文章目次
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    • 2018年总目次

      2018, 30(6):I-VII.

      摘要 (5743) HTML (226) PDF 1.38 M (4598) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >综述
    • [专稿]近年长江中下游径流节律变化、效应与修复对策

      2018, 30(6):1471-1488. DOI: 10.18307/2018.0601

      摘要 (10249) HTML (7609) PDF 8.19 M (9879) 评论 (0) 收藏

      摘要:近十余年长江上游大量兴建大型水库,蓄水、调节和拦沙对中下游河川径流和泥沙产生了深刻影响.河川径流减少,径流季节提前,伏秋(特别是10月)流量显著降低、变差系数增大,97%严重干旱频率情景变成80%~85%.同时,宜昌和出海输沙量分别减少93%和70%,中下游河槽冲刷下降1~3 m,三峡蓄水后仅13年清水冲刷幅度和范围已超过三峡预期30年的冲刷上限,目前仍呈加速趋势.干流各站平均水位下降2~4 m,与此同时河道同流量洪水位反而升高.水库调节是水位降低的主要原因,河道冲刷更加剧水位降低,当前水位变化对防洪和生态都不利.汛后流量和干流水位提前降低使洞庭湖和鄱阳湖(两湖)提前干枯、松滋等"三口"入湖水量减少,伏秋高热季节两湖生态环境面貌发生了根本变化.汛后流量减少甚至显著增加长江大通十月流量小于15000 m3/s几率和上海长江水源受咸潮影响风险,10月咸潮入侵变成最严重时段必须引起高度重视.我们认为,径流和径流节律变化是当前长江生态环境最主要问题之一.建议以"水资源工程"重新定位上游大型工程、以"水资源优先"优化流域管理和切实回归既定三峡工程运行原则等统一调度和改善中下游水情;通过水库挖泥等措施修复长江物质通量,抑制中下游剧烈冲刷和稳定河流格局;加强中下游蓄滞洪区等防洪能力建设,为最大限度降低上游水库防洪和蓄水压力创造条件;主要通过改善上游水库调度维护两湖环境条件,"引清水入洞庭"和"增加供水设施建设"加强两湖适应能力.这是长江修复和保护重点.

    • 沉积物-水界面污染物迁移扩散的研究进展

      2018, 30(6):1489-1508. DOI: 10.18307/2018.0602

      摘要 (14868) HTML (9268) PDF 3.63 M (11758) 评论 (0) 收藏

      摘要:污染物在沉积物-水界面的迁移扩散对研究其环境生物地球化学循环过程和评估水生态系统质量具有重要意义.本文回顾了关于沉积物-水界面的基本研究历程,重点介绍沉积物-水界面的垂向结构以及扩散边界层(DBL)的作用,展示污染物在沉积物-水界面的多维度分布(一维垂向、二维平面和三维立体)及其在沉积物-水界面的扩散过程,详细总结影响污染物在沉积物-水界面迁移扩散的环境因素(包括温度、溶解氧或氧化还原条件、pH值、离子强度或盐度、沉积物组成、共存污染物、溶解性有机质、水动力条件、生物扰动、微生物以及其他因素),讨论当前关于沉积物-水界面污染物扩散通量估算几种方法的优缺点,最后,对沉积物-水界面污染物扩散研究在未来发展需要关注的几个方面进行了展望.

    • >研究论文
    • 太湖西部环湖河道污染物输移速率变化特征

      2018, 30(6):1509-1517. DOI: 10.18307/2018.0603

      摘要 (10352) HTML (1245) PDF 1.40 M (6005) 评论 (0) 收藏

      摘要:阐明污染物出入湖输移速率对于湖泊陆域污染控制具有重要意义.本文研究了太湖西部主要环湖河道总氮(TN)、溶解性总氮(DTN)、总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)和高锰酸盐指数(CODMn)输移速率变化特征.结果表明环湖河道上述指标净输入速率分别为707.9、727.0、28.8、18.2和700.9 g/s.城东港、百渎港、大浦港和沙塘港4条河道TN、DTN、TP、DTP和CODMn输入速率分别占西部河道总输入速率的62.7%、63.6%、67.1%、66.6%和64.8%.太浦河、长兜港和大钱港TN、DTN、TP、DTP和CODMn输出速率占总输出的86.5%、86.9%、85.0%、85.3%和80.6%.污染物净输入速率受水情影响,TN和DTN浓度汛前最大,而TP、DTP、CODMn浓度汛期增大,汛后分别降低44.2%、48.8%和39.8%.城东港氮、磷输入速率受浓度控制,其他河道各指标输移速率受流量控制.近岸湖体TN浓度与入湖速率呈显著正相关,而离岸湖体TN、TP、CODMn浓度对入湖速率的变化响应不明显.

    • 湖泊污染底泥疏浚后新生沉积物-水界面溶解氧的动态响应

      2018, 30(6):1518-1524. DOI: 10.18307/2018.0604

      摘要 (6920) HTML (1450) PDF 1.22 M (5243) 评论 (0) 收藏

      摘要:借助微氧电极测试技术对太湖贡湖湾试验区疏浚后的新生界面溶解氧动态进行一年的跟踪调研,分析溶解氧在新生微米级界面的分布特征、扩散通量以及界面附近有机质矿化速率.结果表明疏浚后半年内,溶解氧在表层沉积物的侵蚀深度增大,氧化层明显加厚.氧气在新生界面表层沉积物中呈指数下降,但衰减相对较缓.在连续一年的跟踪调查中发现,仅秋季新生界面附近溶解氧浓度明显高于对照,而在其他月份无差异.污染底泥疏浚后一个月内氧扩散通量及有机碳矿化速率下降最为明显,仅为疏浚前的13%,其他月份沉积物-水界面氧的扩散通量、氧气的消耗速率、有机碳的降解速率均有不同程度下降,疏浚后新生界面氧气交换速率下降以及由此导致的有机碳矿化过程变缓可能深刻影响界面生源要素的迁移过程.

