湖泛水体沉积物-水界面Fe2+/ΣS2-迁移特征及其意义

湖泊水底Fe~(2+)和ΣS~(2-)浓度的快速增加是湖泛暴发最早发生于沉积物-水界面的主要前提,缺氧环境下水底扩散层附近Fe~(2+)和ΣS~(2-)的迁移是其在沉积物-水界面处稳定积累的重要原因.以蓝藻聚积水体沉积物-水界面为研究对象,应用湖泊过程模拟装置及间隙水被动采样等技术,重点研究了间隙水和底层上覆水中Fe~(2+)和ΣS~(2-)的垂向分布特征,并定量估算了二者的扩散通量及迁移方向.结果表明:湖泛样品水体沉积物-水界面处于典型的还原性环境,表层沉积物间隙水中Fe~(2+)和ΣS~(2-)浓度显著高于对照样品,二者在表层沉积物中积累趋势明显.湖泛水体沉积物-水界面处Fe~(2+)释放通量较高,表现出较强烈的自沉积物向上覆水方向的释放能力;而湖泛样品ΣS~(2-)在沉积物-水界面处释放通量为负,迁移方向为自上覆水向沉积物扩散.Fe~(2+)和ΣS~(2-)在湖泛水体沉积物-水界面处不同的迁移特征证明:缺氧/厌氧条件下,湖泊水体表层沉积物间隙水中高浓度Fe~(2+)向上覆水的扩散为湖泛致黑物质的形成提供了重要的物质基础;底层上覆水及界面水中SO~(2-)4在表层沉积物中被还原,为终端还原产物ΣS~(2-)为湖泛致黑物质的形成提供了另一重要物质来源.     

夏季金沙江下游水-气界面CO2、CH4通量特征初探

河流是连接大陆和海洋两大碳库的桥梁,在全球碳循环中的作用举足轻重.金沙江作为长江的上游段,对区域碳循环及区域化学风化的影响非常重要.于2015年8月8-18日对金沙江下游水-气界面CO_2与CH_4通量特征进行监测与分析.采用顶空平衡法结合薄边界层模型估算法计算表层水体CO_2与CH_4的分压以及水-气界面的交换通量,并分析环境变量与其之间的相关性.研究发现,金沙江下游表层水体p(CO_2)平均值为2724.84±477.18μatm,表层水体p(CH_4)平均值为59.96±6.74μatm;水-气界面CO_2通量平均值为2.24±0.50 mmol/(m2·h),CH_4通量平均值为0.000163±0.00009 mmol/(m2·h),通量与分压趋势基本保持一致.表层水体p(CO_2)与溶解性无机碳浓度、碱度均呈显著正相关,而p(CH_4)与水温、叶绿素a浓度均呈显著正相关,CO_2通量与p(CO_2)、溶解性无机碳浓度、碱度均呈正相关,CH_4通量与p(CH_4)、风速均呈正相关,其他环境因素对通量的影响不明显,仍需进一步研究.金沙江下游水-气界面CH_4扩散通量较低,而CO_2扩散通量在世界主要河流中属于中等水平.     

江西省水库温室气体释放及其影响因素分析

对江西省柘林、白云山、陡水、洪门、仙女湖5个水库表面N_2O、CH_4和CO_2这3种温室气体的溶存浓度进行测定,估算出这3种温室气体在水-气界面的释放速率分别为0.29~1.05、3.65~39.42和-51.56~1383.21μg/(m~2·h).与其他环境因素的相关性分析表明,总氮浓度是控制N2O释放速率的决定性因素;CH_4的释放速率与水体温度、透明度以及总磷浓度的相关性显著;而CO_2的释放速率与叶绿素a、总有机碳浓度等环境因素均未发现单一的相关性.根据温室气体的全球变暖潜能值计算得到5个水库温室气体总的CO_2等效释放速率(TFeq-CO_2)范围为237.83~2267.83μg CO_2-e/(m~2·h).N2O、CH_4和CO_2的CO_2等效释放速率在TFeq-CO_2中所占比例范围分别为13.94%~83.26%、20.54%~175.21%和-140.43%~60.99%.N_2O和CH_4的CO_2等效释放速率对TFeq-CO_2的贡献基本相当;在柘林和仙女湖水库中CO_2的贡献为负值,而在其余3个水库中CO_2是水库所释放的最为主要的温室气体.本实验中5个水库温室气体的TFeq-CO_2相当于10.52~377.10 t C/a的碳排放,占产生相同电能燃煤发电站年碳排放量的0.05%~1.12%.     

