鄱阳湖湿地碟形湖-河流水稳定同位素变化特征及其指示意义

为深入认识鄱阳湖湿地区域水循环过程,于2019年112月在鄱阳湖国家级自然保护区对降水、河流水、主要碟形湖水进行系统采集,综合分析碟形湖-河流水稳定同位素的动态变化特征及其指示意义。结果表明,鄱阳湖湿地修河和赣江的同位素组成具有明显的季节性变化规律,4月河水同位素最为富集,57月逐渐贫化,之后呈现出不断富集的变化趋势,整体上与降水同位素的时间变化特性相似。在空间分布上,各段河水的同位素组成均具有相对稳定的沿程分布特征,赣江在修河汇入点上、下游的同位素特性在大多数月份没有呈现出明显变化。碟形湖水同位素的年内变化范围比河水大,并且相对富集。主要碟形湖水的δ2 H-δ18 O关系接近当地大气降水线,具有更小的蒸发线斜率以及系统性偏离的特征,反映碟形湖主要受到当地降水补给,经历了一定程度的蒸发作用。基于指数模型方法估算修河和赣江水体的平均滞留时间(mean residence time,MRT)分别为1.54和0.81年,赣江较短的MRT表明鄱阳湖流域具有不同水体组分相互快速转化的水力条件,修河上游柘林水库的调蓄作用导致其MRT明显大于赣江。通过假定碟形湖水的蒸发过程遵循瑞利分馏模型,全年的同位素监测结果揭示蚌湖、沙湖、大湖池的年平均蒸发损失量分别为15.5%、15.0%、14.1%,不同碟形湖之间蒸发程度的差异可能与地形、植被和水动力条件等因素的综合影响有关。

长江中下游典型浅水湖泊表层水体微塑料时空分布特征——以湖北保安湖为例

以湖北保安湖为研究对象,分别于2021年4、7、10月和2022年1月采集表层水样,测定水体中微塑料丰度、粒径、形状、颜色和类型,探究浅水型湖泊表层水体中微塑料的时空分布特征及其影响因素。结果表明,保安湖表层水体微塑料的年平均丰度为(16.20±2.23)items/L。微塑料丰度呈现明显的季节性差异,其中夏季(采样时间7月)平均丰度最低,为(1.40±0.09)items/L。在所有微塑料颗粒中,粒径0.064~1 mm占比最大,为82.57%;黑色和无色微塑料占主导地位,占比分别为36.16%和21.31%;纤维状微塑料分布最广泛,占比达40.01%;聚乙烯(PE)和低密度聚乙烯(LDPE)是最主要的微塑料类型,两者之和占比达46.05%,其次为聚苯乙烯(PS,占比17.2%)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET,占比8.33%)和聚乙酸乙酯(PVAC,占比8.31%)。统计分析表明,微塑料丰度与湖水水质无显著相关关系。该研究揭示了长江中下游地区典型浅水湖泊微塑料分布现状,为评估类似湖泊微塑料潜在污染风险提供了科学依据。

基于水动力水质模型的浅水型湖泊水环境治理目标可达性评估

当前湖泊水环境治理仍然面临着湖泊水质的实际改善效果与工程方案预期不相符的难题,特别是城市浅水型湖泊,其受外源污染、底泥释放、降雨冲击等因素,对治理成效扰动响应更为剧烈,因此,进行多因素成效评估对城市浅水型湖泊水环境治理尤为重要。采用InfoWorks ICM模型,以武汉市墨水湖为例,搭建浅水型湖泊水质水动力模型,依据气象水文、城市开发建设、湖泊污染情况等现状数据,基于模型计算原理,研究COD、NH_(3)-N、TP等污染物的变化趋势,定量分析不同工况情景下湖泊水质的可达性,评估规划拟建工程的实施效果,可为同类湖泊水环境治理工程方案优化提供参考。

