地球与环境

EARTH AND ENVIRONMENT

访问量:53540

西南筑坝河流物质循环及其生态效应专辑

  • 序言

    王宝利;

    <正>筑坝是目前最为显著的人为扰动河流事件。迄今为止,世界上约70%以上的河流被大坝拦截,且大坝修建的数量还在增加。水库可以用来发电、供水、防洪和改善航行,但却阻断河流连续体而影响其生态环境。大坝的物理阻隔减少了河流泥沙向下游的输送,影响了洄游鱼类的迁徙;水体滞留时间的增加影响了生源要素的生物地球化学循环,改变了温室气体的释放通量;反季节蓄水和底层泄水发电的人为调节方式形成了新的蓄水河流的生态格局。这

    2019年06期 v.47;No.332 759页 [查看摘要][在线阅读][下载 38K]
    [下载次数:2 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:5 ]
  • 乌江梯级水库水陆交错区湿地植物群落分布格局及多样性初探

    刘帆;操瑜;王伟;孙君瑶;江红生;李伟;

    水库修建对湿地植物多样性和分布格局的影响是目前研究的热点。梯级水库由于开发时间的不同而成为理想的利用空间代替时间的研究平台,即可以通过不同开发时间水库植物群落结构的横向比较,从时间尺度上评估水电开发对水陆交错区湿地植物分布格局的影响。本研究选取乌江上游代表性的8座梯级水库,在其水陆交错区通过建立3条不同样带,比较分析不同水库间以及不同样带间湿地植物多样性和分布格局,探讨水库修建对湿地植物格局的影响。调查结果表明,乌江干流8个水库湿地植物共84科199属247种,其中物种最多的科为禾本科(Gramineae),共计24种,物种最多的属为蓼属(Polygonum)共计6种,优势物种分别为白茅(Imperata cylindrica)、盐肤木(Rhus chinensis)、金樱子(Rosa laevigata)、小白酒草(Conyza canadensis)和狗牙根(Cynodon dactylon)。就湿地植物分布格局而言,乌江梯级水库植物群落呈现出明显的带状分布格局,第一条样带即水库消落区植物多样性与非消落区(第二、第三条样带)差异明显,消落区不同样点间多样性与水库海拔、水库修建时间、水库坡度密切相关,后续湿地植物的研究将重点关注梯级水库的消落区。

    2019年06期 v.47;No.332 760-767页 [查看摘要][在线阅读][下载 5397K]
    [下载次数:28 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:6 ]
  • 筑坝对河流水化学和流域风化速率估算的影响——以乌江支流三岔河、猫跳河为例

    仇晓龙;王宝利;梁重山;郎赟超;刘涛泽;李亚军;肖晶;

    利用水化学可以估算所在流域的化学风化速率,但筑坝对此的影响目前还不清楚。本研究以西南喀斯特三岔河和猫跳河河流-水库体系为研究对象,季节性调查了其水化学情况,并对其所在流域的岩石风化速率进行了估算,以评估筑坝对此的影响。调查水体的Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-、SO_4~(2-)的平均浓度分别为1 397、429、2 359、832μmol/L,表明其水化学组成主要受碳酸盐岩风化控制;这四种离子之和(MTDS)在水库中相对稳定且具有明显的季节变化,但河流MTDS变化相对复杂且无明显规律,表明筑坝显著影响了原有河流的水化学。河流筑坝后水流变缓,水深增加,生物作用增强,导致MTDS在水库剖面出现化学分层,而水库底层泄水的发电方式使得大坝下游水化学继承了水库底层水的特征,由此利用坝前坝后水化学数据计算出的化学风化速率差异在20%左右。

    2019年06期 v.47;No.332 768-776页 [查看摘要][在线阅读][下载 3020K]
    [下载次数:20 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:5 ]
  • 高原深水型湖库水体重金属及营养盐耦合关系探究——以乌江构皮滩水库为例

    吕红;杨梦迪;崔高仰;王亦尧;丁士元;李晓东;

