鄱阳湖水体溶解无机碳的季节变化、输送及其来源

为深入理解鄱阳湖水体溶解性无机碳(DIC)、碳同位素时空分布特征及其影响因素,继而了解鄱阳湖碳通量及其主要碳源贡献率,于2019-2020年典型水文季节对鄱阳湖湖区及"五河"入湖口进行样品采集分析,采用统计学方法初步分析鄱阳湖及入湖口水体中DIC及其同位素(δ13 CDIC)分布特征.结果 表明:(1)DIC浓度丰水期...     

三峡水库成库后水体中CODMn、BOD5空间变化

根据2004年2、5、8月,三峡水库成库后6个水平断面、4个垂直断面采样分析,对水体水质参数、DO以及CODMn和BOD5的水平分布和垂直分布进行了研究.研究结果表明,成库后BOD5达到国家地表水Ⅰ类标准,CODMn不同季节变化较大,水质范围在Ⅱ-Ⅳ类标准.BOD5、CODMn变化范围分别在0.1-1.3 mg/L,1.8-6.3 mg/L,受三峡水库成库的影响,水平分布上,DO、CODMn、BODs在成库区域低于上游区;CODMn含量丰水期＞平水期＞枯水期;BODs浓度降低主要与污染物停留时间变长有关,CODMn主要是与泥沙沉积有关.垂直分布上,污染物3个层次变化不显著,未出现分层现象.枯水期、平水期、丰水期颗粒态含量占总CODMn范围分别为5.5%-27.3%,9.1%-28.8%,48.6%-78.3%.三峡水库对CODMn、BOD5有净化作用,枯水期成库区域通量CODMn、BODs比上游区降低44%、76%,平水期降低13.5%,32%,丰水期降低31.8%、19.1%.各采样站点有机物通量和流量有显著的相关性.大宁河库湾受浮游藻类生长的影响,DO饱和率高于干流库区.     

三峡工程运行对鄱阳湖水位影响试验

三峡工程运行改变了长江中下游水沙情势,影响了鄱阳湖湖区水位,造成了水资源利用、水质、湿地和生态等方面的新问题.实测日水位资料分析认为:湖区水位年内变化可分为低水、涨水、顶托倒灌和退水4个阶段;顶托倒灌阶段湖区水位基本由长江干流控制,另外3个阶段湖区水位受湖口流量和长江干流的共同影响,受影响程度与水位站位置、湖口流量和长江干流相互作用强弱有关;三峡工程运行没有改变鄱阳湖水位"高水湖相、低水河相"的基本特征,但对水位造成了一定影响.开展物理模型试验探索三峡工程运行对湖区水位的影响程度,结果表明:蓄水期三峡工程运行造成湖区水位降幅较大,枯水年都昌站平均(最大)降幅为0.94 m(2.58 m),枯水年湖区水面面积减小68%;增泄期会增加湖区水位,都昌水位最大增幅约1 m,平水年湖区面积增加约32%;枯水期三峡工程运行对鄱阳湖水位基本无影响.     

基于长短时记忆神经网络的鄱阳湖水位预测

湖泊水位是维持其生态系统结构、功能和完整性的基础.鄱阳湖受流域"五河"和长江来水双重影响,水位变化复杂.为了准确预测鄱阳湖水位变化,采用长短时记忆神经网络方法(LSTM)构建了鄱阳湖水位预测模型.该模型以赣江、抚河、信江、饶河和修水"五河"入湖流量和长江干流流量作为输入条件,预测鄱阳湖湖区不同代表站(湖口、星子、都昌、吴城和康山)的水位过程.研究以1956—1980年的水文时间序列数据作为训练集,1981—2000年作为验证集,探讨了LSTM模型输入时间窗、隐藏神经元数目、初始学习率等模型参数对预测精度的影响,并确定了鄱阳湖水位预测模型的最优参数.结果表明,采用LSTM神经网络方法可基于流域"五河"和长江来水量历时数据合理预测鄱阳湖不同湖区的水位过程,五站水位预测的均方根误差为0.41～0.50 m,纳什效率系数和决定系数达0.96～0.98.为考察模型训练数据集对鄱阳湖水位预测结果的影响,进一步选取了随机5年(1956—1960年)的资料和5个典型水文年(1954年、1973年、1974年、1977年和1978年)的日均流量资料来训练模型.结果显示随机5年资料作为训练数据的预测精度要差于典型年水文资料训练得到的模型,尤其是洪、枯水位的预测;由于典型水文年数据量仍远低于20年的资料,故其总体预测精度要略低于采用20年资料训练的模型.建议应用这类基于数据驱动的模型时,应该尽可能多选取具有代表性的资料来训练.     

