上海城市内河中有机碳含量的时空变化及影响因素分析

2015年12月至2016年12月间,对苏州河、黄浦江4个固定站点的表层水样进行逐月采集,测定溶解态有机碳(dissolved organic carbon, DOC)和颗粒态有机碳(particulate organic carbon, POC)的含量,结合总悬浮颗粒物(total suspended matter, TSM)和稳定碳同位素(δ~(13)C)等参数,研究有机碳的时空变化,并对其影响因素进行初步分析.结果显示,苏州河非汛期时上游DOC质量浓度(4.52±0.48 mg·L~(–1))明显高于下游(3.66±0.32 mg·L~(–1)),而汛期上下游DOC质量浓度无明显差异,推测在汛期与非汛期DOC在上下游输送过程中的停留时间不同可能是DOC空间分布存在差异的主要因素.苏州河汛期颗粒物δ~(13)C(–29.1‰±1.0‰)比非汛期(–28.1‰±0.6‰)更负,表明汛期浮游生物的生长对POC贡献更大.苏州河汛期与非汛期POC质量分数(POC%)则无明显差异,但非汛期POC%平均值(6.01%±2.27%)略高于汛期(4.10%±0.99%).黄浦江DOC(年平均值3.56±0.31 mg·L~(–1))和POC%(年平均值2.18%±0.56%)上下游差异不明显, DOC呈现冬高夏低的特征.汛期更负的δ13C(–28.1‰±0.9‰)与更低的TSM(79.1±26.4 mg·L~(–1))显示黄浦江汛期时主要受到了太湖来水的影响, POC%表现出汛期高、非汛期低的特征.两条河的有机碳输送均以DOC输送为主,水体自净能力的差异使得苏州河DOC/POC变化范围大于黄浦江.从历史数据比对分析来看, 2005—2016年黄浦江DOC质量浓度逐渐降低,一定程度上表明了污水治理三期工程对黄浦江的有机污染治理初显成效,但总有机碳(total organic carbon, TOC)质量浓度的高值表明黄浦江有机污染仍处于较高水平.     

河流、河口沉积物中碳同位素研究

河流颗粒有机质(POM)提供了陆地碳循环的重要信息.沉积物有机碳同位素指示了河口沉积环境的变化、水体悬浮物动力学状况及食物网动态变化并可用于河口的污染动态监测, 14 C同位素有助于了解流域土壤侵蚀状况.河流碳同位素模型的应用使不同端元的有机碳在河流及河口的组成、分布定量研究成为可能.碳同位素研究还对陆地碳库中碳的周转速率的确定、流域植被和气候变化研究提供技术支持,并为沿海地区未来的产业布局提供参考.     

九龙江口红树林与毗邻水域营养盐和有机碳的潮水交换

红树林缓解近海富营养化、维持近海生物多样性的功能已成共识,但此功能的大小却鲜有报道.在福建九龙江河口,对红树林与其毗邻水域通过潮汐的物质交换进行了定量研究.结果表明:通过潮汐的作用,九龙江口红树林具有吸收毗邻水域氮、磷营养盐的作用,溶解无机氮(DIN)和溶解无机磷(DIP)的吸收量分别为-0.40和-0.04kg/(hm2·d);具有向毗邻水域输出有机碳的作用,溶解有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POC)的输出量分别为0.07和0.01kg/(hm2·d).因此,九龙江口红树林是近海水域无机营养盐的汇、有机碳的源.     