    • 白洋淀沉积物-沉水植物-水系统重金属污染分布特征

      2018, 30(6):1525-1536. DOI: 10.18307/2018.0605

      摘要 (9340) HTML (1725) PDF 2.22 M (5442) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过对白洋淀沉水植物及对应沉积物和水中Cd、Pb、As含量测定,以期揭示白洋淀沉积物-沉水植物-水系统中重金属污染状况及分布规律,明确不同沉水植物对重金属的富集能力.结果表明,地表水Cd、Pb、As浓度均符合我国地表水I类水质标准,不同采样区重金属浓度差异不显著.上覆水Pb浓度显著高于地表水和间隙水,间隙水As浓度显著高于地表水和上覆水;地积累指数法和潜在生态危害指数法评价结果表明,沉积物中重金属污染程度表现为Cd > Pb > As,Cd污染最严重,达到"轻度-偏重度"污染程度,"中等-极强"生态危害级别,As为清洁水平,不同采样区重金属污染程度表现为生活水产养殖区 > 纳污区 > 淀边缘区;沉水植物重金属富集能力表现为金鱼藻(Ceratophyllum demersum L.) > 菹草(Potamogeton crispus L.)和穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.) > 篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus L.).植物体内重金属含量与体内氮、磷含量呈显著正相关,氮、磷营养盐影响沉水植物对重金属的富集.

    • 白洋淀沉积物氮磷赋存特征及其内源负荷

      2018, 30(6):1537-1551. DOI: 10.18307/2018.0606

      摘要 (8179) HTML (2099) PDF 2.14 M (5720) 评论 (0) 收藏

      摘要:白洋淀环境整治对区域生态文明建设具有重要意义,然而,目前对加剧白洋淀富营养化的内源氮、磷污染负荷依然缺乏系统的研究.本研究以野外调研和室内培养实验相结合形式,在白洋淀主要水域内采集原位柱状沉积物样品,详细地研究了白洋淀沉积物中氮、磷赋存形态、间隙水中氮、磷剖面特征以及沉积物-水界面氮、磷交换特征.结果表明,白洋淀沉积物总氮、总磷含量分别为1230.8~9559.0 mg/kg(均值2379.5 mg/kg)和344.4~915.4 mg/kg(均值608.4 mg/kg),氮、磷累积污染量大.沉积物中铵态氮赋存量大(3.2~175.8 mg/kg),由此导致间隙水中铵态氮浓度较高,最高达到28.8 mg/L.沉积物磷形态以Ca-P和Fe-P为主,分别占总量的38.3%~76.1%和3.98%~18.0%,间隙水中磷酸盐浓度已接近甚至高于国内外典型富营养湖区.间隙水中高浓度的铵态氮和磷酸盐导致沉积物-水界面氮、磷交换通量较高,铵态氮平均释放和扩散通量分别为106.37和12.42 mg/(m2·d);磷酸盐平均释放和扩散通量分别为15.06和2.33 mg/(m2·d),沉积物内源氮、磷污染负荷较高,已严重威胁到白洋淀水环境质量,迫切需要整治.其中,北部河口区域以及中部府河入湖区和人口密集活动区沉积物氮、磷内源负荷尤为突出,应成为白洋淀沉积物内源污染整治的关键区域.

    • 水动力条件对沉积物-水界面氧通量的影响

      2018, 30(6):1552-1559. DOI: 10.18307/2018.0607

      摘要 (7351) HTML (1722) PDF 1.56 M (5617) 评论 (0) 收藏

      摘要:氧环境决定了水体沉积物中各种生命所需元素的最终归趋,沉积物-水界面是水相与沉积物相氧传递的重要场所,而水动力条件是影响沉积物-水界面氧传递的重要因素.选择三峡库区一级支流御临河为研究对象,根据长年监测数据建立实验室模型,采用声学多普勒流速测试仪及微电极测试系统构建了非侵入式涡度相关测试系统,探究了不同水动力条件对沉积物-水界面氧通量的影响.结果表明:水体静止状态下沉积物-水界面溶解氧浓度随时间的增加而减少,非静止状态下随时间的增加而增加;沉积物-水界面氧通量随水体流速的增加而增加.根据氧通量求解对应流速下垂直涡动扩散系数并进行线性拟合,当水体流速为0.01~0.14 m/s时,垂直涡动扩散系数与水体流速的相关性最好,此时沉积物-水界面氧通量的传递以涡动扩散为主导.

