贵州草海颗粒物和沉积物有机碳氮同位素特征及来源研究

颗粒物和沉积物作为湖泊污染物的重要载体,其同位素可以有效示踪污染物来源。本研究选取贵州草海作为研究对象,于2023年3月采集湖泊及入湖河流的悬浮颗粒物和表层沉积物,进行了有机碳同位素（δ13C）、有机氮同位素（δ15N）、C/N及总有机碳（POC、TOC）和总氮（PON、TON）的测定,结合MixSIAR同位素模型分析了湖泊有机碳氮来源及贡献率。结果表明：草海悬浮颗粒物的δ13C变化范围为-27.56‰～-23.64‰,其中湖区＞入湖河流,δ15N的变化范围为3.12‰～10.93‰,其中湖区＜入湖河流,颗粒物有机碳主要来源于大气沉降（21.1%）和水生植物（20.7%）,氮来源主要为土壤有机质（25.6%）和水生植物（25.3%）;表层沉积物的δ13C介于-28.18‰～-20.53‰,其中湖区＞入湖河流,δ15N介于1.70‰～6.58‰,其中湖区＜入湖河流,沉积物有机碳主要来源于大气沉降（34.4%）和水生植物（33%）,氮主要来源于化肥（24%）;其中入湖河流对两者有机碳氮来源影响较小;颗粒物与沉积物亦没有显著相关性,两者之间有机氮来源的差异反映出土壤有机质和水生植物来源的有机氮易降解,而化肥来源的氮则易沉积。本研究揭示了草海颗粒物和沉积物有机碳氮来源,为草海保护治理提供了科学依据。     

不同氮磷比对海洋赤潮藻碳、氮稳定同位素组成的影响

为查明营养盐对不同赤潮藻不同生长阶段的影响,通过测定不同营养条件下培养的7种赤潮藻δ13 C和δ15 N值,比较不同生长阶段、不同藻种之间稳定同位素组成的差别。结果显示,7种赤潮藻δ13 C和δ15 N值存在一定的差异,海洋原甲藻具有较高的δ13 C值;海洋球石藻δ13 C值相对较小;新月菱形藻、威氏海链藻和塔玛亚历山大藻具有相似的δ13 C值。强壮前沟藻、海洋原甲藻和塔玛亚历山大藻δ15 N值要高于其他赤潮藻,威氏海链藻、海洋球石藻、中肋骨条藻和新月菱形藻具有相似的δ15 N值。塔玛亚历山大藻在NP、3N、1/3P和3P组别指数期δ13 C值要低于稳定期,其他6种赤潮藻指数期δ13 C值要高于稳定期。几种赤潮藻δ13 C值与NO3-和PO3-4浓度普遍呈显著正相关;δ15 N值与NO3-浓度普遍呈显著负相关,与PO3-4浓度普遍呈显著正相关。     

长江中游航道整治工程区沉积物及有机质变化

为了探究长江中游航道整治水下工程区不同恢复阶段沉积物粒度和有机质含量特征与变化规律,2017年3月、6月、9月分别对长江中游6个恢复时间分别为2、3、4、5、10、15年的航道整治工程区进行了沉积物采集,室内利用Master size 2000型激光粒度仪进行分析,并采用MM_(Fr)矩值法公式计算粒度特征,灼烧法测量沉积物有机质含量,分析沉积物粒度和有机质含量随恢复时间的变化情况,以及粒度特征参数和有机质含量之间的关系。结果表明,长江中游护岸水下工程区沉积物组成主要以砂为主,粘土、粉砂和砂的平均含量分别是(7.34±4.58)%、(24.26±1.00)%和(68.39±14.06)%。表层沉积物的粒径2.43～6.79φ,平均值是3.95φ,中值粒径2.41～6.05φ,平均值为3.65φ,整体上粒径偏小。工程恢复越久,小颗粒组分占比越高,平均粒径越大;有机质含量随工程恢复时间的增长而增高,河流的涨枯期对有机质含量的影响不显著;表层沉积物中粘土和粉砂总含量、平均粒径、中值粒径与有机质含量关系极显著。本研究结果既符合河流纵向沉积物粒度分布规律,也反映了时间尺度对沉积物粒度组成和有机质含量的影响。     