蓄水初期三峡水库草堂河水-气界面CO2和CH4通量日变化特征及其影响因素

为查明三峡水库蓄水初期典型支流水-气界面CO_2和CH_4通量的日变化特征,采用LGR在线分析仪-通量箱法,于2015年9月初在库腹一级支流草堂河回水区开展连续24 h的定位观测.结果表明,24 h监测期内,支流库湾水-气界面CO_2通量变幅为-81.642~180.991 mg/(m~2·h),呈"昼吸夜放"特征,均值为17.346 mg/(m~2·h),总体为释放特征;CH_4全天均表现为释放状态,释放通量均值为0.064 mg/(m~2·h),呈"昼弱夜强"变化.相关分析结果表明,CH_4和CO_2释放通量与风速呈正相关,与表层水温、溶解氧浓度、叶绿素a浓度呈负相关,说明风速物理扰动、浮游植物光合作用是控制草堂河水-气界面气体通量最重要的环境因素.同时,干-支流相互作用形成的特殊水环境(如异重流、水温分层)也与水-气界面温室气体通量过程密切相关,但是其作用机制更为复杂,应开展进一步系统观测和深入研究.     

三峡澎溪河水-气界面温室气体模型估算及其敏感性分析

模型估算法是水-气界面温室气体通量监测的主要方法,所得成果也不胜枚举.然而监测过程中诸多环境因素会对最终结果产生不确定的影响.结合三峡库区澎溪河背景条件,利用模型估算法进行水-气界面温室气体通量(以CO_2为例)估算,并且采用修正Morris筛选法尝试分析模型估算法中各个参数对温室气体扩散通量(以CO_2为例)的局部敏感性.研究结果表明:利用模型估算法计算三峡澎溪河流域水-气界面温室气体通量具有较高的可行性和可靠性;风速、水温以及pH值会对监测结果产生影响,且风速越强、水温越高、pH值越小,CO_2扩散通量就越大;pH值是高灵敏参数,风速和水温是灵敏参数.在三峡库区澎溪河监测过程中更应注意pH值的精确性,每次采样前需校正仪器.     

西洞庭湖季节性淹水和植被类型对温室气体排放通量的影响

植被类型及淹水带来的干湿交替过程是影响温室气体排放的重要因素.本文通过原状土柱模拟实验,模拟西洞庭湖水文节律变化对不同土壤—植被系统温室气体排放的影响.利用静态箱—气相色谱法研究不同植被—土壤类型(芦苇湿地、灰化苔草湿地和刚砍伐的杨树林湿地)在季节性淹水条件下的CO_2、CH_4和N_2O的排放通量变化,并探讨了在水位变化的情况下,不同植被—土壤类型对全球增温潜势的贡献.结果表明:在不同的水文条件下,芦苇湿地的CO_2排放通量均显著高于苔草和杨树林湿地;淹水过程导致3种植被类型覆盖湿地CO_2排放通量显著降低,甲烷排放通量升高,其中芦苇湿地CH_4排放通量升高显著,苔草和杨树林湿地CH_4排放通量升高不明显;水文变化及植被类型对N_2O排放通量的影响不显著;不同植被类型湿地对全球增温潜势的贡献为:芦苇杨树林苔草,分别为16191.3、3405.6和1883.1 kg/hm~2.本研究结果表明在西洞庭湖湿地恢复过程中,不再人为增大芦苇湿地面积,将杨树林湿地恢复为苔草湿地,更有利于降低湿地恢复过程中温室气体的排放.     

