漓江水系大型无脊椎底栖动物多样性现状调查

2008年2～3月调查漓江水系31个样点的大型无脊椎底栖动物,共鉴定出底栖动物82科136属169种.其中昆虫纲9目143种,占所有底栖动物种类的84.61%;个体数46 959头,占所有底栖动物数量的94.86%.甲壳纲、软体动物类、寡毛类等底栖动物个体数占底栖动物总量的5.14%.漓江支流底栖动物平均分类单元数(47)是干流的3倍(15),对水质敏感的EPT平均分类单元数,支流(25)是干流的8倍(3).漓江干流底栖动物以耐污种为主,而支流则以敏感种类为主.漓江干流和支流底栖动物多样性的差异可能与干流受污染较重有关.     

拒马河底栖动物多样性及其水质评价

首次对拒马河(北京段)的底栖动物群落结构和物种多样性进行了为期9个月的调查分析,并且就其水质现状及底栖动物种类和数量变化对污染的指示意义加以探讨和研究.结果表明,拒马河底栖动物种类较为丰富,物种多样性高,水质生物指标综合评价拒马河水体只受到轻度和中度污染,水质等级为二级.还讨论了底栖动物环境指示种的生态特性.研究表明,水丝蚓(寡毛类)、摇蚊(类)幼虫的数量与污染程度大体呈正相关,软体动物的物种数量与河流污染程度呈负相关.此外,通过对软体动物、环节动物、水生昆虫在不同站点分布的差异分析,表明河流水体污染可导致底栖动物多样性明显降低.从底栖动物指示种的变化,可预测水质变化的趋势以及季节性的差异.     

水质水量调控对浅水湖泊草藻转换过程影响分析

浅水湖泊生态系统存在以大型水生植物（草型）为主要初级生产者的清水稳态和以浮游藻类（藻型）为主要初级生产者的浊水稳态. 如何保证湖泊维持草型清水稳态，是湖泊富营养化治理的关键. 本研究以白洋淀为案例区，将水体中的沉水植物覆盖度与总磷质量浓度作为湖泊稳态类型的评价指标，建立湖泊草藻转换驱动机制模型，探究影响湖泊稳态转化进程的关键驱动因素. 结果表明:进水磷质量浓度和换水周期是影响湖泊草藻转换过程的重要参数。 进水磷质量浓度长期保持在0.19 g·m?3以上时，湖泊将最终演化为藻型稳态。降低进水磷质量浓度，能有效提高湖泊稳态沉水植被覆盖度，降低稳态总磷质量浓度；湖泊换水周期对稳态沉水植物覆盖度影响较大，减小换水周期，将有利于湖泊向草型演化； 同时，从水文管理角度出发，设定以沉水植被覆盖度为指标的不同草型稳态目标，依据换水周期法，计算得到各个稳态目标下，不同进水磷质量浓度下对应的最大换水周期. 可通过合理控制湖泊进水磷质量浓度，并依据不同进水磷质量浓度调整换水周期，控制湖泊平均出湖流量等水质水量调控措施，实现湖泊长期保持草型清水稳态，从而为白洋淀水利工程生态调度提供决策依据.      

利用湿地植物控制长江泥沙的示范研究

根据自然水体湿生植物(挺水植物)、浮叶植物以及沉水植物的空间分布规律,利用水生高等植物构建由挺水植物、浮叶植物到沉水植物的野外示范研究区,面积为9 048 m2.模拟长江潮汐规律每天调长江水4 320 m3流经试验区,试验共进行100 h,进水量18 000 m3,试验区平均水力负荷0.477 5 m/d.结果表明:(1)湿地植被对水体透明度的改善与维持具有重要作用,即使外界环境有强烈干扰,只要不危及到湿地植被的存活,水体的透明度很快就可以提高到一定程度;(2)湿地植物对长江水体N、P等具有良好的净化作用;(3)湿地植物可降低泥沙含量,加速泥沙沉降.输入挺水植物长江水泥沙含量为130.87 mg/L,,而流出挺水植物区的泥沙含量仅为32.66 mg/L,降低了75%,试验100 h的最终沉降量达到402 g/m2;输入浮叶植物长江水泥沙含量为32.66 mg/L,而流出浮叶植物区的泥沙含量仅为20.30 mg/L,试验100 h的最终沉降量达到271 g/m2.输入沉水植物泥沙浓度平均为20.30 mg/L,流经沉水植物群落后泥沙浓度平均18.65 mg/L,在沉水植物区的沉降量为0.011 5 g/m2,明显低于挺水和浮叶植物区;(4)示范研究的结果充分验证了由挺水、浮叶、沉水等水生高等植物组成的串连湿地系统对挟沙水体中的悬浮泥沙的截留效果,因此在长江泥沙控制与水质改善上具有较好的可应用性,是长江泥沙控制、水质改善的重要措施之一.     

