盐度变化对崇明东部河口潮滩氮营养盐循环影响实验模拟研究

以长江口咸淡水交互作用最为典型岸段崇明东部潮滩作为研究区域,运用实验模拟方法,定量地研究了盐度变化对潮滩生态系中无机氮的迁移、转化过程的影响。结果发现,盐度升高有利于沉积物中的NH4-N向上覆水扩散,但NO2-N和NO3-N的界面扩散呈现相反的变化趋势;沉积物中可交换态无机氮含量变化特征显示,在盐度变化剧烈的潮滩生态系统内,硝化作用可能是控制沉积物(尤其是表层沉积物)中无机氮分布的重要因素。     

底栖穴居动物对潮滩N迁移转化的影响

以软体动物河蚬(Corbiculafluminea)为例,运用实验模拟的方法,通过对上覆水、孔隙水和沉积物的对比分析,研究了底栖动物对潮滩N迁移转化的影响。实验结果发现,河蚬主要通过排泄和生物扰动影响N在沉积物-水界面间的迁移转化。在富氧的环境下,底栖动物的活动结果使NO3 N在上覆水中有明显的持续累积效应,NH4 N在较深层孔隙水中积累,而NO2 N易在沉积物中累积。     

崇明东滩大型底栖动物食源的稳定同位素示踪

利用稳定同位素示踪技术,对崇明东滩盐沼湿地夏季不同生境大型底栖动物的食物来源和营养结构进行了初步研究。结果显示,表层沉积有机质稳定碳、氮同位素组成分别在-21.3‰~-24.2‰、4.6‰~5.6‰,不同生境下存在一定差异。植物体各组织的同位素值存在差异,在判别食物来源时需要注意,不能简单地以植物叶片值来代替整个植株。大型底栖动物的δ¹³C值为-14.7‰~-23.6‰,表现出食物来源的差异。总体上说,湿地优势植物的活植物体不是大型底栖动物的主要食物来源,沉积有机质是大部分底栖消费者的食物基础。底栖动物的氮同位素能较好地反映其食性和营养级,计算出崇明东滩大型底栖动物营养级在2.0~3.7,为一级消费者和二级消费者。     

长江口潮滩表层沉积物中多环芳烃分布特征

长江口滨岸潮滩14个表层沉积物中多环芳烃(PAHs)分析表明,PAHs总量分布范围在0.263~6.372mg/kg.多环芳烃含量随取样位置发生明显的变化,主要特征是在近排污口处含量最大,而远离排污口含量趋于降低.依据荧蒽/芘之比以及2+3环与4环以上PAHs化合物分布特点,表明长江口近岸潮滩沉积物中PAHs主要来自石油类污染物的输入.通过与国内外河口潮滩沉积物中PAHs含量的对比,研究区处于低-中等水平,但已有个别PAHs化合物(如蒽、芴)超过基于生物毒性试验的沉积物质量标准,对潮滩生态将构成一定的潜在危害.     

长江口及其邻近海域沉积物磷的赋存形态和空间分布

采用SMT磷分级法研究长江口及其邻近海域沉积物中磷的赋存形态及分布特征,并探讨了其影响因子.研究结果表明,沉积物中总磷(TP)含量为476.91~980.04μg·g~(-1),有机磷(OP)含量为15.84~139.21μg·g~(-1);而无机磷(IP)为主要赋存形态,其含量为421.67~844.86μg·g~(-1),约占TP 72.9%~96.7%.IP中以钙结合态磷(HCl-P)为主,其含量为186.88~431.69μg·g~(-1),占IP的42.3%~57.79%;而铁/锰结合态磷(Na OH-P)的含量最少,其含量为4.17~52.76μg·g~(-1),仅占IP的2.0%~3.3%.空间分布上,不同形态磷含量具有明显的时空变化特征.夏季TP和IP的含量由咸水端到淡水端呈现出先降低后升高,冬季则先升高后降低的趋势.OP的含量在夏季时无明显分布规律,而在冬季时表现出由咸水端到淡水端降低的趋势.Na OH-P含量在冬夏季均表现为淡水端处较高;HCl-P含量在夏季无明显的变化规律,而冬季时近淡水端处较高.沉积物粒径大小影响磷的赋存形态,表现为夏季粘粒对OP影响较大;冬季粘粒和粉粒与IP存在着负相关性,与OP存在着显著的正相关性.此外,沉积物总有机碳、盐度和碱性磷酸酶活性也是影响磷赋存形态的主要因子.     

