酸化湖泊水生生物恢复的理论框架构建

在欧洲和北美广大地区,随着大气硫沉降的减少,地表水体酸度正在逐渐降低,但是对水质改善的生态响应过程却依然扑朔迷离.有些湖泊和河流的生物正在恢复,有些水体的生物并没有得到恢复.为理解这些生物响应的差异,有利于酸雨问题的有效管理,我们需要对下面2个问题有清晰的认识:①生物群落恢复所必须经历的生态步骤;②倘若恢复受阻,从哪里着手对恢复进程实施干预,如何干预.本文通过构建一套理论框架来回答上述问题.第一层框架是基于生态学考虑而构建的,通过决策树来反映生态恢复进程中必须经历的若干步骤,步骤之间则通过管理工具或对瓶颈的响应来连接.水质不佳,移生生物供给不足以建群,以及群落水平上对恢复动态变化的阻碍等等都可能成为恢复的瓶颈所在.第二层框架则是基于管理层次来构建的,为了克服瓶颈,框架指明从哪里着手对恢复进程实施干预,为建模来进一步将框架具体化,需要做哪些研究.一旦我们可以用模型来预测酸化水体生态恢复的速率和程度,对硫排放减少带来的效益评价就变得简单起来.而这些模型的构建需要充分认识恢复进程中的生态步骤.本文提出的理论框架将有助于我们朝这个目标迈进.     

欧洲地表酸化水体恢复--未来展望

到目前为止,有关欧洲地表酸化水体大范围化学恢复的文献层出不穷,而有关生物恢复的报道并不多见.建立在现今欧洲排放减少计划之上的模型研究表明,化学恢复仍将继续.而影响恢复进程的诸多不确定性因素主要包括:未来生态系统内氮的可能行为和气候变化的影响.下列4个与气候变化相关的因子可能对未来恢复进程产生影响:①海水盐分入侵事件爆发频率和强度增加;②干旱发生频率和强度上升;③有机碳交换周期加快;④硝化作用增强.目前降低水体酸化程度的国际性协作是成功的,但是未来还有大量问题需要解决,也会遇到许多困难.对未来硫、氮排放减少后以及气候变化背景下酸化地表水体的水化学和水生生物变化需要继续监测.     

利用石灰石防治湖泊水体的酸化

英国韦耳什(Welsh)水管理局最近进行了一项保护湖泊水质的科研课题:对威尔士(Wales)西部两个湖泊的水体,利用石灰石处理以防治其酸化现象,并得到显著效果 这两个湖泊的水体,原来的pH值在4.2和4.8:经处理后于1985年4月其最大值分别提高到6.9和7.0,接近于中性 湖水各项质量的变化趋向也大致同预期的一样:虽然其中一个湖的水体,再酸化现象比预计的稍快一些。     

大气酸化和实验酸化的北方湖泊中石生藻类群落的复原能力

藻类群落对恢复中酸化湖泊的环境变化具有高度响应性.本文比较了北方湖泊的石生藻类群落从大气酸化(安大略省基拉尼公园)和实验酸化(南302湖,安大略省实验湖泊区)的化学恢复,以评价严重酸化的时空尺度对分类学复原能力(即恢复速率)的影响.复原能力以经过典型对应分析(CCA)湖泊在pH恢复过程中的排序空间上的位移来表示.基拉尼湖泊的复原能力相对而言几乎可以忽略,说明南303号湖8年时间酸化实验对生物恢复的影响要弱于几十年来的大气酸化作用.溶解性有机碳、溶解性无机碳以及钙的增长很好地解释了恢复过程中的酸化湖泊的石生物种丰度的时间变化.南302湖中观察到了相反的分类学复原能力和抗性的轨迹(抗性指扰动后自原来状态的偏离),显示在恢复和酸化过程中影响石生物种的生态因子随相应的pH值不同而不同.本文的发现揭示了在对严重酸化湖泊的生态系统恢复建立模型时,一定要考虑扰动的时空尺度以及引起恢复和酸化轨迹差异的生物滞后响应.     

