河道型水库溶解甲烷浓度的空间异质性研究

以河道型水库-西北口水库为研究对象,于2021年12月采用新型快速水-气平衡装置（FaRAGE）结合温室气体分析仪对其表层水体,垂向剖面溶解甲烷（CH₄）浓度进行监测,并采集代表性河段表层水体及库底沉积物,分别测定水体CH₄氧化速率与沉积物CH₄释放速率,初步探讨了河道型水库溶解CH₄浓度的空间异质性及其影响因素.结果表明,水库表层水体溶解CH₄浓度为0.02~0.42μmol/L （平均值为0.11±0.08μmol/L）,从库首到库尾呈递增趋势;水体溶解CH₄浓度的空间异质性受水库内部CH₄产生,消耗及河道入流等多因素的综合作用,其中库尾水体因沉积物CH₄产生量大且低水深影响下CH₄消耗量较小而呈现高溶解浓度,库首水体则因为CH₄产生量相对较小且高水深影响下的CH₄消耗量较大而呈低溶解浓度;同时,河道入流可能是影响水体溶解CH₄浓度垂向分层的原因之一.     

洱海沉积物水提取态有机氮特征及与其他来源溶解性有机氮的差异

选取洱海不同季节全湖47个沉积物表层样品,探讨水提取态有机氮(WEON)与不同来源(上覆水、间隙水、入湖河流和湿沉降)溶解性有机氮(DON)组分特征差异,并分析其对沉积物影响.结果表明,(1)洱海沉积物WEON含量季节性变化为夏季春季秋季冬季;空间分布规律呈北部南部中部.(2)洱海沉积物WEON腐殖化程度较高,腐殖质主要以富里酸为主,主要含有紫外区类腐殖质荧光峰A和高激发类色氨酸荧光峰B,受陆源输入和湖内生物共同影响.(3)洱海沉积物及其他来源DON均含有2个荧光组分,其中组分C1为内源性可见紫外区腐殖质峰是生物降解形成的荧光峰;组分C2为类色氨酸峰;湿沉降样品类蛋白峰峰强最大,生物可利用性较高;入湖河流DON生物可利用性最低.(4)洱海上覆水DON荧光C1和C2组分和沉积物WEON含量为显著相关(r=-0.79,P0.01;r=-0.944,P0.01),上覆水DON的荧光组分特征能够很好指示沉积物WEON含量特征.研究洱海不同样品DON结构组分特征,揭示洱海富营养化的潜在风险,为防治规划提供依据.     

覆盖材料对洱海不同湖区沉积物溶解态有机磷和无机磷释放影响及差异

通过模拟实验探讨了4种覆盖材料对洱海不同湖区沉积物溶解态总磷（DTP）、溶解态有机磷（DOP）和溶解态无机磷（SRP）释放影响及差异.结果表明：①与无覆盖对照相比,覆盖材料通过改变洱海沉积物pH和Eh及溶解性有机质（DOM）特征,降低了沉积物DTP最大释放量,其中,覆盖氧化铁对洱海北部和南部沉积物DTP释放控制效果较好,与无覆盖对照相比,释放量分别减少了44.3%和35.71%;而覆盖氧化铝对中部湖区沉积物DTP释放控制效果较好,与无覆盖对照相比,释放量减少了29.6%.②覆盖铁铝氧化物对洱海不同湖区沉积物SRP和DOP释放量影响差异明显,北部湖区沉积物覆盖氧化铁后,SRP和DOP释放量分别降低了35.6%和36.2%,主要是因为其降低了沉积物pH和Eh,而增加了DOM活性所致;中部湖区沉积物覆盖氧化铝后,SRP和DOP释放量分别降低了28.9%和31.6%,与氧化铝促进了该湖区DOM活性密切相关;南部湖区沉积物覆盖氧化铁后,沉积物SRP和DOP释放量分别降低了47.4%和16.5%,则与覆盖氧化铁降低了该湖区沉积物pH和Eh有关.因此,如选择覆盖材料控制洱海不同湖区沉积物磷释放,北部和南部湖区应选择覆盖氧化铁,而中部湖区应选取氧化铝作为覆盖材料.     

