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湖泊生态系统碳汇特征及其潜在碳中和价值研究 被引量:24
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作者 姚程 王谦 +5 位作者 姜霞 郭轶男 王坤 吴志皓 车霏霏 陈俊伊 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期893-909,共17页
为了应对气候挑战,达成碳达峰远景目标,需要正确评估自然资源碳中和价值。湖泊作为具有独特生态、人文价值的地理单元,因碳循环强度高、碳排放总量大,是传统意义上的碳源。通过梳理近期相关研究成果,对比不同类型湖泊碳汇/源状况,湖泊... 为了应对气候挑战,达成碳达峰远景目标,需要正确评估自然资源碳中和价值。湖泊作为具有独特生态、人文价值的地理单元,因碳循环强度高、碳排放总量大,是传统意义上的碳源。通过梳理近期相关研究成果,对比不同类型湖泊碳汇/源状况,湖泊生态系统以一系列碳汇特征表现出潜在的碳中和价值。强烈的光合作用可以使水体CO_(2)欠饱和,但由呼吸-光合作用、碳酸盐岩溶蚀作用带来的水体碱度、CO_(2)分压pCO_(2)提高也有利于湖泊碳汇增益。CO_(2)在水体中大量溶解,积极参与到湖泊碳循环,将pCO_(2)高于40 Pa作为判断湖泊为碳源的依据可能忽视了水体碱度上升带来的碳汇。在湖泊沉积物中有机碳的累积受到生态系统光合-呼吸作用的影响,当异养微生物群落能及时分解沉入湖底的衰亡组织、有机质时,沉积物中有机碳不会大量累积,当呼吸对光合的相对滞后,有机碳才会大量累积。湖泊生态系统的生产力决定了固碳能力,是湖泊发挥碳汇效益的重要“碳库”。由水生植物固定下的CO_(2)总量不如浮游植物,但在过程中发挥了“压舱石”般的稳定作用。近年来的调查结果显示湖泊面临的碳排放压力正在扩大。森林砍伐、农田开垦、城镇发展等土地利用降低了陆上单元的固碳能力,外部碳源增加加剧了湖泊碳排放。面对气候变暖、水体富营养化,湖泊有机碳的矿化、生物分解正在加速,食物链固碳能力正在下降。为了发挥湖泊生态系统碳汇潜力,近期的实践成果显示未来有3个方面的内容需要坚持和改进。首先是重构水生植物,改善水体质量为湖泊碳汇效益“保驾护航”。修复湖泊生态,提高生物多样性,延长食物链中的碳流动,增强碳在湖泊中的系留效果。其次是重视沉积物碳累积。溯源分类将为我们提供碳平衡全面调查的替代方案,通过与陆地碳的累积情况对比突出湖泊生态系统的碳汇贡献。最后是以采集湖泊CH_(4)资源为目的的技术探索,将解决湖泊环境中低密度CH_(4)与能源供应高密度需求的主要矛盾,开辟湖泊碳中和新局面。 展开更多
关键词 湖泊生态系统 碳中和 生物多样性 初级生产力
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高原深水湖泊抚仙湖溶解氧分层特征及驱动因素 被引量:8
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作者 张秀锦 牛远 +3 位作者 吴亚丽 王平 段友爱 余辉 《环境科学研究》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1006-1014,共9页
深水湖泊特有的“表水层-温跃层-深水层”的热力学分层结构,决定了湖内溶解氧(DO)的垂直分布和混合交换,影响着湖内生态系统的健康.然而,目前对于深水湖泊耗氧与复氧过程及其驱动因素的研究还不够深入,尤其对高原深水湖泊的研究更为缺乏... 深水湖泊特有的“表水层-温跃层-深水层”的热力学分层结构,决定了湖内溶解氧(DO)的垂直分布和混合交换,影响着湖内生态系统的健康.然而,目前对于深水湖泊耗氧与复氧过程及其驱动因素的研究还不够深入,尤其对高原深水湖泊的研究更为缺乏.为此,本研究于2021年1月-2022年2月进行了分层采样和逐月监测,探究了典型高原深水湖泊抚仙湖的溶解氧分层特征及驱动因素.结果表明:①抚仙湖热力学分层周期分为两期,即分层期和非分层期.分层期为3月下旬至11月上旬,混合期为11月下旬至3月上旬.②在湖泊热力学分层的驱动下,湖内DO垂直分层明显.表水层DO浓度年内变化范围为6.67~8.64 mg/L,而温跃层和深水层DO最低浓度分别可降至3.15和1.26 mg/L.③抚仙湖不同水层DO浓度变化的驱动因素及效应占比不同.表水层DO受到水温、光合作用、大气复氧和气象条件的综合影响;温跃层DO主要受分层强度和浮游植物生命活动的影响;深水层DO主要受分层强度、有机质沉降分解、沉积物有机质分解的影响.研究显示,抚仙湖底层水体长期处于厌氧状态,由此带来的湖泊生境的改变以及底部营养盐释放的风险值得关注. 展开更多
