长江主要支流岸线资源综合评价及管控分区研究

岸线作为与人类密切相关的重要自然资源,在人口、资源、环境和经济发展互动关系中居于核心地位。长江岸线资源作为长江经济带发展的重要支撑资源与重点开发对象,发挥着无可替代的重要生产、生活和生态功能。在长江"共抓大保护,不搞大开发"的背景下,针对长江生态修复的重大科技需求,中国科学院于2017年启动了中国科学院科技服务网络计划(STS)重点项目"长江经济带岸线资源调查与评估"。项目实施以来,项目组通过高清遥感影像解译,结合野外考察和实地监测,获得了长江7条主要支流自然本底、资源条件、利用现状、生态环境的系统数据,以统筹岸线资源开发利用、强化岸线资源保护、维系近岸陆域和水域优良生态环境为目的,研判长江主要支流岸线资源条件及开发利用总体态势,结合岸线生态环境敏感性分析,识别岸线资源利用过程中存在的关键问题,评估岸线的开发利用活动对生态环境的累积性影响。在岸线资源综合评价的基础上,对岸线空间管控区进行划定,提出不同岸线类型管控要求。     

洱海罗时江河口湿地沉积物净氮矿化与硝化速率

为探究高原湖泊河口湿地氮循环过程,以洱海罗时江河口湿地沉积物为研究对象,布设8个监测点按季度开展现场调查,分析沉积物无机氮的时空分异特征,采用PVC顶盖原位培育法分别在夏、秋季开展沉积物净氮矿化与硝化速率实验研究.结果 表明:(1)湿地沉积物氨氮(NH4+-N)、硝氮(NO3-N)和总氮(TN)含量分别为5.92±6.31、14.49±20.89和1408.98±625.29 mg·kg-1,NH4+-N含量沿进水口到出水口方向呈递减趋势,且冬季显著高于其他季(P＜0.05).湿地西侧沉积物NO3-N含量高于东侧,NO3-N含量存在极显著的季节性差异,春季显著高于夏秋冬季(P＜0.01).(2)沉积物净氮矿化和硝化速率的变化范围分别为-0.244～0.256和-0.085～0.084 mg·kg-1·d-1,湿地进水口两个培养期的净氮矿化速率和培养期Ⅱ的硝化速率显著低于其他监测点(P＜0.05),而培养期Ⅰ的硝化速率在湿地中部较高.净氮矿化速率大于硝化速率并形成NH4+-N累积.河口湿地沉积物培养后的无机氮主要以NH4+-N形式存在(占NH4+-N和NO3-N总量的55.37％).(3) Pearson相关分析表明,净氮矿化速率与含水率显著负相关(P＜0.05),硝化速率与培养前的NO3-N含量呈极显著的正相关关系(P＜0.01),而与培养前的NH4+-N含量显著负相关(P＜0.05).     

环境因子对长江口滨岸沉积物反硝化速率影响

利用多年在长江河口滨岸湿地开展相关研究工作获得的反硝化速率和各类环境参数数据,对数据进行归纳整理,采用相关性分析和主成分分析,将沉积物反硝化作用和环境因素间的相关性进行量化,并筛选出影响长江口沉积物反硝化作用的两大重要因素。研究表明沉积物反硝化速率和温度(T)、沉积物有机碳(SOC)、总氮(STN)呈现Pearson正相关关系(p70.01,p70.05,和p70.05),与水中盐度(S)、溶解氧(DO)及沉积物C/N呈明显负相关关系(p70.05,p70.05,和p70.01)。尽管沉积物中的N_2O自然产生速率和环境参数间没有表现出相关性,但沉积物的反硝化速率和N_2O的自然产生速率却和C/N呈明显负相关(p70.01)。主成分分析结果表明温度和盐度是影响长江口潮滩沉积物反硝化速率的两大主导因素,同时也是亚热带季风河口的主要环境参数。     

海河流域主要河口区域沉积物中重金属空间分异及生态风险评价

针对海河流域河流污染严重,河口区域污染状况以及陆源河流污染对河口区域影响不明确的问题,选取海河流域10个主要入海河口为研究对象,对其表层沉积物中Pb、Cu、Zn、Cd、Cr、Ni进行总量及空间分异性研究,采用潜在生态危害指数法进行重金属生态风险评价.结果表明,沉积物中6种重金属元素均有较明显的积累,含量高于海河流域主要土壤类型环境背景值,其中Cu、Ni、Pb达到环境背景值的2.3~2.6倍.重金属污染具有一定的空间分异性,Cu、Zn、Cr、Ni在永定新河、子牙新河、北排河3处的含量较高,4种元素相关系数为R Cu-Zn=0.891、R Cu-Cr=0.927、R Cu-Ni=0.964、R Zn-Cr=0.842、R Zn-Ni=0.939、R Cr-Ni=0.879(P<0.01),具有一定的同源性,并与流域内总人口显著相关,相关系数R分别为0.855、0.806、0.867和0.855(P<0.01).Pb、Cd的空间差异较小,含量范围分别为23.3~95.8 mg·kg-1、0.051~0.200 mg·kg-1,与其它元素及流域内总人口相关性不强,反映出河口区域的Cd和Pb与陆源污染关系不大.潜在生态危害指数评价显示,海河流域河口区域整体为轻微生态风险等级(RI为33.7~116),Cd为主要污染元素,在多数河口Cd均达到中等风险等级(Ei r为18.0~48.9).     