    水体富营养化及重金属污染都是严峻的水污染问题,二者可能存在一定的拮抗作用,但关于重金属与营养盐间耦合机理研究相对较少。本文选取乌江高磷背景的构皮滩水库为研究对象,分析2018年1、4、7、10月的支流表层水、库区分层水和下泄水的营养盐、溶解态重金属及相关水化学参数。通过不同组分间的Pearson相关分析及重金属聚类分析,发现As、Ni、Co与Mn可能主要来自于矿山废水,而Zn、Pb、Cd、Cr主要与生活、农业废水排放有关。Fe、DSi可作为指示重金属与营养盐耦合机制的代表元素,Fe用于表征外源及氧化还原条件的贡献,DSi可指示生物作用(包括吸收、分解等)的参与程度。结合DSi/TDN、As/Fe、Zn/As分析,表明该地区重金属及营养盐间的耦合关系主要受径流、硫酸盐还原作用及颗粒态污染物吸附/解吸等综合作用的影响。该研究为重金属及营养盐耦合机制探究提供一定的理论依据,同时对喀斯特深水型湖库复合污染治理具有重要指导意义。

    2019年06期 v.47;No.332 777-785页 [查看摘要][在线阅读][下载 2905K]
    [下载次数:25 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:4 ]
  • 乌江梯级筑坝对河流碳酸氢根的影响机制

    孟凡勇;肖晶;仇晓龙;王宝利;郎赟超;

    梯级筑坝显著改变了河流碳的生物地球化学循环。为了了解梯级筑坝对河流HCO_3~-的影响,本文对乌江中上游梯级水库的HCO_3~-浓度、溶解无机碳同位素(δ~(13)CDIC)及相关的环境参数进行了长时间跨度的分析。乌江中上游梯级水库-河流体系HCO_3~-浓度为1 42154~3 38752μmol/L,平均值为2 36321μmol/L;δ~(13)CDIC为-1066‰~-452‰,平均值为-854‰;梯级筑坝导致河流具有下游HCO_3~-浓度升高的变化趋势。河流筑坝发电,易形成峡谷型深水水库。碳同位素证据和相关性分析表明,上层的光合作用和下层的呼吸作用成为控制发电水库碳循环的主要因素。这导致HCO_3~-浓度在水库剖面上呈现出由上层至下层逐渐增高的变化规律,再加上水库底层泄水的发电方式,最终导致梯级筑坝河流下游HCO_3~-浓度逐渐升高。本研究将加深梯级筑坝对河流碳循环影响机理的理解。

    2019年06期 v.47;No.332 786-794页 [查看摘要][在线阅读][下载 6372K]
    [下载次数:15 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:6 ]
  • 平寨水库荧光溶解性有机质的来源、特征及其动态转化

    刘奕君;原杰;王宝利;Khan Md Golam Mostofa;

    利用三维激发发射矩阵光谱(3-D EEM)和平行因子分析,研究了三岔河流域平寨水库溶解有机质的来源、组成和转化情况。在平寨水库的入库水、表层水(0~5 m)、深层水(10~60 m)和出库水中,检测到了几种荧光溶解有机质组分,分别为陆源类腐殖质、自源类腐殖质和浮游植物源的类蛋白质(或类色氨酸或类酪氨酸)。陆源类腐殖质的荧光强度在入库水中略高于出库水,表明陆源类腐殖质在水库系统中相对稳定,大坝截流对其影响不大。自源类腐殖质的荧光强度在库区明显高于入库水和出库水,表明自源类腐殖质既由自源有机物分解产生,又在光化学、微生物和大坝物理拦截过程的影响下发生分解;其他荧光组分中也检测到相似的结果。水温、pH、溶解氧和有色溶解有机质表现出相似的季节变化,光化学和微生物以及大坝拦截是引起水库入库水、库区表层水、库区深层水和出库水中荧光溶解有机质时空动态变化的主要原因。

    2019年06期 v.47;No.332 795-804页 [查看摘要][在线阅读][下载 7505K]
    [下载次数:24 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:4 ]
  • 三岔河梯级水库浮游植物光合作用效率的时空变化

    孟如然;李婉珠;肖晶;韩琼;王宝利;