贵州三板溪水库后生浮游动物群落结构的动态变化

为探究三板溪水库后生浮游动物的群落结构及动态变化特征,于2012年11月至2013年8月枯水期、平水期及丰水期对三板溪水库后生浮游动物进行3次调查.结果表明:三板溪水库共检测到轮虫19种(属),桡足类3种(属),枝角类7种(属),曲腿龟甲轮虫(Keratella valga)、螺形龟甲轮虫(Keratella cochlearis)、中剑水蚤(Mesocyclops)、无节幼体(Nauplius)和长额象鼻溞(Bosmina longirostris)是主要的优势种.从季节上看,3个时期后生浮游动物物种组成相似度均在60.00%以上,但总丰度出现丰水期(575.03 ind./L)、平水期(541.87 ind./L)、枯水期(373.28 ind./L)逐渐降低的趋势,从空间上看,大坝总丰度变化最显著,为26.62~245.27 ind./L,加池丰度变化范围为159.80~224.10 ind./L,南加丰度变化范围为122.56~169.96 ind./L.总体来说,水库底层浮游动物的丰度相对于表层较低.除枯水期大坝在水深40 m处丰度最高(平均丰度为3.54 ind./L)以及加池在30 m处丰度最高(平均丰度为32.70 ind./L)外,每个采样点的最高丰度出现在0.5~20 m水层,平均丰度在19.03~45.31 ind./L之间.利用Shannon-Wiener指数和丰富度指数评价水质状况得到三板溪水库3个采样点在枯水期和丰水期为β-中污型,平水期除大坝为β-中污型外,南加和加池为轻度污染.     

鄱阳湖河湖交错带重金属污染对微生物群落与多样性的影响

鄱阳湖河湖交错带是鄱阳湖流域内河流生态系统与湖泊生态系统之间的界面区域,该区域物种多样性丰富,承接了五大河流的来水,是重要的污染缓冲区和净化区.本文研究了鄱阳湖河湖交错带重金属污染对微生物群落结构和微生物多样性的影响,结果表明,已测的重金属(汞、铜、锌、铅和镉)均有不同程度的污染,其中,铅、汞污染最严重,水质标准为Ⅳ类以上,其他重金属均为Ⅱ类;高通量测序结果表明,鄱阳湖河湖交错带微生物群落主要有变形菌门、放线菌门、拟杆菌门和疣微菌门4类,平均含量分别为58.31%、13.63%、9.69%和1.33%.多样性指数分析结果表明,昌江与乐安河交汇处(R9点位)与鄱阳湖出长江口(H11点位)的微生物多样性指数(Chao 1、Shannon和Simpson指数)最高,万家桥(N2点位)与赣江入湖口(W6点位)微生物多样性指数最低.研究表明,受重金属污染严重的区域通常会使微生物群落丰度降低,然而R9和H11点位重金属污染严重,但微生物多样性却较丰富,说明微生物多样性不仅仅受单一因子影响,而是多重因子共同影响.     