水丝蚓(Tubificid worms)扰动对磷在湖泊沉积物-水界面迁移的影响

为探讨水丝蚓(Tubificid worms)扰动对磷在湖泊沉积物-水界面间迁移的影响,选取太湖梅梁湾与大浦口两富营养化湖区为研究对象,通过室内培养实验,利用Rhizon间隙水采样器等技术,研究了水丝蚓扰动对太湖沉积物-水界面理化性质及溶解活性磷(SRP)在界面通量的影响.结果表明水丝蚓扰动能够增大表层沉积物含水率、氧化还原电位,减小间隙水中Fe2+浓度.水丝蚓没有显著改变梅梁湾间隙水中SRP浓度,同时促进了梅梁湾沉积物中SRP向上覆水的释放;但水丝蚓显著减小了大浦口间隙水中SRP浓度,并抑制了大浦口沉积物中SRP向上覆水的释放.水丝蚓扰动对磷在沉积物-水界面间迁移的不同影响可能是由沉积物中Fe2+含量差异较大造成的.     

双向环形水槽模拟变化水位和流速下洞庭湖沉积物氮释放特征

浅水湖泊生态系统中的沉积物—水界面是湖泊内源氮释放的重要界面,而水动力因素是改变沉积物氮释放的重要因素.三峡大坝修建以后,长江中下游通江湖泊的水动力条件发生了明显的变化.通过采集洞庭湖湖口区域的沉积物和水样,在双向环形水槽动力模拟装置内模拟湖泊水位和流速的变化,探讨湖泊沉积物氮在沉积物和水系统中的二次释放特征.结果表明,随着扰动强度的增加,上覆水悬浮物浓度增大,上覆水中总氮浓度增加,沉积物向上覆水释放氮的强度增强,水动力条件的改变所引起的沉积物内源氮释放不容忽视.在该模拟实验条件下,沉积物存在最适扰动水位(20cm),此水位下上覆水中悬浮物浓度最低,总氮浓度最小.水动力条件的改变对上覆水和沉积物—水界面处铵态氮和硝态氮浓度的影响并不明显,孔隙水中铵态氮与硝态氮之间发生形态的转化.     

富营养化湖泊夏季表层水体温室气体浓度及其影响因素

为研究富营养化湖泊水体温室气体浓度及其影响因素,以太湖西岸和竺山湾为例,共调查研究了27个点位,采用顶空平衡法对其表层水体中溶解的甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)浓度进行测定.结果表明,太湖近岸带蓝藻水华堆积区表层水体中CH_4和N_2O两种温室气体浓度远远高于开阔湖区点位,CH_4和N_2O最高浓度分别为3.79±0.095和0.078±0.003μmol/L.蓝藻水华堆积区和开阔湖区CH_4平均浓度分别为2.33±1.46和0.14±0.059μmol/L,N_2O的平均浓度分别为0.054±0.024和0.023±0.012μmol/L.两种气体在水中均呈现过饱和状态,其中蓝藻水华堆积区表层水体中CH_4和N_2O饱和度远远高于开阔湖区点位.此外,入湖河流河口区域表层水体溶解性N_2O浓度较高.将水中CH_4和N_2O浓度与水体环境因子之间进行相关性分析,表明水体总氮、总磷、铵态氮和溶解性有机碳浓度与CH_4和N_2O浓度呈显著正相关,CH_4浓度与硝态氮浓度呈显著负相关.研究结果揭示了太湖蓝藻水华堆积区是CH_4和N_2O两种温室气体重要的潜在排放源,蓝藻水华暴发对湖泊温室气体的排放具有重要影响,但该过程的驱动机制及影响因素仍需要进一步研究.     

菹草、伊乐藻对沉积物磷形态及其上覆水水质的影响

采集武昌南湖湖水、沉积物进行沉水植物的盆栽试验,试验设置沉积物未施磷处理和施100mg/kg磷处理,分别对应沉积物低内源磷和高内源磷状态,同时种植菹草、伊乐藻,以研究沉积物中磷形态及上覆水水质的变化特点.研究从2007年9月15日开始,历时160d.结果表明,高内源磷沉积物处理后,上覆水中水溶性总磷含量在沉水植物的作用下明显降低;种植沉水植物可使水体总磷、总氮、叶绿素a含量显著降低,且伊乐藻对总磷的净化效果优于菹草;沉水植物对高内源磷沉积物的上覆水中叶绿素a的控制比对低内源磷条件下的效果更好;无论沉积物是否输入磷,在盆栽条件下,上覆水中叶绿素a随时间的变化均能较好地用一级动力学模型来描述;上覆水TDP、TP与沉积物中Ca_(10)-P之间有极显著正相关;种植菹草或伊乐藻的沉积物中Ca_(10)-P与上覆水中TDP和TP的相关系数分别为0.990(P≤0.01)和0.977(P≤0.05).     