    浮游植物最大光合作用效率(F_v/F_m)可以判断水生生态环境状况,是探究梯级筑坝对河流生态环境影响的重要参数。本研究对三岔河梯级水库的浮游植物F_v/F_m及相关的水化学参数进行了季节性调查,探讨F_v/F_m的时空变化及其环境影响因素。结果表明,F_v/F_m具有明显的时空差异性,在空间分布上为库区>下泄水>河流;F_v/F_m和浮游植物总细胞丰度呈现显著正相关,库区总细胞丰度大,F_v/F_m比其它区域高。在时间分布上为冬季>夏季≈秋季>春季,表明浮游植物在水温较低时,会提高光合作用效率,F_v/F_m增高。

    2019年06期 v.47;No.332 805-810页 [查看摘要][在线阅读][下载 1169K]
    [下载次数:18 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:6 ]
  • 西南喀斯特农业区大气降水化学及硫同位素组成特征

    颜泽龙;韩晓昆;岳甫均;钟君;王忠军;曾杰;李思亮;

    西南酸雨区属于中国重要的酸雨区,为了理解其中喀斯特农业区酸雨成因及其变化趋势,本研究于2016年5月至2017年9月在中国科学院普定喀斯特生态系统观测研究站进行了大气降水采集(n=147),分析了其水化学成分和硫酸盐硫同位素组成(δ~(34)S-SO_4~(2-))。结果表明,研究区内710%的降水为非酸性雨水(pH>56),降水中SO_4~(2-)和Ca~(2+)为主要离子,分别占总阴、阳离子浓度的781%和566%。与研究区2008年降水中硫酸盐浓度(加权平均浓度为1406μmol/L)相比,本次采样期间降水中SO_4~(2-)浓度(加权平均浓度为989μmol/L)显著降低。在研究期间,降水δ~(34)S-SO_4~(2-)为-65‰~212‰,加权平均值为13‰±62‰,与贵阳2008~2009年降水δ~(34)S-SO_4~(2-)(平均值-28‰±14‰)相比有所升高,说明研究区降水硫酸盐中来自工业燃煤排放的贡献降低。研究区降水化学组分和δ34S-SO_4~(2-)均受到降雨量的影响,随着降水量减小,SO_4~(2-)浓度升高,δ~(34)S-SO_4~(2-)则下降,工业燃煤对雨水中硫酸盐的贡献也增加。西南喀斯特农业区大气硫酸盐沉降介于城市和森林之间,季节变化明显,受控于工业燃煤排放和生物成因硫释放。该研究表明优化产业结构,降低工业燃煤,可进一步优化大气环境。

    2019年06期 v.47;No.332 811-819页 [查看摘要][在线阅读][下载 6627K]
    [下载次数:9 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:4 ]
  • 利用氮氧同位素解析赤水河流域水体硝酸盐来源及其时空变化特征

    任奕蒙;岳甫均;徐森;陈赛男;王忠军;李思亮;

    赤水河流域作为长江上游重要的水源涵养区,其生态环境状况及水环境质量备受关注。为了了解流域河水氮素来源,本次研究利用硝酸盐稳定同位素(~(15)N、~(18)O)示踪技术并结合流域土地利用类型空间分布分析了赤水河流域丰水期与枯水期干流及主要支流河水硝酸盐来源与转化过程。结果表明,流域水体NO_3~-浓度具有明显的时空变化,其中丰水期NO_3~-浓度要高于枯水期,喀斯特区域的NO_3~-浓度要高于非喀斯特区域。流域干、支流水体δ~(15)N-NO_3~-、δ~(18)O-NO_3~-季节性差异明显,丰水期支流δ~(15)N-NO_3~-差异较大,干流差异较小,而枯水期支流δ~(15)N-NO_3~-差异较小,干流差异较大。结合氮氧同位素和土地利用信息发现,丰水期支流NO_3~-受其土地利用方式的影响,其来源具有多样性;干流NO_3~-浓度则主要受支流混合作用影响。枯水期干流NO_3~-受流域人为活动影响较为显著,点源输入造成水体氮同位素分布范围较宽,主要来源表现为生活污水和土壤有机氮;而支流NO_3~-多表现为土壤有机氮来源,部分支流受流域内城镇影响,生活污水对河流NO_3~-贡献较大。流域水体氮污染控制应以农业面源氮流失为主,同时严格控制点源污染的输入。

