油气开采过程中地质环境问题研究现状与展望

随着经济建设发展,石油与天然气需求量不断增加,加速开采带来的地质环境问题也越发凸显,针对油气开采过程中地质环境问题的研究则具有重要理论意义和工程应用价值。在收集整理国内外油气开采过程中地质环境问题典型案例和研究成果的基础上,归纳总结出地面沉降、诱发地震、地下水污染和地层结构改变是油气开采过程中主要的地质环境问题,论述了油气田地质环境问题的控制因素、发生机理和致灾效应的研究成果,对现有油气田地质环境问题的监测方法、预测方法和防治措施进行了归纳,分析了现有油气田地质环境问题方面研究存在的问题与局限性,并对油气田地质环境问题未来的研究方向进行了展望。

人工湿地温室气体排放影响因素及相关作用机制研究进展

概述了人工湿地的发展历史,分析了其温室气体排放研究现状,详细阐述了湿地类型、基质种类、进水C/N、植物种类及溶解氧浓度等对人工湿地温室气体排放的影响。在此基础上,综述了人工湿地温室气体减排的具体措施及其效果。最后,对人工湿地温室气体减排研究的发展方向进行了展望。

根际化学与生物多样性的表征方法:组学技术的机遇与挑战

根际是联结植物、土壤和微生物的重要界面,是化学与生物过程耦合最活跃的区域.根际环境影响土壤中有机和无机污染物的行为,而研究方法的完善与提升有助于阐释根际中复杂的过程与作用机制.本文从传统的化学和生物学方法到新兴的组学技术对根际科学的方法学研究进展进行了综述,重点讨论了当今组学技术在根际研究中应用机遇与挑战,同时展望了今后需要关注的科学问题.根际化学组分的传统分析方法涵盖了光谱、色谱、质谱和色质联用等技术,主要聚焦于低分子量有机酸等小分子的定性定量测定,导致对根际化学多样性的认知偏差;传统的根际微生物研究依赖于培养技术,对微生物多样性的描述存在很大的局限.揭示根际异质性和复杂性,亟需采用高端的技术,组学方法显示出极大的优势,显著提高了研究者对根际科学的认识.基于靶向和非靶向代谢组学有利于深入研究根际复杂的化学多样性过程;基于宏基因组学、转录组学和蛋白组学等组学工具能够提供微生物组基因和蛋白的表达、功能特性等更详细的信息,可以全面地揭示根际微生物的多样性.应该强调的是,未来多组学整合分析更是表征根际化学与生物多样性的一个强有力工具,但需要更多的模型、框架和计算基础来实现根际基因、蛋白、转录和代谢水平的多层次关联,以助于挖掘根-微生物-土壤界面大量尚未揭示的关键过程、机理及生态环境效应.

鱼类产卵敏感期河流生态流速的分区分类阈值研究

敏感生态流量目标的合理制定是生态流量管理的重难点问题。针对目前敏感生态流量目标制定中存在的计算方法繁杂、关键参数缺乏等问题,本文以鱼类产卵期为重点,提出了分区分类河流敏感期生态流速和生态流量核算方法,制定了不同区域(东北、黄淮海、西南、长江中下游和东南沿海)、不同类型(按集水面积、山区河段和平原河段等划分)河流敏感期生态流速阈值。结果显示,全部分区分类推荐流速平均值为0.66 m/s,其中山区大站平均值为0.94 m/s、山区小站平均值为0.62 m/s、平原大站平均值为0.63 m/s、平原小站平均值为0.46 m/s。基于阈值核算了全国217个鱼类产卵生境保护河段的敏感期生态流量目标,并结合部分断面湿周法结果对阈值合理性与适应性进行了验证,验证结果表明相关阈值和方法适应于不同类型、不同规模河流,可为我国现阶段河流敏感生态流量管控提供参考。