关键词 高原深水湖泊 抚仙湖 溶解氧(DO) 驱动因素 混合模式 富营养化
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原位覆盖控制沉积物磷释放效果的验证评估
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作者 王增龙 吴志皓 +7 位作者 王书航 姜霞 李艳华 田雨桐 包牧仁 王前勇 庞博 敖文 《环境科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期140-151,共12页
文章通过覆盖材料(方解石、湖沙或方解石+湖沙)对底泥磷释放的阻控实验以及利用梯度扩散薄膜(DGT)的底泥原位测试,验证评估覆盖剂对呼伦湖沉积物磷的生态修复效果。结果发现:(1)方解石、方解石+湖沙或湖沙能有效降低表层沉积物的DGT-P浓... 文章通过覆盖材料(方解石、湖沙或方解石+湖沙)对底泥磷释放的阻控实验以及利用梯度扩散薄膜(DGT)的底泥原位测试,验证评估覆盖剂对呼伦湖沉积物磷的生态修复效果。结果发现:(1)方解石、方解石+湖沙或湖沙能有效降低表层沉积物的DGT-P浓度(CDGT(PO_(4)^(3-)-P)),沉积物/水界面扩散通量和上覆水溶解反应性磷;方解石、方解石+湖沙覆盖的表层沉积物的CDGT(PO_(4)^(3-)-P)峰值或平均值明显低于对照样;方解石、方解石+湖沙的上覆水DRP的去除率分别超过78%和81%;方解石+湖沙可以将沉积物/水界面无机磷扩散通量降低至负值;(2)方解石和方解石+湖沙能明显地降低表层沉积物总磷(TP)、活性磷(NH_(4)Cl-P和BD-P)含量及其占TP的百分比,沉积物反应性磷再补给系数r减少而惰性成份(NaOH_(85)-P和Ca-P)及其占TP的百分比增加;(3)方解石+湖沙覆盖的表层沉积物TP变化范围:-45~-30 mg/kg;磷提取相(NH_(4)Cl-P、BD-P、Ca-P和NaOH_(85)-P)含量变化值,磷提取相变化量占对照沉积物对应提取成份的百分比分别为-17~-10 mg/kg (-38.46%~-29.31%);-23~-16 mg/kg (-46.15%~-32.86%);10~15 mg/kg (2.41%~3.63%)和8~14 mg/kg(3.20%~3.99%);r降低范围:0.02~0.19。综上,方解石的吸附或阻隔作用能降低沉积物总磷和活性磷,降低沉积物磷再补给能力;NH_(4)Cl-P和BD-P被转化为情性成份(NaOH_(85)-P和Ca-P),磷迁移性降低。覆盖剂对沉积物磷内源负荷控制效果为方解石+湖沙>方解石>湖沙。方解石+湖沙的磷阻控机制是方解石对磷的吸附,磷和方解石的共沉淀以及湖沙的物理阻隔;方解石+湖沙的多层覆盖是一种应用价值较高的沉积物原位修复技术。 展开更多
关键词 原位覆盖 方解石 梯度扩散薄膜 沉积物/水界面 内源负荷
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1961-2018年呼伦湖水面面积变化特征及其对气候变化的响应 被引量:24
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作者 王鹏飞 郭云艳 +3 位作者 周康 郑朔方 姜霞 王书航 《环境科学研究》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期792-800,共9页
为揭示近60年来呼伦湖水面面积的变化规律,确定影响呼伦湖水面面积变化的主要因素,采用曼-肯德尔检验(Mann-Kendall tests)、一元线性回归和小波分析法解析1961—2018年呼伦湖水面面积及其所在区域气温、降水量、蒸发量和相对湿度的变... 为揭示近60年来呼伦湖水面面积的变化规律,确定影响呼伦湖水面面积变化的主要因素,采用曼-肯德尔检验(Mann-Kendall tests)、一元线性回归和小波分析法解析1961—2018年呼伦湖水面面积及其所在区域气温、降水量、蒸发量和相对湿度的变化趋势、突变特征和周期性变化规律,采用皮尔逊相关性分析(Pearson correlation analysis)和灰色关联分析研究水面面积与气象要素的相关性.结果表明:1961—2018年呼伦湖水面面积在1739~2360 km^(2)之间,总体以72.84 km^(2)(10 a)的速率显著减小,2009年人工调水实施以后水面面积逐渐恢复并稳定在2030 km^(2)左右.近60年来呼伦湖区域气候暖干化明显,表现为气温显著升高、蒸发量显著增大、相对湿度显著降低、降水量非显著减少.1961—2018年,呼伦湖水面面积对气候突变及其周期波动存在相应的响应,水面面积与区域蒸发量呈显著负相关,Pearson相关系数为-0.546,与区域蒸发量和降水量的灰色关联度为0.938~0.960,人工调水实施前(1961—2008年)水面面积与气象要素的相关性强于1961—2018年.研究显示,气候变化引起的蒸发量增大是呼伦湖水面面积减小的重要原因,人工调水严重干扰了2009—2018年呼伦湖水面面积对气候变化的响应. 展开更多
