摘要:

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摘要:根据生态环境部设在太湖的17个国家地表水考核断面周年监测，2024年太湖水体总磷浓度年均值低于0.05 mg/L，是自2007年太湖大规模治理以来首次达到地表水Ⅲ类标准。为揭示太湖总磷浓度下降的生态环境背景与机制，基于太湖湖泊生态系统研究站2005—2024年的长期监测数据，分析了太湖水体总磷浓度与藻情、气象水文条件及其他营养盐之间的协同变化特征。分析发现，2024年太湖总磷浓度低值的出现与2022年以来蓝藻水华强度下降、外源氮磷入湖负荷降低密切关联，特别是2023年蓝藻水华强度明显偏低，惯性延续导致2024年上半年藻情极轻，对全年水体磷浓度低值的出现具有重要贡献；2024年下半年太湖藻情反弹，8月水体蓝藻生物量明显增高，与2024年度降雨量大、外源氮磷负荷增高有关。此外，2024年10—12月蓝藻水华面积也大幅增加，但同期水体藻类生物量、叶绿素a浓度的反弹幅度却较小，与秋冬季气温偏暖、入湖水量大引起的微囊藻团颗粒表层聚积条件较好等蓝藻水华表观强度放大作用有关。研究表明，外源氮磷负荷下降对太湖蓝藻水华强度已经产生了明显遏制作用，但气温、降雨、风浪等气候因子仍对蓝藻水华表观强度具有强烈影响。在蓝藻水华控制策略方面，应进一步加强外源氮、磷入湖负荷削减，持续推进局部湖区草型生态系统恢复工程，调控湖体食物链，以促进太湖水环境的进一步改善。

摘要:鄱阳湖是长江流域仅存的两个大型通江湖泊之一，在洪水调蓄、水资源供给、水质净化、生物多样性维持等方面发挥着重要作用。本文系统综述了三峡工程建设运行前后鄱阳湖水文情势及水生态环境的演变特征及影响因素，主要结论为：三峡工程建设运行后，在气候变化和人类活动的综合影响下，鄱阳湖在水文情势方面呈现出枯水期提前、湖区退水速率加快、泥沙由淤积转为冲刷状态、倒灌天数和流量显著减少等特征；湖区水质整体呈稳中向好态势，但局部水域仍存在蓝藻水华暴发风险；水生生物面临鱼类多样性下降、大型底栖动物密度和生物量趋低的问题；湿地生态方面主要表现出洲滩植被分布向湖心区下延，越冬候鸟总数量保持稳定但少部分种群数量下降。已有研究多为基于湖区周期性的生态观测数据进行的趋势性分析，定量化的分析与研究相对较少，尤其是定量甄别三峡工程蓄水运行对鄱阳湖生态环境的影响分量及其过程机理方面的研究极为缺乏。因此，极有必要持续开展鄱阳湖水文情势与生态环境长期演变观测与研究，借助多维模型精准评估不同水文情势下重大水利枢纽工程等对鄱阳湖生态环境的影响，以期为大型通江湖泊的科学调控与保护管理提供依据。

摘要:面积是湖库蓝藻水华强度的重要表征指标之一，其变化受水体营养物质状况、水文气象条件及食物链结构等多种因素综合影响。揭示蓝藻水华面积与环境因子的关系对于科学评估蓝藻水华强度以及制定防控措施具有重要意义。本研究基于太湖2003—2023年2332幅卫星遥感影像提取的蓝藻水华面积数据，结合同期湖体营养盐及水文气象观测数据，探讨了影响太湖蓝藻水华面积的主要环境因子及其年内变化。结果发现，2003—2023年，太湖蓝藻水华年平均面积总体呈现周期性波动，多年均值为159 km，其中水华季（5—9月）的多年均值为223 km。蓝藻水华面积与水体叶绿素a及微囊藻生物量均呈显著相关关系，相关系数分别为0.47及0.48，表明遥感获得的蓝藻水华面积能够较好地指征蓝藻水华强度变化情况。2005—2023年太湖水体总氮（TN）、溶解性总氮（DTN）浓度下降显著，2023年TN均值较2005年下降61%，DTN下降65%，总磷（TP）、溶解性总磷（DTP）也呈现出波动下降的趋势。随机森林分析表明，蓝藻水华面积的影响因子随季节变化而变化，春季的主导因素是水温、TP与风速；而夏季的主导因素依次是风速、DTN和水位；秋季的主导因素是风速、TN和水位；冬季的主导因素是风速、DTN和DTP；具体到月尺度上，蓝藻水华面积的影响因子也呈现月间差异。基于蓝藻水华面积与水体TN、TP的统计关系，若要大概率控制太湖处于无明显水华状况（月均蓝藻水华面积小于103 km，约为湖泊面积的5%），则建议冬春季TN和TP控制阈值分别为1.35和0.054 mg/L，对应的DTN和DTP为1.03 和0.018 mg/L；夏秋季TN和TP控制阈值分别为1.00和0.059 mg/L，对应的DTN和DTP为0.62和0.015 mg/L。研究表明，遥感影像提取获得的蓝藻水华面积总体能够较好地指示大型湖泊的蓝藻水华强度状况；太湖蓝藻水华面积在夏秋季受风速变化的影响较大，但氮、磷等营养盐水平也是影响蓝藻水华面积变化的重要因子，其中冬春季磷的影响大，而夏秋季氮的影响大；从控制策略上，实施氮磷双控是有效降低蓝藻水华风险的根本途径。

