河流潜流带颤蚓生物扰动对沉积物渗透性的影响研究

为了探究河流沉积物中底栖动物扰动对沉积物渗透性的影响,以渭河陕西段为研究对象,通过原位采样,布置不同颤蚓密度的试验管,进行室内颤蚓生物扰动对渗透系数影响的模拟实验测试.同时,通过对不同颤蚓密度下垂向渗透系数和沉积物指标进行相关分析和回归分析,研究颤蚓密度大小对渗透系数变化、沉积物表层特征、成分及渗透性变化的影响.结果表明,在研究时段内,渗透系数在白天和晚上的变化程度小于在整个试验时段上的变化程度;光照条件对颤蚓扰动作用影响不明显;沉积物的渗透系数在颤蚓密度约为1.0 ind.·cm-2时达到最大值,颤蚓密度越大,沉积物表面越粗糙,沉积物厚度变化程度越大,沉积物成分变化越大,沉积物颗粒有变小趋势,浮泥含量增加.颤蚓生物扰动作用能够影响沉积物的渗透性能,当颤蚓密度小于一定量值时,颤蚓生物扰动对沉积物渗透性有加强作用;而颤蚓密度大于一定量值后,颤蚓生物扰动对沉积物渗透性有减弱作用,这一颤蚓密度量值大致在2.0~2.5 ind.·cm-2之间.研究表明,颤蚓通过生物扰动改变沉积物的内部和表层结构、沉积物成分组成等,以此破坏或加强沉积物中细小颗粒物的阻塞,致使沉积物的渗透性能增强或减弱.     

黄河三角洲水质对底栖动物群落结构的影响

于2019年7月在黄河三角洲国家级自然保护区对水体理化指标和大型底栖动物进行了野外采集及室内分析,获得了研究区水质状况及底栖动物群落的结构特征与空间分布现状.研究结果显示,此次采集到的底栖动物共69种,隶属于4门16目33科37属.底栖动物的平均密度为99.19 ind.·m-2,平均生物量为3.24 g·m-2.AB...     

天鹅洲故道底栖动物群落特征及水质生物学评价

于2011年1月、5月、7月和10月按季度对天鹅洲长江故道底栖动物进行采样调查,并根据底栖动物群落结构对水质进行了生物学评价.结果表明:天鹅洲故道底栖动物有30种,其中水生昆虫14种,占46.67%;寡毛类8种,占26.67%;软体动物6种,占20.00%;其它类2种,占6.67%.优势种类为菱附摇蚊(Clinotanypus)、指突隐摇蚊(Cryptochironomus digitatus)、克拉泊水丝蚓(Limnodrilus claparedeianus)、霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri).底栖动物年均密度为558.37 ind·m-2,最大密度出现在冬季,春季最低;底栖动物年均生物量为14.03 g·m-2,最大生物量出现在秋季,春季最低.10个采样点中,其中8号年均密度最大,为1986.00 ind·m-2,7号年均生物量最大,为50.22 g·m-2,而6号年均密度和生物量都最小,分别为98.00ind·m-2和0.85 g·m-2.利用Shannon-Wiener多样性指数(H’)、Margalef丰富度指数(d)、科级生物指数(FBI)和综合生物污染指数(BI)对故道水质进行综合评价,显示故道水体处于中-重污染(Ⅲ-Ⅳ),相比2003~2004年(Ⅱ)其水质污染状况有所下降.     

海南陵水新村港与黎安港海草特别保护区大型底栖动物群落结构与多样性

根据2004~2013年监测结果表明,陵水新村港与黎安港海草特别保护区内共记录到大型底栖动物53科95种,从种类组成来看,软体动物占优势。2009~2013年,保护区海草床大型底栖动物的平均丰度为137.53 ind/m2,平均生物量为167.57 g/m2;基于丰度进行的CLUSTER聚类分析和MDS标序图显示,2009~2013年间保护区内大型底栖动物分为2个组,与沉积物有机碳含量显著相关。多样性指数反映各年份生物多样性差异较大。通过BIOENV分析,影响其群落结构的主要环境因子有沉积物有机碳含量、中值粒径(Mdф)、四分位差(QDф)以及海草盖度。ABC曲线显示,除2011年的新村港没有受到扰动外,保护区内其他年份的大型底栖动物均受到不同程度的扰动或者倾向于受到中等程度的扰动。与2002年调查数据比较发现,保护区海草床大型底栖动物的丰度和生物量均显著下降。由此可知,保护区近年来受人类活动影响较大,出现了不同程度的污染,导致大型底栖动物群落结构发生变化。     