    2019年06期 v.47;No.332 820-828页 [查看摘要][在线阅读][下载 6048K]
    [下载次数:33 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:6 ]
  • 乌江河流-水库体系浮游植物功能群演替及其环境影响因子辨识

    肖晶;王宝利;张海涛;时节;仇晓龙;刘涛泽;

    筑坝拦截阻断了河流连续体,改变了河流原始自然的生态系统。为了解河流筑坝对浮游植物功能群的影响,按季度对乌江流域支流猫跳河和三岔河的水库及入库河流进行调查,分析了浮游植物功能群及其相关环境因子。结果表明,河流出现频率大于20%的浮游植物功能群有6种,主要优势功能群均为B\MP;而不同水库中功能群组成各不相同,且出现频率大于20%的浮游植物功能群有11种,其中红枫湖水库以功能群S1\D为绝对优势功能群,平寨水库优势功能群为B\C,而普定水库和引子渡水库的优势功能群均为B\D\P\Lo。冗余分析(RDA)结合逐步多元回归分析显示,营养盐对河流浮游植物功能群组成影响并不显著,而库区浮游植物功能群动态变化主要受温度以及溶解无机碳(DIC)、NO_3~-、PO_4~(3-)等环境因子的影响,红枫湖水库优势功能群丰度与NO_3~-显著正相关,而三岔河流域的3座梯级水库优势功能群丰度均与DIC和PO_4~(3-)显著正相关。

    2019年06期 v.47;No.332 829-838页 [查看摘要][在线阅读][下载 3463K]
    [下载次数:25 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:6 ]
  • 微藻无机氮利用过程中的稳定氮同位素分馏

    李海涛;吴沿友;

    选用两种δ15N差异显著的铵态氮和硝态氮,分别设置不同浓度的铵态氮和硝态氮来处理莱茵衣藻和蛋白核小球藻,通过分析微藻的稳定氮同位素组成变化,来研究微藻利用不同浓度、不同形态无机氮过程中的稳定氮同位素分馏特征。结果显示,在未添加无机氮的条件下,微藻利用有机氮时,生长缓慢,稳定氮同位素基本上不存在分馏;在添加低浓度无机氮(≤20 mmol/L)时,微藻的生长和稳定氮同位素分馏都随着无机氮浓度的增加而增加;而添加高浓度无机氮(>20 mmol/L)时,微藻的生长趋于稳定,铵态氮条件下的微藻稳定氮同位素分馏继续加大,而硝态氮条件下的微藻稳定氮同位素分馏反而减小,可能与此时微藻硝酸还原酶的活力减小有关。

    2019年06期 v.47;No.332 839-843页 [查看摘要][在线阅读][下载 251K]
    [下载次数:17 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:4 ]
  • 三岔河梯级水库生源要素的时空变化特征

    王立嘉;王宝利;肖晶;张海涛;时节;刘涛泽;

    氮磷硅等生源要素是影响水体初级生产力、水生态系统结构与功能的重要因素。为了解梯级水库-河流体系营养盐的时空变化特征,对三岔河梯级水库(平寨水库、普定水库、引子渡水库)及入库河流进行了季度调查,分析了其氮、磷、硅营养盐浓度及其相关环境因子。结果显示,溶解硅(DSi)、总溶解氮(TDN)、PO_4~(3-)浓度分别为049~381、212~498、064~761×10~(-2)mg/L,平均值分别为199、325、003 mg/L。TDN和PO_4~(3-)浓度季节性变化较为明显,但空间变化较小;DSi的时空变化均较为显著。TDN浓度夏季较高,而PO_4~(3-)浓度春、冬季较高。TDN与叶绿素显著正相关,而PO_4~(3-)与温度显著负相关,表明两者的影响因素不同。DSi浓度水平沿程依次降低,主要受生物作用控制。DSi浓度随水体深度增加而增加,秋季尤为显著;而TDN和PO_4~(3-)在剖面上的变化因季节和水库的不同而不同。

    2019年06期 v.47;No.332 844-850页 [查看摘要][在线阅读][下载 4025K]
    [下载次数:17 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:4 ]
  • 红枫水库水-气界面二氧化碳分压及扩散通量的时空变化

