Spatial variations in CO2 fluxes in a subtropical coastal reservoir of Southeast China were related to urbanization and land-use types

Carbon dioxide (CO2) emissions from aquatic ecosystems are important components of the global carbon cycle, yet the CO2 emissions from coastal reservoirs, especially in developing countries where urbanization and rapid land use change occur, are still poorly understood. In this study, the spatiotemporal variations in CO2 concentrations and fluxes were investigated in Wenwusha Reservoir located in the southeast coast of China. Overall, the mean CO2 concentration and flux across the whole reservoir were 41.85 ± 2.03 µmol/L and 2.87 ± 0.29 mmol/m2/h, respectively, and the reservoir was a consistent net CO2 source over the entire year. The land use types and urbanization levels in the reservoir catchment significantly affected the input of exogenous carbon to water. The mean CO2 flux was much higher from waters adjacent to the urban land (5.05 ± 0.87 mmol/m2/hr) than other land use types. Sites with larger input of exogenous substance via sewage discharge and upstream runoff were often the hotspots of CO2 emission in the reservoir. Our results suggested that urbanization process, agricultural activities, and large input of exogenous carbon could result in large spatial heterogeneity of CO2 emissions and alter the CO2 biogeochemical cycling in coastal reservoirs. Further studies should characterize the diurnal variations, microbial mechanisms, and impact of meteorological conditions on reservoir CO2 emissions to expand our understanding of the carbon cycle in aquatic ecosystems.     

城市不同类型水体有色可溶性有机物来源组成特征

过去几十年里,我国飞速的工业活动和城市化进程对城市地表水体生态系统产生巨大影响,地表水体水质变化直接影响城市居民用水安全、城市景观维护及城市热点区域碳循环过程.通过2020年6月采集长春市各类水体（城市河流、公园湖泊及水库）共50个样品,结合光谱吸收及三维荧光光谱-平行因子分析法（EEMs-PARAFAC）分析了各类水体的有色可溶性有机物（CDOM）光学特性、组成特征及潜在来源.结果表明,长春市城市河流DOC浓度显著高于水库水体（t-test,P<0.05）.城市河流水体的CDOM吸收系数a₂₅₄均值显著大于公园湖泊和水库（t-test,P<0.05）,表明城市河流水体中CDOM浓度最高.CDOM光谱吸收斜率S_275-295与光谱吸收斜率比S_R均值均表现为公园湖泊>水库>城市河流（t-test,P<0.001）.平行因子分析法解析三维荧光光谱得到3个荧光组分,陆源类腐殖酸C1（E_x=260 nm,E_m=452 nm）、微生物作用类腐殖酸C2（E_x=245/290 nm,E_m=388 nm）和类色氨酸C3（E_x=275 nm,E_m=340 nm）.城市河流水体各组分荧光强度均值均显著高于公园湖泊与水库（t-test,P<0.005）,水库水体陆源类腐殖酸C1荧光强度均值显著高于微生物作用类腐殖酸C2和类色氨酸C3（t-test,P<0.005）,城市居民生活污水排放对长春市城市水体,尤其是城市河道中有机碳贡献较大,且该部分有机质中微生物降解潜力强的类蛋白组分贡献率高.因此,应加强城市污水排放管控以有效保障长春市城市水体经济、环境与生态功能的发挥.     

万安水库春季二氧化碳分压的分布规律研究

为研究河道型水库二氧化碳释放特征,于2009年5月利用喷淋-鼓泡式平衡器-非分散红外检测器系统对万安水库二氧化碳分压[P(CO2)]进行了走航观测,并比较了入库水体和出库水体p(CO2)特征.结果表明,水库入库水体章水、梅江、桃江都具有很高的二氧化碳分压,分别为211.5、91.7、259.7 Pa;走航结果表明库区来...     

提升水库下游河流水质的生态放流量确定和可行性分析

大型水利枢纽工程在防洪、发电、供水、航运等诸多方面发挥巨大作用的同时,也改变了河流的天然水文情势,导致下游河流流量减少,削弱了河流水体的自净能力,威胁河流生态系统功能和物种多样性.在此背景下,选定松辽流域石头口门水库及其下游饮马河为研究对象, 首先分析了饮马河主要污染组分COD和NH₃-N浓度的变化趋势以及前期石头口门水库的生态放流措施对下游河流水环境质量的改善效果,然后基于河流水动力和水质模型,通过目标水质反推水库的生态放流量,从而拟定了一套进一步提升河流水环境质量的水库生态放流方案.最后基于水库均衡分析论证了方案的可行性.研究结果表明,原有的水库生态放流计划实施后,劣V类水体同比减少54.55%,效果较为明显.为了满足“十四五”水质目标,进一步提升河流水质,除10月和12月以外,其它月份的生态放流量均需要提高,年生态补水量增加1425万m³,能够满足水库的供水、灌溉需求和蓄水计划,方案具有可行性,能够有效缓解河流水体污染,提升水质.     