滨海盐田土壤碳时空分布特征及碳收支

滨海盐田存在土壤盐碱化、瘠薄与有机碳含量低等障碍问题,有关滨海盐田土壤碳方面的系统研究目前依然缺乏典型实例剖析。为了揭示滨海盐田以及用地类型发生转变后土壤的有机碳时空分布特征、影响因素及碳收支,选取江苏省连云港市徐圩新区和青口盐场的土壤为研究对象,采取表层(0~20 cm,2004年和2019年两期数据)土壤及深层(150~200 cm,2004年一期数据)土壤样品,进行了土壤有机碳(SOC)、总碳(TC)及总氮(TN)的测试。结果表明,SOC储量呈增加趋势,碳汇区面积占比69.4%,碳源区占比30.6%,不同用地类型SOC含量与平均固碳速率差异较大。2004年表层SOC含量分布在低、中两个等级区间,2019年SOC含量在中等级分布频率最高。近15年盐田1区(用地类型保持不变)SOC含量增加了0.12%,盐田2区(耕地)SOC含量增加了0.42%,盐田3区(建设用地)SOC含量增加了0.13%。平均固碳速率最高值出现在耕地类型,数值达到了5.83×10^(4)kg·km^(-2)·a^(-1)。盐田1区土壤有机碳的分解主要通过微生物的异氧呼吸途径来实现,有机碳的有氧矿化主要通过真菌与细菌的有氧矿化来实现。滨海盐土具有高含量的SO_(4)^(2-)与Ca~(2+),有机碳的厌氧矿化主要通过SO_(4)^(2-)还原来实现,因此无机碳的增加速率较大,达到3.64 g·m^(-2)·a^(-1)。盐田1区两期数据SOC/TN平均值均为9.9,说明土壤环境稳定。盐田3区SOC/TN稍有下降,推测原因是土壤微生物量及酶活性提高导致SOC的矿化速率增加。在环境问题日益严重和土壤质量趋向恶化的情况下,本文的研究成果为滨海盐田及其土地利用类型转变后的土壤碳循环研究提供了新的基础依据。

面向地质封存及其泄漏风险评价的CO_(2)物联网在线监测

CO_(2)地质封存可以在控制CO_(2)排放的同时兼顾社会经济发展,已成为实现双碳战略目标必不可少的技术途径。然而,在CO_(2)地质封存过程中,由于封存的CO_(2)存在向封存区外泄漏或渗漏的风险,这可能对环境以及周围生物造成严重影响。因此,CO_(2)地质封存的安全性和有效性风险需要得到持续的监测,对于潜在泄漏的监测与识别是碳封存系统安全保障的关键环节。物联网在线监测技术具有的大范围、连续监测和智能分析等特征,较好地契合了地质封存场地的监测需求,但目前还没有在封存监测领域进行大规模应用。为了建立面向地质封存场地的物联网在线监测系统,首先介绍了传感器选择和传感器节点部署的依据,并提出了底层传感技术的设计思路,展示了已完成的碳排放在线监测系统。在传感器选择方面,采用红外CO_(2)传感器为主、激光CO_(2)传感器为辅、FT-IR巡逻监测的设计思路。在传感器节点部署方面,采用随机部署与固定部署结合,可移动部署实时优化的设计思路。在网络拓扑结构设计方面,在高泄漏风险的重点区域采用簇状拓扑和网状拓扑混合的方式,在边缘区域则采用星状拓扑、树状拓扑结构与主体区域相连的设计思路。未来伴随着传感器批量化和微型化生产的不断推进,传感器节点的分布组网将逐渐形成规模,物联网在线监测技术将在CO_(2)地质封存场地的监测领域发挥更为重要的作用。

基于地质调查的缓坡地建设适宜性评价——以福建省南平市建阳中心城区为例

为构建缓坡地建设适宜性评价体系,合理划定缓坡地开发适宜区、一般适宜区及禁止建设区,科学开发利用低丘缓坡地资源,以福建省南平市建阳中心城区为研究区,在该区综合地质调查的基础上,以小流域为基本评价单元,以剥蚀阶地代替坡度和起伏度等指标,开展具有城镇建设功能指向的土地资源评价研究。以坡度、土体厚度、坡向-地层产状一致性,以及岩性建造、植被类型等为主要指标,进行地质灾害风险性评价,通过构建生态保护重要性、建设适宜性等多维评价体系,最终集成评价了缓坡地建设的适宜性。结果表明:研究区适宜城镇建设开发的缓坡地资源丰富,主要分布在严墩、新岭、兴田、将口、南林、赤岸、芹口等小流域的一级剥蚀阶地内,发生地质灾害的风险性较小,可以按照组团开发的方式逐步进行开发及利用,研究区属于地质灾害非易发区,但是西岸、水尾等小流域的二级剥蚀阶地、三级剥蚀阶地,土体较厚,坡度较陡,植被主要为杉木和毛竹,如果开发边界规划不合理,容易引发滑坡、崩塌等地质灾害。研究成果对我国低丘缓坡地合理开发利用具有较好的借鉴意义。