定常风场下的太湖风生流水动力特征研究

太湖的主要流动类型为风生流,本文采用数学模型模拟了四种定常风场作用下的太湖风生流水动力特征,总结了风向对太湖风生流分布的影响。研究结果指出:东南风与西北风作用下太湖主湖区存在西部环流、中部环流和北部环流三个大尺度环流,北风与南风作用下太湖主湖区仅存在西部环流和中部环流两个大尺度环流。东南风和西北风作用下,太湖北部竺山湾东北部、梅梁湾东南部和西北部及贡湖湾东北部存在大尺度环流。东风与南风作用下,竺山湾西部、梅梁湾东南部和中部南北两岸及贡湖湾东部存在大尺度环流。定常东南风作用下,太湖表面流向与风向相同,底层流向与风向相反,流向拐点一般出现在相对水深hc=0.8处。

浅水湖泊溶存甲烷浓度对气温升高及季节变化响应特征

揭示温度升高对浅水湖泊中溶存甲烷(CH_(4))浓度的影响,可为更好地应对气候变化对浅水湖泊碳排放的影响提供数据支持。采集梁子湖表层沉积物和湖水,并置于塑料水缸(沉积物厚度为10 cm,其上注入深度为1 m的湖水),设置比周围环境温度高3.5℃的升温组(W)和不进行温度设置的控制组(C),每组6个平行,2022年1月完成系统设置后放置2个月,在春季(3、4月)和夏季(7、8月)进行样品采集并计算溶存甲烷浓度,同时测量水温(T)、pH、电导率(EC)、溶解氧(DO)、总氮(TN)、总磷(TP)、正磷(PO_(4)^(3-))、氨态氮(NH_(4)^(+))、硝态氮(NO_(3)^(-))和亚硝氮(NO_(2)^(-))、Chl-a、溶解性有机碳(DOC)等参数,并分析溶存甲烷浓度和环境因子的相关关系。结果显示,W组的甲烷浓度与C组之间差异不显著,W组的甲烷浓度总体上低于C组;夏季甲烷的浓度显著高于春季,说明温度是影响甲烷排放的重要因素;Spearman相关性分析和逐步回归分析表明溶存甲烷浓度主要与T、营养盐含量(TP、PO_(4)^(3-)、DOC)、pH、DO和EC有关,其中,季节性温度变化是影响水体溶存甲烷浓度的最主要环境因子。

基于多光谱遥感技术的高邮湖菹草时空演变及原因分析

为了解高邮湖优势沉水植物菹草剧烈变化的原因及其时空演变对区域水环境的影响,利用2019—2023年长时序多光谱卫星遥感影像,结合现场和水质自动站监测,对高邮湖菹草与水质开展长期观测。结果显示,菹草的生长与水温、浊度等环境因子密切相关,其在生长期对水质具有净化作用,而在衰退期则会产生大量污染物;高邮湖的菹草盖度由2020年的65.5%下降至2023年的5.9%,对区域水质、生物多样性和生态质量指数产生不利影响;菹草的消失与水位变化、藻类影响、鱼类数量及其优势种变化密切相关,高邮湖存在由草型湖泊向藻型湖泊转化的趋势。

武汉市东湖底泥污染风险评估及精细化清淤研究

城市浅水湖泊泥-水界面营养物质交换强烈且频繁,底泥污染释放对上覆水体影响显著,是浅水湖泊污染的主要途径之一。以武汉市东湖为例,采用氮磷综合污染指数法和静态释放试验方法,评估底泥污染风险,并综合考虑清淤工艺及水生植物分布等因素,精确确定清淤范围及厚度。结果表明:东湖底泥总氮和有机质含量分布具有较高的协同性,总磷与有机质含量之间呈弱相关;东湖上、中、下层底泥氮磷综合污染指数分别为0.85~11.39,0.52~7.40和0.49~6.33,大部分区域处于轻度污染—重度污染范围;东湖清淤深度以29.04~110 cm为宜。研究成果可为东湖水环境综合治理及类似城市浅水湖泊治理提供理论依据和技术支撑。