摘要:微囊藻藻际中生长着大量的细菌，它们影响微囊藻的生长以及藻群体的维持，在水华的生消过程中发挥着重要作用。微囊藻的生长伴随着微囊藻群体的形成与解散，但在此过程中附生细菌群落的变化规律仍然未知。本文针对一株从太湖中分离的群体铜绿微囊藻，在不同的培养温度下监测其生长和解散过程，揭示与微囊藻群体密切相关的细菌类群。结果表明：在15~30 ℃，该群体微囊藻展示出差异化的生长周期，温度越高群体解散越快，微囊藻群体数目达到峰值的时间越短。随着D2群体的生长，＞20 μm的微囊藻群体附生细菌群落从以Pseudomonadales为主转变为以Sphingomonadales为主；3~20 μm的单细胞-小群体微囊藻附生细菌群落及游离细菌群落中的优势菌群均从Pseudomonadales转变为Cytophagales。 Limnobacter只在游离细菌群落中相对丰度较高；Roseococcus只在＞20 μm的D2群体附生细菌群落中有较高的相对丰度；Porphyrobacter在游离细菌群落及3~20 μm的单细胞-小群体微囊藻附生细菌群落中相对丰度较高；Mesorhizobium在3~20 μm的单细胞-小群体微囊藻附生细菌群落及＞20 μm的D2群体附生细菌群落中有较高的相对丰度。对不同粒径及不同温度下的细菌群落进行Venn图及特异性-占有率（SPEC-OCCU）图分析发现，部分独有种及特化种只在15 ℃下出现，OTU669（Methylobacteriaceae）、OTU722(Brevundimonas sp.)和OTU682(Pseudoxanthobacter sp.)在所有温度下均为＞20 μm的D2群体附生细菌群落的特化种。网络分析结果表明，＞20 μm的微囊藻群体的附生细菌网络中关键节点最多。本研究揭示了微囊藻群体生长过程中藻际细菌群落组成的变化，有助于深入了解附生细菌在微囊藻群体维持及水华中的作用。

摘要:浮游植物作为水体中的主要初级生产者，是水生生态系统中的重要生物组分，对水环境变化具有指示作用。由于高原贫营养深水湖水生生态系统较为脆弱，浮游植物对环境的变化更为敏感。为探究云贵高原典型贫营养深水湖泸沽湖浮游植物群落结构时空特征及其与环境因子的关系，本研究于2023年的4个季节分别对泸沽湖草海、普洛村、洛水村、达祖村和女神湾湖区（不同湖区对应不同土地利用类型）的湖水理化性质和浮游植物种类、细胞密度及群落结构等进行了调查。结果显示，泸沽湖水体整体处于贫营养状态，湿地近岸的草海湖区总磷（TP）、总氮（TN）、硝态氮（NO₃-N）等营养盐浓度显著高于其他湖区。本研究共鉴定出浮游植物8门119种，种类数和细胞密度最多的均为硅藻门。浮游植物优势种为5门15种，以硅藻门和蓝藻门为主；其中，脆杆藻（Fragilaria sp.）为春季和秋季关键优势种，锥囊藻（Dinobryon sp.）为夏季关键优势种。各湖区浮游植物群落Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数普遍较低，表明泸沽湖浮游植物群落结构较为简单，对外部和内部环境变化的抵抗能力较弱。Pearson相关性分析表明，泸沽湖叶绿素a和浮游植物细胞密度的主要环境影响因子为TN、TP和NO₃-N；冗余分析表明，浮游植物关键优势种的主要环境驱动因子为水温、TN、NO₃-N、氨氮（NH₃-N）和溶解态磷（DP）；而Mantel检验分析显示，Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数和Pielou均匀度指数分别与TN、NO₃-N、DP呈极显著或显著正相关。综上，NO₃-N、TN、TP和DP可能在驱动泸沽湖浮游植物生物量和群落结构变化中发挥着关键作用。本研究揭示了不同土地利用类型下典型高原贫营养深水湖泸沽湖浮游植物群落结构的时空分布特征及驱动因素，能够为该类型湖泊的保护和管理提供科学支撑。

摘要:湖泊是温室气体甲烷(CH₄)的重要释放源之一，削减湖泊CH₄释放对缓解全球气候变化意义重大。沉水植物恢复作为控制湖泊富营养化的重要手段，可能同时具备削减CH₄释放的效果。为验证上述假设，本研究选取江苏省南京市典型城市湖泊玄武湖作为研究对象，利用顶空-平衡法开展了为期一年的野外观测研究，并结合室内培养实验，比较了玄武湖沉水植物恢复区与未恢复区CH₄释放、产生和氧化的差异以及沉水植物恢复在其中的可能作用。研究结果显示：玄武湖未恢复区水-气界面CH₄扩散通量的变化范围为23.5~6076.1 μmol/(m·d)，年平均值为(1244.0±1317.6) μmol/(m·d)。未恢复区的CH₄释放主要受温度、多种营养盐（总磷、总氮、亚硝态氮、氨氮）、叶绿素a浓度等影响；恢复区的CH₄扩散通量显著低于未恢复区，其年平均值仅为未恢复区的23.8%，该区域的CH₄释放主要受温度、总磷等影响。沉水植物恢复可能通过以下两种途径削减了CH₄释放：（1）沉水植物的恢复显著降低了各类营养盐与叶绿素a浓度（总磷、总氮和叶绿素a分别下降了80.2%、73.6%和72.2%），进而削减了CH₄的排放；（2）沉水植物的恢复显著地降低了沉积物不同温度下的产甲烷潜势与其温度敏感性，同时还提高了甲烷氧化潜势，使得净CH₄释放减少。本研究可为湖泊修复与碳汇能力提升的协同提供重要参考。

摘要:富营养化削弱了湖泊原有的生态和景观功能，湖泊的污染控制和生态恢复已成为人们关注和研究焦点之一。随着富营养化治理措施的实施，湖泊浮游生物群落结构也会发生相应变化。研究湖泊生态修复前、后浮游生物群落结构的变化有助于评估湖泊生态修复效果。本研究以南京市玄武湖生态工程试验区（修复区）与未修复区为研究地点，分别对两区的浮游生物群落结构进行了季度调查，并分析了浮游生物群落结构与环境影响因子的关系。调查结果表明，浮游植物共包括8门85种，以绿藻门、硅藻门为主，浮游动物共3门48种，以轮虫为主。未修复区浮游动物、浮游植物丰度（6.43~396.37 ind./L、1.36×10~1.18×10 cells/L）与生物量（0.07~2.10 mg/L、0.45~21.73 mg/L）均高于修复区（3.20~57.53 ind./L、1.27×10~3.23×10 cells/L、0.04~0.35 mg/L、0.45~9.20 mg/L），这表明修复区大型沉水植物为主要初级生产者的生态系统结构对浮游生物的群落结构具有较大的影响。浮游生物总丰度、总生物量均为夏、秋季高于春季，冬季最低，表明浮游生物群落有明显的季节变化规律。此外，修复区浮游植物物种数、生物多样性指数均高于未修复区。冗余分析表明，蓝藻门、黄藻门与pH、水温、亚硝态氮呈现正相关关系，与透明度、溶解氧呈高度负相关关系；浮游动物与水温呈正相关关系，与总氮、溶解氧呈负相关关系。上述研究结果可为湖泊生态调控与维护提供参考依据。

