小浪底水库水沙调控影响下的黄河POC输送特征研究

于2011年11月—2012年10月在黄河小浪底站和花园口站进行连续采样观测并结合同期水文资料,研究了在小浪底水库水沙调控影响下黄河颗粒有机碳(POC)的输送规律.结果表明,在小浪底水库正常调度期间,小浪底站和花园口站POC含量分别为0.37~0.65 mg·L-1和1.88~6.47 mg·L-1,小浪底站POC含量明显低于同期的花园口站.在小浪底水库调水调沙期间,小浪底站和花园口站的POC含量分别为0.43~693.75 mg·L-1和6.97~210.65 mg·L-1,在水库泄水阶段小浪底站POC含量明显低于花园口站,而在水库排沙阶段小浪底站POC含量又明显高于花园口站.小浪底站和花园口站全年POC输送量分别为53.2万t和49.2万t,其中,7—8月POC输送量最多,小浪底站7—8月POC输送量占全年POC输送量的97.5%,花园口站7—8月POC输送量占全年POC输送量的78.2%.小浪底水库"水沙调控"对黄河POC输送的影响明显不同于其他河流上的水库,它不仅拦蓄上游输送的POC,而在特定时间又将拦蓄水库中的POC大量排出水库.     

黄河下游颗粒有机碳的来源,降解与输运特征

2012年在黄河利津逐月采集悬浮颗粒物(SPM),通过分析粒度组成,颗粒有机碳(POC)及其稳定同位素丰度(513C),木质素等参数,讨论了黄河下游POC的来源,分布,降解状态和输运的季节变化特点.结果表明,2012年黄河利津径流量,SPM浓度和中值粒径(MGS)均有明显的季节变化,且变化规律基本一致.春季降水较少,且下游灌溉较多,导致径流量较小(300m~3/S左右),较粗的颗粒物更容易沉降到河床上,而且不易再悬浮,使得SPM较低(平均0.44kg/m~3),MGS较小(平均7.77μm);夏秋季黄河流域降水较多,径流量较大(1000m~3/S以上),使得河床上较粗的颗粒物容易被带入悬移质中,因此SPM较高(0.67kg/m~3),MGS较大(10.6μm).POC及δ~(13)C的结果表明了不同来源有机碳贡献的季节变化,春季POC含量较高,δ~(13)C较负.颗粒物中木质素含量季节规律变化与流量较为一致,春季木质素含量较高,秋季较低.木质素参数C/V(0.21~0.34)和S/V(0.83~1.28)表明黄河SPM中木质素为被子植物草本和木本组织混合来源,降解参数(Ad/Al)_v(0.33~0.52),3,5-Bd/V(0.03~0.12)和P/(S+V)(0.20~0.36)均表明黄河SPM中木质素存在一定程度的降解,且秋季降解程度较大,与流量和有机碳来源变化有关.     

小浪底水库水沙调控影响下的黄河DIC输送特征

于2011年11月~2012年10月在黄河花园口水文站进行每月1次的周期性采样观测,并在2012年小浪底水库调水调沙期间在花园口站和小浪底站进行连续采样观测,分析了在小浪底水库水沙调控影响下黄河DIC的输送规律。结果表明,在小浪底水库正常调度期间花园口站DIC含量在24.4~31.6mg/L之间,平均26.8mg/L;并且有明显的季节变化,6~8月DIC含量明显高于其他月份。在小浪底水库调水调沙期间,花园口站DIC含量为30.2~38.5mg/L,并且表现为水库排沙阶段的DIC含量明显高于水库泄水阶段的DIC含量。花园口站全年DIC输送量为79.98万t;其中6月DIC输送量最大,约占全年DIC输送量的16.2%,2月DIC输送量最小,仅占全年DIC输送量的2.4%。     