Determination of the Geopotential Scale Factor from TOPEX/POSEIDON Satellite Altimetry

The geopotential scale factor R _o = GM/W _o (the GM geocentric gravitational constant adopted) and/or geoidal potential Wo have been determined on the basis of the first year's (Oct 92 – Dec 93) ERS-1/TOPEX/POSEIDON altimeter data and of the POCM 4B sea surface topography model: R _o °=(6 363 672.58°±0.05) m, W _o °=(62 636 855.8°±0.05)m ² s ^–2 . The 2°–°3 cm uncertainty in the altimeter calibration limits the actual accuracy of the solution. Monitoring dW _o /dt has been projected.     

城市河道黑臭底泥对挺水植物光合荧光特性的影响

城市河道黑臭现象日益严重,探讨常见湿地植物在黑臭底泥中的生长,有利于为河道修复物种选择提供科学依据.研究黑臭底泥对3种常见湿地植物——菖蒲(Acorus calamus)、美人蕉(Canna indica)及慈姑(Sagittaria sagittifolia)生长状况和叶片叶绿素荧光参数的影响.结果表明:菖蒲和美人蕉在第30~40 d时生物量增量明显降低,慈姑的生物量增量在整个实验中持续增加;通过比较3种湿地植物的荧光参数可知,菖蒲和美人蕉的光化学淬灭系数(q P)、相对光合电子传递速率(r ETR)值在第10 d时达到最大,分别为41.33μmol/(m2·s)和68.60μmol/(m2·s),后30 d一直下降;慈姑q P、r ETR值在第30 d时增加;在第40 d时,美人蕉q P值下降,非光化学淬灭系数(q N)值上升,叶片有较强的热耗散能力,而菖蒲的q P、q N值同时下降,黑臭底泥对菖蒲叶片的光合系统PSⅡ造成伤害.这说明黑臭底泥对菖蒲和美人蕉的光合能力产生较长期抑制,而慈姑可较快适应黑臭底泥的胁迫.因此利用湿地植物修复黑臭河道时,可优先选择慈姑,其次是美人蕉,最后是菖蒲.     

外来种福寿螺(Pomacea canaliculata)对3种沉水植物的牧食偏好及水体理化因子的响应

外来种福寿螺(Pomacea canaliculata)相较我国本土螺类其牧食量更大且繁殖速度更快,对栖息地水生植物的现存量和实施水生植被恢复的生态治理工程的成功性可能构成威胁,目前对福寿螺影响浅水湖泊沉水植物的重建缺乏足够的研究.本文通过设置不同沉水植物种类组合系统,研究福寿螺对3种常用于浅水富营养化湖泊治理的沉水植物密刺苦草(Vallisneria denseserrulata)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)的牧食偏好以及不同植物配置系统理化因子的响应变化,结果表明福寿螺对沉水植物植株附着偏好为密刺苦草轮叶黑藻穗花狐尾藻,而牧食破坏强度为轮叶黑藻穗花狐尾藻密刺苦草,轮叶黑藻最容易受到福寿螺牧食影响而快速消亡,穗花狐尾藻叶片也会被全部牧食仅剩下茎,而苦草存活受到的影响较小.福寿螺会导致轮叶黑藻+密刺苦草组合系统中总氮、氨氮、总磷、正磷酸盐浓度显著升高,而密刺苦草+穗花狐尾藻组合中总磷、正磷酸盐浓度显著升高,但是在轮叶黑藻+穗花狐尾藻组合中仅总氮浓度显著升高.研究表明福寿螺能够影响沉水植物间的竞争关系,但是3种沉水植物均不能阻止福寿螺的牧食;福寿螺牧食会显著降低沉水植物生物量,最终会影响草型清水态系统的稳定性.     

