近200 a来云南阳宗海摇蚊群落多样性及稳定性变化

云南省拥有丰富的生物多样性,其生态系统稳定性对于发挥生态系统服务功能十分重要,但近几十年以来的人类活动以及气候变化带来的干扰削弱了该区域的生态系统功能.本文以阳宗海为研究对象,探讨了1820s—2006年间人类活动背景下摇蚊群落多样性和稳定性的变化过程,并进一步探讨阳宗海摇蚊群落多样性与稳定性之间的关系.利用沉积物中的营养指标(总有机碳(TOC)含量、总氮(TN)含量和TOC/TN摩尔比)及摇蚊分别重建了湖泊营养变化及摇蚊群落物种丰富度、均匀度、相似度和稳定性(ar1),利用PCA第1轴代表摇蚊群落以检测突变点.研究发现摇蚊群落组成与湖泊营养变化有较好的一致性,二者在1990年左右发生突变,物种丰富度、均匀度和相似度指数分别在1950s、1990s初以及1970s初升高,说明摇蚊群落组成逐渐多样化,种属分布更加均匀.通过检测发现摇蚊群落稳定性在1960s初开始降低,比湖泊系统突变提前30 a左右.摇蚊群落的物种丰富度、均匀度以及稳定性指标伴随着湖泊外源营养物质输入比例增加而升高,群落多样性与稳定性之间的相关性分析表明群落稳定性随物种丰富度的升高而降低.     

人类活动影响下的云南阳宗海近百年有机碳与黑炭湖泊沉积记录

利用我国云南省昆明市阳宗海湖心40 cm沉积岩芯,分析总氮(TN)、有机碳(TOC)、黑炭(BC)含量和黑炭同位素(δ~(13)CBC)等多环境指标,采用~(137)Cs和~(210)Pb定年方法建立沉积岩芯年代序列,探讨阳宗海近百年来TOC以及BC沉积变化特征及其对区域人类活动的响应.结果表明:(1)阳宗海沉积岩芯中TN、TOC和BC含量分别为0.76~5.07、4.95~42.65和0.69~11.16 mg/g;δ~(13)CBC值为-31.03‰~-25.45‰,均值为-27.18‰;(2)TN、TOC含量自下而上同步增长,TOC/TN摩尔比值在1994年左右增长到最大值后逐渐减小,反映了流域内人为活动导致的外源性TOC增加,阳宗海水体逐渐富营养化;(3)阳宗海沉积岩芯中BC含量及其同位素的时间序列变化,反映了当地能源结构的变化,工业源和居民消费源成为阳宗海BC的主要来源,BC与人口数量和能耗间呈显著相关.     

青海湖泉湾镭同位素的空间分布与沿岸地下水排放评价

青海湖是青藏高原的重要组成部分,它是维系青藏高原东北部生态安全的重要水体.其沿岸地下水的排放直接影响了青海湖的水文生物地球化学过程,然而对该问题的研究仍然不充分.本研究于2014年对青海湖泉湾湖水、河水和地下水进行223Ra和224Ra活度的测定分析,并对泉湾湖水水平向和垂直向的Ra活度分布进行深入分析,最后估算并探讨了泉湾水体的停留时间和布哈河口沿岸地下水的排放通量.表层湖水、河水、地下水不同端元的水体223Ra和224Ra活度值分别为0.441和0.026 dpm/100 L、0.22和0.016 dpm/100 L以及0.061和1.30 dpm/100 L,最高值为地下水,其次湖水,河水最小;总体上泉湾湖水223Ra和224Ra活度随离岸距离增加分别由0.047到0.011 dpm/100 L和1.4到0.2 dpm/100 L的减小,垂向上Ra活度呈楔形分布,Ra活度在不同方向上的非保守性分布主要受到悬浮颗粒物解析的影响;通过水体滞留时间模型计算获得青海湖泉湾水体的平均停留时间为1.8天,进一步分析泉湾水体Ra的源汇项,应用镭同位素质量平衡模型获得泉湾布哈河口沿岸地下水排放通量为0.054～0.109 m3/(m2·d).     

呼伦湖鱼类群落结构及其渔业资源变化

根据2014-2015年在呼伦湖进行的鱼类资源拖网调查,结合历年渔业捕捞资料,分析该水域的鱼类群落结构及渔业资源发展趋势.结果表明:本次调查共采获鱼类21种,隶属4目6科21属,其中鲤形目种类最多,占总数的81.0%;群落优势种为贝氏(Hemiculter bleekeri)、红鳍原鲌(Cultrichthys erythropterus)、鲤(Cyprinus carpio)、银鲫(Carassius auratus gibelio)和瓦氏雅罗鱼(Leuciscus waleckii),鱼类群落的丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和均匀度指数均偏低.东部、西部湖区间的鱼类群落组成存在一定差异,其中西部湖区的鱼类物种数量较少,但大中型鱼类比例及生物多样性较高.与历史资料相比,呼伦湖鱼类的物种数量下降,优势种组成发生较大变化,鱼类个体小型化趋势明显,而捕捞强度过大、湖泊富营养化加剧及气候水文条件变化是导致呼伦湖渔业资源衰退的主要因素.     

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.     