新疆艾比湖流域地表水丰水期和枯水期水质分异特征及污染源解析

采用2015年艾比湖流域54个采样点的10个地表水水质指标数据,首先利用水质指数模型(WQI)和地统计学方法对流域水质污染情况进行全局评价,然后利用层次聚类法、判别分析法和因子分析法分析艾比湖流域地表水丰水期和枯水期水质分异特征.在水质时空分异特征研究的基础上,利用主成分回归分析法对艾比湖流域水质进行污染源解析.结果表明:艾比湖流域丰水期WQI值介于38~70之间,枯水期WQI值介于31~71之间,艾比湖流域丰水期的地表水水质污染情况比枯水期严重,而艾比湖、博尔塔拉河和精河靠近艾比湖湖区的河道污染程度均比其他河道严重.由聚类分析和判别分析得出艾比湖流域丰水期和枯水期的水质采样点在空间上均被分成A、B两组,A组包括艾比湖湖区西部、奎屯河、古尔图河和四棵树河,B组包括艾比湖湖区东部、精河和博尔塔拉河.艾比湖流域丰水期和枯水期的水体主要受到化学需氧量、溶解氧、氨氮和悬浮物浓度等指标的影响,B组水质污染指标的值相比于A组的值偏高,B组区域内存在高污染企业,艾比湖流域水环境治理工作需主要集中在B组所包括的艾比湖湖区、博尔塔拉河和精河.(4)艾比湖湖区、精河和博尔塔拉河地表水体的污染主要来自于有机物污染和营养物质污染,其次为工矿业污染;而奎屯河、古尔图河、四棵树河地表水体的污染主要来自于有机物污染,其次为营养物质污染,生物污染的影响较为微弱.该研究结果可为艾比湖流域地表水水环境改善和治理提供一定参考.     

鄱阳湖流域饶河龙口入湖段优势淡水鱼类对微塑料及重金属污染物的生物累积

水体生态环境中的微塑料与重金属污染问题正日益受到热切关注为探讨微塑料与重金属对水产品的复合生态效应,选择鄱阳湖饶河段优势淡水鱼为研究对象,对鱼体内微塑料及重金属Cu、Cd、Pb、Zn、Cr等元素的生物累积作用进行分析与评价结果表明:调查区域水环境中微塑料的丰度范围10～64 items/L,平均值38.56 items/L. 8种淡水鱼消化道微塑料丰度范围为1.21～9.11 items/g,平均丰度为5.40 items/g;鳃部丰度范围0.61～5.00 items/g,平均丰度为2.87 items/g;微塑料类型主要有碎片类、纤维类、薄膜类和颗粒类4种,其聚合物成分主要为聚乙烯(PE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS);颜色以透明及彩色为主;微塑料粒径范围为0.01～9.5 mm,粒径0.5 mm的微塑料所占比例为79.07%,鱼体内与其生存水环境中微塑料的丰度特征(形态、粒径、颜色和聚合物类型组分比例)具有一定相似性各鱼类对微塑料的累积系数(BAF)平均值为178.29,不同鱼类累积微塑料的能力大小次序为:乌鳢(Channa argus)、黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)鲦鱼(Hemicculter leuciclus)、草鱼(Ctenopharyngodon idellus)、鲶鱼(Silurus asotus)鲤鱼(Cyprinus carpio)、刀鱼(Coilia ectenes)、鲫鱼(Carassius auratus)鱼体肌肉组织内重金属Cu、Cd、Pb、Zn、Cr的平均含量分别为4.27、0.13、0.28、11.73、0.53 mg/kg,均符合无公害水产品的要求且低于人体消费卫生标准,属于安全食用范围;鱼类对5种不同重金属的累积能力大小次序为ZnCuCdPbCr,不同鱼类对不同重金属的累积能力具有差异性通过扫描电镜(SEM)与能谱分析(EDS)检测到各类型微塑料表面均有上述5种重金属元素,证实微塑料可能成为重金属的附着载体,相关性分析表明微塑料与Cu呈极显著相关,与Cd、Pb均呈显著相关;微塑料的存在一定程度上会增强Cu、Cd与Pb的累积效应,并可能产生复合污染效应.     