春季北京市河流大型底栖动物群落结构特征及影响因子分析

2019年春季(3～5月)在北京市开展了17个水体20个断面的大型底栖动物调查,分析其群落结构特征与环境因子的关系.共采集并鉴定出大型底栖动物64个分类单元(种),分属3门6纲32科.结果发现,北京不同区域河流大型底栖动物的密度组成、优势种和物种数存在较大的空间差异,山区是水生昆虫密度最大的区域,平均密度为33.95ind.·m~(-2),主要优势种为蚋科(Simuliidae sp.)、纹石蛾(Hydropsyche sp.)和高山似突摇蚊(Paraciadius alpicola);郊区摇蚊幼虫和寡毛纲的平均密度最大,分别为82.58ind.·m~(-2)和36.21ind.·m~(-2),主要优势种为小云多足摇蚊(Polypedilum nubeculosum)和苍白摇蚊(Chironomus pallidivittatus);市区以腹足纲的密度最大,为88.75ind.·m~(-2),主要优势种为铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)和梨形环棱螺(Bellamya purificata).市区和郊区发现的物种数均比山区多14种.CCA典范对应分析结果表明,营养盐浓度是影响郊区大型底栖动物群落结构的主要因素,人类活动强度和水温是影响市区和山区大型底栖动物群落结构的主要因素.     

贵州草海底栖动物汞分布及其对沉积物汞的响应特征

以国家自然保护区贵州草海湿地为研究对象,系统采集草海湖中深水区和湖边浅水区生长的底栖动物,测定其总汞和甲基汞,探讨底栖动物汞和甲基汞分布特征及其对沉积物汞的响应特征,并评估了其面临的汞污染风险.结果表明,底栖动物总汞含量范围为0.51~46.55 ng·g~(-1)(均值7.82 ng·g~(-1)),甲基汞含量范围为0.04~27.71 ng·g~(-1)(均值4.31 ng·g~(-1)),低于其他自然保护区报道的底栖动物的汞含量.对比发现,夏季底栖动物总汞和甲基汞含量均高于其他季节;湖边点底栖动物总汞和甲基汞含量均高于湖中点同种类底栖动物汞含量,这与沉积物中甲基汞含量的空间分布特征一致,却与沉积物总汞含量空间分布特征相反,且中华圆田螺甲基汞含量与沉积物甲基汞含量呈显著相关(r=0.52,P0.05),表明湖边浅水区沉积物汞的甲基化程度、生物可利用性都明显高于湖中深水区.湖中湖边沉积物有机质的含量差异以及湖边沉积物存在干湿交替可能导致了这种明显的差异.底栖动物对水体或沉积物总汞和甲基汞的富集系数均较高,这些高富集系数足以引起对草海湿地水生食物链中汞污染风险的重视.     

乌江主要支流夏季底栖动物群落组成及其与汞污染的相关性

对贵州省境内乌江流域的16条主要支流进行了底栖动物调查,共获底栖动物78种,分别隶属于4门7纲17目39科,密度为22～21 712 m-2. 瓮安河及其下游各支流底栖动物的种类和数量较丰富,上游各支流的种类和数量则较少. 从群落相似性看,上游支流以节肢动物占优势,群落组成较相似,中下游支流以软体动物占优势,群落组成差别较大. 以HAKANSON的潜在生态危害系数法进行评价,结果表明,流域中底泥汞生态危害程度表现为轻微、中等或强度危害. 底栖动物物种数和密度与底泥汞的潜在生态危害系数均呈负相关关系,但相关性不显著(R分别为-0.32和-0.12,P＞0.01),因此,流域汞污染对底栖动物的影响还有待进一步研究.      