初期雨水调蓄池单位面积调蓄深度数值模拟

单位面积调蓄深度决定了初雨调蓄池的设计容积和截污效果,但仅仅根据规范的推荐取值缺少对后果的量化判断。忽略管道中的沉积和冲刷,分别以单子汇水区和多子汇水区排水系统为例,针对不同下垫面特征和降雨特征,在SWMM模型中进行多降雨条件模拟,计算得到产流和悬浮固体(SS)的冲刷情况。结果表明,单子汇水区单次降雨初期冲刷主要受污染物积累程度、初雨峰值雨强和初雨总量控制,对多场降雨的初雨SS控制率均很高;多子汇水区系统不同场次降雨SS削减率可能有明显差异,SS控制率随调蓄深度增加而增加且差异减小,单位面积调蓄深度取2 mm时SS控制率已达较高水平,但4 mm以上时SS控制率增速明显减慢;初期雨水调蓄池是否达到了污染控制目标,不应只看是否位于系统的上游,也不只限于根据技术规范的推荐取值,需通过模型计算判断。

1995—2021年榆神府矿区景观生态风险时空异质性研究

煤炭开采作为一种强烈的人类活动影响了矿区生态系统服务功能和经济价值,而相同气候环境不同地貌长时序空间尺度上矿区开发后景观生态风险演化特征对比研究较欠缺。以半干旱榆神府矿区为研究对象,基于1995—2021年Landsat数据,通过构建景观生态风险指数以及空间统计学分析,探究了近30年来矿区黄土丘陵和覆沙地两种不同地貌类型景观生态风险时空演化特征。结果表明:①1995—2000年间榆神府矿区两种地貌生态风险格局整体无明显变化;2000—2010年间黄土丘陵区景观低生态风险区向更高等级生态风险转变,2010年黄土丘陵区中高、中和中低生态风险区占比为70%,而覆沙区高生态风险区域虽增加但不显著,仍以中低生态风险区为主,占比为31%;2010—2021年矿区景观生态格局向着均匀化的方向发展,黄土丘陵区逐渐稳定为以中低、中和中高生态风险等级为主,2021年3个风险等级占比为74%,覆沙区也形成了以低、中低和中生态风险等级为主的分布情况,3个风险等级占比为77%,生态风险等级逐渐趋于稳定,生态风险格局不断优化;②1995—2021年榆神府矿区景观生态风险在空间上有明显的集聚分布特征,局部生态风险具有明显的热点、冷点区域,生态风险热点主要分布于煤炭开发时间长、地质环境损害较严重的东北部和东南部黄土丘陵区,生态风险冷点主要位于目前仍处于资源勘探普查的中部覆沙区;③人为干扰度是对榆神府矿区景观生态风险影响最大的驱动因子,黄土区与覆沙区决定力q值大小分别在0.49~0.72和0.38~0.55,在黄土丘陵区植被覆盖度是第二大影响因子,决定力q值在0.27~0.46之间,气温因子影响程度次之,而覆沙区植被覆盖度与气温的影响程度在1995—2021年间互有高低,两种地貌类型景观生态风险均受高程影响最小,q值均小于0.10;④景观生态风险时空演化相关分析表明,榆神府矿区生态修复过程中,应根据不同地貌类型特征优化景观生态格局,在黄土丘陵区应优化开采方案减小地表生态损害、积极开展损害地主动修复策略,在覆沙区由于开采对该区景观格局影响较小,矿区损害地可实施引导型生态自修复等以保障矿区生态安全。

