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太湖流域平原农业区典型圩塘浮游植物群落特征及其影响因子

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湖泊科学 2024年第5期36卷 1380-1391,I0005页

作者：季雨来吴召仕张京刘鹏裴鹏娜张帅黄佳聪中国科学院大学北京101408 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与流域水安全重点实验室南京210008 中国科学院南京地理与湖泊研究所鄱阳湖湖泊湿地综合研究站九江332899 河海大学港口海岸与近海工程学院南京210024

浮游植物是淡水生态系统的重要初级生产者,具有生长周期短、对环境变化敏感等特征,可很好地指示水生态环境状态,而现有研究主要集中于河流湖库等大水面水域,对小微水体关注较少。本研究选择太湖流域平原农业区的典型圩塘,开展浮游植物... 详细信息

浮游植物是淡水生态系统的重要初级生产者,具有生长周期短、对环境变化敏感等特征,可很好地指示水生态环境状态,而现有研究主要集中于河流湖库等大水面水域,对小微水体关注较少。本研究选择太湖流域平原农业区的典型圩塘,开展浮游植物与气象、水文、营养等相关环境因子的周年(2022年1-12月)动态变化监测,分析浮游植物群落的季节变化规律,构建浮游植物与环境因子之间的结构方程模型,解析浮游植物对环境因子的响应规律,并比较其与河流湖库等大水面水域浮游植物群落影响因子的差异。研究结果表明:1)圩塘共检测出浮游植物7门55属73种,裸藻在生物量上占据优势,与常见的蓝藻门、裸藻门占优势的河流湖库存在差异;2)浮游植物可归纳为22个功能群,其中优势功能群4个(P、J、W1和W2),表明圩塘生境具有富营养化、浑浊、混合作用强烈等特征,Q指数计算结果为0.63≤Q≤2.38,与水质监测结果(V类,年均总磷为0.16 mg/L,总氮为1.73 mg/L)总体一致;3)浮游植物群落多样性变化主要受温度控制,而浮游植物功能群变化主要受水深控制,与大水面水体不同,圩塘浮游植物受营养影响较小。本研究有利于深化认识平原农业区典型圩塘的浮游植物动态变化规律,为提升平原农业区小微水体生态健康提供理论支撑。

关键词：浮游植物氮磷多样性功能群结构方程模型

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鄱阳湖典型洲滩湿地植物水碳稳定同位素与内在水分利用效率变化特征

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湖泊科学 2024年第1期36卷 99-111页

作者：陶士勇张翔夏军强刘浩源徐晶熊兴基肖洋武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室武汉430072 武汉大学海绵城市建设水系统科学湖北省重点实验室武汉430072 长江水资源保护科学研究所武汉430051

在极端水文事件频发和人类活动影响加剧的背景下,鄱阳湖水文情势的异常变动给洲滩湿地植物带来了一系列影响。为进一步了解鄱阳湖湿地植物水分利用来源和内在水分利用效率(iWUE)的季节变化规律,揭示优势植物在生长过程中对不同水分变化... 详细信息

在极端水文事件频发和人类活动影响加剧的背景下,鄱阳湖水文情势的异常变动给洲滩湿地植物带来了一系列影响。为进一步了解鄱阳湖湿地植物水分利用来源和内在水分利用效率(iWUE)的季节变化规律,揭示优势植物在生长过程中对不同水分变化的适应策略,于2020年12月-2021年5月在鄱阳湖国家级自然保护区蚌湖和修河之间的典型洲滩湿地上设置监测断面,对灰化苔草(Carex cinerascens)、南荻(Triarrhena lutarioriparia)植物样品及其潜在水源样品进行系统采集,测定并分析了水、碳稳定同位素的动态变化特征和指示意义。结果表明,典型洲滩湿地苔草和南荻植物茎水的氢、氧稳定同位素组成没有表现出明显差异,从冬季至春季,植物茎水的δ^(18)O值总体上均呈现波动富集的变化趋势。苔草在春季生长期iWUE没有表现出明显变化,而南荻在萌发时期iWUE最低,之后的生长期iWUE具有显著的增长趋势。在各潜在水源当中,植物茎水的同位素组成与土层中的重力水最为相近,其次为与根系分布联系密切的土壤水。在春季降水频繁时,来源于降水且埋深较浅的重力水可能是植物利用的主要水源,而在枯水期重力水埋深较深时,植物采取降水和土壤水的混合利用模式应对水分胁迫。植物叶片有机质的δ^(18)O值分析发现,苔草在萌发生长期i WUE的变化与光合作用能力相关的因素有关,南荻iWUE的变化主要受气孔导度变化的影响。

