全球变暖对淡水湖泊浮游植物影响研究进展

全球变暖对湖泊生态系统的影响已经成为近年来湖沼学领域的研究热点.本文首先列举了目前研究全球变暖对淡水湖泊浮游植物影响的常用方法:监测数据分析、时空转换、遥感信息提取、控制实验、模型预测和古湖沼学技术等.研究结果表明气候变暖导致的气温升高、湖泊热力分层提前破坏以及无冰期提前等因素可导致春季物候提前;在全球变暖大背景下浮游植物群落结构正朝着蓝藻占优的方向发展,但是不同地区以及不同物种对全球变暖的响应不一致.在营养盐充足的湖泊中,由于全球变暖延长了浮游植物生长季节等,从而能提高浮游植物初级生产力;但在贫营养湖泊中,浮游植物初级生产力与变暖趋势甚至可能呈负相关.由于生态系统往往是多因子的共同作用,这也使得全球变暖对浮游植物群落的影响效应复杂化,区分各因子的净影响份额是目前研究的一个难点;全球变暖引起的风场改变会促进浅水湖泊中营养盐从底泥的释放,同时也会增加水体中悬浮物的浓度而影响水下光场,因此开展气候变化对再悬浮及浮游植物群落结构的影响可能是将来研究的一个切入点.     

不同水动力扰动下太湖沉积物的悬浮特征

利用2002年7月及2003年4月分别在太湖乌龟山和梅梁湾的水动力观测资料,计算了波浪和湖流产生的湖底切应力,分析了二者对太湖沉积物悬浮的不同贡献.结果发现,在小扰动情况下,流切应力大于波切应力,但不能引起沉积物的悬浮;在强扰动情况下,底流对沉积物悬浮的影响可以忽略,且扰动越强,其作用越小,而波浪的影响却愈加突出;在中等扰动下,二者的相互作用产生沉积物的悬浮,但波浪的作用较为显著.该结论能为计算太湖水体悬浮物浓度和动态内源释放提供重要的参考依据.     

小白洋淀水-沉积物系统多环芳烃的分布、来源与生态风险

以端村小白洋淀为研究对象,利用GC-MS测定了6个样点水、悬浮物和沉积物中15种优控多环芳烃(PAHs)的含量,分析了其组成与来源特征,探讨了不同多环芳烃单体的生态风险,结果表明:(1)15种优控多环芳烃的总含量(PAH15),水相为40.1-74.0ng/L,算术均值51.0ng/L;悬浮物为2438.0-5927.0ng/g,算术均值4528ng/g;沉积物为466.9-1366.4ng/g,算术均值为755.6ng/g;与国内外有关研究相比,污染较轻,(2)三相中均以2、3环PAHs为主,其比例均高于80%;并且,从水相、悬浮物相到沉积物相,2环PAHs依次降低,3环、4环依次升高,高环检出率和含量也依次升高,(3)沉积物中多环芳烃的来源以生物质燃料(秸秆、薪材)和煤的燃烧为主,以液体化石燃料(汽油、柴油和原油)的燃烧为辅,(4)沉积物中的芴(FLO)、菲(PHE)含量在潜在生态风险效应区间低值(ERL)与中值(ERM)之间,其生态风险几率介于10%-50%之间;其他PAHs单体的含量均低于ERL,其生态风险几率均低于10%.     