摘要:丝状绿藻过度增殖是影响草型清水态浅水湖泊中沉水植物生长及群落稳定的关键因素之一。日本沼虾（Macrobrachium nipponense）可摄食丝状绿藻，但又会通过扰动等途径增加水体营养盐，其在湖泊生态修复初始阶段对丝状绿藻的影响及其机理尚不清楚。本研究在春末夏初构建了含有密刺苦草（Vallisneria denseserrulata）和轮叶黑藻（Hydrilla verticillata）的沉水植物和丝状绿藻的处理系统，探讨了日本沼虾对两种丝状绿藻（水绵（Spirogyra sp.）和刚毛藻（Cladophora sp.））生长的影响及系统生态环境因子的响应。结果显示，引入日本沼虾显著降低了水绵和刚毛藻的盖度和生物量，减少了水体浮游藻类和附着藻类的生物量，降低了总氮和总磷浓度。尽管密刺苦草和轮叶黑藻二者对水绵和刚毛藻生物量的影响无差异显著，但在有虾存在的条件下，水体表面水绵盖度显著低于刚毛藻盖度。水绵有虾组中密刺苦草和轮叶黑藻叶片上的附着藻类生物量显著低于水绵无虾组，刚毛藻有虾组和刚毛藻无虾组附着藻生长趋势与水绵组一致。水绵有虾组的浮游藻类生物量及水体总氮浓度均显著低于刚毛藻有虾组，而无虾条件下两者无显著差异。本研究表明，春末夏初引入日本沼虾可降低丝状绿藻生物量和水体营养盐浓度，有助于维持水体的清水状态；然而，生长不同种类丝状绿藻的沉水植物清水态系统对日本沼虾的引入反应存在差异。

摘要:人为干扰和气候变化导致城市河流缺氧现象频发，研究缺氧成因对于水生态保护至关重要。基于2021年丰水年与2022年枯水年秦淮河流域4个典型水质监测站实测数据，分析了年际、汛期-非汛期和典型降雨事件3个时间尺度下溶解氧的变化规律。采用Spearman秩相关法识别了溶解氧变化的主要影响因素及驱动机制，并构建了包含以上因素的决策树模型，揭示了流域轻度、重度缺氧现象的控制因素阈值及其联合诱发过程。结果表明，空间上，秦淮河流域溶解氧浓度从上游到下游逐渐降低，低值区位于外秦淮河入江口处的三汊河口站，年均值为5.37 mg/L。不同时间尺度上，2022年秦淮河流域溶解氧水平高于2021年，4站点溶解氧年均值上升0.54~1.25 mg/L，轻度及重度缺氧发生次数减少0.1~3.7倍；4站点汛期溶解氧均值比非汛期低3.38~4.57 mg/L；随着降雨强度的增大，河流雨后缺氧现象减少，中雨下的缺氧频率和程度最高。各河段的缺氧特征和机制不同，周边汇水区域以林地和耕地为主且轻度缺氧发生居多的河段，其轻度及重度缺氧现象由水温、pH和高锰酸盐指数诱发。而在汇水区域以建成区为主且重度缺氧发生居多的河段，汛期溶解氧变化多由总磷、氨氮和高锰酸盐指数驱动，其轻度及重度缺氧现象的关键诱发因素包括水温、pH和总磷。基于此，对不同河段提出了针对性的防控措施，有助于减缓城市河流缺氧现象。

摘要:为探究深水型水源水库沉积物磷的释放潜能及其影响因素以及对比“南水”进京后密云水库内源磷的变化，本文以密云水库为研究对象，选择代表性点位采集沉积物及上覆水样品，采用改进的连续分级提取方法研究沉积物磷的赋存形态，并进一步通过室内模拟实验研究沉积物-水界面磷交换特征及其对环境因子的响应。结果表明：库区沉积物总磷（TP）含量在533.1~2650.9 mg/kg之间，具有较高的空间异质性。相比2013年“南水”入库前的研究，库区沉积物磷含量有上升的趋势。根据上覆水与间隙水之间的总磷浓度梯度，可判断出库区沉积物总体表现为源，释放磷到水体中。库区沉积物无机磷含量表现为：钙磷（Ca-P_i）＞ 铁铝磷（Fe/Al-P_i）＞ 潜在活性无机磷（PA-P_i）＞ 弱吸附态无机磷（WA-P_i）；有机磷含量表现为：中等活性有机磷（MA-P_o）＞ 非活性有机磷（NA_NaOH-P_o）＞ 潜在活性有机磷（PA-P_o）＞ 弱吸附态有机磷（WA-P_o）；在各形态磷中，Ca-P_i含量最高，占无机磷的72.36%，占总磷的42.52%，但其释放风险较低；Fe/Al-P_i、MA-P_o含量仅次于Ca-P_i，在诸多环境生物条件的影响下可以进一步向水中释放，可认为是密云水库沉积物磷释放的主要来源。密云水库沉积物-水界面磷交换通量为0.014~0.022 mg/(m·h)，潮河库区整体交换通量高于白河库区；较国内其他研究较多的湖库，密云水库沉积物磷交换通量较低，但其沉积物TP含量相对较高。在环境因子模拟实验中，密云水库沉积物-水界面磷的交换与上覆水PO₄浓度、温度、pH及生物活动有着密切关系。通过实地测量，密云水库上覆水PO₄浓度较低，在沉积物-水界面浓度梯度的促进下，沉积物仍有着较高的磷释放潜力；库区水深较浅的区域沉积物磷释放在夏季更容易受温度升高的影响；现存条件下沉积物-水界面处pH对磷的释放影响较小；生物活动影响下磷呈明显的释放趋势，应加强对密云水库藻类、微生物及底栖生物种群数量的关注。