Cloning and developmental expression of kinesin superfamily7 (kif7) in the brackish medaka (Oryzias melastigma), a close relative of the Japanese medaka (Oryzias latipes)

kif7 is a member of the kinesin superfamily members which are molecular motor proteins that move along microtubules in a highly regulated manner through ATP hydrolysis. In this paper, we report on the cloning of the Oryzias melastigma kif7 (omkif7) using primers designed according to the Japanese medaka (Oryzias latipes) database. The cloned omkif7 has an open reading frame of 3762bp and is deduced to encode a polypeptide of 1254 amino acids that possesses the putative ATP-binding and microtubule-binding motifs in its motor domain at the N-terminal region. We characterized the cloned omkif7 by comparison with the zebrafish kif7. Both omkif7 and zebrafish kif7 are shown to be expressed in all embryonic stages and adult tissues examined with higher expression level in the testis and ovary. Whole-mount in situ hybridization revealed that the expression of omkif7 is ubiquitous during the early stages of embryonic development, but became more restrictive and localized to the brain, fin bud and eye at later development. This study suggested that the brackish O.melastigma can serve as a good seawater model organism for developmental studies by utilizing the resources developed from its close relative of the Japanese medaka.     

Species differences in stomatal control of water loss at the canopy scale in a mature bottomland deciduous forest

In order to evaluate factors controlling transpiration of six common eastern deciduous species in North America, a model describing responses of canopy stomatal conductance (G_S) to net radiation (R_N), vapor pressure deficit (D) and relative extractable soil water (REW) was parameterized from sap flux data. Sap flux was measured in 24 mature trees consisting of the species Carya tomentosa, Quercus alba, Q. rubra, Fraxinus americana, Liriodendron tulipifera, and Liquidambar styraciflua in a bottomland oak-hickory forest in the Duke Forest, NC. Species differences in model coefficients were found during the 1997 growing season. All species showed a reduction in G_S with increasing D. R_N influenced G_S in the overstory shade intolerant L. styraciflua to a larger extent than the other species measured. In addition, despite a severe drought during the study period, only L. tulipifera showed a decline in G_S with decreasing REW. The primary effect of the drought for the other species appeared to be early autumn leaf senescence and abscission. As a result, despite the drought in this bottomland forest accustomed to ample water supply, maximum daily transpiration (1.6 mm) and growing season transpiration (264 mm) were similar to a nearby upland forest measured during a year of above average precipitation. These results may aid in assessing differences in water use and the ability of bottomland deciduous species to tolerate alterations in the frequency or amount of precipitation. Results also suggest little variation in water use among forests of similar composition and structure growing in different positions in the landscape and subjected to large interannual variation in water supply.     

Fungal infection of Eudiaptomus gracilis (Copepoda, crustacea) in Lake Mondsee

An Aphanomyces sp. (Oomycetes) was found to be an important egg parasite of Eudiaptomus gracilis (Copepoda) in Lake Mondsee (Austria). The infection is evidenced by densely packed infection hyphae, attached with holdfasts and wrapped around the female's abdomen. The infection hyphae give rise to hyphae which penetrate the egg sac, and subsequently kill all eggs. The infection obviously has no pathogenetic effects on the egg-carrying female. Infected females appear during summer and fall, mainly in warm water layers. Infected egg clutches are found at all seasons of the year, indicating considerable birth control of the Eudiaptomus population by parasite infection. It seems possible that the actual Aphanomyces sp. is not the only parasite involved.     

