梯级筑坝下小型山区河流水体碳氮磷的时空特征及富营养化风险

梯级筑坝对河流水环境演化的影响是国内外关注的热点.小型山区河流高密度梯级开发对水体生源要素的空间格局以及水环境演化的累积影响特征尚不清楚.以重庆市五布河为研究对象,对流域内8个“河流—水库—下泄水”交替系统中表层水体理化因子及碳(C)、氮(N)、磷(P)形态组成进行季节性监测,探讨了梯级筑坝对小型河流生源要素空间格局及水体富营养化风险影响的累积特征及驱动机制.结果表明:梯级水电开发对五布河流域水生生境和生源要素空间分配的影响具有潜在的累积效应,各库区水体碳氮磷浓度均呈逐级增加的空间规律;水库段的有机碳及不同形态的氮、磷浓度均高于入库河流,因此水体养分浓度呈现出河段尺度(即单个河流—水库—下泄水系统)和流域尺度(即上游至下游)耦合的空间变异模式.上游水库中溶解性氮、磷的再释放及下泄输移能够补给下游库区,加之下游水库泥沙对氮、磷的吸附—沉积作用的减弱,导致水体氮、磷总量及溶解性氮、磷的占比沿程增加,呈现梯级筑坝对水环境演化的累积影响.梯级筑坝影响下河流碳氮磷总量的相关性减弱,而溶解性养分间的相关性增强,形成了特殊的养分协同演化;水库群之间水力滞留时间的差异与水体碳氮磷浓度具有较好的线性关系,是影响流域养分分配的关键因素.五布河流域水体均为高富营养化风险,由于梯级筑坝下水体溶解性养分的逐级增加,下游水库水华风险更大;水力滞留时间与水体富营养化指数及叶绿素a浓度呈显著正向关,结合氮磷比特征的分析,本研究认为外源磷输入控制及水力滞留时间的调节是五布河梯级水库富营养化防控的有效途径.

中国内陆水体CO_(2)排放的主要特征及影响因素分析

内陆水体作为最活跃的生物地球化学循环场所,在全球碳循环及CO_(2)预算中具有重要作用.本研究通过整合中国境内河流、湖泊、水库CO_(2)通量(f CO_(2))的观测数据,探讨了中国内陆水体碳排放的时空格局、关键影响因素及区域贡献.结果表明:中国河流、湖泊、水库fCO_(2)变异性极强,变化范围分别为-379.3~4947.6、-160.1~785.0及-74.0~1603.1mg CO_(2)m^(-2)h^(-1),中值分别为228.5、26.0和28.3mg CO_(2)m^(-2)h^(-1),河流远高于湖泊和水库;受气候条件的影响,河流与水库f CO_(2)表现为自南向北降低的趋势,珠江、长江流域最高,东北诸河最低;湖泊水体fCO_(2)表现为蒙新湖区和东北湖区略高,青藏湖区略低,东部、云贵湖区最低,湖区自然特征及人类活动导致湖泊水体初级生产的增强是造成湖区间差异的主要驱动因素;从季节模式看,河流f CO_(2)雨季高于旱季,而湖泊和水库f CO_(2)则是旱季高于雨季,温度、降水及水体初级生产等的季节分异是主要调控因素.从全国来看, pH变化是各类型内陆水体f CO_(2)分异的关键因素;同时,湖泊f CO_(2)与水体叶绿素含量及DO关系密切,而河流fCO_(2)则主要与有机碳及总氮显著相关,揭示了不同类型水体f CO_(2)的调控机制差异;河流、湖泊、水库的f CO_(2)均与水体大小有关,表现出一定的尺度效应,小型水体是排放热点;此外,大范围的城市化与农业活动增强了河流CO_(2)排放潜势,但可能减弱湖泊的排放,其对内陆水体碳排放的综合影响仍待进一步评估.基于外推法,估算中国内陆水体CO_(2)排放总量约为117.3Tg a^(-1),可能抵消我国陆地碳汇总量的4.6%~12.8%,在区域碳平衡中贡献不容小觑.