低水位运行对天目湖水库水质与生态的影响

2008年8月天目湖沙河水库开始进行除险加固施工,施工期间水库平均水位比2004—2008年平均值低1.73 m,对此期间水质、浮游生物等变化情况进行实地监测,研究低水位运行对沙河水库水质和生态的影响。结果表明,2008年9月—2009年8月低水位运行期间,水体对于外源营养盐输入的缓冲能力减弱,ρ(TN)浓度峰值与强降雨过程有关,1次早春暴雨(2009年2月17日—2月27日)即导致水体ρ(TN)由0.92升高到2.09 mg.L-1,直到夏季暴雨期后才回归正常;ρ(TP)主要受浮游植物生物量和悬浮物含量影响,低水位运行对其影响不大;2009年夏季浮游植物中蓝藻门比例明显高于2008年同期,说明整体藻类群落结构向偏富营养化状态转化;2009年6—8月原生动物平均丰度为1 730 L-1,轮虫为4 188 L-1,轮虫丰度较2008年同期增加近1倍,桡足类平均丰度较2008年同期下降21%,枝角类丰度变化剧烈;2009年夏季水库水体Chl-a营养状态指数高于2008年同期。总体而言,低水位运行期间整体生态系统的脆弱性增强,浮游动物、浮游植物、营养盐等生态系统基本要素的波动大大增加,环境条件变化对水库的冲击效果变...     

广东省不同水库底泥理化性质对内源氮磷释放影响

采用分级浸取分离方法,分析了广东省10个典型水库底泥的氮磷营养形态分布和污染状况;并通过模拟覆水试验,研究了不同水库底泥氮磷形态及理化性质对内源氮磷释放的影响。结果表明：广东省10个水库底泥氮磷污染较为严重,全氮含量为0.33~3.31 g.kg^-1,平均值为1.70 g.kg^-1;全磷含量为0.14~2.63 g.kg^-1,平均值为1.31 g.kg^-1。底泥氮磷主要以可转化态形式存在,可转化态氮磷含量占总氮磷含量百分比分别为41.2%~71.4%和53.6%~93.2%。底泥内源氮磷的释放主要受氮磷的赋存形态和含量的影响,水库底泥总氮的释放量与离子交换态氮（IEF-N）、碳酸盐结合态氮（WAEF-N）、铁锰氧化物结合态氮（SAEF-N）呈极显著正相关关系,相关系数分别为0.931、0.814、0.807;总磷的释放量与碳酸盐结合态磷（WAEF-P）、铁锰氧化物结合态磷（SAEF-P）呈极显著正相关,相关系数分别为0.960、0.957;这几种氮磷形态是上覆水体中氮磷的重要来源。同时底泥内源氮磷释放还与底泥机械组成有关,其中总氮和总磷释放量与底泥黏粒质量分数呈显著正相关,相关系数分别为0.738、0.638;而总氮的释放量与底泥砂粒质量分数呈显著负相关,相关系数为-0.685。这可能与可转化态氮磷更多的分布在细粒级底泥中有关,细颗粒底泥氮磷释放是上覆水体氮磷的主要来源。     

南方某水库水体中抗生素生态与健康风险研究

环境中大量残留的抗生素将对生态环境和人体健康造成潜在危害。本研究采用风险商值法(RQ)评价了林肯霉素、红霉素(脱水)、罗红霉素、磺胺甲噁唑、磺胺二甲嘧啶、头孢呋辛、头孢氨苄、甲硝唑、阿莫西林和氯霉素10种抗生素对南方某水库水体产生的生态风险,并对10种抗生素进行了化学非致癌物风险评价。结果表明,7个采样点中共检出8种抗生素,残留量在1.2~130.0 ng·L~(-1)之间。红霉素(脱水)、林肯霉素、磺胺甲噁唑这3种抗生素在丰水期、枯水期的所有采样点均有检出,磺胺二甲嘧啶和头孢呋辛在枯水期的检出率也为100%,而氯霉素和阿莫西林在7个样点均未检出。风险评价结果表明,除个别样点外,该水库抗生素残留的整体风险不高。丰水期和枯水期A河水体中磺胺甲噁唑的生态风险商大于1,A河(丰水期和枯水期)、B河(丰水期)和库中3号样点(枯水期)的联合毒性风险商大于1,表明这3个样点的抗生素残留对生态环境存在较严重的威胁,其余采样点抗生素的联合毒性风险商处于0.1到1之间,需长期观测其抗生素的环境动态,以避免高风险危害的发生。该水库10种抗生素残留引起的非致癌物风险数量级在10~(-1)5到10~(-1)2之间,说明该水库中10种抗生素通过饮水途径引起的非致癌风险很低,远低于可接受风险水平,甚至远低于可忽略风险水平。     