水生漂浮型喜旱莲子草群落对底栖动物群落的影响

从2011年12月到2012年5月,分别在喜旱莲子草枯萎期、萌发期和繁盛期调查了七渔河阜阳段喜旱莲子草群落覆盖区和未覆盖区底栖动物群落结构。此次调查共采集到底栖动物12种,主要是一些耐污染的种类,包括环节动物、腹足类、甲壳动物和水生昆虫。在喜旱莲子草覆盖区和未覆盖区,底栖动物平均密度分别为312 ind·m-2和280 ind·m-2,平均生物量分别为1.76 g·m-2和0.6 g·m-2。生物多样性指数值在0.92和1.47之间。由于底栖动物各个类群生活习性不同,喜旱莲子草群落对底栖动物各个类群的影响也不相同。     

黄河故道尾闾湿地大型底栖动物群落对生态补水的响应研究

选取黄河故道尾闾湿地为研究区域,为了探寻以沉积物盐度表征生态补水工程对湿地生态环境的影响,同时以大型底栖动物群落组成、丰度、生物量表征生态补水工程对大型底栖动物群落的影响,分别于2014-2016年生态补水前（4-5月）、后（9-10月）采集生态补水恢复湿地及潮间带湿地沉积物和大型底栖动物样品。研究发现,在生态补水前,研究区域I-IV（陆-海方向）的沉积物盐度呈现先升高后降低的现象,而生态补水工程的实施显著降低了区域III的高盐度带特征;生态补水后沉积物盐度则呈现由陆向海逐渐升高的趋势。生态补水恢复区的大型底栖动物群落多以昆虫纲和甲壳纲为主,群落结构相比潮间带湿地的大型底栖动物较为单一。生态补水前,沉积物盐度与大型底栖动物丰度呈现“U”型关系,而与大型底栖动物生物量则呈现出倒“U”型关系;生态补水后,大型底栖动物丰度呈现出随沉积物盐度的升高而逐渐降低的态势,与此相反,大型底栖动物生物量则呈现出随沉积物盐度而逐渐增高的趋势。尾闾型湿地大型底栖动物群落动态演变规律研究对于滨海河口湿地生态补水工程的实施具有重要价值和科学意义。      

沁河山西段大型底栖动物多样性及水质生物评价

2017年5月、7月和10月,在沁河山西段进行大型底栖动物的调查,并采用8个生物指数进行水质评价,分析不同生物指数评价结果与理化因子评价水质类型的差异性。结果表明:(1)共鉴定出大型底栖动物38种,分属4门7纲17目31科。其中,昆虫纲相对密度占比最大,双壳纲相对生物量占比最大;(2)不同月份优势种组成中,5月纹石蚕、红斑蜉分布较广,7月、10月在沁水县上游河段优势种主要以中华锯齿米虾为主,下游河段主要以河蚬为优势种;(3)沁源县、支流端氏河、丹河采样河段的大型底栖动物密度、生物量较低,安泽县、沁水县、阳城县河段大型底栖动物密度、生物量较高;5月份底栖动物密度、生物量、多样性均高于7月和10月;(4)不同月份ShannonWiener指数和Margalef指数均值为1.0～2.0,按照生物多样性评价标准,沁河山西段大型底栖动物多样性一般;(5)各采样河段3个月份水质类别为Ⅰ～Ⅲ类,地表水水质类别以及生物指数评价结果均显示沁河山西段5月份水环境好于其余两个月,沁水县以上河段以及丹河采样河段水环境较好于其余河段。受采样河段与水环境监测站在时间和位置的差异、物种耐污值的选择以及采样生境等的影响,除Margalef指数外,其余生物指数评价结果准确度均低于50%。     