摘要:基于薄膜梯度扩散(DGT)和平面光电极(PO)两种原位监测方法，首次从微米尺度获取了南四湖4个湖区泥-水界面(SWI)的活性磷以及亚铁(Fe)、亚硫(S)、pH和溶解氧（DO）等密切因子精细化分布变化信息, 并初步探讨了南四湖SWI活性磷变化特征与控制机制。结果直观揭示南四湖底泥剖面活性磷的浓度分布呈现明显的空间异质性，变化范围为0.34~2.36 mg/L，均值为1.26 mg/L。水平空间分布上独山湖（(1.41±0.56) mg/L)和昭阳湖（(1.97±0.42) mg/L)活性磷浓度显著高于南阳湖（(1.07±0.20) mg/L)和微山湖((0.58±0.24) mg/L)。南四湖大部分采样点底泥中的活性磷与活性硫、活性铁浓度呈现正相关性，而昭阳湖活性磷、活性铁、活性硫浓度的相关性尤为显著(P＜0.001)，表明在剧烈有机质矿化过程中，活性硫可以通过与铁的相互作用促进活性磷的释放。SWI界面pH和DO结果显示受上游大量有机质输入的影响，底泥有机质降解消耗大量DO并产生大量S，硫酸盐还原占据主导地位，促进铁结合磷的释放。以上结果表明南四湖底泥中磷的形态转化受铁和硫两类氧化还原敏感元素控制，支持了磷、铁、硫的耦合释放机制，明确了硫与铁的生物地球化学循环共同控制泥中活性磷的释放。

摘要:于2023年11月在新疆博斯腾湖湿地采集22个沉积物样品，测定As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素含量，采用地累积指数、富集因子、潜在生态风险指数、蒙特卡洛模拟和人体健康风险评价模型分别对沉积物重金属污染、潜在生态风险程度和人体健康风险进行评估。结果表明：（1）博斯腾湖湿地沉积物Zn、Cd、Cr、Pb和Hg含量平均值分别为新疆土壤背景值的1.01、3.58、1.32、1.94和1.53倍。（2）地累积指数与富集因子评价结果均表明，沉积物重金属污染程度大小顺序依次为：Cd＞Pb＞Hg＞Cr＞Zn＞Cu＞Ni＞As。（3）重金属元素单项生态风险指数平均值大小顺序依次为：Cd＞Hg＞Pb＞Cu＞Ni＞Cr＞As＞Zn；综合生态风险指数平均值为184.07，处于中等生态风险态势。（4）研究区域的沉积物中重金属污染会对不同人群的健康造成危害，存在非致癌风险和不可接受的致癌风险。成年男性、成年女性和儿童面临的非致癌风险概率分别为21.24%、23.50%和36.27%，Cr和Cd为主要的非致癌风险物质；成年男性、成年女性和儿童遭受不可接受的癌症暴露风险的概率分别为2.76%、7.74%和10.50%，其主要的致癌风险物质为As和Cr。

摘要:滆湖作为新型通江湖泊，是太湖流域湖西地区重要的行蓄洪湖泊和新孟河引江济太的重要通道，滆湖治理是新一轮太湖治理的重要内容。为探究滆湖水体和沉积物中氮、磷污染状况以及沉积物内源污染释放风险，在全湖设置13个采样点位进行调查，并通过静态释放培养法模拟实验分析沉积物氮、磷的释放规律和释放效应。结果表明：（1）滆湖水体的总氮（(1.43±0.27) mg/L）和总磷（(0.12±0.06) mg/L）浓度处于Ⅳ类水范围内，开发利用程度较大的北部湖区污染较重，空间上由北向南污染降低；（2）现阶段沉积物总氮（(1.38±0.44) mg/g）和总磷（(0.34±0.07) mg/g）的综合评价指标显示，全湖沉积物氮、磷整体处于轻度污染水平，污染区域主要集中在北部滆湖旅游点附近、湖心区以及靠近太滆运河、漕桥河和殷村港的出湖河口区域，泥沙在该区域可能有淤积，表层沉积物更疏松、偏软，抗剪切能力小，泥沙输移和内源释放潜力较大；（3）沉积物存在内源氮磷释放的风险，释放效应集中在前48 h，沉积物中的氮主要影响上覆水中硝态氮的浓度，磷存在正磷酸盐的释放和颗粒态有机磷的解吸附，湖心处和南部湖区是内源污染的重要区域。因此，在滆湖未来生态治理和引水工程中，应着重关注湖心及出湖河口处表层沉积物的迁移输运和淤积，这些区域也应是阶段性生态清淤工作的重点。研究结果为深入了解滆湖、改善滆湖生态环境、科学实施新孟河调水和长三角太湖流域环境保护提供参考。

摘要:本研究以淮河流域沱湖为研究对象，系统采集全湖65个表层沉积物样品，测定样品中V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Fe和Al含量。通过反距离权重法揭示沱湖表层沉积物重金属空间分布特征，利用地累积指数法（I_geo）、潜在生态风险指数法评价表层沉积物中重金属污染与风险水平，运用主成分分析、相关性分析、绝对主成分-多元线性回归分析（APCS-MLR）、正定矩阵因子分析（PMF）等多元统计分析手段解析沉积物中重金属污染来源。结果表明：沱湖沉积物样品中V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb的含量范围分别为60.97~106.68、68.09~104.52、738.77~1445.53、10.48~16.35、28.17~45.89、19.44~33.48、47.15~84.29、11.79~28.24、0.14~0.36和22.59~45.58 mg/kg，东部湖湾水域是全湖沉积物10种重金属累积高值区域；根据I_geo结果，整体来看，Pb、Zn、Mn、Ni、As、Cd在一定程度上受到人为输入来源的影响，沉积物Cd的污染程度明显高于其他重金属。Cd的单元素潜在生态风险指数范围为40.7~103.7，潜在生态风险程度为中度至重度风险等级，其余重金属为轻微风险等级，10种重金属综合潜在生态风险水平处于轻微风险等级，位于西部湖湾和南部湖区近岸带小部分水域沉积物重金属的综合潜在生态风险水平处于中度风险等级。PMF模型更适用于本研究沉积物重金属污染溯源，估算出自然-水产养殖混合源、农业-交通混合源、工业源的贡献率分别为40.5%、34.5%、25.0%。本研究为淮河流域湖泊重金属污染防治工作提供了数据支撑和科学依据。

