青藏高原小流域化学风化过程及其CO_2消耗通量:以尼洋河为例

青藏高原是研究构造隆升-地表风化-气候变化关系的理想场所。以尼洋河流域为研究对象,借助水化学和正演模型,研究硫酸参与的地表风化过程及其对区域CO_2消耗通量和气候变化的影响。结果表明:(1)尼洋河河水的水化学类型主要为HCO_3·SO4-Ca·Mg和HCO3·SO4-Ca型,河水阳离子主要来源于碳酸盐和硅酸盐矿物化学风化,分别贡献了河水阳离子总量的79.4%和11.7%;(2)流域内发生了明显的硫化物矿物的化学风化现象,其风化速率(13.5 t·km~(-2)·a~(-1))为流域内硅酸盐矿物风化速率(4.46 t·km~(-2)·a~(-1))的3倍;(3)硫酸参与碳酸盐矿物化学风化引起的CO2净释放量在很大程度上抵消了流域内碳酸盐和硅酸盐矿物化学风化引起的CO2消耗通量。     

沁河流域水化学组成的空间和时间变化特征

选择我国北方小流域(沁河)作为研究对象,分丰水期(8月)和平水期(12月)采集干流和支流河水样品,结合野外现场测试和室内分析等方法,辨析河水化学组成的空间和时间变化特征,阐明人类活动和自然因素对河水溶解组分的控制作用。结果表明:(1)沁河流域河水丰水期和平水期阳离子主要以Ca~(2+)和Mg~(2+)为主,丰水期当量浓度占比均值分别为45%和41%,平水期分别为43%和41%。阴离子主要以HCO_3~-和SO_4~(2-)为主,丰水期当量浓度占比均值分别为46%和39%,平水期分别为55%和27%。水化学类型表现为HCO_3~--SO_4~(2-)-Ca~(2+)-Mg~(2+)。(2)丰水期河水δD和δ18O均值分别为-65.4‰和-8.76‰,平水期河水δD和δ~(18)O均值分别为-64.6‰和-8.68‰,大气降水是沁河河水主要补给来源,部分水体由于蒸发作用表现为富集氢氧同位素。(3)丰水期和平水期河水[SO_4~(2-)]/[HCO_3~-]当量浓度比值均值分别为0.96和0.54,[Ca~(2+)+Mg~(2+)]/[HCO_3~-]当量浓度比值均值分别为1.88和1.78,硫酸参与碳酸盐矿物化学风化过程,硫酸的来源包括酸雨和硫化物矿物氧化等。(4)沁河流域下游河水NO_3~-和THg含量逐渐升高,受人为活动影响较大,主要来源包括生活污水、工业废水以及农业活动等。     

黄河水沙调控过程中河水溶解性硫酸盐硫和氧同位素组成特征

针对黄河水沙调控过程对黄河流域元素循环的影响问题,选择2012年黄河水沙调控过程中河水硫酸盐作为研究对象,借助硫酸盐硫和氧同位素来识别河水硫酸盐以及排沙过程泥沙水中硫酸盐来源。结果表明,三门峡水文站河水硫酸盐硫和氧同位素值范围分别为7.9‰~12.5‰(均值为10.1‰)和4.8‰~8.4‰(均值为7.1‰),小浪底水文站河水硫酸盐硫和氧同位素值范围分别为8.5‰~9.1‰(均值为8.6‰)和5.6‰~7.4‰(均值为6.6‰),花园口水文站河水硫酸盐硫和氧同位素值范围分别为8.7‰~12.0‰(均值为10.0‰)和6.5‰~8.5‰(均值为7.7‰);黄河水沙调控期间泥沙水硫酸盐硫和氧同位素值随着泥沙含量增加而逐渐降低,显示水库底部沉积物中硫化物和有机硫氧化产生硫酸盐进入河水,这种趋势在三门峡以及小浪底水库水沙调控期间表现明显,但花园口水文站则不明显,可能与伊洛河和沁河支流汇入有关;黄河水沙调控期间河水溶解性硫酸盐重要来源包括石膏溶解、硫化物和有机硫氧化以及生活污水等;黄河水沙调控过程影响河流硫循环过程,导致沉积物中硫化物氧化产生硫酸盐,进而增加下游硫酸盐的输出通量,三门峡水库泥沙排泄引起硫酸盐增加的比例约占24.2%,小浪底水库泥沙排泄引起硫酸盐增加的比例约占8.8%。研究结果为黄河流域人工水沙调控工程对河流元素循环的影响研究提供科学依据。     