广东韩江流域化学风化作用及大气CO2消耗的分析

岩石的风化作用与碳循环有着极为密切的联系。韩江流域处于湿热地区,是广东省除珠江流域以外的第二大流域。对韩江水系进行了系统采样、测试分析显示,河水水化学组成以HCO3-和Ca2+为主,其次是SO24-和Na+。Gibbs图分析表明,韩江流域河水离子成分主要来源于岩石的风化释放;相关分析和因子分析则表明,蒸发盐岩、碳酸盐岩、硅酸盐岩风化过程对河水离子的贡献率分别为33.4%、27.7%和为10.5%。大气中的CO2通过参与岩石的化学风化过程对河水中溶解质的贡献率为20.2%。韩江流域河水中HCO3-有50.2%来自大气CO2,由此估算韩江流域岩石化学风化对大气CO2的消耗量为73.33×108mol/a。在主要支流中,由大到小的顺序是汀江、石窟河、宁江、五华河和梅潭河,分别为28.08×108,13.26×108,10.22×108,5.17×108和2.90×108mol/a。韩江流域岩石化学风化对大气CO2的消耗率为252.2×103mol/(km2·a)。各主要支流中岩石化学风化对大气CO2消耗率最高的是宁江,为718.55×103mol/(km2·a),其次是石窟河360.14×103mol/(km2·a),再依次递减的是五华河282.04×103 mol/(km2·a),汀江237.73×103 mol/(km2·a),梅潭河181.18×103mol/(km2·a);韩江流域的平均化学风化率为54.11 t/(km2·a),各主要支流由高到低依次为,宁江最高140.5 t/(km2·a),石窟河71.2 t/(km2·a),汀江52.39 t/(km2·a),五华河51.02 t/(km2·a),梅潭河38.04 t/(km2·a)。     

黑潮区颗粒有机碳和生物硅输出的^234Th／^238U不平衡示踪

对东海陆架外黑潮区颗粒有机碳（POC）和生物硅（bSiO2）的研究表明：台湾东北部黑潮主流真光层（100m）POC和bSi02的平均浓度分别为3．31μmol／L和0．68μmol／L;^234Th／^238U不平衡法获得POC和bSi02的输出通量分别为3．7mmol／（m^2·d）和1．6mmol／（m^2·d）．黑潮沿东海陆架北进过程中,POC和bSiO2的含量及输出通量均呈增加趋势．位于日本西南的黑潮主流中,POC和bSiO2的平均浓度分别为3．85μmol／L和2．63μmol／L,输出通量分别为6．7mmol／（m^2·d）和4．0mmol／（m^2·d）．黑潮与陆架水形成的锋面区,POC和bSiO2浓度均高于黑潮主流．     

中国典型侵蚀区小流域水力侵蚀引发的CO_2通量特征

土壤水力侵蚀通过影响有机碳的合成分解过程,引发可观的CO_2吸收-排放效应.各典型水蚀区的侵蚀速率、土壤性质各不相同,其CO_2通量特征有待研究.本文收集了黑土区、紫色土区、黄土区、红壤区等中国四大典型侵蚀区中7个代表性小流域36个土壤剖面的~(137)Cs及有机碳含量数据,利用"基于参照点的CO_2通量分离方法",计算了各小流域的有机碳横向迁移通量,以及由于水蚀引发的CO_2通量.结果表明,(1)有机碳的横向迁移速率由侵蚀/淤积速率以及土壤表层含碳量共同决定,位于黄土区和红壤区的小流域有机碳流失最为严重;(2)7个小流域侵蚀区CO_2的通量范围为:-22.8~21.5g C/(m~2·a),淤积区CO_2通量范围为-31.6~54.5g C/(m~2·a);碳汇强度与欧美小流域相当,碳源强度略强;(3)位于黑土区的多数小流域以及紫色土区的小流域整体表现为碳汇;位于黄土区的小流域整体表现为强烈的碳源;位于红壤区的流域在侵蚀区表现为碳源,在淤积区表现为碳汇.其中,紫色土区小流域的固碳能力最强,79%~87%的有机碳流失可最终得到恢复;(4)针对小流域不同的CO_2通量特征,可通过合理配置水土保持措施,实现土壤侵蚀和CO_2通量的协同调控.     

苏州河和黄浦江颗粒态氨基酸的季节变化

于2007年1、4、7、10月在苏州河、黄浦江4个采样点采集表层水样,分析了颗粒态氨基酸(Particulate Amino Acids,PAA)的组成及含量;并对比分析了北新泾、河南路桥、十六铺和嫩江码头4个站点氨基酸的季节变化特征;结合颗粒有机碳(POC)、颗粒有机氮(PON)及颗粒态氨基酸的构型特征(D和L型)等参数,探讨了该区域颗粒有机氮的来源和降解情况.结果表明:苏州河氨基酸季节变化比黄浦江大;氨基酸降解系数(DI)分析表明研究区域的氨基酸主要来自现场过程和细菌贡献,其中7月份氨基酸最为新鲜;氨基酸降解系数DI和D构型氨基酸成负相关性关系,表明自然细菌来源的D-氨基酸在降解过程中的变化.     