黄河小浪底水库水沙调控对DOC输送的影响

于2011年11月至2012年10月在黄河中游的三门峡、小浪底和花园口3个水文站进行每月1次的周期性采样观测以及在调水调沙期间进行连续采样观测,分析了小浪底水库水沙调控对溶解有机碳(DOC)输送的影响.结果表明,在小浪底水库和三门峡水库正常调度期间,三门峡站、小浪底站和花园口站的DOC含量分别为1.97~2.71 mg·L-1、1.87~2.76 mg·L-1和2.07~2.93 mg·L-1,并且均有明显的季节变化;在调水调沙期间,三门峡站、小浪底站和花园口站的DOC含量分别为2.14~3.32 mg·L-1、2.21~2.84 mg·L-1和2.11~2.84 mg·L-1,并且水库排沙阶段的DOC含量明显高于水库泄水阶段的DOC含量.无论是在水库正常调度期间还是在调水调沙期间,DOC含量与TSS含量及流量均没有表现出显著的相关性,而在水库正常调度期间DOC含量与水温呈现显著的正相关关系.11月~次年3月三门峡站和小浪底站的DOC输送量比较接近,4~7月三门峡的DOC输送量明显低于小浪底站,而8~10月三门峡站的DOC输送量又明显高于小浪底站,表明小浪底水库在8~10月大量拦蓄DOC,而在4~7月又将拦蓄下来的DOC排出水库.三门峡站、小浪底站和花园口站DOC年输送量分别为8.6×1010、9.0×1010和9.7×1010g,其中三门峡站9月DOC输送量最多,约占全年DOC输送量的22.0%,小浪底站6月DOC输送量最多,约占全年DOC输送量的17.6%,花园口站7月DOC输送量最多,约占全年DOC输送量的16.7%.在2012年调水调沙期间小浪底站和花园口站的DOC输送量占全年DOC输送量的比例分别为14.7%和13.8%,而三门峡站DOC输送量仅占全年DOC输送量的3.6%.     

2008年调水调沙期间黄河下游悬浮颗粒物中磷的赋存形态

2008年调水调沙期间在黄河利津采集悬浮颗粒物样品,并采用水淘选法对样品进行了粒径分级,应用改进后的SEDEX法对颗粒物中磷的赋存形态进行了分析.结果表明,自生磷灰石磷和有机磷是调水调沙期间黄河悬浮颗粒物中磷的主要赋存形态;调水调沙期间悬浮颗粒物中总磷、弱吸附态磷、有机磷和非活性有机磷的含量低于非调水调沙时期,而碎屑磷...     

太湖西北湖区表层水体颗粒态有机碳含量的季节变化及其来源解析

以太湖重度蓝藻水华发生的西北湖区为研究对象,从河口到湖心区设置5个采样点,于2012年9月—2013年8月逐月采集表层水体样品,测定了水温、蓝藻生物量和总细菌丰度,并分析了颗粒态有机碳(POC)、溶解性有机碳(DOC)含量及颗粒态有机物(POM)的碳稳定同位素特征值(δ~(13)C_(POM))和碳氮比(C/N).结果表明,与DOC相比,太湖西北湖区表层水体POC含量变化范围较大,为(0.49±0.03)~(30.86±2.00)mg·L~(-1),冬季POC含量较低,春季和夏季POC含量达到最大值.降雨冲刷作用产生的悬浮物随着地表径流进入水体可能是引起汛期POC/DOC升高的重要原因.鉴于太湖水体风场影响下表层湖流作用会引起蓝藻在西北湖区堆积,5个采样点的蓝藻生物量没有显著差异.POC含量的差异仅存在于靠近陈东港的河口区S5与湖心S4之间(p0.05,n=10).蓝藻生物量与POC含量(r=0.634,n=48,p0.01)、δ~(13)C_(POM)(r=0.500,n=48,p0.01)均显著正相关,表明蓝藻是太湖西北湖区表层水体POC的来源之一.西北湖区秋、冬季δ~(13)C_(POM)显著低于春、夏季(p0.001,n=57),均值(-25.9‰±6.37‰)介于太湖δ~(13)C微囊藻(-20.9‰)和外源来源端元的碳稳定同位素特征值(-27‰)之间,表明内源和外源来源都是太湖西北湖区表层水体POC的来源,夏季表层水体POC的主要来源是内源,冬季河口区S5的主要来源是外源.POM碳氮比有显著季节变化规律,秋、冬季较春、夏季高(p0.001,n=55),平均值(9.36±2.80)较低,可能是内源来源POC及外源POC被细菌生物降解的结果.     