近30 a云贵高原湖泊表面水体面积变化遥感监测与时空分析

以云贵高原湖泊近30 a来的TM、ETM~+和OLI遥感影像为数据源,采用归一化水体指数(NDWI)、改进归一化水体指数(MNDWI)、新型水体指数(NWI)、增强型水体指数(EWI)和自动水体提取指数5种水体指数提取了1985—2015年云贵高原10个湖泊表面水体面积,并对各种算法进行精度对比分析.针对湖泊各自特点采用不同的水体指数提取其表面水体面积,并进行水体面积变化时空分析.结果表明:云贵高原湖泊表面水体面积总体呈现先增加后缩减趋势,1985—1995年湖泊表面水体面积增加了30.86 km~2,1995—2015年湖泊水体表面面积减少了48.12 km~2,其中,面积变化最大的是杞麓湖与异龙湖.对云贵高原湖泊表面水体面积变化与该区域的年降水量、蒸发量、平均气温、流域植被覆盖面积和人类活动时空进行相关分析,结果表明:1)高原湖泊对区域气候变化的响应具有明显的空间差异性,云贵高原湖泊的表面水体面积与气候相关性较显著,气温升高引起蒸发加速,降水量下降,湖面不断缩小,与逐年上升的气温呈负相关,与逐年波动上升的蒸发量呈负相关,与逐年减少的降水量呈正相关;2)云贵高原湖泊各流域的植被覆盖面积与湖泊面积变化相关性较弱;3)人类活动是影响湖泊面积变化的重要因素,大肆围湖造田、围湖养殖以及旅游开发等人类活动直接导致云贵高原湖泊面积的锐减,并对湖泊生态环境产生重要影响.     

不同藻类对温度与磷叠加作用的响应模式

气候变暖对富营养化引起的蓝藻水华扩张具有叠加作用,为探索不同藻类对气候变暖与富营养化叠加作用的响应模式,选用富营养化水体常见藻类铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)作为材料,采用室内培养方法,模拟春末不同升温幅度(20+3、23+3和20+6℃),5个磷浓度水平(0、0.05、0.15、0.30和0.50 mg/L),通过生长速率、光化学参数等的测定,分析不同藻类对温度升高和营养盐添加的生长与光化学响应.结果表明:3种藻的生长速率对温度和磷的叠加作用呈现不同的响应模式:随着磷浓度的升高,铜绿微囊藻的生长速率受温度的叠加作用不断增加,26℃时差异最大;水华鱼腥藻生长速率除在0.30 mg/L磷浓度时受温度叠加作用比较明显外,其他磷浓度水平均没有显著的叠加效应;斜生栅藻在不同磷浓度水平下受温度叠加作用影响有较大波动,但无明显差异.铜绿微囊藻对温度的叠加作用随着磷浓度的增加呈现逻辑斯蒂模式增长,而水华鱼腥藻和斜生栅藻均是在特定温度或特定营养盐浓度时呈现最大的叠加作用,叠加作用的趋势不明显.从Fv/Fm结果可知,铜绿微囊藻下降幅度明显高于水华鱼腥藻和斜生栅藻,随温度升高,磷浓度越高,铜绿微囊藻的Fv/Fm下降幅度越大,这可能是铜绿微囊藻在高生长速率下色素无法积累所致;水华鱼腥藻的Fv/Fm基本保持稳定,各组间差异较小;斜生栅藻的Fv/Fm在低磷浓度组明显低于高磷浓度组,并且随温度升高下降趋势增加,3种藻的光学特性响应反映了藻类在叠加作用下生长的变化.综上所述,铜绿微囊藻对温度上升与磷浓度的升高有更强的响应,导致其产生更高的生长速率,从而促进了蓝藻水华的扩张.     

PBDEs in the blubber of marine mammals from coastal areas of São Paulo, Brazil, southwestern Atlantic

Limited information is available in the literature on the levels of brominated flame retardants in the southern hemisphere. This study presents concentrations of polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) in the blubber of small cetaceans from the coast of São Paulo (Brazil), southwestern Atlantic. PBDE levels were highest in Stenellafrontalis (770 ng g⁻¹ lipid) followed by Stenobredanensis (475 ng g⁻¹ lipid), Sotaliaguianensis (65.6 ng g⁻¹ lipid), Tursiopstruncatus (64.2 ng g⁻¹ lipid) and Pontoporiablainvillei (60.3 ng g⁻¹ lipid). In general, continental shelf individuals exhibited higher contamination than inshore animals. This might be related to larger prey items consumed by continental shelf dolphins. The pattern of contamination indicates that Penta-BDE commercial mixtures are a major source of PBDEs to top predators in the southwestern Atlantic. Congeners found in Octa-BDE formulations were not detected in the investigated animals.