全球变暖对长江洪水的可能影响及其前景预测

要长江流域近150a间发生的1870、1931、1935、1954与1998年特大洪水灾害损失严重;长江洪水是我国的心腹之患.1990年以来,长江大洪水高频发生,达6次.长江洪水的发生,除湖泊蓄洪功能减弱等因素外,与全球变暖有关.20世纪90年代为近千年中全球最暖的年代,水循环加快,长江中下游夏季降水量为近120a最多的十年,高出1961-1990平均值112mm;而降雨集中和大暴雨降水事件的增加是洪水增加的主要原因.区域气候模式模拟在CO₂倍增时,长江流域温度升高2.2℃,夏季降水增加10%-20%,气溶胶的增加可能使此值降低一些.考虑气候变暖可能促进潜在蒸发增加9%-15%的假定情景,计算在降水增加10%,蒸发增加9%条件下,最大洪峰流量在大通站将会达到8.4×10⁴ m³/s左右,己超过1998年洪峰流量;汉口站7.9×10⁴ m³/s,超过有记录以来所有的洪峰流量;而在宜昌站高达6.94×10⁴ m³/s,超过自有实测记录以来的除1896年和1981年以外所有的洪峰流量.假定情景的最高值出现在降水增加20%,蒸发增加15%时,大通站流量将达到9.45×10⁴ m³/s,超过该站近百年最大值,1954年的9.26×10⁴ m³/s;宜昌站将出现7.82×10⁴ m³/s流量,超过1882年以来所有实测记录值,但比1870年据洪痕推算的10.5×10⁴ m³/s仍有逊色.未来气候若继续变暖,降水量增加将给长江洪水防御带来巨大的压力.但上述估算是粗糙的,有一定的不确定性,需在以后的研究中进一步改进.     

湖泊氮素生物地球化学循环及微生物的作用

氮素是影响湖泊富营养化的关键元素之一,对湖泊中氮素生物地球化学循环整个过程进行全面的了解,有利于对湖泊富营养化进行控制和治理.本文综述了湖泊生态系统(特别是富营养化湖泊)中氮素的输入、输出及其在沉积物-水界面的迁移转化规律,着重分析和比较了藻型湖泊和草型湖泊的不同食物链中的氮素营养循环过程,重点讨论了微生物参与的硝化作用、反硝化作用、生物固氮和厌氧氨氧化等过程的最新研究进展,并对氮循环相关的研究方法和技术进行了小结.最后指出当前国内外研究中亟待解决的问题,并对湖泊氮循环今后的研究方向提出了建议.     

太湖水体理化指标在夏季短时间尺度上的分层及其控制因素

通过连续9d(2010年7月24日至2010年8月1日)对太湖水体理化指标垂向分层的高频率观测,揭示太湖多指标垂向分层规律.观测表明:(1)太湖中各水质指标频繁出现分层现象,但不稳定;(2)分层的主要控制因素包含气温的日变化、蓝藻水华堆积与风浪扰动等;(3)气温和太阳辐射日变化影响水温分层,水温垂向变幅可达3.94℃,...     

野外模拟扰动对太湖微囊藻群体大小的影响

风浪扰动是影响湖泊生态系统重要的环境因素之一.为了解风浪扰动对湖泊微囊藻群体大小的影响,在野外模拟了风浪扰动对太湖微囊藻群体大小的影响.结果表明,实验组模拟风浪连续扰动24 h,扰动结束时实验组和对照组微囊藻群体大小分别为68.38和12.56μm,实验组和对照组微囊藻群体大小呈极显著差异;扰动结束时实验组和对照组微囊藻胞外多糖含量分别为1.49×10~~(-6)和1.26×10~(-6)mg/cell,二者差异显著.表明适当强度的风浪扰动短时间内能促使微囊藻群体显著增大,有助于人们对太湖微囊藻水华暴发机理的认识.     

模拟扰动条件下太湖表层沉积物磷行为的研究

利用恒温震荡器构筑的模拟扰动环境,研究了太湖水－沉积物界的磷释放和吸附行为。结果表明：表层沉积物的磷酸盐释放作用在模拟扰动条件下并不十分明显,在低强度的扰动条件下未观察到释放现象,模拟高强度扰动后,出现一个相对较强的释放过程,最大释放时沉积物上覆水浓度约为低强度扰动时的3倍,最大释放时间（Tmax)可能受磷酸盐形态分布的不同而有所差异,相比较而言,磷酸盐的吸附作用表现得十分明显迅速,沉积物上覆水磷酸盐浓度在0．5h后分别0229mg/L和l0.215mg／L下降为0．05mg/L和0.013mg/L,可以看出当上覆水磷酸盐浓度较高时,吸附作用的强度远大于释放作用,在25℃,模拟中等强度（100rpm)的模拟扰动条件下,当初始磷酸盐浓度为1．01mg/L时,梅梁湾和五里湖的表层沉积物吸附容量分别为每克千重吸附0．04mg和0.050mg磷酸盐,这种较高的吸附能力对浅水湖泊的磷酸盐缓冲作用能起到积极作用。     

