湖泊水体微生物四醚膜脂化合物研究进展

来源于微生物膜脂的甘油二烷基甘油四醚类(GDGTs)化合物是近年来被广泛用于古环境定量重建研究的化合物之一,究其原因在于此类化合物对环境响应敏感,特别是温度与pH值等,据此而建立的一系列GDGTs指标有效定量重建海洋、湖泊、泥炭以及土壤等不同沉积载体的环境信息.目前已在全球范围广泛开展湖泊沉积物GDGTs的研究工作,相继建立的全球以及不同区域尺度的湖泊沉积物GDGTs校正方程,已被用于湖泊古环境的定量重建研究,有效记载古湖泊环境变迁信息.相较之下,基于湖泊水体GDGTs的调查工作则起步较晚,但越来越多的研究显示,不同类型湖泊水体普遍贡献GDGTs,然而究竟此类水生来源GDGTs是否与陆源以及湖泊沉积物GDGTs具有类似的分布,以及他们对环境因素的响应如何,这都为湖泊古温度定量重建研究带来不确定性.基于此,本文总结这10年来湖泊水体GDGTs研究工作的进展,首先阐述湖泊水体不同来源(古菌以及细菌)GDGTs的分布情况,研究发现水体不同层位GDGTs浓度以及各组分之间存在差异,并且水深在不同湖泊对GDGTs浓度以及各组分相对比例的影响存在差异.此外还总结湖泊水体中古菌来源isoGDGTs以及细菌来源brGDGTs的生物来源,并进一步分析环境因素对不同深度水体GDGTs分布的影响,虽然温度依然是影响水体中GDGTs分布的首要因素之一,然而湖泊水深、温度以及水体中溶解氧浓度等因素存在着一定的耦合关系,这些因素往往协同作用于水体GDGTs,因此会为评估环境因素对水体GDGTs的影响带来难度.     

1974-2016年青海湖水面面积变化遥感监测

位于青藏高原东北部的青海湖是我国最大的咸水湖和内陆湖,也是青藏高原东北部的重要水汽源,青海湖面积的动态变化是气候和周围生态环境状况的重要体现.本研究利用长时间序列中分辨率遥感影像数据,通过人工提取湖岸水涯线信息对青海湖水面面积进行监测.结果显示：1974-2016年期间,青海湖面积总体上呈先减后增的变化趋势.2004年水面积最小,为4223.73 km²,比1974年减少253.80 km².其中1974-1987年期间面积骤减;2000 2009年期间青海湖水面面积变化幅度相对较小,平均变化幅度为6.85 km².2009-2016年7 a间,水面面积增加了128.27 km².2012年青海湖面积骤增,比2011年8月同期增加65.12 km²;同年6月和9月的面积变化为2002-2016年最大,达到59.18 km².湖东岸沙岛的湖岸线变化最为显著,1974-2004年岸线后退最大距离达4.59 km,2012年的年内最大变化距离为0.39 km.青海湖流域内降水补给增加,生态环境治理措施促使入湖河流径流量增大,是近年来湖水面积增加的主要原因.     

淮河流域焦岗湖水质参数时空变化及影响因素

焦岗湖是淮河左岸一个天然湖泊,集防洪、灌溉、养殖、旅游等多种功能于一体.利用焦岗湖4个季节水质监测数据,运用Kriging方法,分析焦岗湖水质参数的时空变化及影响因素.结果表明:由于受水文季节变化过程及人类活动等综合影响,焦岗湖水质参数在时间及空间上均存在一定差异.从时间变化来看,夏季透明度较低、秋季较高;溶解氧浓度在春、冬季显著高于夏、秋季;总氮、总磷浓度与高锰酸盐指数均表现为夏季最高、秋季最低.从空间变化来看,4个季节的透明度空间差异较为显著;溶解氧浓度在春、冬季空间分布较为均匀,夏季呈现中心高周围低的变化趋势,秋季则表现为西高东低;总磷浓度春季分布较为均匀,夏、秋及冬季则呈西高东低之势;高锰酸盐指数在春、秋季节呈现东高西低之势,夏季高浓度主要集中在湖区北部,冬季浓度变化不大.     