近200年来黑河下游天鹅湖湖泊沉积记录的环境变迁

根据2002-2004年洞庭湖水质监测数据,参照GB3838-2002中Ⅲ类水质标准,选用内梅罗水污染指数法和黄浦江污染指数对洞庭湖水质现状进行评价,结果表明:(1)洞庭湖水体的主要污染指标是总磷,总氮和粪大肠菌群;(2)黄浦江污染指数平均值为0．27,所以洞庭湖12个断面水质无黑臭现象发生;(3)枯水期西洞庭湖和南洞庭湖水质污染最严重,平水期西洞庭湖水质污染最严重,洞庭湖丰水期的污染程度小于平水期;(4)洞庭湖的大部分水体的水质主要处于轻度污染的状态,局部水体的水质在枯水期达到重污染的状态．     

鄱阳湖湿地枯丰水期转换对灰化薹草(Carex cinerascens Kükenth)枯落物分解及碳、氮、磷释放的影响

枯落物分解过程是湿地生态系统生源要素生物地球化学循环的关键环节.研究湿地枯落物分解过程是揭示湿地生态功能机理的关键.洪泛平原湿地枯水期的地下水位及丰水期的洪水淹没深度和持续时间都是湿地枯落物分解过程的重要调控因素.本研究采用分解袋法和原位观测模拟试验研究了鄱阳湖优势湿地植物薹草枯落物分解及碳、氮、磷释放对枯水期转化到丰水期的响应.利用鄱阳湖湿地洲滩的高程差选取4个水位梯度,在枯水期4个梯度分别是G-H(高地下水位带)、G-MH(中高地下水位带)、G-ML(中低地下水位带)和G-L(低地下水位带),而在丰水期这4个梯度又转变为G-H(深淹水带)、G-MH(中度深淹水带)、G-ML(中度浅淹水带)和G-L(浅淹水带).研究结果表明:无论在枯水期内还是在丰水期内,4个梯度带之间薹草枯落物干物质残留率及分解速率都具有极显著的差异性.在枯水期内,4个梯度分解速率的大小关系为:G-HG-MHG-MLG-L,在丰水期内,分解速率大小关系发生了反转,即为:G-LG-MLG-MHG-H.薹草枯落物碳、氮、磷相对归还指数表现出与干物质相似的差异性.本研究可为湿地生态系统生物地球化学循环过程对水文节律的响应研究提供数据和理论支撑,也为鄱阳湖基于水位调控下的生态系统管理提供新的认识和决策依据.     

Prevalence of microplastics in Singapore's coastal marine environment

Microplastics have been recently identified as marine pollutants of significant concern due to their persistence, ubiquity and potential to act as vectors for the transfer and exposure of persistent organic pollutants to marine organisms. This study documents, for the first time, the presence and abundance of microplastics (>1.6 microm) in Singapore's coastal environment. An optimized sampling protocol for the collection and analysis of microplastics was developed, and beach sediments and seawater (surface microlayer and subsurface layer) samples were collected from nine different locations around the coastline. Low density microplastics were separated from sediments by flotation and polymer types were identified using Fourier transform infrared (FTIR) spectrometry. Synthetic polymer microplastics identified in beach sediments included polyethylene, polypropylene, polystyrene, nylon, polyvinyl alcohol and acrylonitrile butadiene styrene. Microplastics were detected in samples from four out of seven beach environments, with the greatest quantity found in sediments from two popular beaches in the eastern part of Singapore. Polyethylene, polypropylene and polystyrene microplastics were also found in the surface microlayer (50-60 microm) and subsurface layer (1m) of coastal waters. The presence of microplastics in sediments and seawater is likely due to on-going waste disposal practices from industries and recreational activities, and discharge from shipping.     