    • 基于修正SWAT模型的岩溶地区非点源污染模拟初探——以横港河流域为例

      2018, 30(6):1560-1575. DOI: 10.18307/2018.0608

      摘要 (7162) HTML (2367) PDF 5.19 M (5436) 评论 (0) 收藏

      摘要:岩溶流域含水系统的主要特征之一是连通地表的落水洞等垂直管道将近水平的地下暗河联系起来,降水及其形成的地表径流可以通过这些管道迅速地灌入地下河系,从而改变了水及其所携带的非点源污染物质在垂直与水平方向的传输速度与数量,使岩溶流域内地表-地下之间的物质交换与传输过程变得比较复杂;应用广泛的SWAT模型在模拟岩溶地区的水文、水质时会存在一些不足与局限.为此,本文针对岩溶水系统特征,引入落水洞、伏流、暗河的水文过程以及主要营养盐的输移过程,修正SWAT模型原有的水文循环过程及相关算法,改变其只适用于松散均匀介质流域非点源污染模拟的单一特征,并研究建立适合于岩溶流域的非点源污染模型和相应的模拟方法.选取横港河流域岩溶地区作为非点源污染的对象,应用修正后的模型通过控制性的模拟方法和敏感性性分析,定量评估落水洞、伏流、暗河等岩溶特征对氮、磷等主要非点源污染物质输移的影响及其带来的时空效应,并进一步探讨落水洞、伏流、暗河等对地表-地下水文与营养盐的交互作用及转换机理.结果表明,岩溶特征对流域的氮、磷负荷有增加作用,其中总磷的增加明显大于总氮的增加,总磷和总氮的增量分别为0.86%和2.12%;植被岩溶指数的增加会导致流域可溶性磷、有机磷的产出量增加,有机氮、地表产流中硝酸氮和沉积磷的产出量则居其次,落水洞改变了降雨的产流方式,增加了落水洞所在流域的有机磷和有机氮的产出,其增量变化在0~0.7和0~0.3 kg/hm2之间.

    • “引江济淮”工程对安徽菜子湖水龄分布的影响

      2018, 30(6):1576-1586. DOI: 10.18307/2018.0609

      摘要 (7249) HTML (2661) PDF 8.20 M (5416) 评论 (0) 收藏

      摘要:菜子湖是"引江济淮"工程的重要输水通道,其水体输运和物质交换将因输水工程发生改变.本文基于环境流体水动力学模型(EFDC)建立了菜子湖水龄模型,在将模型与实测水文数据验证满足精度的前提下,设计14种方案计算菜子湖在季风影响下的水龄,工程实施期间菜子湖在丰、平、枯季的水龄与流场,以及枯水季调水情景下同风速8种风向和强风向3种风速时的水龄.数值试验的模拟结果表明:菜子湖湖体水龄分布具有时空差异性,无风条件下,春、夏、秋、冬季的湖体的平均水龄分别为120.93、33.19、92.92、101.48 d,而在季风影响下,春、夏、秋、冬季平均水龄分别为75.23、32.45、81.80、66.16 d;西部L2湖水龄较长,东部L1湖和南部L3湖水龄较短;输水工程将改变L1和L3湖的流场,对L2湖流场几乎无影响;输水工程实施后,菜子湖水龄分布主要受风场及输水影响,不同风向对菜子湖各湖区影响不同,西南风有助于L1湖水体交换,北风有助于L2湖水体交换,东风有助于L3湖水体交换,而当风向为东北风时,3个湖区水龄均较小;枯水季调水有利于L1湖和L3湖水体交换,但对L2湖水体交换作用不明显.

    • 水体浊度对风速、风向及其时间累积效应的响应——以太湖贡湖湾为例

      2018, 30(6):1587-1598. DOI: 10.18307/2018.0610

      摘要 (7193) HTML (1972) PDF 7.52 M (5514) 评论 (0) 收藏

      摘要:水体浊度是影响水下光场及营养盐循环的关键要素之一,其变化过程与水生生态环境演变关系密切.基于2015-2016年7个时段于太湖贡湖湾内外的金墅和上山村两站点的水体浊度及东山气象站的逐时风场数据,利用分位统计等方法,探讨了风速、风向及时间累积效应对水体浊度的影响.结果表明:在以风场驱动为主要动力来源的大型浅水湖泊中,春、秋两季水体浊度的变化频率高于夏、冬两季,且春季变率更为突出;冬季风场和水体浊度的变率均较夏季明显.风场(包括风速、风向及其累积时间)是影响水体浊度变化的关键因素.其中风速是主要决定性因子;风向对水体浊度有较明显的影响,其通过对风速效应的修正进而影响水体浊度,该修正作用可用三角函数表征;水体浊度变化同时还受前期风场累积的影响,其前期时间累积效应的有效时段为2~10 h.该研究给出了风速、风向及风场累积效应的耦合对水体浊度的影响模型,有助于弄清风场对水体浊度变化的影响机制.

    • 东太湖水温变化与水-沉积物界面热通量初探

      2018, 30(6):1599-1609. DOI: 10.18307/2018.0611

      摘要 (7874) HTML (2064) PDF 2.11 M (5261) 评论 (0) 收藏

      摘要:水温对沉水植被的生长和分布具有重要作用,水-沉积物界面热通量对浅水湖泊水温变化的影响值得关注.东太湖是我国东部典型的草型浅水湖区,采用自2013年11月至2015年10月对东太湖湖心进行的不同深度水体及沉积物温度高频观测数据,结合东太湖表层沉积物的热力学性质计算了水-沉积物界面热通量,分析了东太湖水温和水-沉积物界面热通量的变化特征并探讨了其影响因素.结果表明:东太湖各深度水体日升温过程随水深增加后延,升温过程夏季延长,冬季缩短;表层水温日变幅最大,底层水温日变幅次之,沉积物温度日变幅最小,各深度温度日变幅夏季最小、冬季最大;春季和夏季升温过程中各深度日均温变化沿水深存在约1天的延迟,秋季和冬季无此现象;2015年与2014年东太湖温度变化趋势相同,同比月均温差与气温差呈线性相关.沉积物8:00-19:00向水体放热增加或从水体吸热减少,19:00至次日8:00放热减少或吸热增加;3-9月从水体吸热,为热汇,10月至次年2月向水体放热,为热源,沉积物全年为湖泊热源;逐日水-沉积物界面热通量每月6至15日存在相对年变幅较小幅度的正弦式波动.水温和水-沉积物界面热通量的变化主要受太阳辐射和气温的影响,二者对气象参数的响应具有迟滞现象;水-沉积物界面热通量与水温呈负相关,其变化相对水温迟滞,水-沉积物界面热交换的主要作用为缓冲湖泊水体的热量变化;夏季,沉水植物能降低湖泊各层水温和垂向水温差.