关键词 气候变化 MANN-KENDALL检验 小波分析 灰色关联分析 人工调水
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呼伦湖水体氟化物演变特征及其影响因素 被引量:9
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作者 君珊 张博 +3 位作者 王鹏飞 李贺 姜霞 王书航 《环境科学研究》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期841-848,共8页
为识别呼伦湖水体中氟化物的演变趋势,揭示呼伦湖水体氟化物浓度畸高的原因,于2015—2020年对呼伦湖入湖河流、湖周地下水、湖泊水体中氟化物(以F-计)浓度进行了详细调查,并结合2005—2014年历史数据分析呼伦湖水体中氟化物浓度的影响因... 为识别呼伦湖水体中氟化物的演变趋势,揭示呼伦湖水体氟化物浓度畸高的原因,于2015—2020年对呼伦湖入湖河流、湖周地下水、湖泊水体中氟化物(以F-计)浓度进行了详细调查,并结合2005—2014年历史数据分析呼伦湖水体中氟化物浓度的影响因素.结果表明:2018—2019年,呼伦湖全湖水体氟化物浓度平均值在2.27~2.42 mg L之间,年均值为2.36 mg L,4个季节平均值之间无显著差异,但空间分布差异显著,在春季、夏季和秋季均表现为四周低、中间高的分布趋势,冬季则相反.3条主要入湖河流克鲁伦河、乌尔逊河和呼伦沟河水体中氟化物浓度显著低于湖体,分别为(1.14±0.36)(0.84±0.14)和(0.33±0.08)mg L,氟化物入湖通量分别为236.41、396.31和301.29 t a,地下水和入湖河流输入是呼伦湖水体氟化物的主要来源.呼伦湖水体中氟化物浓度主要在特殊气候地理条件引起的高自然本底环境下,受pH、湖体蓄水量和冰封作用的共同影响.研究显示,入湖河流、地下水等输入的氟化物在强蒸发作用下富集浓缩且缺少氟化物出湖途径是造成呼伦湖水体氟化物浓度畸高的根本原因. 展开更多
关键词 呼伦湖 氟化物 空间分布 来源 冰封期
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长江天鹅洲故道湿地生物多样性及其保护对策 被引量:1
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作者 陈如 李滔 杨军 《绿色科技》 2022年第14期179-185,共7页
长江天鹅洲故道湿地属于河流泛洪平原湿地,是现存长江故道湿地的重要代表之一,已被列入我国重要湿地名录。长江天鹅洲故道湿地现有长江江豚(Neophocaena phocaenoides)和麋鹿(Elaphurus davidianus)两个国家级自然保护区,其生态系统多样... 长江天鹅洲故道湿地属于河流泛洪平原湿地,是现存长江故道湿地的重要代表之一,已被列入我国重要湿地名录。长江天鹅洲故道湿地现有长江江豚(Neophocaena phocaenoides)和麋鹿(Elaphurus davidianus)两个国家级自然保护区,其生态系统多样,蕴含丰富的生物资源。从长江天鹅洲故道湿地生物多样性现状入手,系统探讨了湿地动植物的种类、数量及演变趋势,在此基础上分析了湿地在生物多样性保护方面存在的问题。根据我国生物多样性保护和可持续发展战略的需要,提出了一系列针对性的保护对策,如实施通江工程,改善故道水体环境;改善湿地旱化,促进生境修复;完善生物多样性保护的政策和法规;加强生物多样性保护的监测和信息系统建设;加强生物多样性领域科学研究和人才培养等,以期为长江天鹅洲湿地及长江中下游洪泛平原其他湿地的生物多样性保护、利用及管理提供科学依据和重要参考。 展开更多
关键词 长江 天鹅洲故道湿地 生物多样性 保护对策
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