云南抚仙湖主要入湖河流有机碳来源辨识

通过对云南抚仙湖流域土壤、植被和主要入湖河流有机碳含量和碳同位素组成的对比研究,探讨了抚仙湖主要入湖河流有机碳来源、空间分布特征及其影响因素。结果表明,抚仙湖入湖河流溶解有机碳(DOC)含量较高,变化范围为2.79~38.02mg/L,且呈西部(19.20mg/L)北部(13.82mg/L)东部(3.37mg/L)的分布特征;河流颗粒有机碳(POC)含量较低,变化范围为0.22~2.68mg/L,且北部(0.84mg/L)西部(0.56mg/L)东部(0.40mg/L)。抚仙湖主要入湖河流水体δ~(13)C_(DOC)值变化范围为-12.6‰~-25.5‰,且随DOC含量增大而略呈偏负趋势,表明抚仙湖入湖河流DOC除来源于流域土壤侵蚀外,农业面源污染和生活污水排放也是重要的贡献源。抚仙湖入湖河流水体δ~(13)C_(POC)值主要分布范围为-23.2‰~-27.0‰,与流域土壤及植物δ~(13)C一致,远离内源POC的δ~(13)C范围,指示河流POC主要来源于流域土壤侵蚀和植物碎屑输入。     

黄河下游水体悬浮颗粒物中金属元素的地球化学行为

为调查黄河下游颗粒物的风化状况以及重金属变化规律及其污染程度,于2009年6~7月调水调沙期间(每日)及2010年4月至2011年11月(每月中旬)对垦利浮桥水体颗粒物进行采样调查.样品经消解后采用ICP-AES测定其中Al、Na、K、Ca、Fe、Mn、Cu、Zn、Cr、Ni、V的含量.采用化学风化指数(CIA)来衡量硅酸盐的化学风化程度,结果表明,黄河流域颗粒物化学风化程度为中等,近30年来颗粒物化学风化程度没有明显变化.黄河下游颗粒物中重金属(Cu、Zn、Cr、Ni、V)浓度呈现出冬季高夏季低的变化规律,调水调沙期间重金属浓度降低后期略有回升,这一变化规律主要是受泥沙的稀释及颗粒物粒径等因素影响.重金属富集因子(EF)的计算表明,黄河下游Zn具有中等程度的污染,其他元素无明显污染.提取3个因子对黄河下游颗粒物的化学组成因素进行分析,颗粒物主要受风化的影响,同时也受径流量以及人类活动的影响.     

黄河不同粒径悬浮物中POC含量及输运特征研究

悬浮物(TSS)粒径与颗粒有机碳(POC)含量关系的研究,是河流POC形态变化及输送过程和输运通量研究的基础.本研究在沉降分级法基础上,结合激光粒度仪粒度测定和多元线性回归分析的数据处理方法,对2005-06-29黄河利津站、2005-09-27黄河口低盐度区以及2006年11月兰州、潼关、花园口各站TSS样品分析发现：黄河TSS中POC与其对应的中值粒径存在良好的负指数关系,POC的极限值为0.56%,普遍低于世界其它河流;黄河不同区段站位TSS性质不同使各样品相同粒级间POC存在明显的差异,黄河口站>花园口站>兰州站>潼关站>利津站,如<8 μm粒级TSS中POC依次是0.661%、 0.627%、 0.550%、 0.505%、 0.493%;黄河各粒级TSS所承载的POC量占样品POC总量的比例在不同区段各样品间极其相近,POC随TSS粒径增大显著递减, 80%以上的POC集中在<16 μm的TSS中,而粒径<32 μm的TSS承载了95%以上的POC.可见虽然黄河自西向东横跨5　000　km之多,落差达4　000　m以上,但POC的输运规律具有一致性,TSS粒径是控制POC输运特性的主要因素.     

