人为水文调控正深刻改变湿地生态系统的结构与功能.由于缺乏长期监测记录,目前针对湿地生态系统如何响应人为水文调控的报道较少.本研究基于神农架大九湖五号湖的一根长44 cm的沉积岩芯多指标记录,重建了近40年来大九湖生态水文变化过程,并探讨其驱动因子.结果表明:五号湖的硅藻群落经历了 3个主要演化阶段:1980-2008年以底栖硅藻为主,2008-2016年浮游硅藻迅速增加,2016年以来小型脆杆藻占主导.冗余分析表明,硅藻组合变化与总有机碳、总氮和Mn/Fe值显著相关.2008年以来硅藻组合变化反映了五号湖由早期富含有机质的泥炭地向浅水湖泊转变,主要响应筑坝提升水位;2016年以来底栖和附生硅藻增多,响应大九湖移民搬迁后水生植物扩张、水体透明度增加的过程.沉积硅藻记录揭示了大九湖的环境变化过程,为湿地保护提供了科学依据.

选取珠江上游深水型水库龙滩水库为研究对象,于2019年4、7、10月和2020年1月4个季节采集了水库支流表层水、库区分层水和下泄水,分析其水化学参数、SO42-浓度及δ34SSO4与δ18OSO4同位素组成,基于冗余分析和贝叶斯稳定同位素混合模型等手段,阐明了筑坝拦截影响下的水动力条件改变对龙滩水库水体硫循环的影响.结果表明:龙滩水库SO42-的主要来源是硫化物矿物氧化(以O2或Fe3+为电子受体),此外,还包括大气降水、人为源.筑坝拦截后,水体SO42-浓度以及δ34SSO4和S18OSO4值波动范围显著增大.筑坝蓄水会导致水体相对水柱稳定度(relative water column stability,RWCS)升高,在较高的RWCS条件下,水库内部的硫化物氧化和硫酸盐还原等过程显著增强,因此,RWCS是驱动水库硫循环的重要水动力因素.本研究有助于深入理解水库内部硫酸盐迁移转化过程的水动力驱动机制,为深水型水库水资源科学利用与保护提供理论依据.

水库汞活化效应是河流筑坝蓄水后促进甲基汞生成,进而导致鱼体汞含量显著上升的现象.该现象在具有普遍性的同时,又因各水库具体情况的不同在持续时间、影响强度等方面表现出差异.本文综述了国内外对这一现象的研究历程及成果,包括世界范围内水库蓄水前后的鱼体汞含量变化趋势,以及与之相关的水库参数、环境条件等因素.为更深入地理解该效应背后的相关机理,本文还探讨了水库中汞的来源和生物可利用性,以及水库蓄水后的鱼体汞累积和生物放大特征;总结了我国水库中汞的甲基化反应区别于欧美地区的特点,可为预防和治理未来可能出现的水库鱼体汞污染提供理论依据,并对本领域未来的发展进行了展望.

大规模筑坝拦截是当前世界河流普遍面临的共同趋势,河流筑坝导致水体温室气体排放的环境效应近年来在全球范围内引起广泛关注,其中河流拦截背景下的水库中氧化亚氮(N2O)的产生与释放是理解河流-水库体系氮的生物地球化学循环的重要内容,也是评价水库温室气体排放水平的重要依据.然而,当前对水库N2O产生与排放的研究存在着不足,对其产生机理、释放水平及控制因素的认识依然缺乏系统性.本文归纳总结了国内外有关水库氮循环过程和N2O排放的研究成果,分析了水库N2O排放研究趋势及尚未解决的关键问题,以期为准确评估河流筑坝背景下水库N2O排放提供借鉴.

目前世界河流普遍面临大规模筑坝拦截现状,原有河流自然形态逐渐向湖泊化转变,研究河流中氮磷营养盐物质的输送通量与滞留效应成了评价水坝水环境情况的关键问题.本研究详细调查了位于乌江流域中上游的洪家渡、东风和乌江渡3座水库的氮磷营养盐分布特征、输送通量及滞留效应.结果表明,洪家渡、东风和乌江渡3座水库TN年平均实际滞留率分别为20.2％、36.0％和-21.1％,TP年平均实际滞留率分别为5.4％、56.5％和-84.9％.3座水库因受到水文条件的不同、建库时间的长短和人为输入等因素影响,氮磷营养盐表现出不同的滞留现象及时空差异性.乌江渡水库氮磷营养盐的年平均滞留率因网箱养鱼的影响表现为负值.东风水库存在明显的氮磷滞留效应.洪家渡水库因受早期淹没植被再降解过程的影响,氮磷营养盐实际滞留效应弱于东风水库.

河流筑坝拦截对水体碳、氮、硫等元素的生物地球化学循环产生了重要影响.为了研究在梯级水库影响下C、S元素循环的响应过程,本研究以嘉陵江干流4座代表性的梯级水库为对象,于2016年冬季(1月)和夏季(7月)采集各个水库的河流入库水、库区分层水和下泄水,分析DIC浓度、SO42-浓度和δ13CDIC及δ34S-SO42-.结果表明:(1)研究区水体的水化学组成主要受碳酸对碳酸盐风化控制,同时,来源于流域黄铁矿和大气SO2氧化产生的H2SO4也广泛参与到区域碳酸盐岩风化;(2) DIC主要来源于土壤CO2和碳酸盐岩风化,SO42-主要受大气降水和黄铁矿氧化过程影响;(3)水库水体DIC浓度、SO42-浓度、δ34S值及δ13CDIC值两两之间存在相关性(P＜0.05),表明水库水体C、S元素的时空演变受到相似过程(物理、化学、生物)的影响.经过筑坝拦截,河流水环境及营养元素循环发生很大改变,运用C、S双同位素可以有效示踪水库的湖沼化演化过程.