淮河流域典型河流夏秋季底栖动物群落特征及其与环境因子的关系

大型底栖无脊椎动物是河流生态系统的重要组成部分,对水生态环境的变化极为敏感,其群落结构特征可有效指示河流水质及生态健康状况.为掌握淮河流域主要河流强人为干扰下水生态健康状况,分别于2014年夏季和秋季对淮河干流及其主要支流上27个站点进行水质、沉积物及底栖动物采样分析,运用统计方法分析了该区域底栖动物组成、优势种、生物多样性、群落结构时空特征以及与环境因子的关系.结果表明两季共获62个分类单元,4297个底栖动物,主要以软体动物门(Mollusca)和昆虫纲(Insecta)为主,其中昆虫纲主要为双翅目(Diptera)、蜉蝣目(Ephemeroptera)和蜻蜓目(Odonata),分别占昆虫纲分类单元数的33.33%、21.21%和18.18%.其次,夏季平均密度为74.21 ind·m~(-2),平均生物量为7.89 g·m~(-2),优势种为米虾属(Caridina)和铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa);秋季平均密度为27.53 ind·m~(-2),平均生物量为1.13 g·m~(-2),优势种则为米虾属、直突摇蚊属(Orthocladius)、四节蜉属(Baetis)和环足摇蚊属(Cricotopus),但t检验差异分析发现,夏秋两季生物密度无显著空间差异(p=0.135),而生物量空间分布则表现出极显著差异(p=0.002).对比发现两季生物丰度的差异主要由软体动物门与甲壳纲(Crustacea)贡献;同时,昆虫纲类丰度分布也表现出季节性,夏季毛翅目(Trichoptera)明显多于秋季,而双翅目和蜉蝣目则显著少于秋季.冗余分析(RDA)发现水温、p H、总氮和沉积物重金属(Cd、Pb、Hg)的梯度变化是该区域底栖动物群落结构变化的主要驱动因子;其次,闸坝运行、边坡固化、岸边植被带及采砂活动等对底栖动物的栖息地与空间分布同样是重大干扰.     

城市河流沉水植物与大型底栖动物群落的关系

城市河流渠道化造成河流水生态系统普遍退化,重建水生生物栖息地,修复城市河流水生态系统成为近年来的研究热点.针对水生植物修复对大型底栖动物群落演替影响的科学问题,选择北京清河4个沉水植物修复河段为研究区域,于2012~2013年期间开展河流大型水生植物与大型底栖动物的季节动态监测,利用聚类分析、排序分析和方差分析比较水生植物修复区和对照区的大型底栖动物群落差异.研究结果表明采用沉水植物修复对大型底栖动物的密度、生物多样性和群落结构的稳定恢复具有显著效果,但不同叶片形态的沉水植物中底栖动物的密度、物种数、生物多样性和功能摄食类群的组间方差不显著,表明采用不同形态植被修复对大型底栖动物群落的恢复和次生演替的生态效应较为一致.大型底栖动物以直接收集者为绝对优势类群,表明沉水植物通过稳定局部微生境的底质和流速条件,为大型底栖动物提供更为适宜的生境条件,促进河流沉积物中的有机质转化.     

鄱阳湖大型底栖动物时空演变特征及驱动因素

于2019年7月对鄱阳湖133个样点大型底栖动物进行调查,分析其群落结构与环境因子之间的关系.结果表明,共记录底栖动物48种,隶属7纲16目22科38属,全湖底栖动物的平均密度和生物量分别为158.38ind/m²和173.76g/m²,现阶段优势种主要为河蚬、铜锈环棱螺和大沼螺.将全湖分为5个湖区：北部湖区、西北部湖区、中部湖区、东部湖区和南部湖区,单因素方差分析表明不同湖区水体理化指标差异显著（ANOVA,p<0.05）,沉积物环境指标差异不显著.相似性分析结果表明不同湖区底栖动物群落结构差异性显著,北部湖区生物多样性显著高于其它湖区.典范对应分析表明水深、溶解氧、浊度、总磷、叶绿素a、烧失量和底质类型与底栖动物群落结构显著相关.与历史研究相比,鄱阳湖底栖动物多样性下降明显,优势种由大型软体动物逐渐演变成小型软体动物和昆虫类.鄱阳湖采砂、水文情势变化和水生植被衰退是影响鄱阳湖大型底栖动物群落结构演替的主要环境因素.     

Observation of bioturbation and hyporheic flux in streambeds

In the Elkhorn River, burrows, tubes, and sediment mounds created by invertebrate bioturbation were observed in the exposed streambed and commonly concentrated on the fine-sediment patches, which consist of silt, clay, and organic matter. These invertebrate activities could loosen the thin layer of clogging sediments and result in an increase of pore size in the sediments, leading to greater vertical hydraulic conductivity of the streambed (K _v ). The measurements of the vertical hydraulic gradient across the submerged streambed show that vertical flux in the hyporheic zone can alter directions (upward versus downward) for two locations only a few meters apart. In situ permeameter tests show that streambed K _v in the upper sediment layer is much higher than that in the lower sediment layer, and the calculated K _v in the submerged streambed is consistently greater than that in the clogged sediments around the shorelines of the sand bars. Moreover, a phenomenon of gas bubble release at the water-sediment interface from the subsurface sediments was observed in the groundwater seepage zone where flow velocity is extremely small. The bursting of gas bubbles can potentially break the thin clogging layer of sediments and enhance the vertical hydraulic conductivity of the streambed.     

