雅鲁藏布江上游干、支流沉积物总有机碳分布特征初探

为探究雅鲁藏布江(雅江)上游干、支流沉积物总有机碳(TOC)含量分布特征及其影响因素,研究了雅鲁藏布江上游干、支流沉积物TOC含量对粒度的响应,并基于随机森林分析(RFA)解释了流域内土地利用类型对沉积物TOC含量空间变化趋势的影响。结果表明,雅江上游沉积物TOC含量均值[(6.56±6.37)g·kg^(-1)]低于其他地区大中型河流[范围为5.95~49.06 g·kg^(-1),均值为(19.77±14.05)g·kg^(-1)]。其中,河源段沉积物TOC含量均值最低[(2.57±0.97)g·kg^(-1)],所有采样点沉积物TOC含量与黏土含量占比呈极显著正相关(r=0.64,P<0.01)。根据统计结果,包括雅江上游在内,河流沉积物TOC含量与粒径小于63μm颗粒含量具有极显著指数相关关系(r=0.77,P<0.01)。随机森林分析进一步表明,雅江上游沉积物TOC陆源贡献率中草地贡献率最大(48.12%),且受土地利用方式从以低覆盖度草地、裸土地为主导(上游头段)逐渐过渡到以中、高覆盖度草地和农、牧、一类工业用地(M1类)等为主(上游中、末段)的影响,沉积物TOC含量在空间上表现为随流向逐渐增加的趋势。总体上,人为干扰因素少及河流沉积物以砂质为主体是雅江上游沉积物TOC含量较低的重要原因。本研究深化了对雅鲁藏布江上游沉积物总有机碳含量分布特征及其影响因素的理解,可为进一步探究高原河流碳循环、生态环境保护以及区域可持续发展提供科学依据。

高磷沉积物有机磷形态分布及释放动力学特征——以宜昌西北口水库为例

为探究高磷背景水库沉积物中有机磷(OP)的空间分布及OP释放动力学特征,本文采用Ivannoff法对西北口水库沉积物中的OP进行分级提取,通过沉积物OP释放动力学模拟实验,探讨了表层沉积物OP的释放特征,以及沉积物理化性质对其响应.结果表明,西北口水库沉积物OP含量为210.3~455.2mg/kg,平均含量为322.9mg/kg,占总磷(TP)的18.3%.OP含量空间分布呈现库中(363.2mg/kg)>库首(339.3mg/kg)>库尾(266.1mg/kg)的变化规律,垂向上随深度的增加而减小.西北口水库不同形态OP的含量表现为:非活性有机磷(NOP)>中活性有机磷(MLOP)>活性有机磷(LOP),其中NOP含量占OP的65.3%,是西北口水库沉积物OP的主要存在形式.准一级动力学模型是描述西北口水库库首、库中和库尾沉积物OP释放动力学曲线的最优方程(R^(2)=0.98~0.99,P<0.01),在0~1h表征为快速释放过程,所释放的OP含量占最大释放量(Q_(max))的55.68%~79.55%,随后进入慢速释放过程,逐渐达到Q_(max),Q_(max)在1.4~3.1mg/kg之间.该水库沉积物中LOP和MLOP是主要向上覆水体释放的磷形态.

三峡水库调度对香溪河库湾水体溶存甲烷时空分布的影响

以三峡水库典型支流香溪河库湾为研究对象,在泄水期和汛期开展表层和垂向水体溶存甲烷浓度的高分辨率监测,探讨水库调度对香溪河库湾溶存甲烷时空分布规律的影响.结果表明,泄水期和蓄水期库湾溶解甲烷浓度分别为(0.41±0.54)和(0.50±0.66)μmol/L,呈现上游高下游低,表层低底层高的空间分布特征,且呈现出极强的空间差异.水库调度促使干流水体通过异重流进入库湾,改变了水体分层状态,也改变了库湾内溶存甲烷的时空差异;同时干流水体的稀释作用,还将直接降低库湾水体甲烷浓度.此外,水库调度对库湾甲烷产生,消耗将产生间接影响,其潜在机制还需进一步探讨.

三峡水库典型支流库湾沉积物CH_(4)产生和氧化规律

以三峡水库香溪河库湾为研究对象,采用原位加密采样(2021年5月)和室内培养方法,结合沉积物特性与水环境因子分析,探讨了香溪河库湾沉积物甲烷(CH_(4))释放潜力、沉积物-水界面CH_(4)产生和氧化通量空间分布规律及其影响因素。结果表明:三峡水库泄水期间,香溪河库湾沉积物CH_(4)释放潜力的变化范围是6.35-2029.37 mg/(kg·d),沉积物-水界面CH_(4)产生通量和氧化通量的变化范围分别为0.04~0.73、0.03~0.62 mmol/(m^(2)·d);空间上,沉积物CH_(4)释放潜力、沉积物-水界面CH_(4)产生及氧化通量在香溪河库湾和各典型横切面(XX02、XX05和XX06)间表现出空间差异性,主要受水深、TOC和温度的影响。垂向上,CH_(4)产生速率随沉积物深度的增加而减小,表层20 cm沉积物CH_(4)释放潜力占整柱沉积物的70%,可以用于估算库湾沉积物CH_(4)释放潜力。此外,沉积物-水界面CH_(4)产生通量与沉积物总有机碳呈极显著线性正相关关系,与水深呈显著的负相关关系。CH_(4)产生、氧化通量均与温度呈极显著正相关关系,温度升高导致CH_(4)氧化率线性下降,从而增加沉积物CH_(4)排放。泄水期香溪河库湾沉积物CH_(4)氧化率高达96.62%,表明进入水体的CH_(4)只是沉积物产生CH_(4)的很小一部分。