西南不同岩性混合小流域化学风化特征

岩石化学风化影响着全球碳循环和气候变化,化学风化速率的估算及控制因素一直是研究的热点。为探究不同岩性混合小流域内化学风化速率及影响因素,于2018年9月对印江河流域、石阡河流域及余庆河流域采集河水样品并分析水化学特征。结果表明:河水的总溶解性固体(TDS)平均值为244 mg·L^-1,高于世界河流平均值(100 mg·L^-1);TDS值的空间差异显示,岩性分布不同导致离子浓度的明显变化。流域中的优势阴阳离子分别为HCO3^-和Ca^2+,表明流域碳酸盐岩风化对河水水化学组成起主导作用;通过正演模型解析不同端元(大气、人为、硅酸盐岩和碳酸盐岩)对河流中总溶解阳离子贡献发现,支流中碳酸盐岩贡献变化明显(55.0%~93.9%),空间差异主要受岩性影响;印江河、石阡河和余庆河的硅酸盐岩风化速率分别为4.4、2.8和2.5 t·km^-2·a^-1,相应的CO2消耗速率为45×10^3、18×10^3和16×10^3mol·km^-2·a^-1;碳酸盐岩风化速率显著高于硅酸盐岩风化速率,3条河流的碳酸盐岩风化速率分别为43.7、24.7和29.8 t·km^-2·a^-1;CO2消耗速率为498×10^3、284×10^3和354×10^3mol·km^-2·a^-1。研究表明,同一区域相同气候条件下流域风化的空间差异显示了岩性对河流风化的控制作用,其结果可用于区域水环境质量和碳循环评估。     

沙颍河流域人为输入对水体水化学组成的影响

人类活动输入影响河流水体化学组成,增加经河流体系向海洋输出物质的通量,影响全球物质循环过程。有效识别人为输入的影响途径和范围对于量化人类活动对全球物质循环的影响具有重要作用。沙颍河是淮河上游最大支流,流域水体受人为输入影响严重,通过研究沙颍河流域强人为输入对河水水化学组成的影响过程,有利于弄清楚强烈人为活动干扰下河流输出物质通量的变化。本文通过平水期(2019年12月)采集河水(n=41)以及地下水样品(n=12),分析其水化学及氢氧同位素组成,阐明人为输入影响方式和途径以及在空间上的分布规律,辨别控制水体化学组成的主要因素。结果表明:沙颍河支流河水和地下水阴离子以HCO₃^-为主,阳离子以Ca2⁺为主,干流河水逐渐转变为阴离子以Cl^-为主,阳离子以Na⁺为主的水体水化学类型;碳酸盐岩和硅酸盐岩化学风化、城市工业和生活污水以及农业面源是控制流域水体化学组成的主要因素。多数沙河河水以及上游颍河河水水化学组成主要受岩石化学风化为主,少受工业废水及生活污水影响,贾鲁河和沙颍河干流河水受城市工业及生活污水影响,流域地下水普遍受到农业面源的影响;研究区地下水氯碱指数小于0,与硅酸盐岩矿物中K⁺和Na⁺与水体中Ca2⁺和Mg2⁺发生阳离子交换有关。沙颍河干流河水水体K⁺和Na⁺含量高于地下水,除地下水补给河水部分K⁺和Na^(⁺)外,工业废水和生活污水输入的K⁺和Na⁺是沙颍河干流河水K⁺和Na⁺含量升高的主要原因;沙颍河干流河水Cl^-等行为保守元素含量往下游逐渐降低,与地下水补给和下游闸坝畜水稀释有关,而水体氘盈余值持续升高,显示下游河水经历强烈蒸发过程。本研究阐明了强人为输入对河水的影响,为沙颍河流域水污染治理提供了科学依据。     