Influence of Chironomid Larvae on oxygen and nitrogen fluxes across the sediment-water interface (Lake Taihu, China)

The microscale distribution of oxygen,the nitrogen flux and the denitrification rates in sediment inhabited by chironomid larvae(Tanypus chinensis) were measured in eutrophic Lake Taihu,China.The presence of the chironomids in the sediment increased the oxygen diffusional flux from 10.4 ± 1.4 to 12.7 ± 2.5 mmol O 2 /(m 2 ·day).The burrows of the larvae represented "hot spots" and strongly influenced the nitrogen cycles and diagenetic activity in the sediment.The results indicate that the bioturbation effects of Tanypus chinensis chironomid larvae increased the capacity of the sediment as a sink for nitrate and a source for ammonium.Nitrate influx and ammonium outflux were increased 8.8 and 1.7 times,respectively.Under bioturbation,the amount of nitrate consumed was greater than the amount of ammonium released.The total denitrification rate was also enhanced from 0.76 ± 0.34 to 5.50 ± 1.30 mmol N/(m 2 ·day).The net effect was that the bioturbated sediments acted as a net sink for inorganic nitrogen under direct and indirect bioturbation effects compared to the control.     

生活垃圾非饱和渗透性质测定的多步出流方法

传统土壤渗透性测量方法直接测量填埋生活垃圾的渗透性质误差较大.本实验现场测定六里屯填埋场原状垃圾土饱和含水率和饱和渗透系数,其平均含水率随填埋深度增加而增大,平均渗透系数为0.018 5mm·s^-1.在保证容重相同条件下,用多步出流法实验室测定扰动样品水分特征曲线和非饱和渗透系数.运用渗压出流和理论拟合测试技术,为建立渗透参数的随机分布模型提供参数测定方法.实验结果与模型显著相关.通过实验及模型模拟,揭示了填埋垃圾水分特征曲线的变化规律,证明多步出流法是适用于填埋场非饱和渗透性质测定的有效方法.     

三峡水库蓄水至175 m后干流沉积物磷蓄积特征及释放潜力

为揭示三峡水库首次蓄水至175 m后,干流柱状沉积物磷的蓄积特征及其影响因素,于2010年10月下旬采集了三峡水库干流云阳至秭归等5个断面柱状沉积物样品,分析了沉积物粒径、有机质、矿物成分、总磷等理化特征,采用分级提取法分析了柱状沉积物各形态磷分布特征,并对三峡水库柱状沉积物磷的释放贡献率进行估算.结果表明,三峡水库干流柱状沉积物p H在7. 3～7. 8间,总体呈中性.沉积物组成以粉砂为主,含量为49. 4%～78. 6%,黏土为20. 6%～50. 6%,含砂量低于4. 4%,各断面中值粒径沿深度呈现出阶段性地增加或降低趋势.沉积物有机质含量为12. 94～53. 43 g·kg~(-1),从云阳至秭归断面沉积物有机质含量略有增加,碳氮比在4. 00～11. 64之间.三峡水库沉积物总磷为861. 86～1 024. 54 mg·kg~(-1),同一断面沉积物总磷垂向变化较小,且没有随深度变化呈现规律性变化趋势.三峡沉积物磷形态以钙磷为主,约占总磷含量的47. 83%～73. 90%,其余各形态磷所占比例较小.不同断面间磷形态垂向变化趋势差异较大.可交换态磷、铝磷及铁磷在个别断面表层0～4 cm范围内含量相对较高,而在16～20 cm处大部分断面沉积物各形态磷均不随深度发生变化.在同一深度下,不同断面生物可利用磷(可交换态磷、铁磷、铝磷之和,Bio-P)的含量及相对含量沿程分布趋势较为明显,从云阳至秭归断面均表现为沿程增加趋势. Bio-P相对含量为2. 78%～7. 05%,整体而言,三峡水库干流沉积物内源释放风险较小.沉积物生物可利用磷与有机质含量呈显著正相关(P 0. 05,N=50),有机质的分布和转化将影响三峡水库沉积物中磷的迁移和转化.     