关键词：稳定同位素植物水分来源内在水分利用效率叶片有机质湿地生态系统

南水北调东线沿线湖泊生态环境面临的挑战与保护对策

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湖泊科学 2024年第5期36卷 1289-1302页

作者：张运林张运林蔡永久彭凯龚志军罗菊花周永强魏佳豪贺诗文李娜薛滨中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与流域水安全重点实验室南京210008 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室太湖湖泊生态系统研究站南京210008 中国科学院大学北京100049 中国科学院大学南京学院南京211135

南水北调东线工程横跨长江、淮河、黄河和海河四大流域,通过京杭大运河和输水渠道自南向北连通了高邮湖、洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖和北大港水库等湖泊和水库,向黄淮海平原东部、胶东地区以及津冀地区提供生产生活生态用水。沿线... 详细信息

南水北调东线工程横跨长江、淮河、黄河和海河四大流域,通过京杭大运河和输水渠道自南向北连通了高邮湖、洪泽湖、骆马湖、南四湖、东平湖和北大港水库等湖泊和水库,向黄淮海平原东部、胶东地区以及津冀地区提供生产生活生态用水。沿线调蓄湖泊是南水北调东线工程的关键节点和调蓄池,是改善输水水质的净化器和重要“绿肾”,对保障输供水安全至关重要。近年来,在生态文明建设和打好碧水保卫战的大背景下,南水北调东线沿线调蓄湖泊治理保护取得明显成效,水环境质量总体上呈改善趋势,但在快速气候变化和高强度人类活动的双重影响下,沿线湖泊流域水污染防控、水环境治理和水生态保护修复仍面临严峻挑战。本文从水量调蓄与水质净化、饮用水安全保障、农业灌溉与粮食安全、生物多样性保护、航运与大运河水文化等方面系统阐述了南水北调东线沿线湖泊的主要生态服务功能,深入剖析了水质超标风险、湖泊富营养化、藻类水华暴发以及草型生态系统退化等生态环境问题,提出了水环境质量持续改善以及水生态系统完整性、稳定性和持续性稳步提升的保护策略,助力南水北调东线水安全保障国家战略。

关键词：湖泊调蓄富营养化藻类水华饮用水安全策略与对策

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全球冰川融水无机化学研究进展

地理学报 2024年第5期79卷 1129-1145页

作者：闫玉强李向应刘莎杨瑞苏茜蕊易童陕西省地表系统与环境承载力重点实验室西安710127 西北大学城市与环境学院西安710127 河海大学水文水资源学院南京210000

冰川融水是营养盐与生物活性元素运移的主要载体。融水化学是研究冰川排水系统及其动态变化特征,洞悉生物地球化学循环过程,探索冰川消退与气候变化关系的重要手段。随着冰川加速消融,侵蚀风化作用日益增强,融水化学特征发生了明显变化... 详细信息

冰川融水是营养盐与生物活性元素运移的主要载体。融水化学是研究冰川排水系统及其动态变化特征,洞悉生物地球化学循环过程,探索冰川消退与气候变化关系的重要手段。随着冰川加速消融,侵蚀风化作用日益增强,融水化学特征发生了明显变化,对下游水质水环境和生态系统可能产生显著影响。回顾了全球冰川融水中无机化学成分含量及其时空变化特征、溶质来源及其比例、化学风化与碳循环关系,发现融水化学受基岩性质、排水系统、物理化学和地形地貌等多种因素影响。未来需要加强融水无机和有机化学参数与水文气象要素的同步连续监测,评估冰川源溶质的环境生态效应,探究冰川区化学风化作用耦合机制与溶质输移和大气CO_(2)收支的关系,为未来冰冻圈与碳循环和气候演化关系研究提供参考。

关键词：无机化学化学风化融水冰川

黄河源湖泊表层沉积物溶解有机质光谱特征与来源解析

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中国环境监测 2024年第4期40卷 195-203页

作者：张佩莲张含笑李文攀张靖天李怡霍守亮中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012 中国环境监测总站国家环境保护环境监测质量控制重点实验室北京100012

湖泊沉积物是重要的有机碳库,沉积物有机质来源及组成直接影响着水生生态系统健康。以黄河源区湖泊扎陵湖、茶木错、鄂陵湖、星星海和阿涌尕玛错为研究对象,采用紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)与三维荧光光谱(EEMs)结合平行因子分析(PARAF... 详细信息

湖泊沉积物是重要的有机碳库,沉积物有机质来源及组成直接影响着水生生态系统健康。以黄河源区湖泊扎陵湖、茶木错、鄂陵湖、星星海和阿涌尕玛错为研究对象,采用紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)与三维荧光光谱(EEMs)结合平行因子分析(PARAFAC)方法,对湖泊表层沉积物溶解有机质(DOM)的组成特征与来源进行解析。结果表明,PARAFAC模型共解析出4种荧光组分,分别是两种陆源腐殖质组分C1、C4,以及类酪氨酸组分C2、类色氨酸组分C3,其中C1、C4具有同源性。光谱参数和荧光组分占比分析结果表明,黄河源区湖泊表层沉积物DOM组成受外源输入和内源释放共同作用。扎陵湖和鄂陵湖的内源组分占比较其他湖泊高,总体腐殖化程度低。茶木错、星星海和阿涌尕玛错表层沉积物DOM的陆源输入信号更强,腐殖化特征更明显。光谱参数可有效表征湖泊沉积物DOM组成与来源特性,从而为黄河源区湖泊保护与管理提供科学依据。