十八联圩中心湖浅水湿地生态韧性修复设计

以十八联圩中心湖浅水湖泊湿地修复项目为研究对象,旨在探索解决浅水湖泊湿地水生植被恢复的难题。采用生态韧性设计理念,设计了内源污染治理、多样的生境构建、丰富的植物群落恢复和水位的动态管理,结合长效管理,强化了湖泊生态系统的自我调节和恢复能力。韧性的湿地设计主要通过构建不同面积大小及水深的生境,确保湿地受到洪水冲击后,也能从浅水区域向深水区域逐步恢复水生植被。基于生态韧性的设计理念提高了水生植被恢复的存活率,相较于传统方法,展现了更强的生态韧性,该模式可为国内其它湖泊的沉水植被恢复提供示范和参考。

青藏高原东北部更尕海7—9月水-气界面CH_(4)、N_(2)O交换通量变化及其影响因素

为了解青藏高原浅水草型湖泊水-气界面CH_(4)与N_(2)O通量的交换机制,以青藏高原东北部的更尕海为例,分别在2021年7月、8月、9月采用漂浮静态箱-气相色谱仪法对其水-气界面CH_(4)、N_(2)O交换通量进行连续、定点观测,并结合流域气象、湖泊水环境探讨其影响因素。结果表明:(1)更尕海水-气界面CH_(4)交换通量平均值为0.557 mg(/m^(2)·h),整体表现为源;N_(2)O交换通量平均值为-0.100μg(/m^(2)·h),整体表现为弱汇。(2)在空间上,受水生植物分布差异影响,更尕海黄苔分布区为水-气界面CH_(4)排放的热点区域,其次为狐尾藻分布区,无植被分布区最低。N_(2)O交换通量的变化受污染负荷的影响,粪便排放区是N_(2)O排放的热点区域。(3)在时间上,CH_(4)交换通量的变化则受温度影响,CH_(4)排放峰值主要出现于15:00时;N_(2)O交换通量的变化与沉水植物的光合作用有关。沉水植物光合作用向水体释放O_(2)并使pH升高,从而抑制了沉积物中的反硝化作用与微生物活性,使得湖泊整体表现为N_(2)O的“汇”。(4)相较于中国东部湖泊,青藏高原气压低,使得水体DO含量相对较低,减弱了水体对CH_(4)的氧化作用,还降低了水体中CH_(4)的溶解度,导致青藏高原湖泊CH_(4)排放通量显著高于中国东部湖泊。而青藏高原湖泊受人类活动的干扰较小,外源性污染较轻,造成该区域N_(2)O排放通量显著低于中国东部湖泊。

浅水湖泊生态清淤施工影响分析

以长荡湖为例研究生态清淤施工影响,通过现场采样和模拟实验相结合方式,分析并评估清淤施工影响范围、影响程度及时长和对底泥污染的清除情况。结果表明,200 m3/h型环保绞吸式清淤船在长荡湖中施工影响范围不超过50 m,水体悬浮物和污染物浓度在扰动停止后0.5 h左右即可恢复至接近本底水平,清淤后底泥污染得到有效去除。

二连盆地阿南凹陷阿3断块下白垩统沉积相研究

内蒙古二连盆地东北部马尼特坳陷东部阿尔善构造带南部的阿南凹陷阿3断块自投入开发以来先后经历了断块的无水采油期、断块的低含水开发期、断块的中低含水期,目前为断块的高含水开发期,进入开发瓶颈期,开发矛盾突出。以阿3断块下白垩统的阿尔善组阿四段和腾格尔组腾一段为研究对象,开展沉积构造、粒度特征、和测井曲线电性特征等识别研究。结果表明:(1)阿尔善期发育近岸水下扇内扇、扇中亚相,至腾格尔组沉积末期发育滨浅湖亚相;(2)平面上受北部阿南大断层的影响,砂体多为北东—南西向展布,垂向上沉积过程中发育水进沉积体系域,水体自下而上逐渐变深,水域扩大;(3)由于相变导致的物性变化制约剩余油挖潜,在沉积相指导下,结合实际生产情况,寻找剩余油相对富集区域。研究区域构造背景、物源方向、时空演化基础上总结阿3断块近岸水下扇沉积模式,寻找优质储层为油田开发提供地质依据。