淀山湖沉水植物恢复重建对底栖动物的影响

2009年8月至2010年6月,对上海市淀山湖318国道近岸水域生态带围隔内外的底栖动物群落结构和多样性进行了周年调查.6个站点共采集到底栖动物25种,隶属于3门7纲8目14科,其中围隔内23种,围隔外15种.围隔内外底栖动物年平均密度分别是73.54,91.82 ind/m2,年平均生物量分别为93.71,54.23 g/m2.采用多样性指数对水质进行综合评价,结果显示围隔内水质好于围隔外,属中营养型污染状态.对围隔内外的理化因子与底栖动物群落特征之间进行相关性分析,发现围隔内外对底栖动物群落结构具显著影响的环境因子分别是总磷(TP)、悬浮物(SS).经恢复工程治理后,底栖动物的群落结构有了明显变化,多样性指数有了提高.底栖动物与沉水植物的相关性分析显示,沉水植物生物量与底栖动物生物量呈显著正相关.     

喀斯特洞穴大型底栖动物群落结构与环境因子的关系——以贵州惠水3个洞穴为例

为了解喀斯特洞穴大型底栖动物群落结构及其与环境因子的关系,选择贵州省惠水县的龙洞、牛洞、龙潭洞作为研究对象,分析洞穴大型底栖动物的群落组成、现存量、生物多样性特征,并且运用Spearman相关性分析洞穴部分环境因子与底栖动物群落结构的关系,同时基于底栖动物生物学指数对洞穴水质作出评价。结果表明：夏、冬两季共采集到大型底栖动物39种,隶属4门5纲10目31科,以节肢动物和软体动物为主。洞穴大型底栖动物密度在季节上表现为夏季>冬季,在空间上表现为有光带>弱光带>黑暗带,生物量则无明显时空变化。Spearman相关性分析表明,夏季影响洞穴大型底栖动物群落结构的主要环境因子是光照强度、沉积物有机质和浊度,冬季影响洞穴大型底栖动物群落结构的主要环境因子是光照强度、总氮和水温。Shannon-Wiener指数、Margalef指数及科级水平生物指数(Family-Level Biotic Index,FBI) 3种生物指数评价洞穴水质状况有差异,FBI的评价结果与洞穴的实际水质情况更符合。     

基于大型底栖无脊椎动物指数的黄河水质评价研究

应用大型底栖动物指数评价河流水质,不同指数的评价结果差异较大。为了针对特定河流找到合适的评价指数,基于黄河干流1980年代和2008年生态调查数据,应用Shannon-Wiener多样性指数、Margalef多样性指数、Simpson多样性指数、Pielou均匀度指数、BMWP指数、ASPT指数、Goodnight-Whitley修正指数(GBI)、FBI(Family Biotic Index)指数和BPI(Pollution Biotic Index)指数对黄河水质进行了评价。结果表明:与1980年代相比,2008年黄河大型底栖动物种类数大幅减少,水质理化参数恶化;这9种底栖动物评价指数评价黄河水质状况差异明显,部分指数之间存在较高相关性。Simpson指数、Pielou指数、ASPT、GBI和BPI因与部分自然环境因子存在较高相关性,不适合作为评价黄河水质的指标;Shannon-Wiener指数、Margalef指数、BMWP和FBI可作为黄河水质评价指标。     

太湖梅梁湾不同沉积物对3种沉水植物生长的影响

在人工栽培的条件下，研究了太湖重污染区梅梁湾2种不同沉积物（湖泥、岸泥）对苦草（Vallisneria natans （Lour．）Hara）、黑藻（Hydrilla verticillata （Linn．f．）Royle）、马来眼子菜（Potamogeton malaianus Miq．）3种沉水植物生长的影响．在上覆水相同条件下，湖泥中培养的3种沉水植物均生长良好，生物量高，分枝较多，其中苦草最为显著，生长在湖泥中的苦草比岸泥中的植株高，且提前发育成熟至生殖生长阶段；在湖泥中，3种沉水植物的叶绿素含量均较高，苦草在2种不同沉积物中的差别最大，叶色区别明显；在湖泥中，苦草、黑藻的根长及根系活力等指标均高于岸泥，但岸泥中的根较为粗壮，根数相对较多．试验结果表明：苦草、黑藻、马来眼子菜3种沉水植物能够适应梅梁湾湖泥的肥沃底质条件，生长发育正常，可以进行现场引种栽培试验．     