西南三江(金沙江、澜沧江和怒江)流域化学风化过程

选择中国西南三江流域作为研究对象,结合水化学及溶解性无机碳碳同位素,借助正演模型,分析河水溶解性组分来源及混入比例,说明硫酸参与区域碳酸盐矿物风化过程及CO2净释放量。结果表明:(1)西南三江流域河水受复杂岩性控制,金沙江河水以Na-Ca-Cl-HCO3为主,与流域上游蒸发盐矿物溶解有关,澜沧江和怒江则以Ca-HCO3为主,显示碳酸盐和硅酸盐矿物溶解的影响;(2)蒸发盐矿物溶解是金沙江干流河水阳离子主要来源,其贡献均值为52%,对澜沧江和怒江河水贡献较小,平均值分别为11%和2%。碳酸盐矿物溶解是澜沧江和怒江干流河水阳离子主要来源,其贡献均值分别为70%和78%,对金沙江干流河水的贡献较小,平均为38%,但对金沙江支流河水的贡献较大,平均为74%。硅酸盐风化产物对金沙江、澜沧江和怒江干流的平均贡献分别为8%、16%和15%,对金沙江支流河水的贡献为15%;(3)金沙江、澜沧江和怒江流域硅酸盐矿物风化速率分别为1.39、3.27和4.27 t·km-2·a-1,CO2消耗速率分别为0.34×105、1.18×105和1.40×105mol·km-2·a-1,碳酸盐矿物风化速率分别为16.93、33.13和33.54 t·km-2·a-1,CO2消耗速率分别为1.40×105、2.47×105和2.22×105mol·km-2·a-1;(4)西南三江流域河水硫酸盐主要来源于硫化物矿物氧化,硫酸参与碳酸盐矿物风化净释放CO2量分别为0.73×105、3.01×105和4.27×105mol·km-2·a-1,高于中国贵州地区,应当在研究区域碳循环以及全球气候变化过程中引起重视。     

呼伦湖非冰封期与冰封期水化学特征变化研究

选取呼伦湖为研究对象, 利用Gibbs 图分析其主离子组成变化特征, 确定呼伦湖湖泊水体离子类型; 并对冰封期和非冰封期水化学分布特征进行研究。结果表明: 呼伦湖水化学类型为[C]NaⅠ 型水; 非冰封期内湖泊水体总溶解性固体(TDS)值为831.31 mg·L^–1, 低于冰封期冰下水体TDS 均值976.57 mg·L^–1; 电导率(EC)全年极值为2.120 ms·cm^–1 出现在冰封期内的冰下水体; 冰封期内, 冰下水体阴阳离子浓度是冰层中的10 倍以上; 对9 月份水体进行分层研究发现表层水各离子浓度平均值较下层偏大, 分层无明显规律; Gibbs 图显示湖水离子组成受蒸发作用, 与干旱区湖泊特征相似。     

寒温带流域硅酸盐岩的风化特征——以嫩江为例

测定了嫩江水系河水主要离子组成(Ca2+、Mg2+、Na+、K+、HCO3-、SO42-、Cl-),分析了不同类型岩石风化、大气降水、人为输入对河水溶解质的相对贡献,并对整个流域以及各子流域的岩石风化速率和CO2消耗速率进行了估算.结果表明,嫩江水系河水呈弱碱性,pH平均值为7.5;阳离子以Ca2+为主,约占阳离子总量的50％;阴离子以HCO3-为主,约占阴离子总量的85％.河水中的阳离子主要来源于硅酸盐岩风化(约38％)和碳酸盐岩风化(约32％),其余来源于蒸发岩溶解(约25％)和人类活动(约5％)以及大气降水输入(＜1％).嫩江流域硅酸盐岩风化速率约为1.37 t· km-2·a-1(TDS硅酸盐岩),硅酸盐岩风化对大气CO2的消耗速率约为40.1×103 mol·km-2·a-1.     

