长江流域鄂西四河流大型底栖动物群落结构特征及水质生物学评价

鄂西水系是国家级水源保护区，也是湖北省重要的生态旅游区。为了解鄂西水生态健康状况，于2014年10月~2017年1月不同时段在宜昌国家可持续发展实验示范区卷桥河（J）、清江利川段（Q）、宜昌市水源地黄柏河（H）和丹江口入库河流天河郧西段（T）开展了底栖动物群落特征研究。研究表明：4个河段共采集到大型底栖动物5门8纲18目61科。基于底栖动物指示种耐污性及其丰度占比分析，表明J、Q和T三河流污染程度沿水流方向呈加重趋势，而H水体健康状况整体较好。运用FBI和SIGNAL底栖生物评价指数，显示四条河流健康程度沿水流方向均呈下降趋势，但H变化趋势平缓，结果表明H水体上下游均处于较健康状态，其他3条河流上游或源头水体健康状况良好，下游受到较重污染。对主要环境因子（TP、NH₃-N、COD_Mn和TN）做主成分分析表明，轴1的解释率达到65.1%，表明轴1可以有效表征主要环境压力梯度。FBI和SIGNAL指数与轴1线性拟合度均较高，表明二者在鄂西河流水生态健康评估中可作为快速生物评价指数。     

不同光照和磷水平下两种沉水植物磷富集和钙磷含量的比较

沉水植物光合作用形成的微环境有利于水体中钙和磷形成CaCO₃-P共沉淀,将水体磷迁移到基质,避免植物腐烂后的二次污染.但沉水植物形成CaCO₃-P共沉淀的能力依赖植物种类和环境条件.本研究以菹草和粉绿狐尾藻为研究对象,设置无机添加磷质量浓度（0、0.2和2mg·L^-1）和光照强度[66 μmol·（m²·s）^-1和110 μmol·（m²·s）^-1]两个变量,测定其培养一周后植物相对生长速率、植株总磷、植株灰分磷和钙磷的含量,以比较不同植物富集水体磷的实际能力和植物腐败后对水体磷增加的影响.结果表明：①菹草在各种培养条件下的相对生长速率显著高于粉绿狐尾藻,在外源性磷质量浓度为2mg·L^-1和光照强度为66 μmol·（m²·s）^-1时,相对生长速率达到最大;②无机磷添加显著影响了两种植物的灰分总磷（菹草95.681%和粉绿狐尾藻85.432%）,2种沉水植物灰分磷中Ca-P含量最高值均出现在高磷水平;③菹草的干重磷在各种处理下都低于粉绿狐尾藻,但是灰分总磷和Ca-P在高磷水平大于粉绿狐尾藻.结果表明,菹草、粉绿狐尾藻在生长期间均能有效吸收磷,但2mg·L^-1质量浓度下菹草对水体磷的实际去除能力大于粉绿狐尾藻.     

澜沧江流域水体悬浮颗粒物δ15 N空间差异及成因分析

梯级水电建设对澜沧江流域生源物质迁移转化及其生态环境的影响目前受到国内外学者的广泛关注,本文通过使用稳定同位素技术,分析了澜沧江流域悬浮颗粒物氮同位素的空间分布差异及其成因.结果表明,澜沧江上游自然河道水体溶解无机氮(DIN)质量浓度变化范围为0. 28～0. 60 mg·L~(-1),下游水库段DIN质量浓度显著增高,变化范围为0. 39～1. 15mg·L~(-1);上游自然河道段悬浮颗粒物δ~(15)N变化范围为4. 52‰～6. 72‰,下游水库段明显增重其变化范围为2. 3‰～11. 8‰.利用Isosource软件对悬浮颗粒物来源进行分析,结果表明澜沧江流域内工业及生活污水为悬浮物颗粒物氮素的主要贡献源,占比约为42. 43%;土壤有机质、大气沉降、农业化肥的贡献率分别为22. 38%、18. 16%和17. 03%;在该流域内上游自然河道段受工业及生活污水、土壤有机质以及大气沉降共同影响,下游水库段则主要受工业及生活污水的影响.同时小湾、漫湾、大朝山这3个库区内存在藻类吸收同化作用而使得悬浮颗粒物δ~(15)N变轻的现象.     