长江口滨海湿地植物群落潮沟水体有机碳动态及其影响因素

潮沟系统是滨海湿地与外界环境之间横向碳交换的重要通道.本研究以长江口滨海湿地典型植物群落(禾本科Poaceae和莎草科Cyperaceae)为研究对象,调查了不同潮汐(小潮期与大潮期)退潮过程中潮沟水体可溶性有机碳(DOC)和颗粒态有机碳(POC)的季节变化.结果表明,潮水向外输出的过程中,DOC和POC从高潮滩到口外浅水光滩均逐渐变化,大潮期时不同生境潮沟的有机碳丰度一般比小潮期高.在具有较高植物生物量和土壤有机碳储量的Poaceae群落中,各季节潮沟水体DOC含量均显著高于Cyperaceae生境潮沟;相反,各季节Cyperaceae群落潮沟POC含量则高于Poaceae群落潮沟.此外,Poaceae群落潮沟在各季节均表现为DOC净输出,而POC为净输入,各季节DOC和POC在Cyperaceae群落潮沟均呈现净输出趋势.     

~(234)Th示踪法估算楚科奇海的颗粒有机碳输出通量

为了研究楚科奇海生物泵过程,利用234Th示踪法估算了该海区真光层颗粒有机碳的输出通量。测定了中国第2次北极考察期间获得的楚科奇海测站海水样品中溶解态及颗粒态234Th、238U和颗粒有机碳的含量。基于上层水体中234Th与238U的不平衡并结合一维稳态不可逆清除模型,估算出了真光层中溶解态234Th的清除速率、颗粒态234Th的迁出速率、234Th的平均停留时间等颗粒动力学参数以及颗粒有机碳的输出通量和ThE比值(颗粒有机碳输出通量和初级生产力的比值)。楚科奇海具有较高的颗粒有机碳输出通量和很高的ThE比值,生物泵运转活跃,是全球碳循环的重要汇区。     

氮添加对亚热带常绿阔叶林土壤有机碳及土壤呼吸的影响

以福建省武夷山亚热带常绿阔叶米槠林为研究对象, 开展氮添加实验。采用4个氮添加梯度(CK, N50, N100和N150, 分别表示氮添加0, 50, 100和150 kg/(hm²·a))模拟自然氮沉降变化, 探究氮添加对土壤有机碳及土壤呼吸的影响。结果表明, 氮添加对表层土壤(0~20 cm)总有机碳的影响不显著, 对颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC)两种不同碳组分含量的影响不同。其中, N100和N150处理分别使土壤POC含量显著上升110.7%和147.9% (p₁ = 0.024, p₂ < 0.001); 土壤MAOC含量则随氮添加量升高呈下降趋势, 但差异不显著。土壤呼吸速率的年际波动呈单峰式, 且在不同观测时间内, 各样地土壤呼吸速率对氮添加的响应不同。通过土壤呼吸速率与土壤温度的拟合方程计算, 得到2018—2020年CK, N50, N100和N150样地土壤呼吸年均碳排放量分别为1205.31, 1191.56, 1287.56和1128.61 g C/m²。其中, N50样地与CK样地无显著差异, N100样地显著上升6.82% (p<0.001), N150显著下降 6.8% (p<0.001), 即N100可以促进土壤呼吸年碳排放, 而N150对土壤呼吸年碳排放有抑制作用。     

The impacts of “05.6” extreme flood event on riverine carbon fluxes in Xijiang River

An extreme flood event with a frequency of nearly 200 year occurred in June of 2005 in the Xijiang River, the main trunk stream of the Zhujlang River. Samples were systematically collected during the flood event, and water quality parameters, including total suspended sediment （TSS）, dissolved inorganic carbon （DIC）, dissolved organic carbon （DOC）, and particulate organic carbon （POC） were analyzed, and riverine carbon concentrations associated with its changing pattern through the flood process were discussed. These parameters reflect the changes in basin surface flow and subsurface flow during the flood. This flood event influenced annual flux estimations of POC, DOC, and DIC to great extents. Based on carbon flux estimations for the year 2005 and the flood event （June 21-28） in the Xijiang River, it was found that DIC, DOC, and POC fluxes during ＇05.6＇ flood event are 1.52×10^6g.km^-2.a^-1, 0.24×10^6 g.km^-2.a^-1, and 0.54×10^6 g.km^-2.a^-1, and account for 14.87%, 24.75% and 44.89% of the annual fluxes in 2005, respectively. The results suggested that carbon exports during extreme flood events had great contributions to the total carbon fluxes and composition of various carbon components, being important for accurate estimates of annual carbon fluxes in rivers with frequent floods.     