    • 富营养化浅水湖泊生态修复中背角无齿蚌(Anodonta woodiana)对水质改善的影响

      2018, 30(6):1610-1615. DOI: 10.18307/2018.0612

      摘要 (10275) HTML (1774) PDF 858.47 K (5396) 评论 (0) 收藏

      摘要:滤水速率的快慢是决定滤食性河蚌对水质改善与否的关键,但受蚌龄大小、食物多少和季节变化的影响.以背角无齿蚌(Anodonta woodiana)为研究对象,设置幼龄蚌组、成年蚌组和无蚌对照组,在惠州西湖生态修复后的清水态和未修复的富营养化水体同时进行中型系统原位实验,测定了各处理组水层中氮、磷、总悬浮物(TSS)浓度和浮游藻类生物量(用叶绿素a(Chl.a)浓度表示)的季节变化,以研究蚌龄、食物和季节变化对背角无齿蚌水质改善的影响.结果表明,与对照组相比,背角无齿蚌提高了清水态水体总磷(TP)和铵态氮浓度,但对总氮(TN)、TSS和浮游藻类Chl.a浓度的影响不显著,表明其不能有效改善清水态水体水质;富营养化水体中,背角无齿蚌虽对水中TN浓度影响不显著,但显著降低了TP浓度、浮游藻类Chl.a浓度和TSS浓度;表明背角无齿蚌可改善富营养化水体水质;且富营养化水体中幼龄蚌的滤水速率显著高于成年蚌;幼龄蚌的滤水速率春季最大(0.132±0.018 L/(g·h)),夏季最小.因此,在富营养化水体修复前期,可通过放养本地滤食性河蚌,如背角无齿蚌,以改善水质,春季放养幼龄蚌更佳,为接下来的修复创造有利条件;而在生态修复后期的清水态水体中,单独的河蚌对水质改善效果不明显.本研究可为水生态系统保护和富营养化水体生态修复提供参考.

    • 宁波月湖水体中抗生素的分布与生态风险评价

      2018, 30(6):1616-1624. DOI: 10.18307/2018.0613

      摘要 (8312) HTML (1413) PDF 1.22 M (5101) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨城市湖泊中抗生素的污染分布特征和生态风险,以宁波月湖为研究对象,利用固相萃取、超高效液相色谱串联质谱法(HPLC-MS/MS)对月湖水体抗生素进行分析,并采用生态风险熵值法(RQ)和混合抗生素的风险法(MRQ)评价磺胺类、大环内酯类、喹诺酮类、β-内酰胺类、林可霉素(LIN)等10种抗生素的生态风险情况.结果表明:氨苄西林(AMS)的检出浓度最高,浓度变化范围在ND~382.0 ng/L;其次为头孢氨苄(LEX)、诺氟沙星(NOR)、磺胺间甲氧嘧啶(SMM)、LIN、阿奇霉素(AZM)、磺胺噻唑(STZ)、磺胺甲恶唑(SMX)、泰乐菌素(TYL)和磺胺嘧啶(SDZ),浓度范围分别为ND~283.0、ND~267.0、ND~219.0、31.50~209.0、ND~147.0、7.34~109.0、ND~104.0、ND~80.50和20.40~57.30 ng/L.月湖水体中10种目标抗生素的水平总体上高于自然湖泊,尤其β-内酰胺类和LIN在城市湖泊中广泛存在.生态风险评估的结果表明,LIN、TYL、SMX、NOR、AMS的生态风险值(RQ)值均大于1,具有高的生态风险;其余5种抗生素处于中或低的生态风险水平.本研究为城市湖泊抗生素生态风险问题的深入研究提供了一定的科学依据和基础.

    • 峡谷分层型水源水库表层沉积物溶解性有机物光谱特征

      2018, 30(6):1625-1635. DOI: 10.18307/2018.0614

      摘要 (7138) HTML (1578) PDF 1.74 M (5354) 评论 (0) 收藏

      摘要:结合三维荧光光谱技术(EEMs)与紫外吸收光谱(UV-vis),并利用平行因子分析(PARAFAC)的方法,对金盆水库表层沉积物中溶解性有机质(DOM)光谱的空间分布特征及来源进行分析,并探讨沉积物DOM的荧光组分与可溶性有机氮(SON)、可溶性无机氮(SIN)之间的相关性.结果表明,金盆水库表层沉积物DOM由3类荧光组分组成,分别是类富里酸C1(235 nm,315 nm/430 nm)、类色氨酸C2(220 nm,275 nm/330 nm)和类胡敏酸C3(265 nm/520 nm),各组分荧光强度占总荧光强度百分比的平均值分别为43.15%、31.54%和25.31%.表层沉积物DOM浓度在空间上呈现从上游到主库区先减少后增加的趋势.光谱斜率S275-295S350-400和光谱斜率比SR反映出各采样点陆源与内源占比的差异性.荧光指数、自生源指标和腐殖化指标都表明金盆水库沉积物DOM的来源具有内源与陆源双重特征.相关性分析表明,表层沉积物DOM各组分与SON和SIN均呈显著正相关,说明DOM与氮元素的迁移转化密切相关.