青海布哈河丰水期水化学特征

运用相关分析、因子分析和富集因子等对布哈河流域2014年丰水期河水样品主要离子浓度特征及来源进行了分析。结果表明:布哈河流域河水p H值的变化范围为7.91~9.21,平均值为8.43;EC的变化范围为133~871μS·cm~(-1),平均值为383μS·cm~(-1);河水中SO_4~(2-)、Ca~(2+)、Cl-、Na~+、 Mg~(2+)、NO3-、K+和NH_4~+的平均离子浓度分别为60.2、33.1、31.1、14.8、12.8、8.1、1.5和0.3μeq·L-1;阳离子浓度的大小顺序为Ca~(2+)Na~+ Mg~(2+)K+NH_4~+,而主要阴离子浓度的大小顺序SO_4~(2-)Cl-NO_3~-; Mg~(2+)、Ca~(2+)和SO_4~(2-)的离子浓度随着海拔的增加呈增加的趋势,Na+、Cl-和NO_3~-随着海拔的增加表现出减小的趋势,但K~+和NH_4~+不随海拔梯度的改变而变化;布哈河全流域的水化学类型为SO_4~(2-)-Ca~(2+)-Cl-- Mg~(2+);布哈河流域的水化学主要受控于蒸发岩和碳酸盐岩风化产物的影响。     

九龙江丰水期水化学组成特征及其控制因素

为了解九龙江流域水环境状况,于2017年7月对福建九龙江河水样品进行了系统采集与分析。结果显示,九龙江丰水期河水pH在6.7~7.9,平均7.2,呈弱碱性;TDS平均含量为90.9 mg·L-1,低于世界河流平均值。电导率(EC)和溶解氧(DO)的平均值分别为116.5μS·cm-1和7.5 mg·L-1。水化学类型为HCO3-SO4-Ca型,Ca2+是主要的阳离子,占阳离子总量的47.9%,K+和Na+二者之和占总阳离子的29.6%。HCO3-和SO42-是主要的阴离子,二者之和占阴离子总当量的68.6%。采用正演法估算各端元贡献,显示碳酸盐岩和硅酸盐岩风化是九龙江水化学组成的主要控制因素,对河水总阳离子的贡献分别为50.6%和30.7%。大气降水对九龙江流域影响较大,约贡献了阳离子总量的12.9%。人为活动对河水的化学组成影响也不容忽视,特别是对SO42-和NO3-的含量影响较大。九龙江工农业布局使得北溪河水主要受工业生产影响,而西溪和南溪主要受农业活动影响。因此,在治理九龙江水环境时,除了严格控制城镇污水排放外,北溪还需加强工业废水管理,而西溪和南溪要严格控制农田化肥的使用。     

磷石膏堆场渗漏影响下岩溶地下水地球化学过程

通过分析贵州省福泉市马场坪镇磷石膏堆场渗滤液及周边地下水水化学组成,运用主成分分析法探究地下水污染来源,结合PHREEQC反向模拟推测渗滤液渗漏影响下岩溶地下水地球化学过程。结果表明,渗滤液呈强酸性,EC高达8750μS·cm~(-1),渗滤液中特征污染物以TP、SO_4~(2-)、F~-为主,渗滤液的性质主要与湿法制磷酸工艺有关。研究区发财洞方向(G1)地下水受磷石膏堆场渗漏影响,TP、SO_4~(2-)、F~-远超过GB 3838—2002和GB/T14848—93规定的限值,龙井方向(G10)地下水受周边磷肥厂、废弃普钙厂影响可能性较大,呈现出SO_4~(2-)所占比例逐渐增大、HCO_3~-逐渐减小的趋势,水化学类型变为SO_4-Ca型;其余采样点地下水水化学类型为HCO_3-Ca型,主要来自自然地质背景下地下水和含水介质的水岩反应。模拟显示,渗滤液渗漏至地下水系统的过程中,加速了水岩反应及岩溶发育,渗滤液中的PO_4~(3-)、Fe进入地下水系统后,在一定反应条件下,可能形成羟磷灰石、Fe(OH)_3、蓝铁矿沉淀。     