桑沟湾沉积物有机质的碳氮稳定同位素分析及其来源解析

本研究分析了桑沟湾表层沉积物的粒度、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、碳和氮稳定同位素(δ13C和δ15N)的时空分布特征,估算了贝藻生物沉积对近海沉积物有机质的贡献。结果显示,桑沟湾沉积物成分组成以粉砂为主,且粒径分布与海水养殖和水动力学条件密切相关;TOC、TN的季节变化和平面分布均呈相似性,数值上总体表现为春季最高,秋季最低,季节差异不大,在贝藻、鱼贝和贝类养殖区域出现较高值;而δ13C和δ15N的季节变化和平面分布有较大差异。从相关性分析可以看出,TOC和TN呈极显著正相关(r=0.955, P<0.001),表明桑沟湾表层沉积物的TOC和TN具有同源性。根据对δ13C和C/N的综合分析表明,贝类生物沉积、海带(Saccharina japonica)和土壤有机质是桑沟湾沉积物有机质的主要来源。采用三元混合模型估算得到贝类生物沉积贡献率为67.52%,土壤有机质贡献率为26.47%,海带贡献率为5.97%。研究表明,海洋贝藻生物沉积对近海碳埋藏具有显著影响。     

基于碳、氮稳定同位素技术的大亚湾紫海胆食性分析

为掌握大亚湾紫海胆(Heliocidaris crassispina)的食性特征,应用碳、氮稳定同位素技术对2015年8月所采集紫海胆样本的稳定同位素特征、营养级和食性特征进行了初步研究。结果表明,大亚湾紫海胆平均δ~(13)C值为-(13.35±1.21)‰,平均δ~(15)N值为(9.14±0.38)‰,平均营养级为2.11±0.14。不同壳径紫海胆之间的碳、氮稳定同位素比值无显著性差异(P0.05)。大亚湾海域紫海胆生活环境周围生物δ~(13)C值分布范围为-20.76‰~-9.93‰,δ~(15)N值分布范围为-0.16‰~14.99‰,营养级范围为1.34~3.77。大亚湾主要生物种类可划分为悬浮物、初级生产者和初级消费者、次级消费者、顶级消费者4个营养组群,其中紫海胆属于次级消费者。8月份调查海域珊瑚稀少,大型海藻密度低且死亡降解形成颗粒有机物(Particulate Organic Matter,POM),陆源POM随降雨大量流入大亚湾,导致紫海胆在8月份摄食偏向碎屑食物链,主要食物来源为POM,平均贡献率为67.3%;其余摄食种类为沉积物(Sediment Organic Matter,SOM)、裂叶马尾藻(Scagassum siliquastrum)、底栖硅藻、浮游动物及浮游植物,平均贡献率分别为9.7%、9.3%、6.7%、3.7%及3.3%。大亚湾紫海胆摄食种类与其栖息地底栖生物存在重叠,具有一定的食物竞争关系。研究表明,分析紫海胆食性特征对了解其所在生态系统中营养级水平具有重要意义。     

基于碳、氮稳定同位素的黄海北部口虾蛄食性分析

2018年定点用张网采集黄海北部(122°14’～122°15’E,39°17’～39°18’N)1龄[体长(8.37±0.59)cm,体质量8.77±1.75)g]和3龄口虾蛄Oratosqilla oratoria[体长(14.28±0.55)cm,体质量(48.08±2.84)g]12次,取肌肉组织进行稳定同位素测定,探究黄海北部口虾蛄的食物组成,及其可能摄食生物的碳、氮稳定同位素比值,研究不同饵料生物在口虾蛄食物中的贡献比率。结果表明,黄海北部口虾蛄的δ¹³C值在-17.27‰～-16.22‰,δ¹⁵N值在13.95‰～15.34‰,平均值分别为(-16.57±0.37)‰和(14.68±0.39)‰,均高于本次采集的其他生物样本;黄海北部口虾蛄的营养级为3.58±0.12,主要饵料生物为蟹类和虾类,其营养级分别为3.02±0.30和3.13±0.19,其中蟹类在口虾蛄食物中的平均贡献率为53%;虾类的平均贡献率为47%。     