    • 冬季安徽菜子湖水位变化对主要湿地类型及冬候鸟生境的影响

      2018, 30(6):1636-1645. DOI: 10.18307/2018.0615

      摘要 (8173) HTML (1547) PDF 3.03 M (5468) 评论 (0) 收藏

      摘要:“引江济淮”工程调度运行后,水位抬升将影响越冬候鸟适宜生境(泥滩地和草本沼泽)的出露,并进而影响湿地植物和底栖生物出露程度,对越冬候鸟的栖息环境和食物可及性产生不利影响,尤其是影响到挖掘啄取集团和浅水取食集团的越冬水鸟.基于安徽菜子湖不同水位对应的遥感影像解译结果,分析了水位变化对菜子湖泥滩地和草本沼泽出露的影响,并构建了菜子湖主要湿地类型的面积对水位响应的函数关系.结果表明:候鸟越冬期菜子湖泥滩地和草本沼泽面积与水位均呈极显著负相关.当水位到达8.1和8.6 m时,菜子湖将分别减少约16.8%和10.0%以及30.4%和22.2%的泥滩地和草本沼泽.1956-2015年候鸟越冬期各月水位的变化趋势及水位大于8.1 m的机率分析表明,工程调度运行会对菜子湖生态水文过程产生一定影响.结果可为模拟不同水位对菜子湖主要湿地类型及面积的影响提供依据,并从工程的角度为菜子湖水位优化调度提供科学依据.但由于数据缺乏,未全面阐述湿地类型面积和生境的关系,研究存在一定的局限性.建议加强菜子湖候鸟越冬期生境适应性调度研究及生态环境监测,进一步掌握菜子湖越冬候鸟适宜生境及重要越冬水鸟种群数量和分布格局对水位变化的响应,用科学实验和生态环境监测数据来加强菜子湖水位优化调度.

    • 鄱阳湖小天鹅越冬种群数量动态与空间分布格局

      2018, 30(6):1646-1654. DOI: 10.18307/2018.0616

      摘要 (7338) HTML (1505) PDF 2.00 M (5130) 评论 (0) 收藏

      摘要:2003-2015年,本研究采用地面同步调查法开展了鄱阳湖越冬小天鹅种群监测,分析了鄱阳湖小天鹅越冬种群数量动态和空间分布格局.结果表明13年来鄱阳湖越冬小天鹅平均数量为69417±31309只,虽然种群数量的年际波动较大,但是并无明显的变化趋势.2004年冬季记录到最小种群数量27016只,2013年冬季记录到最大种群数量115710只.每年冬季小天鹅在鄱阳湖呈聚集型空间分布格局,大湖池、珠湖和大汊湖是越冬小天鹅主要活动区.自然保护区系统涵盖了小天鹅重要的越冬湖泊,50.1%±38.2%的越冬小天鹅分布在保护区内.小天鹅在保护区内和保护区外湖泊中的数量并无显著差异,但是小天鹅对保护区外湖泊的利用频次显著高于对保护区内湖泊的利用频次.

    • 鄱阳湖候鸟栖息地湖泊悬浮有机质的碳氮分布及来源分析——以大湖池和沙湖为例

      2018, 30(6):1655-1663. DOI: 10.18307/2018.0617

      摘要 (7563) HTML (1419) PDF 1.20 M (5352) 评论 (0) 收藏

      摘要:以江西鄱阳湖国家级自然保护区的2个湖泊——大湖池和沙湖为研究对象,分析不同季节和水位悬浮有机质的碳氮稳定同位素(δ13C和δ15N)及碳氮比值(C/N)的变化特征,甄别悬浮有机质的来源.结果表明:在不同水位条件下,悬浮有机质的δ13C和δ15N均存在差异显著性.沙湖5月水位上涨时,悬浮有机质δ13C最正,均值为-26.4‰±0.9‰,10月退水后,δ13C最负,均值为-31.2‰±1.1‰.悬浮有机质δ15N值在5月和8月较低(范围为3.5‰~5.5‰),10月也相对较低,均值为6.1‰±0.6‰,而12月相对较高(7.3‰~10.8‰).悬浮有机质C/N值在10月最低,均值为6.5±0.6,小于7,与其他各月的C/N有显著差异,而其他各月C/N在7.8~8.7之间,不存在显著差异.大湖池悬浮有机质δ13C、δ15N各月的变化趋势与沙湖类似,并且两个湖泊在相同月份的δ13C、δ15N或C/N均不存在显著差异,但大湖池的δ13C和δ15N比沙湖的δ13C和δ15N均值略偏正0.1‰~0.5‰,C/N比沙湖的C/N略偏低0~0.4.有机δ13C、δ15N结合C/N示踪表明,大湖池和沙湖的悬浮有机质在5月水位上涨和8月丰水期主要来源于河流运输的土壤有机质,表层沉积物对5月悬浮有机质也有一定贡献(16%),水生浮叶植物对8月悬浮有机质有一定贡献(25%);10月秋季退水后悬浮有机质主要来源于藻类(77%),表层沉积物有一定贡献(23%);12、3和4月冬、春季枯水期悬浮有机质主要来源于表层沉积物,候鸟粪便对12月悬浮有机质有较大贡献(40%),湿地植物碎屑对3和4月有较大贡献(47%和51%).