生物炭及其老化对农田NH_(3)挥发及N_(2)O排放的影响

生物炭具有减缓农田NH_(3)挥发和N_(2)O排放的重要潜力,但在施入环境后常常存在“老化”现象,这为其缓解全球变暖的长期有效性带来了不确定性。为了探明生物炭的长期效应,人工加速模拟了自然界中水分、温度、氧气、土壤矿物质及微生物多种老化因素,结合多元表征手段对比不同老化方式对生物炭性质的影响,利用主成分分析法建立新的生物炭性质综合指标来反映老化强度。再通过大田控制试验,采用原位通气法和静态箱-气相色谱法监测夏玉米生长周期内老化前后生物炭施用对农田NH_(3)挥发和N_(2)O排放的影响,为生物炭的可持续应用提供科学依据。结果表明,老化过程增加了原生物炭(BC)的氧含量、比表面积(SBET)、总孔容(Vt)及含氧官能团数量,降低了灰分、碱性、碳含量、平均孔径及其芳香性,各老化作用强度排序为:氧化老化生物炭(OBC)>矿化老化生物炭(KBC)>微生物老化生物炭(MBC)>干湿循环老化生物炭(WBC)>冻融循环老化生物炭(FBC)>BC。生物炭的添加减少了13.57%-29.50%的NH_(3)挥发量。与BC相比,OBC和KBC分别显著降低了14.71%和9.38%的NH_(3)挥发(P<0.05),MBC降低了3.38%的NH_(3)挥发(P>0.05)。相反,WBC和FBC分别增加了4.55%和2.72%的NH_(3)挥发(P>0.05)。同时,生物炭的添加降低了22.36%-40.43%的N_(2)O排放量。其中,BC减排效果最优,老化作用均削弱了原生物炭对N_(2)O的减排效应。与BC相比,OBC和KBC显著增加了30.34%和26.36%的N_(2)O排放量(P<0.05),MBC、FBC和WBC分别增加了19.96%、18.29%和10.92%的N_(2)O排放量(P>0.05)。综上,不同老化方式会对生物炭的理化性质造成不同改变,进而影响土壤气态氮释放。通过对比不同的老化方式,OBC影响最为显著,其次为KBC,MBC居中,WBC和FBC的影响最弱。

高陡岩质边坡生态修复基材模拟试验研究

为修复云南省西北部裸露岩质边坡的生态环境,研发了集多功能于一体的生态修复基材。该生态基材分为结构层和面层,以陶粒、复合肥、保水剂等为原材料,分别设计结构层正交试验和面层正交试验,选取发芽率和生长高度作为定量评价植物生长情况的指标。根据设计的各试验组配比和观测结果,建立模糊综合评价模型和多项式回归模型,求出其在给定条件下的最优配比,并分析各影响因素间的关系。结果表明:基材结构层最优配比为谷壳750 g/m^(2)、复合肥20 g/m^(2)、EPS颗粒40 g/m^(2)、陶粒1.88 kg/m^(2)、团粒剂34.65 g/m^(2)、保水剂84.6 g/m^(2);基材面层最优配比为复合肥9.24 g/m^(2)、保水剂9.12 g/m^(2)、团粒剂13.51 g/m^(2)。基材各组分存在交互作用,而土壤的理化性质与护坡植物生长存在一定的相关性。研究结果可为高寒地区高陡岩质边坡生态基材的制备与生态修复提供理论依据和技术支持。

岩溶碳汇原理、过程与计量

岩溶生态系统碳循环由陆地生物碳循环(植物光合作用驱动)和岩溶碳循环(碳酸盐岩溶解风化驱动)两部分组成。岩溶碳循环与陆地生物碳循环存在协同作用,岩溶碳循环过程对陆地淡水生态系统产生显著影响。岩溶碳汇主要发生在岩溶和生物紧密联系的植物根系土壤岩石相互融合的表层岩溶带,在快速交互的地下水系统和地表水系统中发生迁移转化过程。当前流域岩溶碳汇计量存在至少3个方面的问题:(1)全岩溶流域中来源于碳酸盐岩的碳和来源于大气/土壤中的碳比例不清;(2)部分岩溶流域碳酸盐岩和硅酸盐岩风化溶解产生碳汇的量如何区分;(3)水生植物光合作用生产的内源有机碳与陆地生态系统的外源有机碳的贡献大小如何。建议岩溶碳汇计算要以流域为单元,通过确定流域边界,查明地质结构,分析土地覆被配置,揭示岩溶碳循环及碳汇效应影响的主控因子,建立反演和正演模型,估算流域岩溶和生物碳汇的贡献,填补岩溶碳汇服务价值评估的空白。