流沙湾表层沉积物中碳、氮、磷的分布特征和污染评价

2012年5月至2013年1月,每季度在流沙湾内湾养殖区、外湾养殖区和外湾非养殖区采集沉积物和水质样品,测定沉积物的总有机碳（TOC）、总氮（TN）和总磷（TP）质量分数,以及底层水溶解氧（DO）和水温（T）,结合水动力分析,研究其表层沉积物中富营养物质碳（ C）、氮（N）、磷（P）的分布特征和受污染程度。结果表明,流沙湾的物理地形决定了湾内流场水流缓慢、内外湾之间水交换过程缓慢的固有特征。底层水 DO 自春季开始逐步升高,冬季达到最大值。内湾养殖区的底层水 DO 均值低于外湾。表层沉积物 TOC 和 TP 质量分数没有明显的季节差异,但 TN 质量分数在春、夏季明显高于秋、冬季。养殖区的 TOC、TN 质量分数均显著高于非养殖区,且以内湾养殖区最高,其 TP 空间差异不显著。流沙湾表层沉积物 TOC 年平均有机碳污染指数为1.29,TN污染指数达2.98,而 TP 磷污染指数仅为0.92,表明该海域已受到中等水平的氮污染和低水平的有机碳污染,且现有养殖格局加速了养殖区的富营养物质沉积。     

基于碳、氮稳定同位素研究黄海及东海北部主要鱼类的营养级和食性

本研究通过对2011~2014年间在黄海及东海北部采集的36种海洋鱼类进行碳、氮稳定同位素测定,利用碳稳定同位素比值(δ¹³C)计算底层饵料贡献比(Bp)来确定鱼类的食性,利用氮稳定同位素比值(δ¹⁵N)计算其营养级(TL)。结果显示,这36种鱼类的营养级范围为2.75~4.34,平均值为3.47。其中,4种为完全浮游生物食性,8种为底栖生物食性,完全底栖生物食性为12种,混合食性为12种。中(TL=3.5~4)、低(TL<3.5)营养级的种类占大多数(91.67%),而高营养级(TL>4)种类较少,仅为3种,且全部为混合食性。营养级的研究结果与1986、1992和2004年的研究对比发现,个别种类发生了改变。如蓝点马鲛(Sconberonorus niphonius)营养级有不同程度的下降;而黄鲫(Setipinna t)aty却有不同程度的上升。食性的研究结果与2004、2009和2011年的研究对比发现,有些种类食性发生了较大变化,如白姑鱼(Argyrosomus argentatus);有些种类食性几乎没有变化,如小黄鱼(Larimichthys polyactis)。     

桑沟湾鳗草分布区表层沉积有机碳来源分析与草床碳储量评估

海草床是浅海典型的生态系统之一,其积聚和储存碳的能力备受关注。沉积有机碳是海草床碳汇的重要组成部分,而沉积有机碳的来源与海草的种类及其所处的生态场景密切相关。本研究聚焦我国北方规模化养殖海湾桑沟湾2处主要鳗草(Zostera marina)分布区,基于稳定碳氮同位素(δ13C和δ15N)技术研究了潮间带鳗草床表层沉积有机碳的来源及其碳储量。结果显示,2处草床沉积有机碳均主要来自浮游植物,约占34.0%~41.4%,鳗草自身贡献约占8.3%和17.1%,贝类生物沉积物的贡献约为23.9%~25.3%,大型藻类约贡献25.0%。在楮岛草床周围,鳗草输出碳对周围2 km内站位表层沉积有机碳的贡献约为5.2%~10.7%。碳储量估算结果显示,2处草床沉积物为0~30 cm 的有机碳储量为2.01 Mg C/hm2和3.75 Mg C/hm2,平均为2.88 Mg C/hm2,来自生物沉积的有机碳储量约为0.71 Mg C/hm2。研究结果为深入解析桑沟湾鳗草床分布区沉积碳汇的来源及与规模化海水养殖活动的贡献提供了数据支撑。     