白洋淀表层沉积物中有机氯农药和全多氯联苯的分布特征及风险评估

为了解白洋淀表层沉积物中有机氯农药(OCPs)和多氯联苯(PCBs)的污染情况,采用改进的GC-μECD方法对白洋淀11处沉积物进行了20种OCPs和全部209种PCB单体的定量检测和分析.结果显示:白洋淀11个沉积物样品共检出10种OCPs和24种PCBs,∑OCPs和∑PCBs的含量范围分别为1.22～52.45 ng/g(DW)和nd～37.61 ng/g,在国内处于中等水平; OCPs组成中以HCHs和Dieldrin(狄氏剂)为主,分别占到∑OCPs的39.9%和31.5%,其中7个采样点的HCHs以林丹输入为主,4个采样点以工业六六六污染为主.DDTs检出率较低,来源主要为历史残留;检出的PCB单体以低氯联苯为主,其中一氯、二氯和三氯联苯占∑PCBs的64.73%;采用沉积物质量标准法进行生态风险评估,结果表明白洋淀地区沉积物中p,p'-DDD和∑PCBs生态风险较低,Dieldrin生态风险尚需关注,γ-HCH生态风险较高,不容忽视.     

基于"标准化"背角无齿蚌(Anodonta woodiana)对太湖五里湖重金属污染的主动监测

将人工繁育的"标准化"背角无齿蚌(Anodonta woodiana)移殖至太湖五里湖,并以仍养殖在未受污染的中国水产科学研究院淡水渔业研究中心南泉基地的同批蚌作为对照,进行为期9个月的主动监测研究.每3个月回收一次蚌样,应用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)测定15种重金属(Al、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Mo、Ag、Cd、Ba、Tl和Pb)的含量.结果表明,南泉基地对照组和五里湖移殖组的蚌样对重金属均产生了明显的生物积累.培养3个月的五里湖移殖组蚌样中As的含量显著高于同期南泉基地对照组,而前者Mn、Fe、Zn和Ba含量显著低于后者;培养6个月的五里湖移殖组蚌样中Al和Pb的含量显著低于同期南泉基地对照组;培养9个月的五里湖移殖组蚌样中Pb含量显著低于同期南泉基地对照组.然而,南泉基地对照组和五里湖移殖组蚌样中重金属(Cr、Cu、As、Cd和Pb)含量均低于我国及国际上的相关标准.培养3、6和9个月的南泉基地对照组及五里湖移殖组蚌样的重金属污染指数分别为1.8、1.8,2.4、2.1和8.3、16.8,均值综合污染指数分别为0.0218、0.0289,0.0337、0.0218和0.0560、0.0732,属于正常背景水平,并且两水体蚌样的重金属污染指数和均值综合污染指数无显著差异,提示五里湖和南泉基地均未受到明显的重金属污染.     

近30年巢湖流域土地利用变化及其驱动力研究

土地利用与覆被变化（LUCC）是全球变化的重要内容和主要表现之一,LUCC研究已成为全球变化研究的前沿和热点问题。基于多时相的TM影像数据,从流域尺度研究了巢湖流域的土地利用变化,分析探讨了土地利用变化的社会经济驱动力。研究结果表明,1979～2008年间巢湖流域的土地利用发生了比较明显的变化,主要表现在耕地锐减和建设用地激增;经济发展、城镇化、工业化、人口增加是造成巢湖流域土地利用变化的主要驱动力。     

Surface water and aerosol spatiotemporal dynamics and influence mechanisms over drylands