高层高强钢组合偏心支撑框架抗震性能简化分析

高强钢组合偏心支撑钢框架是一种新型的抗震结构体系,为分析其抗震性能,利用ABAQUS有限元软件建立了简化分析模型。在验证该简化模型合理有效的基础上,建立了某十层算例的整体模型,施加竖向荷载的同时施加水平倒三角形循环荷载作用,进而分析了该算例的滞回性能。研究表明:本文提出的简化分析模型不仅可以较准确的模拟该结构体系的延性和抗侧刚度,还可以有效预测结构的变形分布和非线性性能。     

富营养化对湖泊消费者群落碳源和氮源的影响——以白洋淀为例

富营养化对湖泊生态系统能流和物流的影响具有不确定性,多数研究仅关注富营养化对浅水湖泊食物网结构和功能的影响,而富营养化对消费者群落碳源和氮源的影响及其时空分异特征较少关注.鉴于此,本研究选取华北平原最大的浅水富营养化湖泊——白洋淀为研究区,依据生境理化参数将白洋淀划分为3类生境（生境1（Ⅰ和Ⅱ区）主要遭受上游府河废水排放影响;生境2（Ⅴ、Ⅶ和Ⅷ区）主要遭受水产养殖和生活污水的影响;生境3（Ⅲ、Ⅳ和Ⅵ区）遭受人为干扰较小）.在2018年4月和8月分别收集了浮游生物、底栖生物和鱼类样品,运用碳、氮稳定同位素技术定量估算3类生境中底栖和浮游生物对消费者群落碳源和氮源贡献百分比的时空分异特征;同时收集水体和沉积物样品进行常规理化参数分析,明晰富营养化对白洋淀消费者群落碳源和氮源贡献百分比的影响.结果表明：1）就水体和沉积物理化参数季节变化而言,除pH相对稳定外,化学需氧量（COD）、沉积物氨氮（NH₃-Ns）、总氮（TN）和沉积物总磷（TPs）4月高于8月,而其他理化参数则8月高于4月;就空间分布而言,温度（T）、水深（WD）、溶解氧（DO）和沉积物总碳（TCs）值在生境3中最高,而其他理化参数的值则在生境1中最高;2）就δ¹³C和δ¹⁵N空间分布而言,对于同一群落,δ¹³C和δ¹⁵N在3类生境中富集程度呈现显著差异;就时间分布而言,不同季节消费者群落的δ¹³C值存在显著差异,而δ¹⁵N值未呈现显著差异,且消费者群落的δ¹³C和δ¹⁵N呈显著负相关;3）就消费者营养级的空间分布而言,3类生境存在显著差异,同一消费者营养级在生境1中最高,在生境3中最低;就时间分布而言,消费者营养级未呈现显著差异;4）浮游生物对消费者群落碳源和氮源贡献百分比4月高于8月,生境1高于其他生境;而底栖生物对消费者群落碳源和氮源贡献百分比则8月高于4月,生境3高于其他生境;5）通过相关分析,结果表明白洋淀消费者群落的δ¹³C与总磷（TP）、TCs、沉积物总氮（TNs）、总有机碳（TOCs）、TPs呈现负相关关系;δ¹⁵N值与TP、TCs、TNs、TOCs、TPs呈正相关关系.因此,湖泊富营养化会影响消费者群落的碳源和氮源,进而改变湖泊生态系统的能流和物流.