关键词：黄河源湖泊溶解有机质光谱特征平行因子分析来源解析

考虑空间尺度效应的云南异龙湖流域主要入湖河流污染源解析

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湖泊科学 2024年第3期36卷 770-781页

作者：袁梦祥赵洛琪高雨晗黄律马旭东沈春节刘嫦娥付登高段昌群云南省高原山地生态与退化环境修复重点实验室云南大学生态学与环境学院昆明650091 云南省高原湖泊生态修复及流域管理国际联合研究中心暨云南省生态文明建设智库昆明650091

定量解析污染源对水质影响的贡献是水环境精细化管理的重要基础。目前多通过水质和土地利用类型的关系以解析水体污染源的研究,忽略了空间尺度的差异性,引发景观配置不合理的后果。为此,本研究依据考虑空间尺度效应的污染源解析方法,基... 详细信息

定量解析污染源对水质影响的贡献是水环境精细化管理的重要基础。目前多通过水质和土地利用类型的关系以解析水体污染源的研究,忽略了空间尺度的差异性,引发景观配置不合理的后果。为此,本研究依据考虑空间尺度效应的污染源解析方法,基于异龙湖流域3条主要入湖河流的入湖口监测断面对雨季和旱季的水质数据进行研究。同时利用绝对主成分—多元线性回归模型(APCS-MLR)和bioenv分析揭示河道不同尺度缓冲区的土地利用变化对水质的影响并解析河流主要污染源。研究结果表明:(1)异龙湖主要入湖河流水质表现出季节性差异,旱季期间3条主要入湖河流的浊度、化学需氧量(COD_(Cr))、氨氮(NH_(3)-N)、总磷(TP)和总氮(TN)浓度平均值相比于雨季减幅分别为39.53%、39.93%、94.48%、38.29%和1.72%。其中,入湖河流水体中的TN在旱季和雨季的超标率分别为58%和74%,成为首要污染物;(2)在旱季,20 m缓冲区尺度内河流水质受耕地和裸地占比影响较大,随着空间尺度的扩大,至50~300 m缓冲区尺度时建设用地、林地及水体占比对水质的影响增加;在雨季,COD_(Cr)、NH_(3)-N、TP和TN受20~300 m缓冲区尺度下建设用地占比及200~300 m缓冲区尺度下的水体占比影响,溶解氧受20 m缓冲区尺度内建设用地占比及50~300 m缓冲区尺度下耕地占比影响;(3)异龙湖流域主要入湖河流在旱季的主要污染源是20 m缓冲区尺度内的裸地、20~100 m缓冲区尺度下的耕地、50~300 m缓冲区尺度下的建设用地以及100~300 m缓冲区尺度下的基塘—水库水体;雨季的主要污染源是20~300 m缓冲区尺度下的建设用地、200~300 m缓冲区尺度下的水库—基塘以及50~300 m缓冲区尺度下的耕地。本研究在污染源解析过程中提出考虑不同河道缓冲区的空间尺度,在一定程度上可以克服受体模型的主观性,提高污染源识别和分配的准确性。研究结果可以帮助管理者明确在不同空间尺度下污染防治的重点,为水环境管理工作提供新的参考。

关键词：绝对主成分多元线性回归水质分异特征土地利用 “源”“汇”景观理论异龙湖

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宝鸡市金陵河下游土壤-沉积物重金属污染生态风险评价和来源解析

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干旱区资源与环境 2024年第9期 177-189页

作者：张军王子华姚薇耿雅妮宝鸡文理学院陕西省灾害监测与机理模拟重点实验室长安大学旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室

为研究宝鸡市金陵河下游土壤和沉积物重金属的来源，采集金陵河下游土壤42份及沉积物41份样品，使用高精度X射线荧光光谱检测仪测定8种重金属(Pb、Cd、As、Cr、Mn、Ni、Cu和Zn)含量。对土壤和沉积物重金属含量进行了对比分析，揭示了Pb... 详细信息