    • 不同出露时间下洞庭湖洲滩土壤及生态系统呼吸特征

      2018, 30(6):1664-1671. DOI: 10.18307/2018.0618

      摘要 (7640) HTML (2235) PDF 1.33 M (4917) 评论 (0) 收藏

      摘要:于2015年1月洞庭湖枯水期,针对不同出露时间下的洲滩,调查其土壤理化性质,并利用LI-8100便携式二氧化碳气体分析仪监测其生态系统呼吸.结果表明:在洞庭湖枯水期,洲滩出露后,洲滩土壤有机质、硝态氮、铵态氮和全氮含量随出露时间增长而先升高后降低.土壤溶解性有机碳含量是影响洞庭湖枯水期洲滩生态系统呼吸强度的最重要影响因子.溶解性有机碳含量随出露时间增长而提高,洲滩生态系统呼吸强度随之提高,并在洲滩出露约60天后达到最高值.出露洲滩生态系统呼吸通量均值为0.72±0.55 μmol/(m2·s),超过杨树林地、芦苇地和农田地,成为洞庭湖区冬季CO2排放最活跃的区域.

    • 基于CART模型的鄱阳湖草滩苔草分布与水位波动要素关系

      2018, 30(6):1672-1680. DOI: 10.18307/2018.0619

      摘要 (7319) HTML (1451) PDF 2.02 M (5412) 评论 (0) 收藏

      摘要:水位波动对鄱阳湖草滩湿地的形成与分布至关重要,但不同要素对湿地植物种的具体影响不尽相同.本研究以湿地优势植被苔草群落为研究对象,通过环湖区样带设置和植被调查得到较大尺度上的苔草分布数据,以不同水文站水文数据结合湖区DEM插值得出各样点水位波动要素数据:年内最大水位差R,年内淹没出露频次F,年平均水位M,最长淹没的出露日期D,年内总出露时间T,用CART模型进行分析.结果表明:1)影响鄱阳湖区草滩湿地苔草群落分布的最直接的水位波动要素为TR;2)年内总出露时间大于84天(T ≥ 4.619),年极差水位大于11.3 m(R ≥ 10.41)时,苔草群落的综合分布情况最佳.进一步探讨认为:其他水位波动要素未能被CART模型选为分类依据,可能是因为彼此之间存在相关性;高程决定植被分布,实际上是多种水位波动要素综合影响的结果,精度要求不高时,可以用高程替代水位波动各要素进行简略分析.本研究相关结论可以为鄱阳湖控湖工程今后的运行,提供一定的参考,以维持草滩湿地生态系统的稳定,更好地实现其生态价值.

    • 富营养化湖泊典型水华蓝藻的固有光学特性

      2018, 30(6):1681-1692. DOI: 10.18307/2018.0620

      摘要 (7764) HTML (1878) PDF 2.37 M (5262) 评论 (0) 收藏

      摘要:固有光学特性是水体光学特性的重要内容,掌握富营养化湖泊水体内典型水华蓝藻的固有光学特性,是开展不同水华蓝藻遥感识别的理论基础.利用AC-S吸收衰减仪、BB9后向散射仪,通过实验室纯藻培养,研究微囊藻(Microcystis)、鱼腥藻(Dolichospermum)和束丝藻(Aphanizomenon)3种典型水华蓝藻的固有光学特性,并探讨色素浓度、色素占比以及藻类等效粒径对不同水华蓝藻固有光学特性的影响.结果表明,3种典型水华蓝藻的吸收光谱曲线均具有440、620和675 nm吸收峰,微囊藻620和675 nm的比吸收系数最大,鱼腥藻440 nm处的比吸收系数最大;束丝藻单位色素浓度的散射和后向散射能力最高,鱼腥藻次之,微囊藻最低;固有光学特性影响因子分析表明,色素浓度和藻蓝素占比是影响3种水华蓝藻固有光学特性的主要因素.3种蓝藻的吸收系数、散射系数以及鱼腥藻、束丝藻的后向散射系数均随着色素浓度(叶绿素a或藻蓝素)的增加而增大;当蓝藻中藻蓝素占比增加时,3种蓝藻的单位色素浓度的后向散射系数逐渐下降;而藻细胞粒径与固有光学特性之间并未表现出很好的相关性.因此,3种水华蓝藻单位色素浓度的固有光学特性将为典型水华蓝藻的遥感识别提供重要的理论基础和数据支持.