长江中下游与云南高原湖泊沉积物磷形态及内源磷负荷

为揭示长江中下游与云南高原湖泊沉积物磷形态及沉积物-水界面磷负荷特征,探讨其区域差异性及主要影响因素,分析了区域内9个湖泊100个沉积物样品总磷(TP)及不同形态磷含量,比较了不同湖泊沉积物-水界面磷负荷.结果表明,云南高原湖泊沉积物ω(TP)为(1256±621)mg/kg,高于长江中下游湖泊[(601±76)mg/kg];前者沉积物磷形态以钙结合态磷(HCl-P)为主,主要受水土流失等影响,湖泊较高的矿化度易于磷埋藏,且沉积物有机质含量较高,减缓了磷的移动能力,其沉积物-水界面磷负荷为0.17~1.07mg/(m2·d),对湖泊富营养的贡献较小;而长江中下游湖区湖泊沉积物磷形态以可还原态磷(BD-P)等形态为主,主要由面源及浮游植物生长调控,其中可移动磷(Mobile-P,除残渣态磷(Res-P)和HCl-P以外的所有形态磷之和)相对含量占ω(TP)的60.60%,约为云南高原湖泊的2倍,其沉积物-水界面磷负荷为0.002~1.32mg/(m2·d),对湖泊富营养化贡献较大.由此可见,长江中下游湖区湖泊应该加强流域面源污染等外源治理,修复退化水生植被,而在云南高原湖泊则应重点加强流域水土流失治理,施行农田最佳施肥等措施.     

高磷沉积物有机磷形态分布及释放动力学特征——以宜昌西北口水库为例

为探究高磷背景水库沉积物中有机磷(OP)的空间分布及OP释放动力学特征, 本文采用Ivannoff法对西北口水库沉积物中的OP进行分级提取, 通过沉积物OP释放动力学模拟实验, 探讨了表层沉积物OP的释放特征, 以及沉积物理化性质对其响应.结果表明, 西北口水库沉积物OP含量为210.3~455.2mg/kg, 平均含量为322.9mg/kg, 占总磷(TP)的18.3%.OP含量空间分布呈现库中(363.2mg/kg)>库首(339.3mg/kg)>库尾(266.1mg/kg)的变化规律, 垂向上随深度的增加而减小.西北口水库不同形态OP的含量表现为: 非活性有机磷(NOP)>中活性有机磷(MLOP)>活性有机磷(LOP), 其中NOP含量占OP的65.3%, 是西北口水库沉积物OP的主要存在形式.准一级动力学模型是描述西北口水库库首、库中和库尾沉积物OP释放动力学曲线的最优方程(R²=0.98~0.99, P < 0.01), 在0~1h表征为快速释放过程, 所释放的OP含量占最大释放量(Q_max)的55.68%~79.55%, 随后进入慢速释放过程, 逐渐达到Q_max, Q_max在1.4~3.1mg/kg之间.该水库沉积物中LOP和MLOP是主要向上覆水体释放的磷形态.     

城市绿地温室气体通量监测与减排研究

采用LGR-密闭式动态通量箱法对城市绿地生态系统温室气体(CO₂、CH₄)通量的日变化、季节变化特征及其影响因子等进行了较为系统的研究。城市绿地花草CO₂通量有明显的日变化和季节变化特征,白天通量值为负,是CO₂的净吸收汇;夜晚为正值,是CO₂的净释放源;7:00左右由源转为汇,17:00左右由汇转为源,不同花卉24 h总通量有正负2种结果。冬季草坪作为源的时间延长,而作为汇的时间缩短。光强和温度是影响CO₂通量日变化和季节变化的主要因素。城市绿地CH₄通量较小,不足以对温室气体总量产生显著影响。从减少温室气体排放的角度对城市绿地花草的选择提出了建议。     