基于k/v比值的库岸涉水滑坡分类

滑坡的分类是一切滑坡研究与治理的基础和前提.在总结分析一般滑坡的分类方法基础上,针对库岸涉水滑坡水动力条件复杂多变的特殊性,选择渗透系数k和库水位升降速率v这两个具有对立统一关系的决定性参数作为分类因子,提出了基于k/v比值的库岸涉水滑坡分类方法,并阐述了其合理性及理论意义.该分类方法将库岸涉水滑坡分为k/v＞1型和k/v＜1型两个类别,是一种动态的分类.该方法的提出突破了对滑坡分类的常规思维,有助于解决系统动力学在滑坡稳定性分析和预测中所面临的困境,适应滑坡稳定性研究的发展趋势,具有一定的可借鉴性和指导意义.     

右江百色水库下游断面低溶解氧形成原因分析

广西右江东笋断面溶解氧(DO)呈现5—11月浓度较低,12月及1—4月浓度较高的变化规律。从水温、藻类呼吸、沉积物耗氧、有机物耗氧、上游来水等方面分析了东笋断面低DO形成的原因。结果表明,5—11月东笋断面DO浓度较低,主要是受夏季高温和水利工程运行等非污染型因素的影响。右江流域夏秋季水温较高,限制了水体DO浓度的上限。热分层现象导致百色水库中层水体DO浓度较低,而水利枢纽发电时的下泄水正是中层水体,因此,下泄水DO浓度低是导致5—11月东笋断面DO浓度低的主要原因。东笋河段沉积物和有机物耗氧对DO浓度的影响很小,藻类呼吸作用对DO浓度的影响有限。     

新安江水库河口区水质及藻类群落结构高频变化

水库库尾区的水环境多变,是水库生态系统突变的重要策源地.为探究大型水库水源地水环境演变特征及其突变的促发机制,以新安江水库为例,通过库尾河口断面18个月水质浮标的高频记录及3 d一次的藻类群落结构人工鉴定数据等,分析了气象水文过程影响下的水库库尾区的水温、溶解氧、浊度及营养盐等环境指标及藻类群落结构的高频变化特征,揭示了降雨、入流及季节温度变化等关键气象水文过程对水库水质及藻类群落结构的影响机制.结果表明:①在27 m深的河流入库区的水体温度和溶解氧存在明显的季节分层,相应水体藻类叶绿素a和营养盐等指标也同步发生分层,水温分层从气温达到14℃以上的3月中旬开始,至气温降至24℃后的10月中旬结束,期间较大降雨和入流多次破坏水温分层;②河道入库区水体氮、磷等营养盐变幅大,总磷浓度变幅为0. 011～0. 188 mg·L~(-1)之间,总氮浓度变幅为0. 75～2. 76 mg·L~(-1)之间,总磷和总氮中的溶解态占比分别为56%及88%,降雨入流对水体营养盐浓度影响巨大,3 d的累积降雨与水体氮、磷浓度显著正相关,3～6月(雨季)的营养盐含量明显高于其他月份(P 0. 001),藻类的季节性增殖反过来也会影响水体总磷浓度;③藻类群落结构及其优势属呈现明显的季节变化,在总体硅藻门类占优的背景下,蓝藻、绿藻、隐藻等在不同季节形成明显峰值,蓝藻在7～10月的夏秋季形成明显的生物量峰值,其峰值形成原因除了高温之外,还与暴雨入流有关.蓝藻主要优势属为束丝藻属(Aphanizomenon spp.)、微囊藻(Microcystis spp.)及颤藻(Oscillatoria spp.)等,绿藻峰值与蓝藻基本同步,优势属为盘星藻属(Pediastrum spp.)和新月藻属(Closterium spp.),隐藻在3～5月形成峰值,优势属为隐藻属(Cryptomonas spp.),硅藻门中的优势属分别为脆杆藻属(Fragilaria spp.)、小环藻属(Cyclotella spp.)、针杆藻属(Synedra spp.)及直链藻属(Melosira spp.)等;④入库流量、温度、水位、透明度、总氮、总磷及氮磷比等均为影响藻类优势属演替的主要因子,秋冬季节的控制因子为气象水文条件,而夏秋季节则受气象水文及营养盐的共同控制.本研究表明强降雨过程能对水库库尾区水环境及水生态系统结构产生巨大冲击,是水库藻类水华发生的可能诱发因子,通过对该过程的规律认识及关键指标监测,能够为水库水源地水质风险提供预警信息.