太湖风生流数值模式及其对总磷分布的影响

A new up-winding finite element numerical model, which is two-dimensional and suitable for modeling lake current and the distribution of total phosphorus(TP) in shallow lakes, is derived. Moreover, it is used in the study of wind-driven current in Taihu Lake, and the impact of lake current field on the distribution of TP is also discussed.     

沉积物磷形态的分级分离及其生态学意义

磷是湖泊营养状况的重要指标。本文综述了国外对沉积物中不同形态磷的分级提取的发展概况,分析比较了各提取法的优缺点,阐述了不同形态磷的生态学意义,并总结了沉积物磷分级分析的发展趋势,以期为国内相关研究提供参考和借鉴。     

北京市北运河沉积物对氮、磷的吸附/解吸动力学特征

选取北运河土沟、榆林庄及和合站3个典型河道断面,进行河道0~60 cm深度沉积物对氨氮、磷酸盐的吸附/解吸批平衡静态试验研究,采用多种动力学模型分析北运河沉积物对氮、磷的吸附/解吸动力学特性,提出适用于北运河沉积物吸附/解吸特性的动力学模型,并对模型参数的主要影响因素进行探讨.结果表明:1)北运河典型断面各深度的沉积物对氨氮和磷酸盐的吸附/解吸过程总体呈现3个阶段:快反应阶段—慢反应阶段—平衡阶段;在0~0.5 h的快反应阶段可完成吸附或解吸总量的60%,且对氮、磷的吸附速率大于解吸速率.2)北运河各断面对氨氮与磷酸盐的平衡吸附量表现为S(榆林庄)S(土沟)S(和合站);对氨氮的平衡解吸量表现为S(土沟)S(榆林庄)S(和合站),对磷酸盐的平衡解吸量表现为S(和合站)S(土沟)S(榆林庄),沉积物对氨氮和磷酸盐的吸附以化学吸附为主,平衡吸附与解吸量随断面深度的增加而减小,0~20 cm表层沉积物对氮、磷的吸附能力较强.3)Lagergren二级动力学模型对各深度沉积物的吸附/解吸过程拟合最优,模型参数公式为k2=S-0.369max+0.163;qe=0.022 Smax+18.077 Kf+41.947.通过模拟得出在400 mg/L氮、磷浓度下吸附于沉积物中的氮、磷污染物会随着解吸过程释放52%~80%的氨氮和6%~42%的磷酸盐,可能不仅二次污染上覆水体,还随河水下渗从而对地下水质形成潜在污染风险.     

动、静水条件下苦草(Vallisneria natans L.)对沉积物磷释放的影响

在浅水湖泊中,沉降在沉积物中的营养盐易受到水流的扰动再释放出来,而沉水植物可以在一定程度减少营养盐的释放.借助自主开发的生态水槽,在40 d的实验周期内检测动、静水条件下有、无苦草(Vallisneria natans L.)时沉积物、上覆水中磷含量变化,旨在为沉水植物对湖泊沉积物营养盐释放量的影响估算及水环境质量评价提供科学依据.结果表明:动水条件下,沉积物在没有苦草的保护下总磷含量下降21.8%,而有苦草的保护下总磷含量下降17.7%.苦草根系从周围沉积物中吸收磷,1~4 cm沉积物层的吸收量高于4~8 cm沉积物层.动水槽的上覆水中总溶解态磷浓度和总颗粒态磷浓度均大量增加,并且总颗粒态磷浓度相对于总溶解态磷浓度占较大比例.苦草减少了沉积物中磷的释放,并对上覆水中正磷酸盐有明显的吸收作用.     