近三十年保安湖大型底栖动物群落结构演变及其构建机制

保安湖是江汉湖群的一个典型浅水湖泊。近几十年来,随着经济的快速发展,保安湖面临多重人类压力影响,富营养化问题日趋严重。历史上曾开展过数次的保安湖底栖动物调查,但有关群落结构的长期变化及其驱动机制改变的认知仍为空白。本研究基于30余年(19862019)的多次调查数据,探索保安湖底栖动物的群落演变规律及其群落构建机制。研究共记录保安湖底栖动物5门10纲25目49科110属170种(历史记录154种,现场调查51种)。总物种数由1992年的107种降为2019年的51种;平均密度由1992年的433 ind./m 2增加到2019年的2177.6 ind./m 2;平均生物量由2001年的160.6 g/m 2降低为2019年的26.7 g/m 2。优势种在1987年有寡毛类、水生昆虫和软体动物多个类群,其后逐步演变为现阶段少数几种耐污的寡毛类和摇蚊类,如霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)、中国长足摇蚊(Tanypus chinensis)、红裸须摇蚊(Propsilocerus akamusi)等,而多年生大型软体动物衰退明显。PERMANOVA和SIMPER分析结果表明,2001和2019年底栖动物群落结构差异显著,不同时期特征种差异较大。近20年间,底栖动物群落构建机制发生变化,主要驱动力由环境过滤(2001年)转变为中性过程(质量效应)(2019年)。现阶段(2019年),不同季节的群落结构存在一定差异,春冬两季的物种数、密度以及生物量均大于夏秋两季,但不同季节的特征种相似。同时,群落构建的关键因子及驱动机制在不同季节间也存在一定差异,除秋季外,其他季节的空间因子解释率均大于环境因子解释率。

长江流域湖泊富营养化发展趋势与展望

随着国家对生态环境问题的重视和保护治理力度的加大,中国河流与湖泊水质状态的变化及控源截污等治理措施的成效,已日益成为关注焦点。通过收集不同行业、部门与科研单位对长江干流水质和流域内若干典型湖泊水质及富营养化的监测资料,分析发现在最近十余年时间内,长江流域乃至全国河流水质已显著改善,但湖泊水质的提升不明显,富营养化和蓝藻水华无明显改善,部分湖泊甚至还有所加重。造成这种状况的主要原因包括水体自身特性与外部驱动两个方面:①湖泊水流交换速度较河流慢,使污染物和营养盐更容易在湖泊中滞留,底部长期蓄积的氮磷等营养盐极易因风浪等扰动而再次释放产生内源污染,极大延缓或抵消了湖泊水质的恢复;②在全球气候变化的背景下,蓝藻水华暴发时间提前、持续时间延长、暴发频率增加,进一步加剧了富营养化湖泊蓝藻水华的产生强度。长江中下游地区浅水湖泊富营养化控制和蓝藻水华治理将是一个漫长而艰巨的任务。