黄河流域微塑料污染现状及防治策略

微塑料污染(microplastics pollution)在全球范围内受到广泛关注。相比于海洋环境以及其他主要河流、湖泊的微塑料污染情况,黄河流域的相关数据较为贫乏。通过综述文献分析了黄河流域河道沉积物和表层水的微塑料污染丰度、类型以及空间分布特征,探讨了黄河流域重要城市和重点保护区的微塑料污染现状,并提出了相应的防控措施。结果表明：黄河流域沉积物和表层水中微塑料污染在空间分布上整体呈现自上游向下游增多的趋势,尤其在黄河三角洲湿地该趋势更加明显;黄河流域沉积物和表层水中微塑料类型存在明显差异,主要与微塑料的材质有关;与全国同类区域相比,黄河流域国家重点城市市域和国家湿地公园的微塑料污染水平处于中高程度,应引起重视;塑料通过多种暴露途径会对黄河滩区养殖业和人类健康造成严重影响。控制黄河流域水体微塑料污染,需要完善相关生产标准和法律法规,提高可降解微塑料产能和塑料废弃物的工程化降解能力。     

辽西地下水化学影响指标的水岩作用分析

为查明葫芦岛市浅层地下水的水化学特征,对采集的地下水样品进行了测试分析,采用模糊综合评价法和层级阶梯法进行地下水质量与污染综合评价。在此基础上,利用相关系数法筛选出影响地下水化学特征的指标,应用水文地球化学模拟方法分析各指标的成因机制。结果表明:研究区由低山丘陵向沿海冲积平原,地下水化学类型由HCO_3型水过渡至HCO_3·SO_4、HCO_3·Cl型水;Ⅰ~Ⅲ类、Ⅳ和Ⅴ类水质分别占样品总数的44%、4%和52%;中度、重度和极重度污染水样比例分别为48%、36%和16%;影响水质与污染状况的指标有Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-、SO_4~(2-)、Cl~-、Br、NH_4~+、NO_3~-和Pb,成因机制主要是阳离子交换吸附、蒸发蒸腾和氧化还原作用,地区农业生产、采矿活动和海水入侵现象是造成浅层地下水水质恶化、污染加重的主要因素。     

黄河流域鸟类多样性现状、分布格局及保护空缺

黄河流域幅员辽阔, 多样的地理气候、植被类型及人类活动塑造了多样化的生物多样性格局。本研究以IUCN与国际鸟盟发布的鸟类分布图层为基础, 同时收集了黄河流域2009-2019年的鸟类实地观测记录, 包括观鸟记录、GBIF数据库、红外相机监测及其他实地调查的鸟类数据, 共得到35,026条鸟类实地观测有效记录。汇总结果显示, 黄河流域记录有鸟类物种662种, 占中国鸟类物种总数的45.81%。这些鸟类分属于23目83科, 其中雀形目物种数最多(384种, 占本目全国鸟种总数的46.83%), 其次为鸻形目(67种, 占50.00%)和雁形目(39种, 占72.22%)。黄河流域受威胁鸟类共计121种, 其中有37种和52种分别在IUCN红色名录和《中国脊椎动物红色名录》中被列为受威胁物种(即评估级别为极危、濒危或易危), 22种和73种被分别列为国家I级和II级重点保护野生动物。这些受威胁鸟种多为地栖性、体型大、营养级高或具有长距离迁徙习性的物种。黄河流域鸟类整体物种多样性由南向北递减, 以黄河上中游四川、甘肃、陕西的高原与山地内鸟种最为丰富, 而受威胁鸟类物种多样性热点区则在黄河中下游, 下游黄河三角洲及邻近平原区为受威胁鸟类最主要集中分布区。黄河流域内48个国家级自然保护区共覆盖鸟种数504种(占黄河流域鸟类总种数的76.13%), 其中受威胁鸟种92种(占黄河流域受威胁鸟种数的76.03%)。区域内国家级自然保护区大多分布在黄河上游, 对黄河下游的受威胁物种覆盖程度较低, 保护空缺较严重。对此, 我们建议着重加强中下游自然保护区建设与能力提升, 增加对中下游受威胁鸟种的保护力度, 在保护策略上应当积极探索高强度土地利用下的多样化保护机制。     