皖南典型区耕地土壤重金属富集特征、来源识别及健康风险评估

为探讨安徽省皖南山区典型耕地土壤重金属富集特征及成因,以安徽省东南部宁国市为研究对象,在耕地中采集1399件表层土壤样品,测定As、Cd、Hg、Pb、Cr、Ni、Cu、Zn元素含量,运用相关分析、土壤环境质量农用地土壤污染风险、地质累积指数、健康风险指数及PMF(正定矩阵因子分解)模型方法开展重金属风险评价及来源识别。结果显示:As、Cd、Hg、Pb、Cr、Ni、Cu、Zn含量的平均值分别为:15.8×10^(-6)、0.41×10^(-6)、0.106×10^(-6)、31×10^(-6)、67×10^(-6)、29.00×10^(-6)、29×10^(-6)、94×10^(-6),除Ni外,其他元素均高于安徽省背景值;重金属土壤污染风险水平整体较低,有866件土壤样品重金属含量低于风险筛选值;地质累积指数结果表明,耕地土壤主要受到Hg、Cd、As污染;健康风险评估结果显示,研究区内成人非致癌与致癌风险水平均在可接受范围内;基于PMF模型,确立了研究区重金属4种来源:与人类活动相关的工农业排放源、大气沉降源、与土壤类型相关的成土母质源和地质背景源。

我国盐穴资源评价及调查技术研究

在“双碳”目标大背景下,盐穴是实现地质储能、碳封存的重要方式之一,但我国盐穴资源数量、质量不明,盐穴调查技术体系不完善,严重制约盐穴资源开发利用。通过分析我国主要盐矿区地质勘探报告、储量核实报告、企业年报及文献报道等,形成了我国盐穴资源数量、可利用性的科学认识和基本判断;在盐穴集中区开展综合探测技术试验并结合前人试验成果,初步构建了盐穴资源调查技术体系。结果表明:(1)我国盐穴资源丰富,储量大、分布广、埋深适宜、具备规模化开发利用条件,其中华东和华中地区已有盐穴资源最为丰富。(2)通过建立盐穴资源可利用性评价体系,将全国盐穴资源分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3级,Ⅰ级已有盐穴资源占比约29.4%,主要分布在华东、华中地区的江苏、湖北、河南等省份,是开发利用的优选区;Ⅱ级已有盐穴资源占比约65.4%,广泛分布于华中、西北和西南地区,可作为开发利用远景区;Ⅲ级已有盐穴资源占比约5.2%,整体地质条件不适宜开发利用。(3)地面物探可查明盐矿区区域地质、盐层地质、水文地质及盐腔分布情况,指导盐穴建库选址;井中物探精度高,可获取盐矿品味、腔体结构等信息,服务储库建设及运行监测。研究结果可为我国盐穴资源规划及开发提供基础数据和技术支撑。