2009-2021年高邮湖水质时空变化与驱动因素

基于高邮湖2009—2021年7个主要水质参数长期监测数据,对其水质状况进行评价,并采用综合营养状态指数法(TLI)分析营养状态变化,应用Mann-Kendall(MK)检验分析水质指标变化趋势,通过相关性分析检验淮河来水、气候条件与水质指标之间的关系,揭示淮河来水和气候条件对其水环境的影响。结果表明,2009—2021年高邮湖TN、TP多年平均质量浓度为1.01 mg/L和0.069 mg/L,整体变化趋势不明显;高邮湖处于轻度富营养状态(TLI=55.4),Chl-a平均质量浓度为14.80μg/L,低于湖泊可接受阈值20μg/L。相关性分析结果证明,高邮湖水质受淮河来水影响显著,此外气温、风速与湖体水质指标也呈现一定的相关性。

细粒碎屑岩储层基本特征及控制因素分析——以柴西茫崖地区新生代为例

采用岩心观察描述、样品薄片鉴定、激光共聚焦孔缝扫描、X衍射成分分析及扫描电镜观察等技术,对柴达木盆地新生代湖相细粒碎屑岩储层的沉积特征、储层特征、成岩作用及成岩阶段进行研究,明确了茫崖地区浅层和中深层两套细粒碎屑岩优质储层的成因及控制因素。结果表明:茫崖地区的细粒碎屑岩发育的沉积环境主要为滨浅湖滩坝和灰泥坪,具有相带变化快、岩石成分混杂、杂基含量高的特点。细粒沉积岩以低孔特低渗储层为主,浅层物性相对较好,发育残余粒间孔、粒间溶孔及黏土矿物晶间孔,具有分散分布以较粗孔喉为主和相对集中分布以连通微细孔喉为主两类孔喉组合;深层较致密,局部发育粒间溶孔,为相对集中分布的微细孔喉组合。影响储层发育的成岩作用主要为压实作用,两期碳酸盐岩胶结及溶蚀作用;其中压实作用控制浅层残余粒间孔的发育,早期的方解石胶结物抑制了压实作用,同时也是后期溶蚀发育的主要部位;溶蚀作用主要为浅层酸性流体在粒间孔基础上的溶蚀,是形成优质储层的关键。

长江中下游浅水湖泊底栖动物评价指数筛选及其应用研究

以长江中下游13个浅水湖泊周年季节性湖沼学调查所获得的水质生物评价数据为基础,通过指数与环境因子的相关分析,指数值的分布范围分析,以及判别能力分析对其进行筛选,确定了Shannon-Wiener指数、Margalef指数、BI指数3个对水质判别较为敏感的底栖动物生物指数,并采用分位数法确定其水质评价分级标准。应用此3种评价指数对长江中下游13个湖泊进行水质判别,3个指数评价的结果基本吻合,且生物学评价结果和化学评价结果较为接近,属中度污染以上的湖泊,其营养状态均达到了富营养化水平。该评价指数及其评价标准适用于评价长江中下游地区浅水型湖泊的水质状况。

近40年来太湖梅梁湾底栖动物群落演变特征及驱动因素

梅梁湾是太湖北部最大湖湾,也是太湖生态环境问题最严重的区域之一,近年来对太湖治理力度不断加大,然而对其生态状况演变的认识尚不清晰。本文基于长期监测及文献资料,获得1980s以来太湖梅梁湾底栖动物及环境因子数据,分析底栖动物种类组成、优势种、丰度的时空变化,应用非度量多维尺度分析(NMDS)和随机森林(RF)分析群落结构演变及其与环境因子的关系。结果表明,梅梁湾1980-2019年共记录到44属(种)底栖动物,以摇蚊幼虫和软体动物为主,总丰度年际变化显著,40年来底栖群落结构发生显著变化,优势种经历了由较敏感的软体类为主到以耐污寡毛类、摇蚊幼虫等为主的转变。综合NMDS和随机森林分析结果,梅梁湾底栖动物群落演变大致可分为4个阶段:1980s及以前,物种多样性丰富,以河蚬(Corbicula fluminea)等大型软体动物为优势种;1990s-2007年,底栖动物群落快速退化,以耐污种占优;2008-2016年,水生态略有恢复,河蚬等清洁种略有回升;2017-2019年,耐污种优势度和丰度反弹。近40年来梅梁湾底栖动物群落变化主要受底质氮磷、有机质和水体营养盐、蓝藻水华等环境因子变化的影响,此外水生植物演替也是影响底栖动物群落变化的重要因素。