    • 湖光岩玛珥湖水体中营养盐的时空分布特征及其影响因素

      2018, 30(6):1693-1706. DOI: 10.18307/2018.0621

      摘要 (8161) HTML (1683) PDF 1.87 M (5274) 评论 (0) 收藏

      摘要:湖光岩玛珥湖是世界上最大的玛珥湖,它几乎是封闭的,受外界的干扰小.目前有关玛珥湖的研究主要集中在古气候及生态环境研究方面,而有关玛珥湖营养盐在一年中的生物地球化学循环的研究较少,因此研究湖光岩玛珥湖营养盐的生物地球化学过程具有重要意义.于2015年10月-2016年9月对湖光岩玛珥湖全水柱的营养盐及其他相关参数进行逐月调查,分析营养盐的结构特征、垂直分布特征和时间变化情况,并讨论营养盐时空变化的影响因素.结果表明,湖光岩玛珥湖水中的无机氮(DIN)以铵态氮(NH4+-N)为主(>60%),其次是硝态氧(NO3--N),亚硝态氮(NO2--N)所占比利最低.湖光岩玛珥湖水中的硅酸盐(SiO32--Si)浓度较高,水体浮游植物生长受磷限制.冬季风期间,水体垂直混合较均匀,导致营养盐的垂直分布比较均匀;夏季风期间,水体层化,营养盐浓度在浅层水体较低,在深层水体较高.湖光岩玛珥湖表层水中的NO3--N、NH4+-N和SiO32--Si具有明显的时间变化规律:NO3--N浓度从10月-次年3月升高,从3-9月降低;NH4+-N浓度从10月-次年5月降低;SiO32--Si浓度从11月-次年5月降低,从5-9月持续升高.营养盐浓度的时间变化受有机质的矿化分解、水体的季节性混合、浮游植物的吸收、降雨的输入等多种因素的综合影响.

    • 新疆艾比湖主要入湖河流同位素及水化学特征的季节变化

      2018, 30(6):1707-1721. DOI: 10.18307/2018.0622

      摘要 (7864) HTML (1539) PDF 2.72 M (5713) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过野外调查取样和室内测试分析,利用水文化学以及氢氧稳定同位素技术,分析艾比湖主要入湖河流氢氧同位素及水化学的组成特征,并探讨其季节性变化.结果表明:地表水水质指标高值多出现于博乐市、温泉市和精河县及艾比湖湿地附近,主要污染为水体富营养化、工矿业污染以及有机质污染,其污染程度夏、秋季高于春、冬季.河水的δ18O与δ2H存在明显的线性关系,其相关指数为夏季(R2=0.99) > 春季(R2=0.98) > 秋季(R2=0.96) > 冬季(R2=0.90),均沿当地大气降水线分布,受西北干旱区强烈的蒸发作用影响,各季节河流斜率均小于8,氘过量参数值多为正值.博尔塔拉河与精河地表水体δ18O值整体上表现为沿流程逐渐偏正的趋势,博尔塔拉河水体氢氧同位素与高程相关指数表现为春季(R2=0.70) > 冬季(R2=0.57) > 夏季(R2=0.45) > 秋季(R2=0.30),精河因其海拔差异不大,流程简短,与高程相关性低.博尔塔拉河和精河氢氧同位素与氯化物、硫酸盐、五日生物需氧量等指标间存在相关性,且在夏、秋季最大,相关系数R>0.75,与总磷、Cu2+、色度、浊度等指标基本都不显著相关,相关系数R<0.25.

    • 城市化对平原河网水系结构及功能的影响——以苏州市为例

      2018, 30(6):1722-1731. DOI: 10.18307/2018.0623

      摘要 (8091) HTML (2292) PDF 8.45 M (6148) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对城市化对平原河网水系结构的影响所引起的洪涝灾害频发等一系列水文问题,以我国典型平原河网地区苏州市为例,根据不同城市化程度分为主城区、市辖区、其他市县区,基于1991、2001和2015年三期遥感影像与1960s、1980s和2010s三个时期的水系数据,应用RS/GIS等技术,构建水系结构参数指标,重点探讨了城市化对河网水系结构及功能的影响.结果表明:城镇用地迅速增长,主要以牺牲水田、水域等土地利用方式为代价,到2015年全区城镇用地面积所占比重已达到41.35%,土地利用类型的变化规律与城市化进程的差异性保持一致;水系结构变化主要受城市化影响,且基本与城市化进程呈现同步性.近50年来,全区的水面率、河网密度、支流发育系数、主干河流面积长度比、河网复杂度和河网结构稳定度分别减少了19.63%、6.91%、7.34%、1.06%、5.49%和7.87%,城市化水平与各指数均呈负相关关系;人类活动不仅直接影响河流功能,也间接地通过改变平原河网的水系结构导致其功能发生改变,如河网调蓄能力下降、河流生态功能受损等.该研究为城市化地区河流水系保护及防洪减灾提供参考与理论支撑.

    • 云南错恰湖两百年来气候环境变化与重金属污染

      2018, 30(6):1732-1744. DOI: 10.18307/2018.0624

      摘要 (7684) HTML (2043) PDF 2.01 M (5608) 评论 (0) 收藏

      摘要:高海拔地区由于特殊的自然环境对气候变化和营养输入的响应十分敏感.在人类活动逐渐加强的背景下,高山湖泊高分辨率的沉积物记录了人与自然相互作用的演变过程.选取云南西北部典型高山湖泊——错恰湖,获取长度37 cm的连续湖泊沉积序列,基于铅铯测年法得到年代深度模型,并对湖芯样品进行总有机碳、总氮及正构烷烃的多指标测定和元素测量,结合气象监测数据探讨分析错恰湖的有机质来源和流域环境演化特征.根据气候代用指标的变化,两百年来错恰湖泊环境及区域气候演化可以分成4个主要阶段:1807-1900年:湖泊水位上升、湖面扩大,有机质丰度下降,有机质以外源贡献为主,内源比例上升;1900-1950年:湖泊水位开始下降、湖面收缩,有机质丰度下降,外源有机质来源增加;1950-1982年:湖泊水位下降、湖面进一步收缩,有机质丰度下降,外源输入比例继续增加;1982-2007年:湖泊水位下降、湖面收缩,有机质含量上升且以陆源输入为主,同时内源贡献比例开始增加.在元素测定结果中,人类活动对应了湖泊沉积重金属含量变化的3个阶段:1950年以前,重金属含量低且稳定,可视作自然背景阶段,人类影响忽略不计;1950年以后,湖泊流域工农业逐渐发展,人为干扰凸显;直到1982年以后,冶炼工业的进步加强了重金属的污染态势,并通过大气传输沉降被湖泊沉积物记录.错恰湖沉积记录的分析讨论在总结该区域气候环境演化历史的同时,加深了对气候人类活动湖泊生态系统相互作用过程的理解,为高山湖泊响应人类活动影响提供了证据.