巢湖悬浮物中有机氯农药的分布、来源与风险

利用GC-MS测定了2010年5月至2011年4月巢湖4个采样点悬浮物中有机氯农药(OCPs)含量,分析了悬浮物中OCPs残留水平的时空变化及其组成特征,探讨了悬浮物中主要OCPs的可能来源与生态风险.结果表明:(1)巢湖悬浮物中共检出17种OCPs,分别为六六六类(HCHs)农药的4种异构体(α-、β-、γ-、δ-HCH)、滴滴涕类(DDTs)农药的两种母体(o,p'-、p,p'-DDT)和3种代谢产物(o,p'-、p,p'-DDE,p,p'-DDD)、六氯苯、七氯、艾氏剂、异艾氏剂、氯丹的两种异构体(α-、γ-chlordane)、硫丹-I和灭蚁灵.(2)巢湖悬浮物中∑OCPs含量为172.7±434.9 ng/g,其中∑HCHs含量为15.1±10.3 ng/g,∑DDTs含量为138.8±407.3 ng/g;DDTs在夏季污染水平达到最高;空间上,污染程度为:东部湖区西部湖区中部湖区.(3)DDTs在总OCPs中占有绝对优势,DDTs比例夏季最高而秋季最低;HCHs仅在秋季为主要污染物.(4)HCHs主要来源于近期林丹的非法使用;而DDT主要来源于工业DDT的使用,在春季可能存在DDT的非法使用;悬浮物中DDT的降解环境主要为有氧环境.(5)巢湖悬浮物中p,p'-DDT和o,p'-DDT会对水生生物产生潜在的不利影响.     

基于水声学方法的太湖鱼类空间分布和资源量评估

利用BioSonics DT-X科学回声探测仪(208 kHz)在太湖2011年开捕前的8月对东部和北部湖区的鱼类进行了走航式水声学调查,并结合地理信息系统(GIS)模型对调查湖区的鱼类大小组成、空间分布和资源量进行了评估.结果表明,调查湖区的鱼类平均目标强度(目标鱼类对声波的反射能力)为-51.85±0.02 dB,平均体长在6 cm左右,体长范围为2.35～89.33 cm,不同区域间的鱼类目标强度差异性显著,表明不同区域间鱼类大小存在差异,其中鱼类的最小平均目标强度(-53.94±0.10 dB)出现在洞庭东西山之间,最大平均目标强度(-50.27±0.14 dB)出现在光福湾.调查湖区的鱼类密度在0.43～3.90 ind./m3之间,采用地理信息系统(GIS)对调查湖区进行建模得到鱼类密度均值为2.27±0.57 ind./m3,不同区域间鱼类密度差异性显著,鱼类密度在敞水区较高.基于建模的栅格化数据评估调查湖区鱼类资源量约为5.3×109ind.,其中目标强度在-45 dB(体长约13 cm)以下的鱼类占98.49%.本文对水声学方法在大型浅水湖泊中的应用进行了初步探索,水声学方法可在一定程度上突破传统鱼类资源调查方法在较大空间尺度上的局限性,但在调查时易受风浪、水生植物、船速的影响.     

深井换热技术原理及其换热量评估

深井换热又称套管换热,是在深井中通过同轴套管进行单井内部流体循环,基于热传导的方式与地层换热,从而以"取热不取水"形式开发地热能的技术.本文详细介绍了深井换热技术特点,评述其在国外的应用进展.国外的实践表明,深井换热延米功率均在200 W以下,多不超过100 W,换热量远小于基于热对流的取热方式,比如深井热水开采技术.本文针对我国北方典型地区地热地质条件,分别采用Beier解析法和双重连续介质数值模拟法(基于OpenGeoSys模拟平台)计算了短期(4个月)采热和长期(30年)采热情景下的换热量.解析法和数值法的结果均表明,延米换热功率上限不超过150W.在间断采热,即每天供热12个小时,停止12个小时的情景下,延米换热功率可以翻倍,但是总换热量基本不变,且水温在一天内的波动明显变大.对数值模型进行敏感性分析发现,在地温梯度一定的条件下,井深对延米换热功率影响不大,而地层热导率对其影响较为明显.最后指出,提高深井换热技术换热量的主要手段是增加井周围地层中的热对流,或者说,增加循环水与岩石的接触面积.     

随钻四极横波测量的数据驱动频散处理方法

针对随钻四极横波测量中的频散效应,本文采用了一种数据驱动的频散处理方法.根据四极子声波频散数据计算慢度概率密度及其拟合函数,再对该函数寻边确定实际地层的横波慢度.该方法在对理论模拟数据及现场随钻测井数据处理中均取得了良好的应用效果,为随钻四极子横波测井提供了一种快速有效的处理方法.     

1980s以来巢湖藻华物候时空变化遥感分析

蓝藻水华暴发时间变化一定程度上表征了藻华物候特征,研究藻华物候变化可为湖泊水环境健康问题治理和缓解水生生态系统环境退化提供科学依据。以往巢湖蓝藻水华遥感监测主要基于2000年以来的MODIS卫星数据,限制了对巢湖蓝藻水华暴发时空变化过程的理解。本文利用Landsat扩展时间序列,联合MODIS数据,基于浮游藻类指数和阈值分割技术提取巢湖蓝藻水华,在评估二者藻华提取结果一致性的基础上,获取并分析了巢湖1987-2020年蓝藻水华暴发物候的规律及影响因子。结果表明：(1) 2000年前,巢湖蓝藻水华暴发规模较小,2000年后面积显著上升,大面积蓝藻水华出现频繁,2011年达到最高峰(608.4 km²);(2)1987-2020年间,巢湖蓝藻水华暴发可以分为3个阶段：(1)1987-2004年,巢湖蓝藻水华年暴发开始时间显著提前,暴发持续时间显著增加;(2)2005-2010年,藻华年暴发开始时间显著延迟,但暴发持续时间变化不显著;(3)2011-2020年,巢湖藻华暴发开始、结束和持续时间呈现年际波动,年暴发开始时间、结束时间和持续时间有所提前,但不显著;(3)巢湖...