“引江济太”对2016年后太湖总磷反弹的直接影响分析

针对“引江济太”工程将总磷浓度偏高的长江水引入太湖后对2016年后太湖总磷反弹的影响,本文实测并收集整理了2016年前后“引江济太”调水入湖水量、磷通量及全太湖入湖水量、磷通量与太湖磷存量等数据,对2016年前后“引江济太”调水入湖水量、磷通量、磷形态与其他入湖河道水量、磷通量、磷形态以及全太湖的水质、受水区贡湖的水质进行了分析.结果表明：2016年前后,“引江济太”年均入湖磷通量为97.56 t,年均入湖水量为8.16亿m³,从调水量、入湖磷通量、调水后短期磷响应及各湖区磷增量来看,“引江济太”与2016年后太湖总磷反弹相关性不强.“引江济太”调水累计入湖磷通量为877.97 t,占太湖总入湖磷通量的4.58%,累计入湖水量占太湖累计入湖水量的7.36%,单位水量携带的磷通量仅为其他来水的一半左右,占比相对有限.与太湖主要入湖河流相比,“引江济太”调水属于优质来水,湖泊的入湖河流总磷浓度一般都高于湖泊本身的总磷浓度,“引江济太”调水总磷浓度偏高属于正常范围.目前“引江济太”工程在保证供水安全、缓解水华危机的同时对处于严重富营养化状态的太湖具有一定的改善效果,但未来引水量增加的情况下,必须继续关注引水带来的磷通量与太湖磷循环系统的关系,确保“引江济太”对太湖继续产生良性的影响.     

风浪扰动引起湖泊磷形态变化的模拟试验研究

为了解一次完整的大风浪过程(包括风浪扰动及扰动后的静风期)水体中各形态磷的变化情况及其影响因素,进行了室内模拟风浪扰动的试验研究。结果显示大风浪扰动初期水体中悬浮物(SS)、总磷(TP)、颗粒态磷(PP)和溶解性总磷(DTP)的浓度大幅增加,扰动持续半天后水体SS、TP、PP的浓度均达到最大值,扰动停止后,至少需要10d时间水体中SS、TP、PP的浓度才能回复到扰动前水平;扰动期间水体DTP浓度居于高值,但风浪停止后立即降低;整个风浪过程水体中溶解性反应磷(SRP)浓度变化不大。试验表明,扰动初期沉积物中Fe、Mn结合态磷能快速释放到水体中,但随着扰动的持续,水体复氧,释放到水体中的溶解性活性磷又能与Fe、Mn结合随悬浮物沉降到水底。扰动期间及随后静置1d时间内,水体中悬浮颗粒物的中值粒径连续下降,意味着悬浮颗粒物对磷的吸附能力在不断增强。但水体静置较长时间后,扰动引起的悬浮物几乎全部沉降,絮凝等作用导致水体颗粒物粒度增大。本研究说明虽然大风浪扰动初期能引起浅水湖泊中颗粒态和溶解态营养盐浓度的迅速提高,能够为水华蓝藻的快速生长提供大量可直接利用或酶解的营养盐,但随着风浪扰动的持续,由于水体复氧、水中颗粒物粒度不断细化、颗粒物中的有机成分比例不断增高等,悬浮颗粒物对活性磷的吸附能力也相应提高,两种作用相互削减使得风浪扰动后期水体活性磷浓度的增幅并不明显。     

喀斯特石漠化区不同优势树种根际土壤有机碳及氮磷的变化

通过对贵州中部喀斯特石漠化区典型植被及土壤进行调查,探讨森林退化过程中不同群落优势树种根际土壤有机碳及氮磷含量的变化。结果表明:根际土壤有机碳及氮磷含量均高于非根际土壤;在不同植被类型之间,林木根际对土壤有机碳及氮磷的累积效应存在明显的差异性,其中土壤有机碳的累积效应表现最明显,其次是土壤磷素,而土壤氮素累积效应的差异性较小。在树木根基0～30cm水平范围内,根际土壤总有机碳、易氧化有机碳、全氮、有效氮和有效磷含量都明显高于30～90cm外围根际区。不同群落优势树种之间,根际土壤碳及氮磷总量的差异性表现为总有机碳＞全氮＞全磷,而碳及氮磷的生物有效态含量则表现为有效磷＞易氧化有机碳＞有效氮。森林退化过程中,群落优势树种根际土壤总有机碳、易氧化有机碳及有效磷含量出现显著的下降,从而明显地影响土壤的肥力水平。      

Neoproterozoic peritidal phosphorite from the Sete Lagoas Formation (Brazil) and the Precambrian phosphorus cycle