太湖流域源头南苕溪河口生态工程恢复及其初期水质净化效应

针对太湖流域源头溪流农业面源污染严重和生态拦截净化较弱的问题,采用生态工程措施于南苕溪人青山湖水库河口处对河道进行恢复.综合考虑山溪性河流水文水动力特征,通过构建、稳定和保护河口与滨岸带生态系统实现河道恢复目标.所采用关键技术包括:合金钢网石兜抛石技术、深潭-浅滩/塘-洼地组合净化技术、分流沙嘴技术、T-型乱石抛筑透水坝技术、河岸侵蚀面防侵蚀的浅滩沙洲场技术、植被缓冲带技术、水生植物恢复技术等.对河口生态工程区进行连续9个月的监测结果显示,工程区上段浅滩及分流沙嘴区能有效复氧,提升pH值并降低电导率,同时对总磷、活性磷和悬浮颗粒物有较好的去除效果;中段深潭区通过强化的微生物活性能有效去除铵态氮与亚硝态氮;下游T-型坝能较好地拦截并沉积河口冲刷物质,但需对其定期清理以防引发二次污染.河口生态工程运行初期较好地改善了河道结构并提升了河流自净能力,对河流生态恢复最具指示作用的水质指标溶解氧饱和度、铵态氮去除率在工程实施后较工程实施前平均分别提高了14.5％、14.7％.     

河口人工湿地植物配置与景观建设维护研究——以沈阳市辉山明渠河口湿地为例

以沈阳市辉山明渠入浑河河口湿地为研究对象,通过植物适应性分析、湿地植物选择、湿地植物优化配置、景观合理性配置等综合调控措施,使辉山明渠入浑河水质得到有效改善、湿地生物多样性得到恢复、人工湿地生态系统稳定性增强、形成独具特色的河口湿地景观。     

河口区养殖塘水-气界面N2O扩散通量比较

以闽江河口区水产养虾塘为研究对象,于2017年6~11月,采用漂浮箱法和扩散模型法同步原位观测了养殖塘N₂O排放通量.结果表明,研究期间悬浮箱法和扩散模型法获得的养殖塘水－气界面N₂O通量变化范围分别为（0.38±0.05）~（20.63±5.63）μg/（m²·h）和（2.77±0.52）~（17.23±2.27）μg/（m²·h）,随时间推移均呈现“增加-降低-增加-降低”的双峰变化特征.两种方法观测的N₂O通量均与水温、水体硝酸盐氮（NO₃^--N）和氨氮（NH₄⁺-N）浓度呈现显著正相关关系（P<0.05）,与水体溶解氧（DO）呈现出显著负相关关系（P<0.05）.悬浮箱法与不同扩散模型法测定的N₂O排放通量大小排序表现为：模型DM_RC01>悬浮箱法>模型DM_CL98>模型DM_W92a>模型DM_MY95>模型DM_CW03>模型DM_LM86.相比其他几种模型方法,模型RC01与悬浮箱法测得的养殖塘水－气界面N₂O通量相关性系数最高.本研究结果初步表明,今后进行东南沿海河口区养殖塘N₂O通量的大尺度观测研究时,可考虑选择RC01模型法来代替悬浮箱法进行测定,进而减小人力及物力的投入.     

丹江口水库典型库湾及支流沉积物重金属污染分析及生态风险评价

对丹江口水库上游汉江支流及库湾沉积物中6种重金属元素的污染特征进行分析,采用效应阈值标准(NYSDEC)和Lars Hkanson潜在生态风险指数评价重金属的污染程度和环境风险。研究表明,库湾沉积物与支流沉积物中Ni、Pb含量较为接近;库湾沉积物中Cd、Cr、Cu、Zn含量分别高达186、2712、9991、4783 mg/kg,均超过支流沉积物中相应重金属含量2倍以上。各采样点表层（0~10 cm）沉积物中Pb含量均低于LEL值（最低效应阈值）,Cd、Ni含量均介于LEL值和SEL值（最高效应阈值）之间,而Cr、Cu、Zn含量均有超过SEL值的现象发生。考察沉积物重金属的富集程度发现各采样点表层沉积物中Ni和Pb均未发生富集,而Cd、Cr、Cu和Zn均存在不同程度的富集,其平均富集系数分别为712、180、163和284。根据重金属含量的相关性可知Ni和Pb主要来自于天然地球化学来源,而Cd、Cr、Cu和Zn则主要受人为源影响。以丹江口库区土壤（黄棕壤）中重金属背景值为参比,发现表层沉积物总体处于高生态风险,且以Cd生态风险为主;参与评价的5种重金属潜在生态风险程度顺序为Cd＞Cu＞Cr＞Zn＞Pb