    • 热带水库消落区植物群落物种组成与结构特征——以海南松涛水库为例

      2018, 30(6):1745-1754. DOI: 10.18307/2018.0625

      摘要 (8229) HTML (2209) PDF 2.54 M (5406) 评论 (0) 收藏

      摘要:消落区是河流、湖泊和水库因阶段性或长期性的水位涨落而反复淹没或出露而形成的一种特殊的季节性湿地.消落区植被在维持水陆生态系统的动态平衡、生物多样性、生态安全及生态服务功能等方面发挥着重要作用.通过样方法调查分析了海南松涛水库消落区植物组成、区系特点以及群落分布特征.结果显示:松涛水库消落区共有维管植物40科101属115种,其中被子植物36科97属111种,蕨类植物4科4属4种.植物区系以热带性为主,外来入侵种较多,且既耐水淹又耐干旱植物众多;群落以草本、灌木植物为主,乔木较少且大多以幼苗形式存在.主要群落类型为以铺地黍(Panicum repens)为优势种的复合群落,个别区域零散分布有美洲蟛蜞菊(Wedelia trilobata)、光荚含羞草(Mimosa sepiaria)、猪屎豆(Crotalaria pallida)、马松子(Melochia corchorifolia)、假臭草(Praxelis clematidea)和铺地黍等单优群落.消落区不同海拔区间群落分布存在明显差异,物种多样性从高到低呈显著递减趋势.研究结果可为松涛水库消落区植被恢复工作提供科学指导.

    • 云南高原渔洞水库鱼类空间分布格局及主要影响因子

      2018, 30(6):1755-1765. DOI: 10.18307/2018.0626

      摘要 (8366) HTML (2222) PDF 1.66 M (5289) 评论 (0) 收藏

      摘要:鱼类控藻是常用的生物控藻技术之一,其前提需明确水体中鱼类群落结构及分布特征.为科学调整渔洞水库鱼类群落结构,制定合理的生物操纵策略,2013年7月运用Simrad EY60型分裂波束回声探测仪对该水库进行了水声学探测,在结合多网目复合刺网(网目=8.5、4.0、12.5、2.0、11.0、1.6、2.5、4.8、3.1、1.0、7.5和6.0 cm)取样的基础上,研究了水库鱼类群落结构及其空间分布特征,并初步探讨了影响渔洞水库鱼类空间分布的关键因素.调查中在渔洞水库共采集到鱼类5科12种,其平均密度为638.4±310.2 ind./1000 m3.鱼类在水库中呈不均匀分布,库首、库中、库湾及库尾鱼类密度分别为521.5±371.3、561.9±189.2、653.7±323.7和1137.1±90.4 ind./1000 m3,呈逐渐增大趋势,且库尾鱼类的平均个体要大于库首、库中和库湾;在垂直方向上,97.6%的鱼类都分布在水面以下0~10 m的水层,深度超过10 m的水层,鱼类所占比例只有2.4%;0~20 m水层鱼类的平均目标强度最大(-58.6 dB),20~40 m水层鱼类平均目标强度最小(-63.9 dB).MRT预测模型表明影响鱼类空间分布的关键环境因子为水温和水深.基于渔洞水库的鱼类组成和空间分布特征,建议一方面加大鲢、鳙放养量,另一方面从所属水系引进中上层土著肉食性鱼类来调整鱼类群落结构,控制藻类生物量.

    • 长沙桃子湖湖水稳定同位素的变化及其影响因素

      2018, 30(6):1766-1778. DOI: 10.18307/2018.0627

      摘要 (7501) HTML (1286) PDF 2.24 M (5655) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于对长沙桃子湖湖水和降水中稳定同位素的监测数据,分析了湖水中稳定同位素的变化特征及其与降水和蒸发的关系,旨在了解湿润气候条件下小型湖泊的湖水稳定同位素的变化规律,揭示降水和蒸发对湖水稳定同位素变化的具体影响.在时间变化上,湖水稳定同位素具有明显的季节变化,湖水中δ18O的最大值出现在春季,最小值出现在冬季;湖水中过量氘的最大值出现在5-6月,最小值出现在9-10月.在空间变化上,桃子湖不同深度和不同空间点上的湖水中δ18O差异很小,说明湖水基本处于均匀混合状态.当5日累计降水量≥ 20.3 mm时,湖水中δ18O的变化与5日累计降水量之间的负相关关系非常显著,但与5日累计蒸发量之间呈弱正相关;湖水中过量氘的变化与5日累计降水量之间无显著相关关系,但与5日累计蒸发量之间呈弱的相关性;相比于平均湖水蒸发线,该降水段的蒸发线斜率和截距均有明显增加.当累计降水量<20.3 mm时,湖水中δ18O的变化与5日累计降水量之间的相关程度明显降低,但与5日累计蒸发量之间的相关程度则明显提高;湖水中过量氘的变化与5日累计降水量以及与5日累计蒸发量之间的相关关系显著提高;相比于平均湖水蒸发线,该组蒸发线的斜率和截距均有明显减小.

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