酸雨,水体酸化及其对水生生物的影响

我国酸雨南重北轻，呈区域分布和硫酸型特征。川、黔、湘、赣、桂和粤等省、区的局部地带酸雨ｐＨ低于４．５，接近国外重酸雨水平。重庆市郊（缙云山、南山）已发现酸化水体和酸敏感水体。酸化对各营养级水生生物的生长繁殖、生物多样性和水体生产力造成危害，破坏水体的生态平衡。如果燃煤的脱硫防尘等环保措施不力，我国酸雨与水体酸化的发展趋势十分严峻。     

热带浅水城市湖泊富营养化水体修复中生物操纵的研究

从生物操纵的来由、生物操纵的研究开展到生物操纵的局限,较为全面的体现了生物操纵在湖泊富营养化水体修复中所起的作用,并提出生物操纵的研究展望,提供了生物操纵在典型热带浅水城市湖泊-惠州西湖的实践案例研究,期为生物操纵在热带浅水城市湖泊深入研究提供一定的参考。     

水体酸化对藻类影响的初步研究

通过综合生态模拟(微宇宙)试验和藻类生物测试,研究了水体酸化对藻类的影响,结果表明,水体酸化对藻类有明显的抑制作用。48h-EC50和96h-EC50(对斜生栅藻)分别为pH4.45和4.65,当pH≥5.5时,藻类的光合作用对酸度具有很强的缓冲能力。当pH<5.0时,缓冲能力较弱。低pH对淡水生态系统的阈值处在5.0—5.5间,pH5.5可推荐为水体酸化标准。研究了两个小型酸化水体(pH4.7)中的藻类群落特征。     

湖泊水体中硫酸盐增高的环境效应研究

通过对高原３个硫酸盐浓度差异的湖泊沉积物水界面硫的形态分布、扩散通量和碎屑有机硫通量等估算，揭示了湖泊水体硫酸盐增加以后的环境效应和自然反馈机制．研究认为：水体向沉积物内部扩散和界面硫酸盐还原作用是高硫酸盐浓度水体硫酸盐的主要清除作用，随硫酸盐浓度的增加，它在水体清除硫酸盐作用的贡献逐渐增大，而低硫酸盐含量湖泊水体生物同化吸收作用是水体硫酸盐的主要清除机制，它在硫酸盐浓度不同的水体没有差异．     

自然水体水环境容量的开发利用途径--生物净化

叙述水环境容量基本概念,明确调查、研究和应用自然水体的生物净化作用对于保护和利用水资源的重大意义。以云南省湖泊水体的污染特征为例,在其水生生态系统中,存在极大的生物净化能力,如对各类生物体的结构稍加调整,即可提高湖泊自身的净化能力,并可获得可观的经济效益。     

水质酸化对水生生物影响的研究

通过人工模拟试验,评价了水体酸化对不同营养级水生生物的影响.结果表明,不同营养级水生生物忍耐pH的阈限为5.0—5.5.     

加拿大安大略省基拉尼湖酸化恢复的动态模拟

20世纪的大部分时间里,由于附近的萨德伯里冶炼厂的硫排放,致使基拉尼省立公园内湖泊的酸性物质沉降一直处于较高的水平.目前,这个大型点源的硫排放量已降到上世纪60年代的10%左右.由于排放量减少,基拉尼湖的水质已发生了很大的变化,尤其是硫、铝和钙的浓度明显降低.本文在对基拉尼公园3个湖泊的酸化研究中,采用了动态酸化模型(MAGIC).这3个湖泊各自具有不同的缓冲能力和响应时间,代表了快速、中速和慢速酸化恢复的3种情况.经过对模型校正,使其与现场观测数据相匹配,并针对未来硫沉积减少的4种情况进行了酸化恢复预测.结果表明基拉尼湖的水质还有很大的改善潜力.不同湖泊的恢复时间差异很大.对于响应最慢的湖泊,在沉积量减少后,物质的组成和化学性质的稳定可能需要几十年时间.     