摘要:为研究丹江口水库热分层对溶解氧垂向分布的影响，于2023年对丹江口水库13个断面逐月垂向水温及溶解氧浓度进行监测，基于溶解氧需求侧分析了丹江口水库水体热分层期溶解氧垂向分布的影响因素以及水库缺氧区形成的原因。结果表明：2023年5—10月，丹江口水库存在显著的热分层现象，水库热分层主要出现在水体表层5.00~10.00 m处，汉江库区部分断面在水体中层存在第二个温跃层；热分层是溶解氧层化结构形成的主要原因，表层水体的溶解氧分层随着水体热分层的发展普遍在7月开始出现，水体中层的温跃层在热分层初期的5月就形成了溶解氧分层，溶解氧分层出现的位置及变化趋势与热分层高度相似，在热分层末期溶解氧层化结构随着热分层的消退而消失；缺氧区出现在丹江库区外围以及汉江库区中下段，由于热分层存在时间较长且分层稳定，水体下层溶解氧补充长期受限，加上水体自身耗氧作用，底层水体在8—10月陆续开始形成缺氧区，进入11月水库垂向混合完成，缺氧区完全消失。研究揭示了水库热分层作用对丹江口水库溶解氧垂向分布的驱动作用，对深入理解丹江口水库水质演变及生态演替过程具有重要作用。

摘要:溶解氧（DO）作为反映水体自净能力和水环境质量的关键指标，是评估鄱阳湖水体健康状况的重要参数。随机森林（RF）和改进支持向量回归（PSO-SVR）2种机器学习的高效算法被引入到鄱阳湖DO的预测工作中，时间上选择1988—2023年水质数据进行预测，空间上挑选了位于鄱阳湖和入湖5条河流的共8个关键监测站点：棠荫、信江东支、鄱阳、赣江主支、抚河口、修河口、康山和湖口。对8个监测站点的DO进行曼肯达尔趋势检验，整体上DO浓度上升的站点为抚河口、修河口、康山和湖口，其中康山和湖口的DO浓度在后期表现出显著上升趋势。基于随机森林重要性指数（IMI）探究了DO与其他水质因子间的响应关系，在8个监测站点中水温（T）对DO的重要性指数均较高，其次是高锰酸盐指数（COD_Mn），各个因子的平均IMI排序为T＞COD_Mn ＞TN＞NH₃-N＞TP＞pH，其重要性指数值分别为2.54、0.81、0.65、0.63、0.43和0.37。使用RF和PSO-SVR模型对1988—2023年月均水质数据进行预测对比分析。整体上，RF和PSO-SVR模型在8个监测站点的总体平均误差分别为0.32和0.54。基于混淆矩阵的模型性能评价中，RF和PSO-SVR模型的平均准确率η分别为0.67和0.52。模型在训练集上整体预测性能为：RF(R=0.953；RMSE=0.397 mg/L）＞PSO-SVR(R=0.822；RMSE=0.764 mg/L）。模型在预测集上整体预测性能为：RF(R=0.836；RMSE=0.660 mg/L）＞PSO-SVR(R=0.815；RMSE=0.686 mg/L）。两种模型均表现出优秀的预测性能，其中RF的预测能力更好。引入机器学习的高效算法实现对鄱阳湖DO进行精准预测，以期揭示鄱阳湖水质规律以及水质因子之间的内在联系，为环境监测与管理提供科学的决策支持。

摘要:梯级大坝的建设对河流水文循环和水生态环境产生了深远的影响。本文对金沙江下游4个梯级深大水库（水深＞150 m），依次为乌东德、白鹤滩、溪洛渡和向家坝，在丰水期热分层期间的氢、氧同位素值（δD和δO）进行垂向测定，探究同位素指示下水源、气象及水库建设的分层动力学等对河流水循环的作用。通过MixSIAR模型对研究区水体来源进行定量分析，得到偏枯年份（2023年）的丰水期大气降水和冰川融水为金沙江下游的主要水源补给，占比分别为89.8%和10.2%。水源的占比在丰、枯水年，以及年内的丰、枯水期内发生变化，表现为丰水期水库入流的氢氧同位素值相对高于枯水期。热分层期间，受蒸发、地下水和支流等因素的综合影响，库区同位素值在垂向剖面上呈现复杂的差异性。层化现象导致水体垂向交换减弱，通过垂向二维数值模型反演，表温层水域流动性快，携带丰水期水体信息，而深层的滞温层水体表现为混合期冬、春季节枯水期水体的滞留特性。上游乌东德库区位于干热河谷区，表层水体的氘盈余均值低至-26.40‰，δO均值为-11.15‰，表层蒸发效应显著高于其余3个水库。此外，部分垂线底层水体δD值的变化反映了乌东德水库坝前、白鹤滩近库尾及溪洛渡坝前的底层水体均受地下水入渗影响。大坝拦截增加了水体的水力停留时间，加强了蒸发富集作用，从库尾至坝前，乌东德、白鹤滩和向家坝水库的δO值均具有逐渐上升的趋势。梯级水库的累积效应主要表现为表层水体的δD均值从上游（-115.62‰）至下游（-100.66‰）逐渐升高，δO均值呈先降低后升高的波动增长趋势，乌东德水库的δO均值最高，而白鹤滩水库的δO均值（-15.36‰）最低。本研究可为流域系统调度管理提供理论参考。