    刘涛泽;王宝利;朱四喜;王晓丹;杨成;梁重山;

    红枫水库是我国西南喀斯特地区典型的人工湖泊,具有特殊的水文地质特征。准确估算其CO_2排放通量,对了解该水库碳循环具有重要意义。因此,于2017年7月至2018年4月采用走航式监测对库区(南湖和北湖)水气界面二氧化碳分压(pCO_2)和水质参数的时空变化进行了调查。结果表明,红枫水库pCO_2的分布具有明显的时空差异。库区秋、冬季表层水体pCO_2均超过大气pCO_2,表现为CO_2的净排放;春、夏季则相反,表现为CO_2的净吸收。从空间分布上来看,春、秋季北湖pCO_2要明显高于南湖,特别是秋季更为明显。另外,基于高频的走航监测数据,计算得到红枫水库全年CO_2的排放均值约为613mmol/(m~2·d)。

    2019年06期 v.47;No.332 851-856页 [查看摘要][在线阅读][下载 5015K]
    [下载次数:15 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:4 ]
  • 筑坝河流水动力条件对浮游植物动态变化的影响

    李亚军;张海涛;肖晶;仇晓龙;王宝利;

    河流筑坝后水动力条件发生改变,影响了浮游植物的动态变化,目前对这一过程的研究相对较少。为此,本研究对乌江河流-水库体系浮游植物和流速及相关环境因子进行了季度调查。研究区域水体平均流速为032 m/s,变化范围为001~132 m/s;浮游植物中硅藻、蓝藻、甲藻对水体流速变化最敏感:在流速小于005 m/s时,蓝藻与硅藻占比最大,甲藻次之,其他藻类占比较低;流速在005~010 m/s之间,蓝藻占比下降,硅藻、甲藻及绿藻占比上升,其他藻类占比较低;流速大于010/s时,硅藻占比达到绝对优势。浮游植物细胞丰度随着流速的增加表现出先增加后减小的趋势,两者之间存在单峰关系;不同流速下浮游植物会出现较明显的聚类特征。

    2019年06期 v.47;No.332 857-863页 [查看摘要][在线阅读][下载 2712K]
    [下载次数:17 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:4 ]
  • 沉积物中生物硅快速测定的优化方法

    郝峰;秦勇;虞宁晓;汪福顺;

    目前,沉积物中生物硅含量的测定方法面临耗时长、步骤繁琐、工作量大,及缺乏国际统一的标准样品的问题。本文采用碱式连续提取法分析了贵州喀斯特地区水库表层沉积物的生物硅含量,并采用硅铝截距法证实了Demaster斜率截距法的准确性。结果表明,01、05、1 mol/L Na_2CO_3溶液提取分析得到的生物硅含量是一致的,其中01 mol/L的Na_2CO_3更适合喀斯特地区水库沉积物生物硅的提取和含量测定。同时,本研究还比较了多点法和单点法的优缺点,并指出在提取时间为15~30 min以内时,采用单点法分析生物硅含量比传统的5 h提取测定生物硅含量更加精确,同时也大大节省了分析时间。

    2019年06期 v.47;No.332 864-869页 [查看摘要][在线阅读][下载 1866K]
    [下载次数:6 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:4 ]

  • 《地球与环境》加入中国知网《中国学术期刊(网络版)》录用定稿网络首发征稿启事

    <正>为了以规范的网络期刊出版方式更快更好地确立作者的科研成果首发权,全面提高学术论文的传播效率和利用价值,我刊现已与《中国学术期刊(光盘版)》电子杂志社有限公司(简称电子杂志社)签署《CAJ-N网络首发学术期刊合作出版协议》,通过《中国学术期刊(网络版)》(CAJ-N)正式出版我刊网络版。从2017年1月1日起,凡经我刊审定录用的稿件(录用定稿)均将首先在我刊网络版上首发,后视编排情况发布排版定稿和整期汇编定稿,最后由我刊印刷版出版。针对我刊数字出版转型情况,特发布录用定稿网络首发征稿启事。

    2019年06期 v.47;No.332 870页 [查看摘要][在线阅读][下载 68K]
    [下载次数:1 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:4 ]
  • 下载本期数据