调水调沙对黄河口及邻近海域溶存甲烷的影响

于黄河第9次调水调沙期间在黄河下游垦利站开展调查,分析了调水调沙对黄河溶存甲烷浓度分布及黄河甲烷年入海通量的影响.于2009年6~7月黄河调水调沙前、中、后期对黄河口及邻近海域开展调查,探讨了调水调沙对黄河口甲烷分布的影响.结果表明:调水调沙期间黄河垦利站甲烷浓度变化范围为9.89~205.34nmol/L,与径流量和悬沙含量呈正相关,表明甲烷主要来源于河床底层浮泥的释放.调水调沙期间黄河向渤海输送的甲烷约为2.2×105mol,约占2009年黄河向渤海输送甲烷总量的50%,调水调沙对甲烷输送通量在年内的分配有较大影响.黄河口及其邻近海域的三次调查结果显示甲烷浓度范围为3.71~37.77nmol/L,受黄河冲淡水影响较大.据估算黄河口甲烷的饱和度为(649.7±292.1)%,黄河口及其邻近海域是大气甲烷的净源.     

珠江口红树林湿地土壤碳的分布特征和影响因素研究

红树林土壤是重要的“蓝碳”库,在缓解气候变化中发挥着重要作用.由于人类活动的影响,珠江口红树林湿地经历了复杂的土地覆盖变化过程,其土壤碳分布特征和影响因素需要深入探究.本研究以珠江口淇澳岛红树林湿地为研究对象,通过实地调查、采样和测定,分析了该区域5种主要土地覆盖类型(原始秋茄林、无瓣海桑林、无瓣海桑伐迹地、废弃鱼塘和光滩)的土壤有机碳(SOC)储量、SOC稳定性,以及植被碳储量、土壤理化性质对土壤碳分布的影响.结果表明,淇澳岛红树林湿地的SOC储量在不同覆盖类型间存在显著性差异.其中原始秋茄林的SOC储量最高,达185 t·hm^-2,是新生光滩的1.8倍.秋茄林的SOC更多地储存在浅层土壤(0～50 cm)中.通过同位素分析发现,秋茄林SOC的稳定性高于其他土地覆盖类型,有利于SOC的长期固存.植被碳储量与SOC储量呈显著正相关关系,且在浅层土壤中相关性更显著,植被碳输入对浅层SOC累积的促进作用更大.土壤C∶N、水分和pH值等理化性质也影响了红树林湿地土壤碳库的大小.滨海地区在恢复红树林湿地时,有必要考虑不同土地覆盖类型和土壤特性对提升土壤碳汇的影响.     

城市系统碳循环与碳管理研究进展

城市化带来的土地利用变化和化石燃料燃烧是引起全球气候变化和温室效应的主要原因之一。了解不同区域城市系统碳循环的过程、途径、方向和机制,有助于更好地进行未来大气温室气体的情景预测,并提出相应的碳管理措施。论文在国内外城市系统碳循环研究的基础上,对城市系统的特征、空间范围和碳过程特征进行了总结和分析;从城市能源使用碳排放、城市植被和土壤碳研究、城市扩展对碳排放的影响、城市代谢与碳过程、城市系统碳循环模拟等方面对目前城市系统碳循环的主要研究内容进行了综述;结合URCM研究计划,对城市碳管理的理论框架、科学问题和主要措施及目标进行了探讨;最后提出了该领域未来研究的主要方向和建议。     

碳中和战略下煤矿区生态碳汇体系构建及功能提升展望

煤炭资源开发引起矿区生态碳汇总量的降低,在碳中和战略下探索煤矿区生态碳汇提升技术和模式具有重大意义.通过研究构建了包括管理模式与技术方法两个层次,土壤碳汇、植被碳汇和湿地碳汇这3个主要类别,矿区生态碳汇规划、碳汇监测调查、碳汇功能提升和碳汇损失防控等多项技术内容的煤矿区生态碳汇体系框架,明确了煤矿区的主要生态碳汇类型(...     