蓄水期三峡水库香溪河沉积物-水系统营养盐分布特征

为研究蓄水期香溪河沉积物-水系统中氮磷营养盐的分布特征,于2016年在香溪河布点采样,分析沉积物-水系统氮、磷及有机质含量,探讨沉积物间隙水和上覆水营养盐"源-汇"特征,并对采样点位进行了聚类分析.结果表明,沉积物中ρ(TN)在河口处含量较高,在中下游区域较接近;ρ(TP)在上游区域明显高于中下游及河口;ρ(O.M.)呈现下游高上游低的分布特征,且各采样点在深度10cm的范围内,ρ(O.M.)的最大值超过了临界点(1.5%),存在一定的释放风险.上覆水的分布上,ρ(DTN)和ρ(DTP)均在干支流交汇处最大,且ρ(DTN)从河口至上游沿程递减,ρ(DTP)沿程变化不大,而间隙水中ρ(DTN)和ρ(DTP)的分布和上覆水体相反,在上游处最大,并从上游向河口处递减.研究期间5个采样点位的DTN、NH_4~+-N、DTP(除CJ点位外)均以"源"的方式向上覆水释放营养盐,而NO_3~--N和PO_4~(3-)-P则是一部分点位呈现为"源",一部分点位呈现为"汇",且氮素的"源-汇"过程较磷素更为强烈,这是因为蓄水期底部的氧化环境和干流水体的倒灌潜入深度和方式差异所致.结合聚类分析结果发现对于沉积物-水系统,CJ、1号、2号采样点特征相近,而3号和4号采样点特征相近.     

蓄水前后三峡库区香溪河沉积物磷形态分布特征及释放通量估算

三峡库区汛末蓄水过程改变了支流库湾沉积物赋存环境,继而影响沉积物磷形态的分布特征和沉积物-水界面过程.本文通过对2016年8月(蓄水前)和10月(蓄水后)香溪河库湾沉积物和上覆水样品的采集分析,分析了蓄水前后库区干流和支流库湾底部沉积物磷形态分布特征及赋存的环境条件,估算了沉积物-水界面PO3-4-P交换通量.结果表明:蓄水后沉积物上覆水pH增加,碱性增强;Eh减少,还原性增强.沉积物中各形态磷相对含量由Na OH-PHCl-POP转变为HCl-POPNa OH-P,沉积环境的改变是磷形态变化的根本原因.沉积物中TP增加了1.3倍,上覆水ρ(PO3-4-P)是蓄水前3.7倍,间隙水ρ(PO3-4-P)是蓄水前8.3倍,增加了香溪河库湾沉积物营养盐释放风险.蓄水前后香溪河沉积物PO3-4-P总体均表现为"源",但PO3-4-P扩散通量由蓄水前的-0.002 9~0.005 9 mg·(m~2·d)~(-1)增加为蓄水后的0.006 7~0.107 1 mg·(m~2·d)~(-1),蓄水后香溪河库湾底部沉积物磷释放量增加.     

梯级水库运行对沉积物氮形态时空分布的影响——澜沧江和怒江对比研究

为探究梯级水库运行对河流沉积物氮形态时空分布的影响,分别在枯水期和汛期对澜沧江和怒江沿程表层沉积物进行跟踪监测,并利用分级连续浸取分离法得到了离子可交换态氮(IEF-N),弱酸可浸取态氮(WAEF-N),强碱可浸取态氮(SAEF-N)和强氧化剂可浸取态氮(SOEF-N)等四种沉积物氮形态.结果表明:(1)怒江和澜沧江自然河流段可转化态氮(TTN)含量略低于水库段,沿程分布含量范围512.2～1548.5mg/L,同时期4种可转化态氮形态分布规律基本一致,枯水期SOEF-N>WAEF-N>SAEF-N>IEF-N,含量范围分别为486.6～1424.8,3.3～83.1,1.4～88.8和1.2～10.7mg/kg;汛期WAEF-N>SOEF-N>SAEF-N>IEF-N,含量范围分别为360.7～755.7,42.8～656.2,6.8～394.3和35.8～153.6mg/kg;(2)梯级水库运行导致有机质富集,颗粒物粒径变小,对WAEF-N的释放有抑制作用;梯级水库运行导致水库段沉积物粒径变小,而SOEF-N主要分布在细颗粒中,致使沉积物的矿化作...     

以鲢、鳙放养为主的武山湖后生浮游动物群落结构特征

武山湖是紧邻长江的通江型富营养湖泊.为了解该湖在以鲢、鳙放养为主的情况下后生浮游动物结构特征,于2017年9月至2018年8月对其后生浮游动物群落结构特征开展了监测.结果 表明,武山湖共采集浮游动物61种(属),其中轮虫24种,枝角类23种和桡足类14种;优势种共有13种,其中轮虫12种和桡足类1种.轮虫丰度全年有11个月占比超过70％,而桡足类和枝角类全年占比均较小.就生物量而言,轮虫全年有10个月占比超过80％,但桡足类生物量占比在实施冬季捕捞期间即12月、1月和2月占比分别为20.1％、79.2％和51.8％,明显比其他月份高,表明减少鲢、鳙能够减缓浮游动物被捕食压力.冗余分析结果显示温度、叶绿素a和pH是影响武山湖浮游动物群落结构的关键因子.研究结果表明武山湖后生浮游动物以小型轮虫为主,枝角类和桡足类数量少且仅为小型种类.     