摘要:金沙江是长江上游的重要生态屏障区，水生生物资源丰富但受梯级水电站开发影响严重。eDNA宏条形码技术可以高效、标准化地获取生物多样性数据，是国内外学者广泛认可的可替代传统生物多样性监测方法的技术。为探究金沙江干流大型底栖无脊椎动物（底栖动物）多样性空间特征和影响因子，2021年2月采用eDNA宏条形码技术和传统方法调查了金沙江中、下游干流河段16个样点的底栖动物，并监测了水体理化因子，收集了水坝环境数据。eDNA宏条形码技术共检测到底栖动物4门6纲15目24科46个可操作分类单元，传统形态学调查法共检测到3门5纲9目19科29属，两种检测方法均发现双翅目多样性最高。eDNA序列及形态学多度数据的分析都表明金沙江中、下游的底栖动物群落组成差异显著，基于eDNA的优势类群及群落α多样性指数均有显著差异。典范对应分析显示，海拔、高锰酸盐指数及样点上游电站年平均发电量是影响底栖动物群落特征的关键环境因子。研究结果表明，金沙江中下游底栖动物多样性存在明显的空间差异，梯级水电开发是底栖动物群落的主要胁迫因子。本研究为金沙江水生生物多样性保护与监测方法的改进提供了参考依据。

摘要:群落结构和分布格局是群落生态学研究的核心问题之一。为了解三峡库区支流鱼类群落现状和分布格局，2020—2021年对三峡库首的香溪河、袁水河和青干河3条支流的鱼类群落进行调查，运用嵌套模型探讨了鱼类群落的分布格局。在三峡库首3条支流共采集到鱼类60种，隶属于7目13科44属，均以短颌鲚（Coilia brachygnathus）、似鳊（Pseudobrama simoni）和贝氏䱗（Hemiculter bleekeri）等为优势种。季节上，3条支流短颌鲚、似鳊和贝氏䱗等优势种的相对丰度在夏季高于秋季（袁水河似鳊除外）。空间上，支流河口江段短颌鲚、似鳊和飘鱼（Pseudolaubuca sinensis）等相对丰度较高，而下游江段短颌鲚、贝氏䱗和达氏鮊（Culter dabryi）等相对丰度较高。Cluster分析和NMDS分析表明，三峡库首3条支流鱼类群落的季节变化大于空间变化。SIMPER分析显示，鱼类群落结构不同季节组间相异性为49.7%，主要贡献种为短颌鲚和似鳊，贡献率分别为17.5%和15.8%。嵌套模型分析显示，三峡库首香溪河、袁水河和青干河3条支流鱼类群落呈现显著的季节嵌套性分布格局，秋季鱼类群落是夏季鱼类群落的子集；空间上，夏季鱼类群落嵌套性分布显著，秋季不显著。

摘要:为了解丹江口水库鱼类时空分布特征及资源现状，分别于2022年6—9月和2023年6—9月采用水声学探测和多网目复合刺网取样相结合的方式，对丹江口水库鱼类群落进行调查。调查期间共采集鱼类5目10科53种，其中2022年采集鱼类5目10科41种，䱗（Hemiculter leucisculus）、蒙古鲌（Culter mongolicus）、银鮈（Squalidus argentatus）和似鳊（Pseudobrama simoni）为优势种；2023年采集鱼类5目10科45种，蒙古鲌、䱗为优势种。水声学探测结果表明，鱼类平均密度、规格（目标强度）、生物量均具有明显的时空异质性：时间上，2023年丹江口水库鱼类平均密度（(8779±143) ind./hm）和生物量（(60.57±1.21) kg/hm）均显著高于2022年（(3827±96) ind./hm和 (37.76±0.95) kg/hm），2023年鱼类平均目标强度（(-56.25±0.16) dB）显著小于2022年（(-55.12±0.13) dB）；水平分布上，2022年和2023年湖北库区鱼类平均密度、目标强度、生物量均高于河南库区；垂直分布上，鱼类主要集中在30 m以上水层。刺网定量采样数据与水声学探测结果基本一致：时间上，2023年全库刺网平均单位努力捕捞量高于2022年，2023年全库刺网渔获物平均全长显著小于2022年；水平分布上，2022年和2023年湖北库区刺网渔获物平均全长、单位努力捕捞量均高于河南库区。本研究首次评估了丹江口水库鱼类资源时空分布特征，结果可为水源地保护、禁渔效果评估和水库优化调度提供基础数据支撑。

摘要:水下泄洪声属于水利工程产生的高强度噪音，对鱼类生态具有潜在影响。为探究水下泄洪声对鱼类应激反应及生理损伤的影响，本研究以草鱼（Ctenopharyngodon idellus）幼鱼为实验对象，通过在室内和葛洲坝下游1.0~2.2 km处暴露不同时长（15和30 min）和4种声压级（110、120、130和140 dB）的水下泄洪声，对比草鱼幼鱼的应激反应及生理损伤。结果显示：（1）室内播音实验中，在持续暴露15 min的水下泄洪声条件下，草鱼幼鱼的鳃盖搏动率和胸鳍搏动率随声压级的增大先升后降，实验组中皮质醇浓度与对照组有显著差异，但130与140 dB实验组下无显著差异；在30 min暴露时长下，鳃盖搏动率与声压级呈正相关性，胸鳍搏动率随声压级的增大先升后降，皮质醇浓度在对照组与实验组中有显著差异。响应加权值（RWI）与声压级呈现正相关性，但同声压级下不同暴露时长对RWI值无显著差异。（2）野外实验组中草鱼幼鱼鳃盖搏动率和胸鳍搏动率、皮质醇浓度均显著高于对照组；RWI值与暴露时长、声压级呈显著正相关，且野外条件下草鱼幼鱼的RWI值显著高于室内实验。暴露时长为15 min时重度损伤占比达到19.92%，30 min暴露时长下重度损伤占比提升至28.76%。随着暴露时长的增加，重度损伤占比上升，中度损伤占比下降，轻度损伤上升幅度较小。研究表明：与对照组相比，水下泄洪声增强了草鱼幼鱼的应激反应，高强度水下泄洪声会对鱼类造成生理损伤。本研究结果有助于评估水利工程建设对鱼类的生态影响，为水生生物保护提供科学依据和管理建议。