凝聚全社会力量推进碳达峰目标实现

习近平总书记向国际社会宣示我国碳达峰目标和碳中和愿景,为我国积极应对气候变化、绿色低碳发展提供了方向指引、擘画了宏伟蓝图,也提出了更高的要求。要实现2030年前碳达峰目标与2060年前碳中和愿景,任务十分艰巨,需要付出艰苦卓绝的努力。当前,要锚定实现碳中和愿景,牢牢抓住"十四五"的关键窗口期,统筹谋划目标任务,抓紧制定并实施2030年前二氧化碳排放达峰行动方案,加快建立健全绿色低碳循环经济体系,推动能源结构低碳转型,深化重点领域低碳行动,推动形成应对气候变化工作的强大合力,切实提升气候治理能力,以更加积极的应对气候变化行动,为全球气候治理作出应有贡献。     

黄土丘陵沟壑区坡地土壤有机碳变化及碳循环初步研究

在利用长期定位试验的实测土壤有机碳(SOC)数据,验证DNDC(脱氮-分解作用)模型在黄土丘陵沟壑区应用的可行性基础上,应用DNDC模型来研究黄土丘陵沟壑区坡耕地农田土壤碳库储量动态变化及碳循环特征。结果表明:施肥可提高作物残体与根系分泌物的外源C携入量,也能提高土壤异氧呼吸对内源C的消耗,且施用有机肥后提高效果显著。总体上,单施有机肥、有机肥配施氮肥均能显著提高0~30 cm土层SOC含量,40年后各处理SOC分别比初始值提高了90.29%、86.46%。不施肥和单施氮肥,SOC含量总体都呈现下降趋势,40年后各处理SOC分别比初始值降低了3.52%、0.38%。依据DNDC模型模拟结果,在黄土丘陵沟壑区坡地上,为保持和提高土壤肥力,增加碳库储量,以施用有机肥为主,配合施用一定量的氮肥将是非常有效的措施。     

桂江主要离子及溶解无机碳的生物地球化学过程

河流水体的化学组成记录了流域内各种自然过程与人类活动的信息.对西江一级支流桂江化学径流的分析结果表明,桂江水体的离子组成主要受碳酸盐岩化学风化过程的控制,CO2是这一过程的主要侵蚀介质;H2SO4对碳酸盐岩的风化影响桂江河水的化学组成.大气沉降、人类活动、碳酸盐岩和硅酸盐岩化学风化对桂江水体贡献的溶解物质分别占总溶解物质的2.7%、6.3%、72.8%和18.2%.河流溶解无机碳(DIC)的稳定同位素组成(δ13CDIC)揭示桂江河水中的DIC明显被浮游植物的光合作用所利用.浮游植物初级生产力对桂江颗粒有机碳(POC)的贡献达22.3%~30.9%,这表明岩石风化来源的DIC经浮游植物的光合作用转化为有机碳,并在迁移过程中部分沉积水体底部,进而形成埋藏有机碳.     

