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.

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.

[目的]探究不同深度的高砷含水层中硫酸盐还原菌的丰度、群落组成和多样性的差异,并结合硫酸盐硫同位素等多种水化参数,揭示不同深度高砷地下水中硫酸盐还原菌群落分布特征及其环境意义.[方法]以我国典型高砷地下水分布区河套平原为研究区,采集不同深度含水层中的高砷地下水样品,测定水化参数,采用qPCR对样品16S rRNA基因和dsrB基因进行定量;通过dsrB基因高通量测序对硫酸盐还原菌群落进行分析,并将dsrB基因相对丰度、群落组成及多样性与水化因子结合,进行统计学分析.[结果]基于dsrB基因的定量结果表明,浅层地下水中dsrB基因相对丰度高于深层地下水.浅层地下水中,dsrB基因相对丰度与CH4浓度呈显著正相关,且δ34S-SO42-与CH4浓度显著正相关.而深层高砷地下水中,dsrB 基因相对丰度与SO42-浓度、DOC浓度存在显著正相关性.高通量测序结果表明,深层地下水中硫酸盐还原菌的a多样性显著高于浅层地下水.研究区内硫酸盐还原菌可分为264个OTUs,以Desulfobacterales、Nitrospirales、Rhodospirillales、Syntrophobacterales等 10 个目为主.不同种属硫酸盐还原菌在深、浅层地下水的丰度及影响丰度的环境因子存在一定差异,其中浅层地下水中Nitrospirales的相对丰度与AsT浓度和 δ34S-SO42-呈正相关,指示出硫酸盐还原菌中Nitrospirales类群在浅层地下水砷的迁移转化中的重要作用.RDA结果表明,AsT浓度、CH4浓度和Fe2+浓度是控制研究区地下水中硫酸盐还原菌群落分布的关键环境因子.[结论]深、浅层高砷地下水中,硫酸盐还原菌多样性、种属构成与多样性存在显著差异,且受到了不同水化参数影响.