摘要:全球变暖以及人类活动导致世界各地出现了更为频繁与强烈的热浪事件，给湖泊生态系统稳定和健康带来了潜在的挑战。全球范围内具有满足热浪事件影响研究的长序列逐日连续水温数据记录的湖泊不多。鉴于此，本文利用MODIS11A1逐日地表温度产品结合BP神经网络获取太湖2000—2022年的逐日昼、夜表层水温，并分析太湖昼、夜间热浪特征与趋势。结果显示：基于此得到的逐日水温数据与实测值高度吻合。在季节上，春季和夏季昼、夜间热浪较为频繁，同时持续时间较长，热浪重现时间较短；相比于昼间热浪，夏季夜间热浪表现出更为频繁、持续时间更长、强度较弱的特性。年尺度上，太湖昼、夜间热浪的频次和年持续时间显著增加，热浪的重现时间缩短。通过相关性与贡献度分析发现，风速对太湖水体热浪次数、持续时间和上升与下降速率具有较高且显著的贡献（昼: 8.9%~60.5%；夜: 16.4%~53.4%）。对于昼、夜同时发生的复合热浪事件，结果显示多发生于春季和夏季，并表现出更长的持续时间与更高的强度。本文通过太湖的研究，为其他缺少长序列实测水温数据的湖泊开展热浪规律及其生态效应的研究提供了思路和参考。

摘要:流域水文模型参数对水文模拟预报的精度具有重要影响。在水文模型的数学表达由差分形式向微分形式发展的背景下，如何利用微分形式水文模型过程连续、时间尺度灵活的特点进行模型参数优化是值得研究的问题。本文提出一种基于神经常微分方程（NODE）的水文模型参数优化方法，将神经网络嵌入水文模型的微分动力系统，使用常微分方程数值求解器正向模拟连续水文过程，计算损失函数并反向传播梯度信息以更新神经网络参数，从而实现水文模型参数优化。以新安江模型为例，设计了理想数值实验和典型流域应用两种验证方案，并与SCE-UA优化方法进行了对比。结果显示，基于NODE优化方法确定的新安江模型参数，与理想参数“真值”的误差平均不超过9.8%；相较于SCE-UA方法，NODE得到的优化参数对流量过程具有更高的模拟精度。研究表明，基于NODE的参数优化方法通过微分方程正向求解和梯度信息反向传播，可有效搜索参数空间，适用于微分形式水文模型的参数优化问题。

摘要:深入研究急弯段水沙输移及河床变形的数值模拟方法，能为长江中游河段河势预测提供技术支撑，具有重要意义。本文在基于单元中心格式有限体积法的二维水沙数学模型基础上，考虑整治工程和二次流的影响，构建了适用于急弯段的二维水沙数学模型。将改进后的模型应用于长江中游监利-城陵矶河段。本研究主要结论如下：（ⅰ）考虑整治工程影响时对计算河段中有工程的区域进行节点代码标记，计算过程中有整治工程且前期模拟未形成可冲层的区域不发生冲刷，考虑二次流修正时计算了扩散应力项，用于反映二次流对垂线平均流速横向分布的影响；（ⅱ）采用2014年和2018年监利-城陵矶河段的实测水沙及地形资料对模型进行率定及验证，计算结果表明：广兴洲站水位过程的纳什效率系数在0.97以上，且急弯段典型断面水深、垂线平均流速及含沙量横向分布的计算值与实测值符合较好，故改进后的模型可以较准确地模拟急弯段水沙输移过程；(ⅲ) 下荆江急弯段弯顶上游的主流线偏靠凸岸，在弯顶下游才向凹岸摆动，比已有研究报道的急弯段的主流摆动过程更滞后，且观音洲弯道凹岸弯顶上游和凸岸弯顶下游均存在回流区。七弓岭和观音洲弯道含沙量均呈现凸岸高于凹岸的特点，且河床总体呈现凸冲凹淤的特点。

摘要:水面蒸发和植被蒸腾是湿地水平衡的关键要素，如何定量湿地的植被蒸腾速率是水文学领域的难题。本研究采用涡度协方差系统获得的白洋淀典型区域2022年芦苇生长季（4—10月）蒸散速率（ET）为6.75 mm/d, 显著大于参考作物蒸散速率(ET₀)（5.06 mm/d）。结合蒸发池获得的无植被区水面蒸发速率（E_w）均值（3.22 mm/d）和遥感方法识别的植被覆盖率（65%）等信息，计算发现植被覆盖区蒸散速率（ET_c）均值为8.65 mm/d，是E_w均值的2.7倍。由于植被覆盖区蒸散主要由植被蒸腾控制，ET_c在月尺度与对应观测范围的NDVI呈线性关系，指示与植被生长阶段密切相关。在生长季前期（4月1日-5月18日），ET_c由4.19 mm/d逐渐增大至9.76 mm/d，均值为6.86 mm/d，对应作物系数（K_c，ET_c与ET₀的比值）为1.01；在快速生长阶段（5月19日-6月24日），ET_c介于9.88~13.00 mm/d之间，均值为11.73 mm/d，对应K_c为1.77；在成熟阶段（6月25日-9月30日），ET_c介于8.19~9.95 mm/d之间，均值为9.19 mm/d，对应K_c为1.74；而在衰老阶段（10月1日-10月31日），ET_c由8.16 mm/d快速减小到3.58 mm/d，均值为5.66 mm/d，对应K_c为1.80。本研究获得的ET_c及K_c可为白洋淀水量平衡分析和雄安新区水资源安全保障提供科学依据。

摘要:为促进湖泊岸线资源的保护和科学高效利用，实现人与岸线的可持续协调发展，亟需构建湖泊岸线的健康综合评价体系。选取水质优劣状况、营养状况、湖岸稳定性、植被扩张比例、水鸟状况和景观舒适度等13个指标因子，以洞庭湖为例，将东洞庭湖、南洞庭湖和目平湖岸线划分为10个岸线段，设置水文水质、形态结构、生物群落和社会服务4个准则层，构建了洞庭湖岸线健康综合评价体系。结果表明，洞庭湖各岸线段生物群落和形态结构功能良好，都处于健康及以上状态，部分岸线段水文水质和社会服务功能处于亚健康状态。东洞庭湖SL-D3岸线综合评价为亚健康，其余岸线的综合评价结果都处于健康及以上状态。洞庭湖岸线的植物群落状况和东洞庭湖的水文水质状况较差。该评价体系对洞庭湖岸线现状的评估具有可行性，其评价结果可为湖泊岸线的规划管理与保护修复提供科学依据。