连云港近海沉积物重金属历史分布特征及其来源

分析连云港近海沉积物中的重金属含量,探讨不同功能区沉积物重金属污染演变规律、来源及其对环境造成的影响,为合理规划用海提供科学依据。选择连云港海域临洪河口河心浅滩、西连岛潮下带和灌河口北岸潮滩这3种不同的功能区为研究对象,于2014年在每个功能区各采集了1个沉积物柱状样,进行了测年和重金属Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn含量测定来分析重金属污染历史分布特征,并运用地累积指数和主成分分析说明了连云港近海不同功能区重金属污染水平和污染物来源。结果表明:1)20世纪90年代开始,各柱状样重金属污染水平出现明显的波动。2005年之后,临洪河口沉积物重金属污染水平呈现逐年下降趋势,灌河口沉积物重金属污染水平则呈波动上升趋势。2)根据地累积指数,连云港近海沉积物多数重金属污染水平处于轻度-中等污染水平,少数处于无污染状态或中等污染水平。3)重金属富集系数表明,沉积物中重金属污染受到人类活动的显著影响。相关性和主成分分析表明,临洪河口重金属来源较为多样,其次为连岛,灌河口重金属来源则较为单一。     

长江中下游地区湖泊中蓝藻及其与氮磷浓度的关系

根据对长江中下游地区30个浅水湖泊的调查,分析了蓝藻的群落结构特征及其与环境中氮磷浓度的关系。研究显示蓝藻生物量生长季节比非生长季节高很多,生长季节最大值出现在三角湖(5.719 mg/L),最小值出现在天鹅洲(0.001 mg/L)。半通江湖泊蓝藻生物量高于其他类型湖泊;生长季节,蓝藻生物量占浮游植物总生物量比例在半通江湖泊和城郊湖泊均大于40%,而在通江湖泊和城市湖泊均不到20%;半通江湖泊最大,之后依次为城郊湖泊、通江湖泊和城市湖泊。氮磷比无论生长季节还是非生长季节在大部分湖泊均低于40。对蓝藻优势类群与氮磷浓度进行Pearson相关性分析结果显示,在生长季节仅集胞藻属(Synechocystis)与总磷极显著正相关(P0.01);在非生长季节,集胞藻属与氨氮、亚硝酸盐氮、总磷极显著正相关(P0.01),与硝酸盐氮显著相关(P0.05),蓝纤维藻属(Dactylococcopsis)与氨氮、亚硝酸盐氮、总磷极显著正相关(P0.01)。     

三峡水库香溪河沉积物氮含量和氨氮释放特征

通过分析三峡水库香溪河库湾表层沉积物的理化性质和氮素分布特征,并结合室内动力学实验,对香溪河库湾沉积物氮素的组成差异和氨氮释放动力学模型进行了探讨,分析了沉积物氨氮释放潜能。结果表明,香溪河表层沉积物中总氮(TN)含量为683.71～843.19 mg/kg,氨氮(NH~+_4-N)含量为122.77～237.85 mg/kg,硝氮(NO~-_3-N)含量为35.78～102.44 mg/kg。采用一级动力学模型模拟了氨氮释放动力学,氨氮的最大释放量为67.06～74.43 mg/kg,是长江中下游湖泊平均值的1.5倍,存在一定的释放风险;表层沉积物在起始0～5 min内快速释放,达到最大释放量的97.90%～98.41%,150 min后基本达到释放平衡。香溪河氨氮的平均释放量在水土质量比为5 000时达到最大,随后趋于平衡。相关性分析发现,最大释放量与释放潜能均与沉积物中有机质含量和粒度分布相关性不明显,这可能与香溪河的水环境特点有关。     

有机质对大型富营养化浅水湖泊沉积物磷吸附特征的影响

以大型浅水湖泊（太湖和巢湖）为研究对象,系统分析了沉积物有机质（OM）含量和组成、磷吸附参数、磷形态及间隙水溶解反应性磷（SRP）浓度在水平方向上的分布。吸附解吸平衡浓度（EPC0）与SRP浓度的比较结果表明,在太湖北部与巢湖南淝河入湖口等污染较严重的区域,沉积物仍表现出吸附磷的功能;OM与土壤有效磷（Olsen-P）、磷吸附指数和碱性磷酸酶活性均显著正相关,有机质分解所产生的小分子物质可增加磷的吸附容量;添加小分子有机质的室内模拟试验进一步证实了上述假设,糖类主要影响磷的吸附能,而氨基酸主要增加最大吸附量。有机质自身及其降解产物以不同方式影响沉积物对磷的吸附能力,并据此调节湖泊富营养化过程。     