富营养水体中3种沉水植物的生长竞争及其净化效果

研究苦草、黑藻和马来眼子菜3种沉水植物在太湖富营养化水体中的生长竞争状况及其对水体的净化效果．结果表明：3种沉水植物短期内可以在混合种群中共存，但竞争优势差别明显．黑藻具有在水中形成上位冠层、根系发达的特性，与苦草、马来眼子菜相比在占领水体上层空间、获取光照和吸收营养方面优势明显，表现出较强的竞争优势；马来眼子菜与苦草之间的竞争不明显，其占据水面面积大，获取光照多，苦草则主要占据水体下层空间，地下部分发达，混种时两者生物量相当．它们对水体中总氮、总磷和藻类叶绿素a的降低作用明显，单种时以黑藻对总氮、总磷的去除率最高，苦草对藻类叶绿素a的降低效果最好；混种时以苦草＋黑藻组对总氮去除率最高，以苦草十黑藻＋马来眼子菜组对总磷去除率最高．     

引江济太调水工程对太湖水动力的调控效果

为研究引江济太调水工程对太湖水动力调控所产生的效果,采用数学模型对其水动力进行模拟.利用环境流体动力学模型(EFDC模型),以湖体水龄(描述湖泊水体交换速率的参数)为研究对象,系统地研究引江济太调水工程对太湖水动力的调控情况.结果表明:(a)引江济太调水工程对太湖湖体水动力过程的作用效果很大程度上取决于风速、风向以及出入湖的流量;(b)太湖湖体水龄的分布具有很强的时空异质性,夏天的平均水龄约为130d,其他季节的平均水龄约为230d;(c)太湖地区夏天的主导风向——东南风能够促进东部湖区(无锡、苏州水源地所在地)和梅梁湾湖区(太湖重污染区)的水交换,改善水体运动条件;(d)望虞河入湖的最经济调水流量为100m3/s.     

三仙湖氮磷污染现状与问题诊断

 三仙湖湖区水质好坏及水量多寡关乎湖南南县及周边地区的战略饮用水安全。三仙湖流域水质与底质的调查结果表明：三仙湖湖体水中总磷平均质量浓度为0.18 mg/L,总氮平均质量浓度为1.26 mg/L,总体水质为V类,总磷超标严重,对比国内重要湖泊水质总氮均值依次表现为三仙湖 < 洞庭湖 < 鄱阳湖 < 太湖,总磷均值为鄱阳湖 < 洞庭湖 < 三仙湖 < 太湖。沉积物中总氮污染较重,总磷生态效应较总氮低,对比国内重要湖泊底质总氮均值表现为洞庭湖 < 三仙湖 < 鄱阳湖 < 太湖,总磷均值表现为三仙湖 < 鄱阳湖 < 洞庭湖 < 太湖。分析表明,目前存在农业面源污染严重、湖内底泥淤积、内源污染释放风险较大、散养牲畜进入湖区放养现象突出、受精养塘等渔业污染严重等问题。     

太湖现代沉积物的物质组成和形成条件分析

对太湖现代沉积物进行了X射线衍射分析、粒度分析和常量元素分析，由此推断它们的矿物成分、化学风化程度差异，并分析了不同的水动力条件和物源。太湖沉积物的主要矿物组成是石英、云母、正长石和钠长石，粘土矿物为伊利石、绿泥石、高岭石和蒙脱石。化学组成显示，太湖沉积物的烧失量较高，与上部陆壳平均化学成分相比，Na、Na、K、Mg亏损，Mn、Ti富集，上部陆壳成分标准化图表明其风化程度明显强于下蜀土。化学风化程度指标CIA、Na/K值和Fe/Mg值的变化也表明太湖沉积物的化学风化作用比下蜀土强，，并存在地域的差别。太湖沉积物的CaCO3含量明显较低，反映了太湖流域本身的特点。所有这些特征表明，太湖沉积物的形成不仅与物源、地域位置有关，而且明显受人类活动的影响。     

太湖流域2016年、1991年大洪水对比分析

采用数理统计方法比较分析太湖流域2016 年、1991 年2 场大洪水对应的降水、水位、洪水蓄 泄及工程调控情况,结果表明:(a) 这2 个年份致洪降水发生日期和降水总量十分接近,但在时程 分布上差异明显,2016 年致洪性降水较1991 年对流域防洪更为不利;( b) 受降水影响,1991 年洪 水期太湖水位具有2 次明显上涨过程,而2016 年太湖水位系连续上涨;(c)在2016 年洪水期,作为 太湖水量主要来源的湖西、浙西入湖水量明显超过1991 年,且湖区降水量也明显大于1991 年,这 是导致太湖最高水位超过1991 年的重要原因;( d) 因治理太湖骨干工程的建成,2016 年流域洪灾 损失占GDP 的比重远低于1991 年。     