渭河陕西段沉积物中总磷、总氮时空分布特征及其影响因素研究

为探究沉积物中总磷、总氮的时空分布特征及其影响因素,以渭河陕西段5个研究点为例,分别于2013年夏季(6月)和冬季(12月)进行两次采样,通过野外实验对水温、p H、电导率、溶解氧、流速等环境因子的测定,结合室内实验对沉积物中总磷、总氮含量的测定和粒度分析,研究沉积物中总磷、总氮的时空分布特征,以及各环境因子与其相关性.结果表明,大多数研究点沉积物中总磷、总氮含量在垂向上呈现先减小后增大再减小的趋势;在季节上呈现夏季含量高于冬季含量的趋势,其中各研究点夏季沉积物中总磷含量平均值为15.79 g·kg-1,总氮含量平均值为5.50 g·kg-1,而冬季沉积物中总磷含量平均值为5.91 g·kg-1,总氮含量平均值为2.46 g·kg-1;通过沉积物氮、磷元素含量与各环境因子的相关性分析,发现影响沉积物中总磷、总氮含量的环境因子主要有温度、p H、电导率和溶解氧.     

基于原位被动采样技术研究巢湖沉积物和水体中PAHs的垂直分布及其界面交换

沉积物-水体界面处分子扩散是污染物的一个重要地球化学过程,也是判断沉积物是否为上层水体中污染物汇或源的主要依据.本研究利用低密度聚乙烯膜(LDPE)为吸附相的原位被动采样器,同步确定了巢湖西半湖南淝河入湖口处不同深度的上层水体和沉积物孔隙水中13种多环芳烃(PAHs)浓度,并计算了它们在沉积物-水体界面的分子扩散通量.结果表明,3种性能参考化合物(PRCs)在上层水体中的解析速率较沉积物孔隙水中大,相应地,水体中LDPE膜对PAHs的吸附速率高于沉积物孔隙水.水体中13种PAHs总浓度(130～250 ng·L~(-1))低于沉积物孔隙水(180～253 ng·L~(-1)),且均以低环PAHs为主.2～3环PAHs浓度在上层水体中无明显的垂直变化,但4～6环PAHs浓度呈现随深度增加而降低的趋势.沉积物孔隙水中PAHs浓度的垂直变化规律反映了历史强排放过程.研究区域PAHs在沉积物-水体界面的交换通量变化范围为-384～1445 ng·m~(-2)·d~(-1),除Flu和Pyr外,其它PAHs均从沉积物向水体释放,反映了底部沉积物是上层水体中PAHs的重要二次污染源.     

厦门市海水浴场泳季水质状况分析与污染防治对策

为调查厦门市海水浴场泳季水质状况,并为监测管理工作提出对策建议,根据１９９７．５－１０月对厦门市３处有代表性的沙滩海水浴场主要水质指标,如粪大肠菌群（ＦＣ）、ＤＯ、ＳＳ及石油类等的监测分析,确认ＦＣ为主要污染因子,因其含量单次测值差差异十分显著,采用数理统计方法研究其含亘的时空分布及变化,研究表明,３浴场水质状况基本符合本市潮间带功能区划的相应要求,建议加强对沙滩浴场的综合整治和陆源污水排海方式的     

淮河干流及主要支流夏季浮游植物群落生物多样性评价

浮游植物是水生态系统的重要组成部分,其群落变化与水体环境条件密切相关,是反映河流健康的主要生物指标.为揭示淮河流域浮游植物群落特征及其与水质的相互关系,于2015年夏季对淮河流域典型水体—淮河干流、沙颍河、涡河和淠河进行系统的水质及浮游植物调查,探明浮游植物群落及其空间分布特征,并结合水体理化指标和生物指数进行水质评价.结果表明,淮河干流及主要支流27个点位中共获得浮游植物8门71属153种,主要隶属于绿藻门(Chlorophyta)、硅藻门(Bacillariophyta)、蓝藻门(Cyanophyta).浮游植物密度为0.019×10~5~131.824×10~5ind·L~(-1),不同河段浮游植物分布表现出较为显著的空间差异性,平均密度大小呈现沙颖河淮河干流涡河淠河的特点.非参数多维尺度分析(Non-metric Multidimensional Scaling,NMDS)表明,淮河干流、淠河和涡河的浮游植物群落组成和结构的相似性较高,而与沙颍河的浮游植物群落存在一定的差异.Shannon多样性指数H'介于0.78~3.21之间,Margalef丰富度指数D介于1.03~4.79之间,Pielou均匀度指数J介于0.12~0.73之间.水质生物评价结果显示,淮河流域大部分水体处于中等污染状况,部分点位处于重污染状况,其结果与水质综合污染指数评价结果具有较好的一致性.研究结果可为淮河水污染防治和水生态修复提供基础依据.