摘要:黄河源区湿地在维系区域及黄河下游水安全和生态安全中发挥着极为重要的作用。深入探究黄河源区湿地如何以及在何种程度上影响流域水文过程，对区域湿地恢复与保护和水资源综合管理具有重要意义。以若尔盖湿地白河流域为研究区，构建了耦合湿地模块的HYDROTEL模型，基于有、无湿地情景的水文过程模拟，定量评估了2000—2022年流域湿地对径流、洪水、干旱和水源涵养的影响，揭示了流域湿地的水文多功能性。结果表明：白河流域湿地降低了径流的不均匀性和变异性，对径流分配不均匀系数、完全调节系数、集中程度和月变幅的影响效应分别为-11.7%、-9.18%、-8.39%和-20.84%；在研究时段内，流域湿地发挥着削减洪水和缓解干旱的作用，对3月流量、7月流量、年最大洪峰流量和Q₅流量的影响强度分别为-741.6×10、-2427.8×10、-1398.9×10和-324.5×10 m，对Q₉₅和基流的影响强度分别为19.9×10和5.8×10 m。此外，湿地对流域蓄水能力和水源涵养能力的影响效应分别为30.6%和19.8%。因此，白河流域湿地发挥着重要的径流调节、洪水削减、干旱延缓和水源涵养提升的功能。本研究定量评估了白河流域湿地的水文多功能性，研究思路方法和研究结果可从水文功能提升视角为若尔盖湿地恢复与保护提供重要支撑。

摘要:自1999年小浪底水库运用以来，黄河下游过渡型河段的平滩流量小于其上下游河段，这种“瓶颈”现象严重制约了小浪底水库排放的洪水量级，研究其床面形态特征及动床阻力变化对黄河下游河道排洪输沙具有重要意义。本研究采用多波束测深系统对黄河下游过渡型河段床面形态进行了观测，并结合近年来过渡型河段典型水文站的实测流量过程分析了床面形态变化对动床阻力的影响。研究表明:（1）黄河下游过渡型河段在流量低于1500~2000 m/s时床面形态表现为沙垄，且背水面倾角较小，约为6.57°；当流量大于1500~2000 m/s时沙垄蚀退，床面形态趋于动平整。（2）过渡型河段在流量低于1500~2000 m/s 时动床阻力与综合阻力变化趋势类似；当流量大于1500~2000 m/s时，河相系数减小，河道主槽趋向窄深，动床阻力小于综合阻力，岸壁阻力的影响不可忽略。（3）床沙粗化是黄河下游床面形态变化的重要影响因素，当床沙中值粒径超过0.12 mm左右时，床面形态变化显著。本研究明晰了黄河下游过渡型河段床面形态转换的流量阈值，揭示了床面形态变化下黄河下游过渡型河段动床阻力的变化规律，对小浪底水库调度和黄河下游河道治理具有一定的指导意义。

摘要:近几十年，全球气候变暖日益加剧，极端气候事件频发，导致区域水文过程和能量平衡发生显著变化，对人类的生存和社会的可持续发展造成极大的威胁。青藏高原湖泊水位变化对人类活动和气候变化响应极为敏感。重建该区湖泊古水位变化，并探究其与气候变化和人类活动的关系，对妥善应对高原地区未来气候变化具有重要意义。本研究以青藏高原西部人类活动遗址边缘的夏达错为研究对象，通过对湖泊沉积物中的甘油二烷基甘油四醚（GDGTs）进行分析，基于crenarchaeol在isoGDGTs中的相对丰度重建了夏达错地区晚全新世的古水位波动记录；结合湖芯GDGTs重建的温度记录以及粪甾烷醇重建的人类活动记录，探究晚全新世夏达错流域水文气候变化对人类活动的影响。结果表明：（1）在4700—950 cal a BP期间，湖泊水位整体呈上升趋势，在2750 cal a BP、2220 cal a BP和1000 cal a BP左右观察到了3个较高的湖平面；在950 cal a BP左右湖水位突然降低并维持在较低水平，在约300 cal a BP达到最低值。（2）夏达错地区过去4700年的水文变化主要受控于印度夏季风强度变化，与降水和温度等气候条件密切相关。（3）夏达错地区湖泊水位变化对人类活动产生了较大影响，湖泊水位的急剧上升和频繁波动可能会导致流域人口数量的降低。本研究可以丰富青藏高原西部地区晚全新世气候环境变化的信息资料，为人类有效应对未来气候变化提供经验借鉴。

摘要:人类核事件形成的Cs蓄积峰作为一种重要的时标，被广泛应用于湖泊沉积物计年。在云南地区的湖泊沉积剖面中，除1963年Cs最大蓄积峰外，1975年和1986年蓄积峰存在与否，其成因及时标意义一直存在争议。本文选取滇西腾冲青海湖为研究对象，通过构建Cs沉积模型，利用重建的区域Cs大气沉降数据定量化拟合出Cs的沉积分布曲线，结合Pb_ex年代、Pu同位素分析结果及前人对区域其他湖泊的研究结果，对沉积物剖面中各Cs蓄积峰的年代、成因及其影响因素进行深入解析，进而识别其对应的时标特征。结果表明，腾冲青海湖沉积剖面中1963和1986年Cs峰主要由大气沉降的Cs蓄积形成，大气沉降量的贡献比例为77%~80%和51%~62%，分别对应1963年全球大气沉降高峰和1986年切尔诺贝利核事故沉降峰，具有明确的时标特征。腾冲青海湖沉积剖面中1975年Cs峰主要由流域输入的Cs蓄积形成，流域输入量的贡献比例高达80%~88%；由于流域输入成因的1975年Cs蓄积峰不具有明显的时标特征，因此不能作为时标应用。在云南地区，1963年Cs最大蓄积峰的时标特征明确，是湖泊沉积物计年的可靠时标；1986年蓄积峰的时标特征可识别，可作为该区域沉积物计年的辅助时标。