丰水期鄱阳湖超微型浮游植物空间分布特征及其影响因子

2014年夏季对鄱阳湖进行采样调查,以探究超微型浮游植物在鄱阳湖中的空间分布特征及其与环境因子的关系.结果表明,丰水期鄱阳湖超微型浮游植物细胞丰度较高,平均值为1.04×108cells/L,超微蓝藻是超微型浮游植物的优势种群,尤其在北部通江湖区,占总超微藻丰度的比例超过80%.超微藻对总浮游植物净初级生产力和生物量(以叶绿素a浓度表示)贡献率的均值分别为44%和46%.鄱阳湖超微藻在空间分布上存在差异,超微藻丰度和叶绿素a浓度在南部湖区最高,其次是北部湖区,在东部和中部湖区相对较低.北部湖区超微藻对总浮游植物净初级生产力和生物量的贡献率全湖最高,分别能达到60%和50%.相关性分析表明,营养盐对超微型浮游植物生长的作用表现不明显,超微藻对总浮游植物净初级生产力的贡献率与水体透明度呈极显著负相关,水体p H值对超微真核藻丰度有显著影响.     

考虑空间尺度效应的云南异龙湖流域主要入湖河流污染源解析

定量解析污染源对水质影响的贡献是水环境精细化管理的重要基础。目前多通过水质和土地利用类型的关系以解析水体污染源的研究,忽略了空间尺度的差异性,引发景观配置不合理的后果。为此,本研究依据考虑空间尺度效应的污染源解析方法,基于异龙湖流域3条主要入湖河流的入湖口监测断面对雨季和旱季的水质数据进行研究。同时利用绝对主成分—多元线性回归模型(APCS-MLR)和bioenv分析揭示河道不同尺度缓冲区的土地利用变化对水质的影响并解析河流主要污染源。研究结果表明:(1)异龙湖主要入湖河流水质表现出季节性差异,旱季期间3条主要入湖河流的浊度、化学需氧量(COD_Cr)、氨氮(NH₃-N)、总磷(TP)和总氮(TN)浓度平均值相比于雨季减幅分别为39.53%、39.93%、94.48%、38.29%和1.72%。其中,入湖河流水体中的TN在旱季和雨季的超标率分别为58%和74%,成为首要污染物;(2)在旱季,20 m缓冲区尺度内河流水质受耕地和裸地占比影响较大,随着空间尺度的扩大,至50～300 m缓冲区尺度时建设用地、林地及水体占比对水质的影响增加;在雨季,C...     

长江中下游典型浅水湖泊表层水体微塑料时空分布特征——以湖北保安湖为例

以湖北保安湖为研究对象,分别于2021年4、7、10月和2022年1月采集表层水样,测定水体中微塑料丰度、粒径、形状、颜色和类型,探究浅水型湖泊表层水体中微塑料的时空分布特征及其影响因素。结果表明,保安湖表层水体微塑料的年平均丰度为(16.20±2.23)items/L。微塑料丰度呈现明显的季节性差异,其中夏季(采样时间7月)平均丰度最低,为(1.40±0.09)items/L。在所有微塑料颗粒中,粒径0.064～1 mm占比最大,为82.57%;黑色和无色微塑料占主导地位,占比分别为36.16%和21.31%;纤维状微塑料分布最广泛,占比达40.01%;聚乙烯(PE)和低密度聚乙烯(LDPE)是最主要的微塑料类型,两者之和占比达46.05%,其次为聚苯乙烯(PS,占比17.2%)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET,占比8.33%)和聚乙酸乙酯(PVAC,占比8.31%)。统计分析表明,微塑料丰度与湖水水质无显著相关关系。该研究揭示了长江中下游地区典型浅水湖泊微塑料分布现状,为评估类似湖泊微塑料潜在污染风险提供了科学依据。     