“系统思维、整体视角、综合治理,助力高质量发展”——“国土空间生态修复”专辑发刊词

国土空间生态修复是推进生态文明建设的重大举措,是关系国家生态安全和民生福祉的重要国家战略任务。2019年6月,自然资源部印发《自然资源"十四五"规划编制工作方案》,明确将国土空间生态修复列入15个重大研究课题。     

“百年变局、能源风云、世界眼光、家国情怀”——“世界能源地理与国家安全”专辑发刊词

<正>能源是经济和社会发展的重要物质基础,是攸关国家安全的重要战略物资。资源分布不均和经济全球化必然导致能源配置过程的全球化。在能源转型的背景下,传统能源仍然是大国地缘政治经济博弈的焦点,同时新能源的地缘属性也已开始凸显,全球能源配置及能源地缘政治经济问题愈加复杂。     

安大略基拉尼公园及实验湖泊区浮游生物群落对酸化的响应及其恢复过程

人们普遍推测控制SO2排放可以促进加拿大、美国和欧洲的酸化淡水湖泊的恢复.本文研究了1998～2000年间靠近安大略省基拉尼公园的22个湖泊(pH值范围4.5～7.7)的浮游生物群落变化,将结果与安大略省西北的实验湖泊区(ELA)人工酸化(pH值从6.7降至4.5)又恢复(pH升至6.0)的南302号湖的数据进行了对比,以评价酸化后的恢复效果.根据历史记录,基拉尼地区数个湖泊的pH值由先前酸化的5.0～5.5反弹到6.0.浮游生物量与pH不相关,但其物种的丰富度与pH值间呈显著相关.将所得到的物种多样性数据与历史数据加以组合,可观察到其中6个湖泊中的恢复轨迹.相关分析表明:pH值得到提高后,其中几个湖泊的浮游生物群落开始向中性环境中的典型群落转化.     

系统性、整体性与协同性：黄河流域高质量发展的思维与策略——写在专辑刊发之后的话

黄河流域是中华文明的重要发祥地,是我国重要的生态廊道和经济地带,也是我国开发历史最为悠久、人地矛盾最为紧张的区域之一。黄河流域生态保护和经济发展对于国家生态安全、经济社会现代化和文化传承发展具有重要意义。作为复杂巨系统,黄河流域的自然资源状况和人类活动变迁深刻影响着区域城乡发展,充分研究流域内各类要素的相互作用是实现流域人地和谐、有序发展的关键。     

探索挪威西部奈于斯特流域酸化的复原

使用一种新方法-多余度分析(RDA),检查了是否挪威西部奈于斯特流域酸化的化学复原在大型底栖动物群落结构中产生了可测的复原.RDA结果与基于使用高度专门化和区域化界定的生物酸度指数测得的变化的复原测量值作了比较.我们发现,在1989～1998年期间,奈于斯特流域生物复原即开始出现.复原是在奈于斯特河上游及其各支流发生的.多变量方法已证明是酸度指数方法的一种补充,将两者结合使用能够得到大量的生物信息.RDA方法是一种保守的方法,即不会过高地估计生物复原,而且不像酸度指数,从地理上来说不会受到约束.我们还发现,一些季节性气候因素强烈地影响着底栖生物群落,可能引起对生物复原过程检测的混淆.     

从富营养化状态中复原：减少对瑞典四大湖磷输入的经验

自20世纪60年代以来,人们一直在研究随着输入的减少韦特恩湖、维纳恩湖、梅拉伦湖以及哈马伦湖中磷(P)和氮(N)的浓度变化.在前两个水更新速度较慢的深水、贫营养湖中,自70年代以来磷输入的急剧减少只是造成较长一段时间内磷浓度的少量减小.同时在水团中出现了非有机氮的积累现象,本文对这一现象的可能原因进行了探讨.在后两个中等营养到高营养的湖中,哈马伦湖中的两个浅盆地由于沉积物释放的氮而显示出恢复较慢.这两个盆地以及梅拉伦湖中的两个盆地有氮缺乏现象,特别是在磷输入减少之前的数年中、而且表明存在固氮现象.在梅拉伦湖的两个盆地中,湖内磷浓度的恢复与用于湖泊从营养物污染中恢复的IMSA模型相比较预期的要好.在其他的5个湖泊/盆地中,20年之后的叶绿素浓度与那些模拟的情况相比类似.