长江口潮滩沉积物古菌群落结构与多样性

以长江口潮滩为研究对象,采用高通量测序技术,研究了潮滩沉积物古菌群落结构与多样性及其影响因素.结果表明,沉积物中古菌群落OTUs数量为900~1417,Shannon指数为7.02~8.02,均表现出从低盐度向高盐度样点降低的变化特征.各采样点古菌群落特异性OTUs占各采样点总OTUs的24.2%~57.3%,而共有的OTUs仅占1.2%,说明各样点沉积物中古菌群落特异性较高.沉积物中古菌主要隶属于广古菌门（Euryarchaeota）和奇古菌门（Thaumarchaeota）,而深古菌门（Bathyarchaeota）也是古菌群落的重要组成部分,其相对丰度占到17.7%~25.9%.主成分和聚类分析表明芦潮港和东海农场沉积物中古菌群落结构相似,白龙港和浏河口群落组成相近,而浒浦与其他采样点的古菌群落组成差别较大.通过典范对应分析,研究区沉积物中古菌群落结构与沉积物盐度水平有着非常密切的关系.上述研究结果表明长江口潮滩沉积物中古菌群落结构组成和多样性具有高度的空间差异性,且沉积物盐度是群落差异的决定性影响因素.     

长江口沉积物甲烷产生潜力与产甲烷菌群落特征

采用室内培养与高通量测序技术,研究了长江口沉积物产甲烷潜力及其产甲烷菌群落组成特征.结果表明,研究区沉积物甲烷排放速率为4.15～7.12 nmol·g~(-1)·d~(-1),且表现出厌氧区高、丰氧区低的特点.甲烷产生潜力为丰氧区大于厌氧区,说明甲烷在水体中氧化是减少甲烷排放的重要环境过程.研究区沉积物中产甲烷菌群落组成具有明显的差异.厌氧区沉积物产甲烷菌的优势群落为Methanococcoides(拟甲烷球菌属)、Methanosarcina(甲烷八叠球菌属)和Methanosaeta(甲烷鬃菌属),丰氧区沉积物为Methanosarcina(甲烷八叠球菌属)、Methanosaeta(甲烷鬃菌属)和Methanocella(甲烷胞菌属),因而缺氧过程会对产甲烷菌群落产生重要的影响.通过估算发现,研究区甲烷的排放量为2487～6819 t·a~(-1),表明长江口是甲烷排放的净产生源.因此,由缺氧过程导致的河口环境因子变化会影响甲烷的代谢循环过程及其微生物群落组成,进而对河口生态系统甲烷排放产生重要的影响.     

崇明东滩芦苇湿地氧化亚氮排放

采用静态箱-气相色谱法,研究了崇明东滩芦苇带氧化亚氮(N2O)的排放通量.结果表明,在生长季,高潮滩无植被覆盖沉积物与芦苇根际土中NO3--N的含量变化趋势基本一致,而两者的NH4+-N的含量变化趋势则有所不同;芦苇对高潮滩沉积物N2O排放有较强的促进作用,特别是7月份,使高潮滩沉积物的排放量由0.71μg·m-·2h-1增加到566.28μg·m-·2h-1.而在1月份,芦苇根际土N2O的通量也存在小幅排放,由-4.02mg·m-·2h-1增加到67.54μg·m-·2h-1.对于芦苇根际沉积物而言,除NO3--N、NH4+-N、温度和水分以外,植物的生理过程也是控制N2O排放通量的主要因子.     

河口滨岸悬浮颗粒物中多环芳烃分布与风险评价

通过收集长江口滨岸13个典型采样点上覆水中的悬浮颗粒物,分析了悬浮颗粒中多环芳烃(PAHs)的含量水平,探讨了PAHs的来源,并进行了生态风险评价。研究结果显示,EPA14种优控PAHs的总量在600~12 308 ng/g 之间,平均值为5 373 ng/g,其组成主要以3环和4环PAH为主。受附近陆源输入的影响,顾路采样点的PAHs含量最高,此外,临近城市排污、滨岸工业开发区及河道排污口的采样点PAHs含量也较高,如石洞口、金山、白茆、浏河口等。结合PAHs不同环数的相对丰度与同分异构体荧蒽/芘、芘/苯并［a］蒽比值,初步推断出人类油污染及矿物燃料的不完全燃烧是悬浮颗粒物中PAHs的主要来源。此外,参照有关环境质量标准,发现悬浮颗粒物中萘、菲、芴、蒽/苯并［b］荧蒽和苯并［k］荧蒽等化合物已经产生不同程度的生物影响效应。     

长江口潮滩表层沉积物中碱性磷酸酶活性及其影响因素

以长江口潮滩作为研究区域,对表层沉积物中碱性磷酸酶活性、解磷微生物量、磷组分及理化性质的时空分布特征进行了分析.结果表明,长江口潮滩湿地沉积物中碱性磷酸酶活性具有显著的季节性、区域性差异,冬季（1月）碱性磷酸酶活性较低,介于0.65～1.59μg.g-.1h-1之间;夏季（8、9月份）最高,变化范围为1.80～5.64...