鄱阳湖丰水期着生藻类群落空间分布特征

着生藻类一般生长位置相对稳定,其群落分布主要受环境因素的影响,同时,着生藻类还是重要的水环境指示生物.本研究对鄱阳湖丰水期5个典型湖区(主航道、西部湿地、南矶湿地、撮箕湖和东南湖汊)着生藻类的群落结构特征进行调查,包括生物量、优势种及生物多样性,分析影响着生藻类群落区域分布的环境因子,以期为鄱阳湖水环境保护和水资源合理利用提供基础资料.结果表明:鄱阳湖着生藻类群落以硅藻、绿藻和蓝藻为主;鄱阳湖着生藻类总生物量有着明显的区域差异:主航道区域的生物量相对最高,平均为419 mg/m^2;其次是东南湖汊,平均为322 mg/m^2;南矶湿地和西部湿地分别为172和52 mg/m^2;而撮箕湖的总生物量相对最低,为9 mg/m^2.主航道的着生藻类优势种群为绿藻和硅藻,西部湿地、南矶湿地、撮箕湖和东南湖汊4个区域的优势种群为硅藻.冗余分析结果显示鄱阳湖丰水期着生藻类群落分布与总磷、电导率、pH值、总氮、硝态氮和悬浮物等理化因子关系较为密切.鄱阳湖主航道与长江连通,水体流速高;西部湿地、南矶湿地、撮箕湖和东南湖汊为季节性连通湖泊,丰水季节与主湖区水体连为一体,枯水季节独立蓄水.5个湖区的区域差异是导致其着生藻类群落结构差异的重要原因之一.着生藻类的多样性指数分析表明鄱阳湖水体处于中度污染状态.     

鄱阳湖西侧周边农村水塘夏季表层沉积物氮、磷、有机质分布特征及评价

水塘作为农村重要的水生态系统,其环境状况与人们生产生活和健康密切相关。为了解鄱阳湖西侧周边农村水塘沉积物的有机质和营养盐赋存状况,于2018—2019年对鄱阳湖流域西侧附近4个县的23个水塘进行沉积物营养盐的分析,同时通过相关分析和差异性分析对其来源进行解析,并采用综合污染指数评价法和主成分分析法对水塘沉积物的污染程度进行评价。结果表明：水塘沉积物污染物含量较高,其有机质、有机碳（TOC）、总氮（TN）和总磷（TP）含量分别为5.81%±2.16%、2.46%±1.02%、（6.48±2.35） mg/g和（1.89±0.80） mg/g。3种形态的无机氮中铵态氮含量最高,其次为硝态氮和亚硝态氮。沉积物TP受到洗涤废水的影响较大,清淤和活化显著减轻了沉积物TN和TOC污染。综合污染指数评价结果表明重度污染和中度污染的水塘占比分别为95.65%和4.35%,其平均评价结果为重度污染,表明水塘沉积物污染严重。而主成分分析结果表明P18水塘污染最重,而P6水塘污染最轻。综合污染指数与主成分分析总得分的相关系数为0.92,表明两者的评价结果较为一致。本研究通过分析鄱阳湖西侧农村水塘的沉积物营养...     

Acceleration of vegetation dynamics in hydrologically connected wetlands caused by dam operation

The dynamic responses of wetlands to upstream water conservancy projects are becoming increasingly crucial for watershed management. Poyang Lake is a dynamic wetland system of critical ecological importance and connected with the Yangtze river. However, in the context of disturbed water regime in Poyang Lake resulting from human activities and climate change, the responses of vegetation dynamics to the Three Gorges Dam (TGD) have not been investigated. We addressed this knowledge gap by using daily water level data and Landsat images from 1987 to 2018. Landsat images were acquired between October and December to ensure similar phenological conditions. Object-oriented Artificial Neural Network Regression for wetland classification was developed based on abundant training and validation samples. Interactions between vegetation coverage and water regimes pre and post the operation of the TGD were compared using classification and regression trees and the random forest model. Since the implementation of the TGD in 2003, Poyang Lake has become drier, especially during the dry season. A more rapid plant growth rate was observed post TGD (44.74 km² year⁻¹) compared to that of the entire study period (12.9 km² year⁻¹). Average water level for the antecedent 20 days most significantly affected vegetation before 2003, whereas average water level for the antecedent 5 or 10 days was more important after 2003. The impoundment of the TGD after the flood season accelerated the drawdown processes of Poyang Lake, and the rapidly exposed wetlands accelerated vegetation expansion during the dry seasons, resulting in shrinkage and degradation of the lake area. This study deepens our knowledge of the influences of newly developed dams on lakes and rivers.