为研究宝鸡市金陵河下游土壤和沉积物重金属的来源，采集金陵河下游土壤42份及沉积物41份样品，使用高精度X射线荧光光谱检测仪测定8种重金属(Pb、Cd、As、Cr、Mn、Ni、Cu和Zn)含量。对土壤和沉积物重金属含量进行了对比分析，揭示了Pb、Cd、As、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn的空间分布特征。采用单因子潜在生态风险指数、综合生态风险指数进行重金属元素生态风险评价，利用PMF模型识别重金属污染来源及其贡献率，并结合地统计方法识别各来源的污染区域。结果表明：土壤重金属含量均值大小顺序为：Mn>Zn>Cr>Pb>Cu>Ni>As>Cd,沉积物重金属的平均含量大小顺序为：Mn>Zn>Cr>Ni>Cu>Pb>As>Cd;金陵河下游土壤与沉积物重金属元素在空间上分布有明显的差异性，土壤重金属浓度高值区在蟠龙山村与翟家坡村附近，沉积物重金属浓度高值区在姚家寨和铁路周围；金陵河下游土壤与沉积物中Cd属于强风险水平，土壤平均综合生态风险为轻度风险，沉积物平均综合生态风险为中度风险；金陵河下游土壤重金属的主要来源是工业源(36.85%)、自然源(19.12%)、农业源(23.42%)和交通源(20.61%),沉积物重金属的主要来源是工业源(48.32%)、自然源(33.27%)和农业源(18.41%)。

关键词：土壤沉积物重金属 PMF模型金陵河下游

东江源碳储量与面源污染负荷权衡关系及影响因素分析

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环境科学 2024年

作者：刘星根丘靖锋曾金凤吴则禹江西理工大学土木与测绘工程学院河流源头水生态保护江西省重点实验室赣江上游水文水资源监测中心

自然界为人类提供多种生态系统功能服务，而高强度人类活动导致流域污染负荷增加，揭示流域碳储量与污染负荷关系有利于理解区域生态系统服务机制，为生态文明建设提供科技支撑。以东江源流域为研究区，基于卫星遥感解译、生态系统服务... 详细信息

自然界为人类提供多种生态系统功能服务，而高强度人类活动导致流域污染负荷增加，揭示流域碳储量与污染负荷关系有利于理解区域生态系统服务机制，为生态文明建设提供科技支撑。以东江源流域为研究区，基于卫星遥感解译、生态系统服务评估模型和流域污染负荷估算模型，分析碳储量与面源污染负荷的组成结构和空间特征，研究了两者权衡协同关系及影响因素。结果表明：①林地、耕地和果园地是东江源流域主要的土地利用类型，占比依次为74.7%、12.0%和9.7%；②东江源单位面积碳储量为140～180 t·hm-2，空间上呈现热点广布和冷点镶嵌格局；③污染负荷呈现天九-菖蒲-文峰-镇岗为高值区和三百山-三标-桂竹帽为低值区的镶嵌分布格局，畜禽养殖污染排放是面源污染的主要来源之一；④污染负荷与碳储量呈现协同-权衡的复杂关系；⑤两者均受自然条件和社会经济条件共同影响，碳储量受土地利用、归一化植被指数和人口的影响更为明显，而污染负荷主要受国内生产总值、气温和降水等制约。研究结果可为识别减污固碳的优先地区和区域高质量发展提供科技支撑。

关键词：碳储量面源污染负荷权衡关系东江源流域生态系统服务

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基于一二维耦合模型的洪水风险区划研究

江西水利科技 2024年第2期50卷 79-85页

作者：谢信东(文/翻译) 李德龙李光锦杨伟峰江西省水利科学院江西南昌330029 江西省鄱阳湖流域生态水利技术创新中心江西南昌330029 江西省鄱阳湖水资源与环境重点实验室江西南昌330029 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098

萍水河湘东段区域受洪水灾害影响较大,历年损失严重。本文使用MIKE FLOOD构建了萍水河湘东段区域洪水演进一二维耦合模型,结合2019年实测水位过程和调查洪痕等资料验证了模型合理性。根据研究区设防情况,确定了20年、50年和100年一遇3... 详细信息

萍水河湘东段区域受洪水灾害影响较大,历年损失严重。本文使用MIKE FLOOD构建了萍水河湘东段区域洪水演进一二维耦合模型,结合2019年实测水位过程和调查洪痕等资料验证了模型合理性。根据研究区设防情况,确定了20年、50年和100年一遇3种设计洪水计算方案,并分别提取了3种计算方案下的洪水风险特征要素(包括最大淹没水深、最大演进流速和淹没历时等),使用综合风险度法开展了萍水河湘东段区域洪水风险区划研究。结果表明:萍水河湘东段区域洪水风险区划分为极高、高、中和低风险4个等级;其中,中下游无堤防保护区域洪水风险等级为极高或高风险;湘东区县城区域洪水风险等级主要为高风险和中风险,县政府驻地区域属于洪水灾害高风险等级区。本文洪水风险区划成果可为湘东区防洪规划及非工程措施建设提供科学依据。

关键词：洪水风险区划 MIKE FLOOD 综合风险度萍水河