向家坝水库水温时空特征及其成因分析

水温是水环境评价的重要因子之一,其对水生态系统中的物理、化学和生物过程起着重要作用。为了分析向家坝水库运行期内的水温分布特征及其成因,本文建立CE-QUAL-W2立面二维水温模型,并基于2014年野外原位监测水温数据对模型可靠性进行了验证,应用其对水温分布进行数值模拟。研究发现向家坝水库水温存在季节性垂向分层,4~6月中上层水体(水深0~60 m)受入流水温和气温回升影响迅速升温,表底温差达10℃,垂向分层加剧;7、8月水库泄洪加快了库区水体交换,底层水温迅速升高,中间等温层水体厚度增加,表底温差减小在2℃内,9月以后表底温差进一步缩小,垂向水温分层逐渐消失。通过分析发现:气象要素、入流水温、电站取水口高程、泄洪方式成为影响向家坝水温分布的主要因素。入流水温的变化只影响水库水温波动范围,对其垂向分层结构影响较低;表层水温受气象条件影响显著;取水口高程和泄洪方式决定了水温的垂向结构。     

不同富营养状态下沼蛤的存活与行为特性研究

通过设计不同富营养状态下沼蛤的行为特性的控制实验,探讨了不同富营养状态下沼蛤的生存、运动和粘附特性。研究结果为:(1)富营养状态最优(贫营养)水质不适宜沼蛤的粘附,但是适宜其生存,因此移动距离最短,运动能力最差。轻度富营养水质适宜沼蛤的生存。富营养状态最差(重度富营养)不适宜沼蛤的生存,因此移动距离最远,能生存下来的沼蛤运动能力最强。(2)在不同营养盐浓度下的重度富营养状态水质中,沼蛤适宜在营养盐浓度较低的水体中生存,营养盐浓度越高越不适宜沼蛤生存;营养盐浓度越高越不适宜沼蛤粘附,营养盐浓度相对而言较低的水体适宜沼蛤粘附。(3)在不同藻浓度下的重度富营养水质中,沼蛤适宜在藻浓度较低的水体中生存,藻浓度越高越不适宜沼蛤生存;藻浓度越高越不适宜沼蛤粘附,藻浓度相对而言较低的水体适宜沼蛤粘附;低藻浓度水体相对而言更适宜沼蛤生存,因此移动距离最短,运动能力最差,高藻浓度水体不适宜沼蛤生存,因此移动距离最远,能生存下来的沼蛤运动能力最强。富营养状态是影响沼蛤生长、粘附和运动的关键要素,轻度富营养化状态最适宜沼蛤生长和粘附。水体中营养盐浓度和浮游植物浓度也是影响沼蛤生长、粘附和运动的关键要素,重度富营养化状态中营养盐浓度和浮游植物浓度越低,越适宜适宜沼蛤生长和粘附。     

三峡水库大宁河支流浮游植物演变过程及其驱动因素

基于大宁河不同水文期(2012-04-27~2013-01-19)的监测数据,运用数理统计分析手段,探索三峡水库支流浮游植物不同水文期演替模式及其影响因素.结果表明:1研究期间表层叶绿素浓度和藻类细胞密度最大值均出现在汛限期,依次是蓄水期、泄水期和高水位运行期.基于生态功能组原理,不同水文期大宁河的浮游植物演替模式为:CR-R(高水位运行期)-CS(泄水期)-CR/CS(汛限期)-R-CR(蓄水期).2丰富度指数最大值出现在蓄水期,最小值出现在高水位运行期和泄水期;均匀度指数最大值出现在汛限期,最小值出现在高水位运行期和泄水期;多样性指数最大值出现在汛限期,最小值出现在蓄水期和泄水期;演替速率最高值出现在蓄水期,最低值出现在泄水期.3利用数理统计分析方法,高水位运行期,浮游植物生物量与生境参数并不存在显著的相关关系,水动力参数(RSCW)和光热参数(Et和Ef*)是影响浮游植物群落结构的关键要素;泄水期,Et和Ef*均与浮游植物生物量呈显著正相关,营养盐参数(TP)与浮游植物生物量呈显著负相关关系,营养盐参数(TP)和光热参数[Deu(λPAR)/Dmix]是影响浮游植物群落结构的关键要素;汛限期,光热参数(Ef*)与浮游植物生物量呈显著正相关,营养盐参数(TP)与浮游植物生物量呈显著负相关关系,光热参数([Deu(λPAR)/Dmix]、Et和Ef*)和营养盐参数(TP)是影响浮游植物群落结构的关键要素;在蓄水期,TP与Chl-a浓度呈极显著正相关关系,光热参数[Deu(λPAR)/Dmix]是影响浮游植物群落结构的关键要素.