降雨过程中香溪河流域非点源氮素入库特征研究

在香溪河流域主要支流开展了典型降雨事件过程中的水质水量同步监测,采用数字滤波法得到的基流指数分割了次降雨中的直接径流和基流,并用流量加权平均法估算了基流和直接径流中的氮素浓度,估算了降雨径流过程中点源和非点源氮素的入库(香溪河库湾)变化特征。结果表明:氮素浓度与流量的动态变化趋势基本一致,在降雨初期径流冲刷效应使浓度升高,在流量峰值到达的同时出现浓度最大值,之后随流量的减小而减小,并逐步趋于稳定;各形态氮素直接径流的浓度均大于基流,输出负荷以非点源为主,所占比例均达到70%以上,负荷贡献率表现为:TN>DTN>NO3--N>NH4+-N,TN的输出以DTN为主,DTN的输出以NO3--N为主;氮素输出负荷与径流量存在显著的相关性,TN、DTN、NO3--N、NH4+-N输出负荷与径流量的相关系数R值分别为0.93、0.95、0.98、0.88。有效控制农业非点源氮素输出是防治香溪河流域水体富营养化的关键。     

亚热带浅水池塘水-气界面甲烷通量特征

为研究亚热带富营养化浅水池塘水-气界面CH_4释放通量特征,以宜昌地区5个浅水池塘为对象,利用静态通量箱法进行了为期一年的水-气界面CH_4通量监测.结果表明,这5个池塘CH_4的年释放量分别为4.495、12.702、6.827、8.920、17.560 mg·(m~2·h)~(-1).其中扩散通量分别为0.075、0.087、0.118、0.086、0.151 mg·(m~2·h)~(-1),冒泡通量分别为4.420、12.616、6.709、8.834、17.409 mg·(m~2·h)~(-1),CH_4冒泡量占CH_4释放总量的98%以上,并且CH_4释放量明显高于其他水域生态系统(湖泊、水库).可见在富营养化浅水水域中,CH_4释放量较大,且冒泡排放是CH_4的主要排放方式,而只关注扩散排放而忽略冒泡排放则会大大低估CH_4释放量.     

三峡库区沉积物秋末冬初的磷释放通量估算

2010年11月～12月在三峡水库开展了沉积物内源负荷调查,对云阳等6个长江干流点和9条支流河口的沉积物-水界面正磷酸盐含量(PO34--P)进行了分析.结果表明,支流上覆水和孔隙水中PO34--P含量略高于干流,其中支流孔隙水中的含量为9.59～29.79μg.L-1,干流孔隙水中的含量为9.01～25.36μg.L-1.根据Fick第一定律公式得到郭家坝和小江河口为PO34--P的"汇",释放通量分别为-0.63 mg.(m2.a)-1和-0.60 mg.(m2.a)-1,其它区域的PO34--P均是由孔隙水向上覆水进行扩散,释放通量的范围为0.15～2.47 mg.(m2.a)-1.假设分子扩算是沉积物营养元素迁移的主要途径,库区水体混合均匀,估算出沉积物孔隙水营养元素在沉积物-水界面的扩散迁移对上覆水体的影响程度较小,仅有-0.011%～0.098%.目前三峡水库沉积物作为内源,释磷作用还未对水质产生较大影响,但不排除水库外部污染源得到控制后,三峡库区沉积物内源营养负荷的潜在释放风险.     

雅鲁藏布江上游干支流稀土元素地球化学特征

对雅鲁藏布江上游干支流水体及沉积物稀土元素含量、配分模式以及Ce、Eu特征元素参数进行研究,以探讨其地球化学特征及影响因素.结果表明,水体溶解态稀土元素含量平均值为19.28ng/L,沉积物稀土元素含量平均值为190.8mg/kg.水体稀土元素表现为重稀土元素富集(La_N/Yb_N <1),沉积物并表现为轻稀土富集(La_N/Yb_N>1);受岩石风化作用的影响水体Ce为负异常,沉积物Ce为无异常和弱负异常;受水岩相互作用对稀土元素在水-沉积物系统中迁移转化得影响,水体Eu表现为正异常,沉积物Eu表现为负异常.由于源岩类型不同导致的风化过程的差异,河源段与河流段稀土元素表现出明显的空间异质性.