基于分区的太湖叶绿素a遥感估测模型

以太湖为研究区域,测试水体的反射光谱和表层水质并分析叶绿素的光谱特征,对比MODIS波段并找出与叶绿素a质量浓度相关性较好或对叶绿素a质量浓度变化较为敏感的波段,根据主成分变换后的MODIS图像色调对太湖进行分区并分别用主成分、单波段及波段组合因子建立各区内相应的叶绿素a质量浓度估测模型.结果表明:对太湖合理分区可以提高叶绿素a质量浓度的遥感估测精度;经过主成分变化后的第2主成分,MODIS波段1,3~4,10~14的反射率及波段反射率组合可以较好地估测分区后的叶绿素a质量浓度.     

太湖表层沉积物中的多环芳烃及其毒性评估

通过有机萃取和色质联用分析太湖沉积物中15个多环芳烃，其中12个被检出，包括5种世界卫生组织规定的PAHs代表物．分析结果表明，太湖北部的多环芳烃总量明显高于中部和南部。低分子量多环芳烃与高分子量多环芳烃的含量差别不大，但在地域上比例有所变化；根据荧蒽／芘(Fl／Py)的比值统计，多环芳烃主要来源于石油燃烧，部分为煤和木材的燃烧形成．基于沉积物中多环芳烃的环境质量标准，在9种同系物中有3种超过毒性风险效应低值，但都小于毒性风险效应中值，因此太湖沉积物中多环芳烃的环境毒性相对较低．太湖沉积物中多环芳烃的不均匀分布也反映了沿湖地区的经济发展程度．     

1954—2013年太湖水位特征要素变化及成因分析

采用1954—2013年的逐日水位资料,系统分析和比较了太湖年内最高水位、最低水位及年平均水位共3种水位特征要素的年际变化规律,结合太湖流域降水资料和工程引水资料,揭示了导致三者发生阶段性变化的控制性因素。结果表明:(a)1954—2013年,太湖年内最高水位总体上不具有显著的变化趋势,其年际变化主要受控于汛期降水的年际周期性振荡;太湖年内最低水位、年内平均水位均具有显著的上升趋势,尽管两者在2000年之前的年际变化主要受控于太湖流域降水丰枯振荡,但在2000年之后的“引江济太工程”等大规模引水活动已成为两者在流域降水整体偏枯情况下仍保持较高水平的主导性因素。(b)沿江引水使太湖的年内最低水位出现时间的季节性分布特征发生了明显变化。     

太湖湿地植被时空变化特征及其驱动机制

基于1980—2019年Landsat长时间序列遥感影像，结合近40 a的水文和气象数据，综合最大似然、空间质心模型、小波连续变换等方法，分析了太湖水生植被时空变化特征及水位周期变化的影响．结果表明:1）近40 a来太湖水生植被总面积呈现出先减少、后大幅增加、又小幅减少的趋势，动态相对指标为217.50%．沉水植物在总植被面积中占比最大，并在2014年达到峰值340.59 km2；浮水植物面积波动较明显，波动范围为1.32%~19.74%；2014年挺水植物面积达到最低值，为13.35 km2，面积整体上呈下降趋势．2）1980—2019年，太湖水生植被群落空间分布向湖区西北部偏移，挺水植物、浮水植物、沉水植物空间质心整体向湖区西北方向分别移动11.45、25.19、7.01 km，偏移方向分别为北偏西39.74°、6.32°、69.88°．3）近40 a来太湖年均水位呈上升趋势，水位变化的主周期为28 a，经历2次丰枯转换，今后将逐渐进入丰水期；年降雨量、年均温、年日照时间也发生了一定的波动．4）太湖水位周期变化对于水生植被影响较为明显，沉水植物面积与年均水位有显著的正相关性，气象因子与植被面积变化相关性较弱，但是风向对于水生植被迁移影响较大，除此之外人类活动也是影响太湖水生植被时空分布的重要因素．研究结果可为湖泊湿地生态系统、水生植被时空动态及其驱动机制研究提供一定的理论和方法参考，对于太湖湿地生态恢复提供一定的决策支持．