汉江中下游硅藻水华研究进展与展望

汉江流域是多个引调水工程水源地,在国家水资源配置战略中具有重要地位,其水质安全问题一直备受关注。汉江中下游自1992年首次爆发水华以来,水华事件已累计发生10余次,给沿岸居民生产生活带来严重影响。本文系统调研了汉江水华相关研究进展,归纳分析了汉江中下游水华优势藻种及其生物学特性,统计分析了汉江中下游历次水华的发生特征,从营养盐、水文水动力、气象等条件方面归纳了现有研究成果中对于汉江中下游水华爆发成因的解释,总结了汉江中下游水华预测相关模型及水华可调控环境因子的阈值。当前汉江中下游水华防控面临新的挑战,未来仍需在环境因子对硅藻水华生消的影响机理、水华预测模型与方法、水华预警和抑制水华生态调度技术等方面继续开展深入研究。     

基于ArcSWAT模型的老鹳河流域面源氮识别和分析

进行老鹳河流域面源氮污染负荷估算和关键源、区识别,推进流域面源污染的溯源和控制,为流域非点源氮污染控制和治理提供理论支撑。通过模型数据库构建、流域空间单元划分以及参数率定和验证建立老鹳河流域氮污染过程的ArcSWAT模型;以2017年的气象资料为背景,设置4种情景模式,模拟估算流域不同面源氮的入河量,分析和识别不同污染源的关键期以及不同土地利用类型的关键污染源。结果表明,化学氮肥施用和大气沉降是老鹳河流域面源氮的主要污染源,分别贡献了47.6%和38.6%;大气沉降、畜禽养殖和化学氮肥施用入河氮量最大值均出现在3月,农村生活入河氮量最大值出现在8月,而4类污染源入河氮量的最小值均出现在12月;雨季是老鹳河流域控制面源污染氮的关键期;减控的关键污染源旱地、园地和水田是化学氮肥施用,林地和人居地分别是大气沉降和农村生活。应分时、分区、分类制定老鹳河流域面源氮污染减控方案,对于人为氮源（化学氮肥施用、畜禽养殖和农村生活）还要关注在作物播种期和生长季节进行减控。     

黑龙江上游中游江段浮游植物及多样性研究

2001年的5、7、9月对黑龙江上游（黑河江段）、中游（抚远江段）浮游植物的种类组成、密度、多样性指数等进行了研究。浮游植物共计70属种，其中黑河江段57属种，中游抚远江段58属种，两江段浮游植物均以硅藻为主。浮游植物的种类组成、密度、多样性指数均与水的丰度密切相关。     

长江和澜沧江源区夏季浮游植物分布特征研究

鉴于长江和澜沧江源区水生态环境问题日益突出的现状,而浮游植物是水生态系统物质循环和能量流动的重要环节,探究流域浮游植物的分布特征与变化规律可为水生态环境评价与综合整治提供科学依据。为了解长江和澜沧江源区浮游植物资源现状,通过对比分析2012—2016年长江和澜沧江源区浮游植物特征,并采用冗余分析（RDA）揭示浮游植物群落结构与9种环境因子间的关系。结果显示,长江源区共采集到浮游植物4门、44种（属）,其中蓝藻门5种（属）,绿藻门9种（属）,硅藻门29种（属）,隐藻门1种（属）,当曲和直门达2014年的浮游植物种类数最多,为18种,五道梁2012年种类数最少,仅有6种;浮游植物密度为2.53×104～94.00×104个/L,最小值出现在2015年的当曲样点,最大值为2016年的唐古拉山样点;Shannon多样性指数、Margalef丰富度指数和Pielou均匀度指数分别为0.86～3.34、0.34～0.96、0.33～0.83,最小值为2012年的五道梁样点。澜沧江源区共采集到浮游植物4门、32种（属）,其中蓝藻门5种（属）,绿藻门6种（属）,硅藻门20种（属）,隐藻门1种（属）,扎...