不同温度制备的生物质炭对土壤有机碳及其组分的影响:对土壤活性有机碳的影响

土壤活性有机碳作为土壤有机碳中活跃的化学组分,在全球碳循环中起着非常重要的作用.为了探究生物质炭输入对土壤活性有机碳的影响,以苹果枝条为原料,在300~600℃条件下制备生物质炭,在研究生物质炭基本理化性质的基础上,通过室内培养试验研究生物质炭输入对土壤活性有机碳的影响.结果表明:高温制备的生物质炭碳(C)的质量分数增加,而氢(H)和氧(O)质量分数下降,H/C及O/C比下降;生物质炭的脂肪族结构减弱,芳香性增强,稳定性升高;生物质炭输入可以显著增加土壤有机碳(SOC)含量(P0.05),且随着添加比例的增加而增加,其中以500℃制备的生物质炭对土壤有机碳库的提升效果最为明显;与对照相比,低温(≤400℃)制备的生物质炭在培养期间增加了土壤微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(WSOC)以及易氧化有机碳(ROC)的含量,且随着添加比例的增加而增加,培养360 d后,BC300处理平均分别增加了38.25%、82.09%和63.53%;BC400处理平均分别增加了26.07%、65.61%和48.09%,且差异均达到显著水平(P0.05);高温(400℃)制备的生物质炭在培养初期(40~60 d)增加了土壤MBC、WSOC及ROC含量,且随着添加比例的增加而增加,而在培养后期则减少了土壤MBC、WSOC、ROC含量,且随着添加比例的增加而减少,培养360 d后,BC500处理平均分别减少了0.27%、13.48%和14.67%,BC600处理平均减少7.80%、14.66%和15.79%,且差异达到显著水平(BC500处理MBC含量除外)(P0.05);生物质炭输入降低了土壤有机碳中ROC的比例,并且随着热解温度的升高以及添加比例的增加而降低.从提升土壤有机碳库及生物活性等方面考虑,在黄土高原土地区,500℃条件下制备生物质炭,既能保证有机碳具有较高的稳定性,又不至于引起土壤活性碳库的过度降低,是生物质炭在农田土壤利用的最佳制备温度.     

长江有机碳通量的季节变化及三峡工程对其影响

2003年6月～2005年7月在长江口每月采集表层水样,测定溶解有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POC).结果表明,DOC和POC平均浓度分别为1.59±0.21和0.91±0.42mg/L,其中枯季的DOC浓度较洪季高,而POC则呈相反趋势.POC浓度与水体中总悬浮颗粒物(TSM)浓度有显著性正相关关系,在TSM中的POC%随着TSM浓度的增加而减小.2003,2004年长江的DOC通量分别为1.32×10⁶t和1.20×10⁶t,POC通量分别为2.69×10⁶t和1.63×10⁶t,约76%的总有机碳在洪季输送入海,组成以颗粒态为主.2003～2004年间POC通量急剧减少,DOC通量与POC通量的比值迅速增大,可能与三峡水库对颗粒物的拦蓄、改造及富营养化有关.     

泥样的总有机碳测定中无机碳的确定

利用非分散虹外吸收分析仪器来测定泥样品中的总有机碳,对其中泥样中的无机碳的确定进行探讨.     

闽江下游不同碳组分及其通量特征

河流连接着地表主要碳库,在全球碳循环中发挥着重要作用.河流水体中不同碳组分的水平输送、水-气界面通量及其比例对认识河流在区域碳循环的作用具有重要意义.2013年11月-2014年10月在闽江下游竹岐水文站连续进行采样,分析水样中c（DIC）（dissolved inorganic carbon,溶解性无机碳）、c（DOC）（dissolved organic carbon,溶解性有机碳）和c（POC）（particulate organic carbon,颗粒性有机碳）,并结合相关参数估算闽江不同碳组分的水平及垂直通量.结果表明:① c（DIC）、c（DOC）、c（POC）分别为230~892、112~209、14~183 μmol/L.②调查期间闽江总碳水平通量达46×1010 g/a,其中,DIC水平通量为29×1010 g/a,占总碳水平通量的63%;POC水平通量为6×1010 g/a,相当于DOC水平通量（11×1010 g/a）的55%.③不同组分的季节变化特征不同,c（DIC）在丰水期较低、枯水期升高,表明DIC输出受流域生态系统的供应限制;各月c（DOC）变化不大,表明流域DOC输出潜力较大;c（POC）在丰水期明显升高,枯水季较低;溶解态碳是河水碳组分的主要部分;年内各月DIC水平通量分配较均匀,有机碳水平通量集中在丰水期.④闽江竹岐水体pCO₂（二氧化碳分压）为1 500~6 400 μatm（1 atm=101 325 Pa）,是大气CO₂的"源",闽江下游水-气界面CO₂垂直通量约为DIC水平通量的2%,闽江下游河流DIC输出以水平输出为主.建议今后进一步开展闽江中典型流域和水域的碳组分调查,加强闽江碳组分输出的控制机制研究.