紫云英长期还田对稻田土壤DOM和Cd形态影响研究

长期种植和翻压紫云英能够显著提高土壤中有机质(SOM)和水溶性有机物(DOM)的含量,影响土壤颗粒对重金属镉(Cd)的吸附行为和Cd在土壤中的形态,了解该条件下Cd在不同土层中的特征对紫云英的进一步推广种植具有重要意义。以余江区(YJ)、南昌县(NC)、丰城市(FC)3地长期种植和翻压紫云英处理(F+M)和化肥处理(F)的定位试验点为研究对象,测试了不同层次土壤中SOM、水溶性有机碳(DOC)含量、Cd总量和形态、DOM三维荧光,以期探明紫云英长期还田模式下不同土层中DOM成分的差异及其对Cd含量和形态影响。结果显示,NC和FC试验点F+M处理耕作层土壤(0-20 cm)中SOM的含量显著高于F处理,分别提高16.8%和10.5%。同一土层中土壤Cd活性呈现F+M处理>F处理的趋势。紫云英DOM主要在耕作层和中层(20-40cm)土壤中迁移,YJ、NC、FC试验点中,F+M处理耕作层土壤中DOC含量比F处理分别提高17.0%、58.1%和33.7%,中层土壤中DOC含量分别提高43.0%、36.7%和11.2%。种植和翻压紫云英降低了DOM中类蛋白质组分的占比,增加了类腐殖质组分的占比,耕作层、中层和深层土壤(40-60 cm)中,3个试验点F处理DOM中类蛋白质的平均占比分别为7.34%、16.7%、23.9%,占比分别是F+M处理的1.26、1.92和1.54倍。类蛋白质组分的深层迁移能力大于类腐殖质组分。逐步回归分析表明,有生物活性的Cd形态占比与土壤SOM、类色氨酸含量存在负相关关系,与类富里酸含量存在正相关关系,其系数分别为-2.170、-0.760和0.239。常年种植和翻压紫云英通过影响土壤SOM总量以及DOM组分对土壤Cd表现出一定的活化潜力。

长江上游梯级水电开发的水温累积影响及生态效应

梯级大坝建设阻隔了自然河流水温的连续性,导致明显的水温累积效应,产生系列的生态效应。本文通过分析金沙江下游及三峡库区沿程水温的时空变化特征,揭示了建坝前后不同尺度水温的变化特征及累积效应,并分析了水温变化对鱼类产卵的影响。研究结果表明,金沙江下游在溪洛渡和向家坝建成后沿程年均水温差变小,沿程水文站年最大水温呈下降趋势,而年最小水温显著抬升,其中1月和12月最为明显。建坝后年水温变幅缩小且水温分布天数有“聚拢”趋势,水温分布天数由M型转为V型。累积效应指标发现建坝后时间拥挤效应显著,极值水温出现时间滞后,水温推迟达1~2个月,统计了攀枝花段27种和向家坝下游段46种鱼类产卵习性,发现水温变化导致受高度影响的鱼类分别占比48%和44%。本文丰富了梯级大坝建设的水温累积效应及对鱼类产卵的影响研究,对加强管理大型梯级运行引起的温度变化与保障下游生态恢复具有一定的科学意义。

环戊酮对农田土壤N_(2)O排放的影响及作用机理研究

旨在明确新型植物源抑制剂环戊酮(CCO)在不同土壤条件下对氧化亚氮(N_(2)O)排放的影响及作用机理。以江西红壤和甘肃漠灌土为研究对象,试验共设3个处理:(1)空白对照(CK);(2)尿素处理(U);(3)CCO处理(U+CCO)。研究发现,施用CCO与单施尿素相比能够延长红壤和漠灌土中铵态氮在土壤中的留存时间,降低土壤硝化作用潜势;与尿素处理相比,CCO处理的N_(2)O累积排放量分别减少74.12%(红壤)和63.19%(漠灌土);荧光定量PCR结果表明,施用尿素能够增加土壤中氨氧化微生物的活性,配施CCO对氨氧化细菌的抑制效果在漠灌土中(85.81%)优于红壤(19.63%),而对氨氧化古菌无明显抑制作用;氮素输入同样能提高反硝化功能基因nirK与nirS的活性,且CCO对两种土壤中nirK与nirS基因均具有显著抑制作用;在不同土壤中,施用CCO抑制反硝化功能基因nirK与nirS活性的持续时间不同,在红壤上对反硝化功能基因nirK与nirS的抑制效果出现在培养的第7 d,而漠灌土出现在第25 d。新型植物源抑制剂CCO主要通过抑制氨氧化细菌和反硝化功能基因nirK与nirS来延缓硝化和反硝化过程,从而减少N_(2)O的排放。