Under the background of global warming and excessive human activities, much surface water in drylands is experiencing rapid degradation or shrinkage in recent years. The shrinkage of surface water, especially the degradation of lakes and their adjacent wetlands in drylands, may lead to the emergence of new salt dust storm hotspots, which causes greater danger. In this paper, based on high spatial resolution global surface water (GSW) and multiangle implementation of atmospheric correction (MAIAC) AOD data, we systematically analyze the dynamic characteristics of surface water and aerosols in typical drylands (Central Asia, CA) between 2000 and 2018. Simultaneously, combined with auxiliary environment variables, we explore the driving mechanisms of surface water on the regional salt/sand aerosols on different spatial scales. The results show that the seasonal surface water features an increasing trend, especially a more dramatic increase after 2015, and the permanent surface water indicates an overall decrease, with nearly 54.367 % at risk of receding and drying up. In typical lakes (Aral Sea and Ebinur Lake), the interannual change feature of the surface water area (WA) is that a continuous decrease during the study period occurs in Aral Sea area, yet a significant improvement has occurred in Ebinur Lake after 2015, and the degradation of Ebinur Lake takes place later and its recovery earlier than Aral Sea. The aerosol optical depth (AOD) in CA shows obvious seasonal variation, with the largest in spring (0.192 ± 0173), next in summer (0.169 ± 0.106), and the smallest in autumn (0.123 ± 0.065). The interannual variation of AOD exhibits an increase from 2000 to 2018 in CA, with high AOD areas mainly concentrated in the Taklamakan Desert and some lake beds resulting from lake degradation, including Aral Sea and Ebinur Lake. The AOD holds a similar trend between Aral Sea and Ebinur Lake on an interannual scale. And the AOD over Ebinur Lake is lower than that over Aral Sea in magnitude and lags behind in reaching the peak compared with Aral Sea. The WA change can significantly affect aerosol variation directly or indirectly on the aerosol load or mode size, but there are obvious differences in the driving mechanisms, acting paths, and influence magnitude of WA on aerosols on different spatial scales. In addition, the increase of WA can significantly directly suppress the increase of Ångström exponent (AE), and the effects of WA on AOD are realized majorly by an indirect approach. From the typical lake perspective, the effects of WA on aerosol in Aral Sea are achieved via an indirect path; and the decrease of WA can indirectly promote the AOD rise, and directly stimulate the AE growth in Ebinur Lake.     

洱海沉积物粒度记录与气候干湿变迁

通过对洱海现代沉积物的精细采样,将放射性核素精确计年与沉积物粒度研究相结合,重建了 6 0 0多年来洱海区域气候的干湿变迁,为恢复百年尺度的气候干湿变化提供了一条新途径。研究结果表明,15世纪是洱海地区最为湿润的一个世纪;洱海区域存在 10 0a、2 0 0a两种时间尺度的气候干湿准周期波动;自 19世纪末以来洱海区域气候整体上向干旱化方向发展,目前正处于干旱期末期,预计气候将由干旱转向湿润。     

近47a来青海湖流域气候变化分析

选取青海湖流域内及临近7个气象站点,对各站1959～2005年的降水和气温数据采用泰森多边形法进行了计算,并运用Mann-Kendall方法对其变化趋势进行了分析,同时对流域近47 a的气候变化与青海湖水位变化做了相关分析。结果表明:①青海湖流域近47 a来降水存在明显的阶段性变化,20世纪60年代、80年代、90年代降水都呈上升的趋势,70年代为下降趋势;同时年、夏季降水有增加的趋势。②同时期气温存在显著的上升趋势,尤其是冬季增温显著,年变化倾向率达到0.53℃/10 a,1987～2000年与1961～1986年相比,平均气温增加了0.79℃,显著高于全国水平。③青海湖流域近47 a来春、夏、秋、冬陆面蒸发变化倾向率均为正值,夏季陆面蒸发增加趋势显著,年变化倾向率为4.17 mm/10 a。④流域降水量对湖水位的年变化、布哈河径流、沙柳河径流有着显著的影响;在9 a尺度上讲,未来5 a流域秋季降水处于上升阶段,湖水下降会有所减缓或者回升。     

黄河源区生态环境变化对湖泊效应影响的数值模拟

利用中尺度气象模式WRF,设计了陆地生态环境好转、维持现状和退化3种情境下的模拟试验,分析了夏季黄河上游鄂陵湖湖泊效应的特征和生态环境变化对该湖泊效应的影响。结果表明,夏季晴天中午至傍晚,鄂陵湖有显著的湖风环流;白天湖面感热和潜热较小,昼(夜)表现出明显的冷(暖)湖效应;湖区低层全天呈现出"湿岛"效应;受湖风作用影响,环湖陆上白天形成"湿墙"和感热高值区;随着陆地生态环境由好转到退化,湖风环流加强,环湖"湿墙"增高,湖陆边界层高度差增大,陆面感热和潜热变化显著大于湖面;陆面边界层中下部的气温和比湿主要受下垫面影响,环境退化后分别升高和减小,而在边界层顶部由于受湖风环流的作用,两者变化趋势与中下部相反。