调水期风场对淮河入江水道浅水湖泊水动力水质的影响研究

为研究调水期风场对淮河入江水道高邮湖、邵伯湖输水流场的影响,采用MIKE21 Flow Model建立研究区域的二维风生流数值模型,在盛行风场作用下分析两湖泊的水动力变化与水质更新规律。结果表明:风荷载作用下,高邮湖内形成了多个形态迥异的风生环流,环流的流向、形状与风场的风向密切相关;新民滩控制线的上下级湖面是风涌增减水作用显著的区域,风速越高水位变幅越大,该水位变幅可能导致高邮泵站设计扬程与调水动力不足;风场的剪切拖曳作用对湖区水体与长江水体的更新置换规律也有影响,顺风条件下湖区水体水质的更新速度与程度显著提高,而逆风条件下水体更新强度则明显下降。

大型浅水湖泊中浮游细菌群落的空间格局及其驱动机制一一以太湖为例

浮游细菌在驱动湖泊物质循环、指示湖泊水环境质量等方面发挥重要作用,探明其在湖泊中的空间分布格局及其驱动机制,是揭示湖泊物质循环过程及水环境状况的关键。浅水湖泊具有水动力扰动强烈的生境特点,其中的浮游细菌群落空间格局的形成机制尚未明晰。本研究以大型浅水湖泊——太湖为研究对象,通过对全湖开展系统的野外调查,结合高通量测序技术、多元统计分析方法及生态学模型构建,系统探明太湖浮游细菌的空间分布格局,并揭示格局形成的驱动机制。结果显示:(1)太湖西北部湖区(藻型湖区)与东南部湖区(草型湖区)之间浮游细菌群落结构存在显著差异,而这两个区域内各湖区间及湖心区与周边湖区间之间的浮游细菌群落结构差异不显著,太湖浮游细菌群落结构整体上呈现较弱的距离衰减规律;(2)太湖草、藻型湖区及湖心区中浮游细菌群落结构分别与叶绿素a、透明度及总悬浮物显著相关,总体上环境变量对太湖浮游细菌群落空间格局的相对贡献率大于空间变量;(3)尽管确定性过程中的异质化选择、随机过程中的非主导性过程以及扩散限制对太湖浮游细菌空间格局的形成均产生重要影响,但总体上随机过程对格局形成的相对贡献更大;(4)太湖无序风场驱动的水力混合作用导致各湖区间浮游细菌群落的随机扩散,是导致随机过程主导其中浮游细菌空间格局形成的主要原因。本研究揭示了太湖浮游细菌群落的空间格局及其驱动机制,有利于丰富对水域微生物生物地理学及水域微生物生态学理论的认识。

水动力条件对浅水湖泊沉积物氮磷释放的影响

水动力条件是影响浅水湖泊沉积物氮磷释放过程的主要自然因素.研究水动力条件对沉积物氮磷释放的影响对于掌握浅水湖泊营养盐迁移转化规律､预测与防控内源污染具有十分重要的意义.水动力因子中,流速通过影响沉积物-水界面剪切应力改变界面氮磷的交换通量;水位和水体扰动均会影响表层沉积物理化特征､沉积物-水界面氧化还原反应过程,通过多种效应耦合共同对氮磷释放产生影响.本文综述了流速､水位､水体扰动等主要水动力因子对浅水湖泊沉积物中氮磷释放的影响机制研究并提出展望:多种水动力因子耦合作用对氮磷释放的影响机理､基于多时空尺度构建原位监测-耦合模拟研究体系､内源氮磷释放之后对生态系统的影响研究还有待加强.