Estimations of primary production and export production in the South China Sea based on sediment trap experiments

The results of time series sediment trap experiments in the South China Sea show that particulate organic carbon (POC) fluxes are influenced by the monsoons. The increase of productivity in the northern South China Sea is mainly due to northeast monsoon while in the central South China Sea the influence of southwest monsoon becomes more prominent. The annual primary production and export production calculated based on POC fluxes are 53.0–63.4 and 10.32–12.93 gC m^-2a^-1, respectively. The enhancement of POC flux during monsoon period suggest that higher palaeoproductivity or organic carbon accumulation rate in glacial age in the South Chma Sea might be the result of strengthening of the monsoons.     

苏州河和黄浦江颗粒态氨基酸的季节变化简

于2007年1、4、7、10月在苏州河、黄浦江4个采样点采集表层水样,分析了颗粒态氨基酸（Particulate Amino Acids, PAA）的组成及含量;并对比分析了北新泾、河南路桥、十六铺和嫩江码头4个站点氨基酸的季节变化特征;结合颗粒有机碳（POC）、颗粒有机氮（PON）及颗粒态氨基酸的构型特征（D和L型）等参数,探讨了该区域颗粒有机氮的来源和降解情况.结果表明：苏州河氨基酸季节变化比黄浦江大;氨基酸降解系数(DI)分析表明研究区域的氨基酸主要来自现场过程和细菌贡献,其中7月份氨基酸最为新鲜;氨基酸降解系数DI和D构型氨基酸成负相关性关系,表明自然细菌来源的D-氨基酸在降解过程中的变化.     

基于颜色复杂度和结构张量的恰可察觉失真模型

图像的恰可察觉失真(just noticeable distortion, JND)阈值是指人眼能够察觉的最小失真, 通常被用于去除图像/视频压缩中的视觉冗余. 针对 JND 模型对颜色和结构特征利用不充分的问题, 提出了一种基于颜色复杂度和结构张量的 JND 模型. 首先, 计算图像的颜色复杂度, 将其转换为与视觉敏感度相关的权值, 和对比掩蔽模型结合以提升模型的准确性; 然后, 利用结构张量对局部特征进行表示, 建立基于局部结构特征的调制因子, 估计结构不规则区域的视觉冗余程度; 最后, 将基于颜色复杂度的 JND 模型和基于结构张量的调制因子结合, 建立基于颜色复杂度和结构张量的 JND(complexity structure tensor based JND, CSJND)模型. 实验结果表明, 相比于已有的模型, 该模型在主观感知质量相同的前提下, 能使 PSNR 值明显降低; 该模型更加符合人眼的视觉特性, 能更准确地估计出 JND 阈值.     

筼筜湖悬浮物及颗粒有机碳、氮、磷的时空分布

2008年12月—2009年11月,在筼筜湖5个站位进行表层海水的采样,研究水体中悬浮物(TSM)、颗粒有机碳(POC)、颗粒氮(PN)和颗粒磷(PP)的时空分布特征及其与叶绿素a(Chl a)之间的关系.结果显示,各站位TSM、POC、PN和PP浓度总体上沿着筼筜湖的水流方向逐渐降低,季节变化明显,大部分在夏季(6—8月)出现高峰;POC和PN之间相关性极显著(R=0.989,n=127),POC和PN与Chl a之间也具有较好的正相关关系,而PP与Chl a之间的相关性不显著,浮游植物碳(Cph)与POC的质量比在各站位有所差异.研究表明,筼筜湖POC和PN来源较为一致,在赤潮爆发期间浮游植物是其主要来源,而PP除浮游植物来源外,其他来源如外源碎屑输入、表层沉积物再悬浮以及浮游动物、细菌和碎屑可能对其含量都有较大影响.     