筑坝拦截导致河流天然属性的改变,进而影响了相关流域水循环过程.本研究以嘉陵江流域4座梯级水库为对象,于2016年1、4、7、10月份采集水样,分析水体氢氧同位素组成,以期通过氢氧同位素组成的时空变化特征来探讨大坝拦截对于流域水循环的影响.结果表明,表层水体的δ18O和δD沿河流流向上总体有偏正的趋势,应该是受纬度效应及筑坝拦截作用的共同影响;研究区水库库区水体在1、10月的δ18O均值较4、7月偏正,是降雨量与降雨来源不同导致的结果;具有热分层特征的水库(亭子口水库)在夏季分层期的18O值变化范围比其他季节大,其他水库则没有这种特点,另外,水库分层还会使得库区表层水与下泄水的氢氧同位素值出现较大差异;梯级水库的存在使得流域蒸发作用强烈,导致河水氢氧同位素组成大大偏离当地大气降水线,研究区夏季(7月)的蒸发作用最强,春季(4月)次之,冬秋季(1、10月)最弱.

依据硅藻的形态、生理与生态特点而定义的功能群分类,可以更好地描述对湖泊环境胁迫的响应特征.本研究识别了海西海表层沉积物硅藻群的空间分布模式,并通过多指标分析探讨其与环境因子的关系.结果表明:主成分分析和冗余分析,水深和沉积物总氮含量是硅藻功能群空间分布异质性的主要驱动因子;水深8m左右可能是海西海硅藻出现功能群分异的阈值,与热力分层深度等湖泊水文特征相对应.上述表层沉积物硅藻功能群空间分布结果为沉积物化石记录的解释提供了依据.沉积物钻孔分析显示,近百年来海西海硅藻功能群呈现明显的阶段性波动,与年均气温、沉积物总氮含量、中值粒径等指标变化相对应.气候变暖、富营养化和水位上升是驱动海西海硅藻功能群长期变化的主要环境因子,协同促进了功能群D、P、MP占优势.硅藻功能群多样性变化的长期特征表明气候变暖和营养盐富集促进了硅藻功能群多样性的增加,而海西海1957年筑坝和1990年水库扩容两次典型水文调控显著增加了湖泊水深,导致硅藻功能群多样性降低.

泥炭地是重要陆地碳库,在全球范围内大多面临退化问题.选择长白山区排水改造后的白江河泥炭地为研究地,采用水文恢复、小灌木去除和泥炭藓移植结合的技术,通过筑坝堵截排水沟、剪除金露梅和移植泥炭藓繁殖体以实现各3个水平的水位埋深、小灌木盖度和移植密度的手段,进行了短期恢复实验研究.结果 表明:随着水位提升,泥炭藓定植盖度增大;移植密度不超过1∶10(采集∶移植面积比)的条件下,定植盖度随移植密度增大而增大;在浅水位埋深(5～30 cm)条件下,定植盖度随小灌木盖度增加而增加.研究表明,排水泥炭地的恢复项目中,在抬升水位的基础上,移植足量的泥炭藓繁殖体,适当移除小灌木,可提高泥炭地生态恢复的效率.

目的 评价吡螺脲硫酸盐可湿性粉剂(WPPS)在湖沼型血吸虫病流行区的灭螺效果及其对鱼类的毒性,为该药在湖沼型血吸虫病流行区的推广应用提供科学依据. 方法 于鄱阳湖洲滩选取6块区域进行除障,计算钉螺自然死亡率.兑配25％WPPS溶于水中使最终浓度分别为1、2、4、8 g/m3,兑配杀螺胺乙醇胺盐(WPNES)溶于水中使最终浓度为1 g/m3,均匀喷洒施药,空白对照组施用清水,于施药后1、3、7d,系统抽样法进行钉螺调查,压碎法鉴别钉螺死活,并记录处理螺数、死螺数.将湖北省垸内环境筑坝分隔成6段试验区,每段投放鲫鱼30条,并适应性饲养1d.其中4段药物试验组施用2.5、5.0、7.5 g/m3 WPPS,药物对照组施用2 g/m3WPNES,空白对照组施用清水,分别于施药后的1、2、3d记录鲫鱼存活率. 结果 喷洒灭螺药物后1d和3d,5个施药组钉螺校正死亡率均超过85％以上,1 g/m3 WPPS和2 g/m3 WPPS处理下,3d的死亡率(93.1％和95.0％)高于1d的死亡率(88.2％和90.9％).现场灭螺7d后,1、2、4、8g/m3 WPPS处理下的钉螺校正死亡率分别为90.4％、90.0％、90.3％、89.8％,均高于1 g/m3 WPNES处理后的钉螺校正死亡率(76.0％) (P＜0.05).2 g/m3 WPPS处理1、3、7d后的钉螺校正死亡率均高于90％,于第3天达到最大值(94.7％).鱼毒性试验结果显示,2.5和5.0 g/m3 WPPS施药后1、2、3d的鲫鱼死亡率接近空白对照组(0、3.3％和6.9％),差异无统计学意义(P＞0.05),7.5 g/m3 WPPS施药后2d和3d的死亡率均为50.0％.2.5、5.0、7.5 g/m3 WPPS处理下的鲫鱼死亡率差异有统计学意义(P＜0.05). 结论 WPPS可有效杀灭钉螺且对鱼类生物安全性较高,可应用于洲滩以及鱼塘、虾塘等垸内环境.该药对湖沼型血吸虫病流行区灭螺药物的选择具有一定参考价值.