The Neoproterozoic Sete Lagoas Formation (ca 610 Ma) of the São Francisco Basin, Brazil, is a succession of siltstone, limestone and phosphorite. Phosphorite forms part of a previously unrecognized 150 to 200 m thick, unconformity bounded depositional sequence. Lithofacies stacking patterns indicate that deposition was punctuated by higher order fluctuations in base level that produced aggradational parasequences. These shallowing‐upward cycles record the progradation of phosphate‐rich intertidal flats over shallow subtidal deposits as accommodation filled. The presence of mudcracks, authigenic chert nodules, lack of coarse terrigenous clastics and the abundance of silt with fine, abraded quartz grains suggests accumulation along an arid coastline with significant aeolian input. Delivery of phosphorus adsorbed on aeolian Fe‐(oxyhydr)oxide and clay is interpreted as having stimulated phosphogenesis in peritidal environments. Lithofacies associations indicate that windblown phosphorus promoted the establishment of cyanobacterial communities along the coast, which produced photosynthetic oxygen and the suboxic conditions necessary for the precipitation of authigenic carbonate fluorapatite. As in other Precambrian phosphatic systems, nearshore oxygen oases were a prerequisite for phosphorite accumulation because redox sensitive phosphogenic processes were pushed into the sediment to concentrate phosphorus. In more distal, anoxic environments phosphorite could not form because these biotic and abiotic processes were suspended in the water column, which cycled phosphorus in sea water rather than at the sediment–water interface. Such shallow‐water phosphorite is unlike larger, younger Neoproterozoic–Phanerozoic phosphatic deposits inferred to have formed in deeper‐upwelling related environments. The increasing size of phosphatic deposits through the latest Precambrian is interpreted as reflecting the progressive ventilation of the oceans during the Neoproterozoic Oxygenation Event, and resultant expansion of phosphogenic environments into distal settings. The widespread cycling of bioavailable phosphorus at the sea floor not only produced the first true phosphorite giants, but may have also been an important precondition for the evolution of multicellular animals.     

全球大地热流研究进展

大地热流是表征地球热状态的重要地球物理参数,它记录了发生在地球深部各种作用过程和能量平衡的信息。大地热流的测量与汇编是固体地球物理学领域的基础性工作。本文对最近20年来全球大地热流研究的相关进展进行了综述,包括介绍近年来全球大地热流数据库建立和汇编情况,据此阐述了全球大地热流的分布规律及主控因素。继而重点对大陆和大洋热流研究中的若干重要概念或关键问题（如热流省、热流-生热率关系、壳幔热流配分系数、大洋岩石圈热演化模型和地下水循环等）、全球热量收支及其时空变化等方面进行了分析。最后,就全球热流汇编研究中需注意的问题以及今后的研究方向做了一些讨论。     

半干旱区域高速公路绿化带建设对地下水循环的影响: 以京藏高速公路呼包段为例

高速公路绿化带能美化环境,吸尘减噪,保持水土,但在降水量少的干旱地区,高速公路绿化带主要依赖地下水补给,会对区域地下水资源分布产生一定影响。以土默川平原北部呼包高速绿化带为研究对象,利用3S技术将研究区的绿化带进行分类,同时,结合ET_0等相关公式计算绿化带的蒸腾耗水量。在收集区域水文地质资料的基础上,掌握研究区的地下水补径排特征,计算研究区侧向补给量,进而得出绿化带蒸腾耗水量与地下水补给量之间的关系,定量分析高速公路绿化带建设对区域地下水循环的影响。结果表明:研究区地下水补给主要来源于大青山山前侧向补给,主要排泄为地下水径流排泄及绿化带的蒸腾耗水; 2016-07—2017-06期间,研究区非植被区、植被覆盖区分别占总面积的17%和83%,绿化带年蒸散发量为1006.10 mm,蒸腾耗水量为2434.86×10~4m^3/a;山前侧向补给量为24372.16×10~4m^3/a;绿化带蒸腾耗水量约占山前侧向补给量的10%。由此可见,高速公路绿化带的建设对地下水资源分布有着重要的影响。