潮沟曲流摆动对潮滩沉积物碳输出的影响——以江苏中部潮滩为例

潮滩是全球固碳能力最高的生态系统之一,是缓解全球变暖的有效蓝色碳汇。针对潮滩碳汇功能,现有研究多关注生物作用下的碳输入过程,关于地貌演变,特别是潮沟曲流摆动引起的沉积物碳输出过程研究较少,因此无法准确评估潮滩碳汇功能的动态变化。研究结合野外观测、遥感反演与室内实验,探究了潮沟曲流摆动对潮滩沉积物碳输出过程的影响,从曲流摆动速率与有机碳空间分布特征两方面开展分析。研究结果表明:潮沟曲流摆动速率的空间差异可达数个量级,由粉砂滩的10^(-3) m/s锐减至互花米草盐沼滩的10^(-6) m/s;粉砂淤泥滩潮沟摆动速率存在显著的季节性差异,冬季摆动速率约为夏季的两倍;潮滩土壤有机碳含量呈海向递减趋势:互花米草盐沼滩(4.62 g/kg)>粉砂淤泥滩(2.61 g/kg)>粉砂滩(1.51 g/kg);综合考虑曲流摆动速率与土壤有机碳含量,发现粉砂滩沉积物碳输出速率显著高于互花米草盐沼滩,可达49.4 g C m^(-2) a^(-1),与该区域的碳埋藏速率相当。研究证实了潮沟曲流摆动对潮滩沉积物碳输出过程的重要性,为提升潮滩碳汇功能预测水平提供了重要的理论依据与数据支撑。

黄河内蒙古河段水文情势变化及生态效应初探

选择月均流量、日均流量变幅、极端流量和脉冲延时4个水文情势指标,采用IHA-RVA(水文情势变化指标-变化范围法)分析黄河干流内蒙古河段水文情势的时空变化特征,辨析黄河鱼类生态习性与径流组分的响应关系,探讨内蒙古河段流量过程、极端流量变化的生态效应。黄河干流上游河段水利工程运行后,内蒙古河段的水文情势明显改变,进而改变该河段的生态水文联系过程。黄河内蒙古河段枯水期月均流量增加(1、2月份月均流量增幅超过70%)、最小日均流量增加(石嘴山断面最小日流量增幅超过50%),保障了河道流水栖息生境,有利于鱼类越冬。该河段日均流量变幅降低,有利于粘性卵孵化。但是内蒙古河段汛期月均流量减小(7-10月份月均流量降幅接近50%),大、小洪水持续时间缩短,不利于扩展横向栖息地;最大流量出现时间在上游河段延迟超过2个月、在中下游河段提前约1个月,洪水脉冲刺激时间紊乱可能影响鱼类繁殖行为。研究可为黄河内蒙古河段鱼类栖息地保护以及上游水库生态调度提供技术支持。

基于氡同位素的平原湖荡枯水期湖水地下水补排通量

水是人类生存之源,而湖荡被称为地球之“肾”,是河湖水系连接的关键缓冲节点,与人类生存和发展息息相关。长三角平原水系众多,河流纵横,天然湖泊与人工沟渠遍布,平原湖荡湖水与周边地下水的水力联系较为频繁,而地下水对湖泊水均衡贡献尚不明确,对平原湖荡地下水赋存和运移规律的认识不足。本研究以苏州吴江区元荡湖为研究对象,选取氡同位素作为湖水和地下水水力交换过程的示踪剂,建立氡箱模型,揭示元荡湖不同区段与地下水的水力联系过程和补给关系,并通过水位动态验证分析湖水—地下水交互关系。枯水期元荡湖水位和氡浓度空间分布特征指示研究区内地下水向湖水排泄,其中以湖泊西侧较为明显,地下水入流补给的氡为7.137×10^(6)Bq/d,输入量源项占比为90%,地下水流入量为4540.801 m^(3)/d,地下水每日流入量对元荡湖水量的贡献率为2.551%。参数敏感性分析结果表明,风速与地下水^(222)Rn活度为特别敏感参数,取值差异较大时会导致计算误差急剧增大,改善测点布置和提高模型参数精度能有效提高模型计算结果的准确性和可靠程度。借助氡同位素示踪方法,建立湖泊氡箱模型,是研究平原湖荡内地下水补、径、排特征的有效方法。本研究在一定程度上加深了对平原湖荡区域水量均衡的认识,有助于了解平原湖荡水均衡和水循环机制,为平原湖荡水资源开发利用与环境保护提供数据支撑。