漓江流域水资源形势分析

漓江全长 2 14 km ,流域面积 5 5 85 km2 ,漓江流域降水资源丰富 ,水资源总量为 6 6 .2 3× 10 8m3,水资源具有山地河流的特点 ,水资源可利用量为 2 6 .4 9× 10 8m3,现状供水总量为 15 .4 4× 10 8m3,现状用水总量为 13.6 0×10 8m3,供用水基本达到平衡。但流域水资源时空分布极不均衡 ,枯水季节干旱严重 ,汛期洪灾频繁。城镇污废水处理能力有限或排水管网不配套 ,局部河段尤其漓江支流水质状况不良。水短缺和水污染问题随着社会经济发展而日益突出。解决问题的途径主要是依靠漓江流域增加水资源调蓄能力与节水 ,增强污水处理能力 ,逐步实现污水资源化 ,实现生态节水型的目标。     

Apparent ages of suspended sediment and soil erosion of the Pearl River (Zhujiang) drainage basin

The carbon isotopic composition (Δ 14 C,δ 13 C) and apparent ages of suspended sediment were determined in the Pearl River in the years 1998,2000 and 2005.These results indicate that suspended POC consists mostly of young carbon and some old carbon.Apparent ages of suspended POC range from 540 to 2050 a BP.The apparent ages are older in the Xijiang and Beijiang Rivers,while these values are variable in the Dongjiang River,including old and young samples.The suspended POCδ 13 C values increase with increasin...     

Sources and transportation of suspended matter and sediment in the southern Yellow Sea: Evidence from stable carbon isotopes

The concentrations of total suspended matter (TSM) and the compositions of organic stable carbon iso- topes of TSM and bottom sediments were analyzed to study the sources of TSM and sediments and the transportation processes. For this study, 284 TSM samples and 64 sediment ones taken from 67 stations along 7 transects and in 5 layers were collected in the southern Yellow Sea on the cruise in May, 1998. The main sediment transportation pattern in the southern Yellow Sea was obtained by analyzing the distribu- tion characteristics of TSM concentration and particulate organic carbon δ~(13)C values. It was confirmed from the pat- tern that the bottom layer plays a more important role than the surface one in the transportation processes of terrigenous material to the central deep-water area of the southern Yel- low Sea. The Yellow Sea circulation is an important control factor in determining the sediment transportation pattern in the southern Yellow Sea, The carbon isotope signals of sedi- mentary organic matter confirmed that the main material in sediments with high sedimentation rate in the Shandong subaqueous delta originated from the modern Yellow River. The terrigenous sediments in the deep-water area of the southern Yellow Sea are mainly from the abandoned Yellow River and the modern Yellow River, and a small portion of them are from the modern Yangtze material. The amount of terrigenous material from Korean Peninsula and its influen- ce range are relatively limited. The conclusions derived from TSM and stable carbon isotopes were further confirmed by another independent material source tracer-PAHs.     

神府东胜煤田开发对河流泥沙的影响研究

通过对乌兰木伦河王道恒塔水文站采矿前后河道汛期径流量、输沙量、含沙量及泥沙颗粒粒径等资料的分析发现，与采矿前相比，采矿后同雨量下河道汛期径流量有所增加，但汛期输沙量、汛期径流和输沙量的关系、汛期含沙量以及泥沙颗粒大小等都没有变化。采矿对河流泥沙的增加主要表现在汛期日洪量大于０．１×１０８ｍ３的大洪水中。１９８８和１９８９年两次大洪水的日均含沙量较采矿前同级流量洪水的日均含沙量增加了８８．７％。     

Export of particulate organic carbon estimated from234Th-238U disequilibria and its temporal variation in the South China Sea

Activities of²³⁴Th and nutrient concentrations in the upper 500 m water column were measured at a time-series station in the South China Sea over a time span of 12.3 d. Results showed a reduction of dissolved²³⁴Th and an overall increase of particulate²³⁴Th during the period. Meanwhile, activities of total²³⁴Th kept fairly constant, implying rapid transformation of²³⁴Th between the dissolved and particulate forms. Vertical profiles of total²³⁴Th showed evident deficit of²³⁴Th relative to²³⁸U in the upper 500 m water column. Using an irreversible steady-state model of thorium scavenging, export fluxes of particulate organic carbon (POC) corresponding to time pointsT ₁ andT ₂ were estimated to be 46.5 and 13.1 mmolC · m⁻² · d⁻¹. It was demonstrated that the estimation of POC export was greatly dependent on the POC/²³⁴Th_P ratios and the bias caused by the different models of²³⁴Th scavenging, however, was considered to be of minor importance.