宁蒙引黄灌区农田排水沟渠水质特征

黄河上游农业面源污染正在变成影响黄河水质的主要污染源,威胁到下游黄河流域水资源的安全利用。通过对宁蒙引黄灌区排水沟渠土壤和水质的调查,发现宁蒙灌区排水的pH、TN、TDS和NO3--N分别受不同排水沟渠、排水沟渠级别及二者互作的影响。内蒙古九排干排水的TDS和NO3--N浓度受排水时间影响显著,TN、TP、NH4+-N和COD浓度主要受排水时间、沟道级别及二者互相的影响。宁蒙灌区沟底底泥中的全盐含量明显低于边坡,而TN和TC平均是边坡土壤的1.2倍。内蒙古河套灌区沟底底泥中TN、TP和TC的增加比例是宁夏灌区的1.6、3.8和6.3倍。内蒙古河套灌区农田排水水质明显差于同期(8月)的宁夏灵武灌区,其TDS、TN、TP、NH4+-N和COD浓度是宁夏灵武灌区的3.2、2.5、2.8、10.0和1.5倍。宁蒙引黄灌区农田排水污染以氮含量超标为主,尤其以农沟和干沟为主,而磷浓度较低,基本不造成污染。内蒙古引黄灌区各主要排水时期,以8月农沟排水中氮超标和干沟排水中氮和磷污染程度最高。     

广州流溪河氮磷浓度的季节变化和空间分布特征

广州市流溪河横跨北回归线,是典型的热带-亚热带过渡区河流。为了解该河流的营养盐分布特征,设置了20个采样点,于2015年2月至2017年2月进行季节性采样,共开展了8次水质监测,利用多元统计方法分析了主要营养盐(氮和磷)的季节动态和空间分布,并探讨影响营养盐时空分布的主要因素。结果表明:TN和TP的浓度范围分别为0.29~11.88 mg·L~(-1)与0.01~0.59 mg·L~(-1),TN浓度枯水期高于丰水期,总体上受降雨量的调节和河水稀释效应的影响; TP浓度丰水期高于枯水期,总体上受降雨量的调节及外源输入的影响; TN与TP在枯水期具有相似的季节变化特征,而在丰水期季节变化特征差异大;NO_3~--N和TN浓度的空间变化趋势相似,分为三个区段:流溪河水库上游的中值区河段,流溪河水库下游到街口大桥处的低值区河段和街口大桥下游的高值区河段,流溪河上游的两座大型水库对营养盐的滞留是导致其空间差异的主要因素之一; NH_4~+-N和TP浓度沿流域上游至下游总体上呈上升的趋势;三级河流氮和磷浓度显著高于一级河流和二级河流,河流氮、磷浓度与土地利用类型显著相关,建筑用地、裸露地和耕地所占比例的扩大会增加水体中TP、NH_4~+-N和NO_3~--N的浓度,而增加林地面积有助于水土保持和减少水体中氮、磷浓度。因此,上游水库的调节和下游城镇地区增加林地面积等方式对改善流溪河水质具有积极作用。     

基于GEE平台的黄河流域森林植被净初级生产力时空变化特征

黄河流域是我国重要的生态屏障,研究黄河流域森林植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)的时空变化特征及驱动机制,对解释黄河流域森林碳汇/源变化具有重要意义。基于Google Earth Engine (GEE)云平台,利用MOD17A3H V6 NPP数据、MCD12Q1 V6土地覆盖类型数据、ECMWF/ERA5气象数据和USGS/SRTMGL1_003高程数据,采用岭回归分析、Hurst指数和冗余分析(Redundancy Analysis,RDA)对黄河流域2001-2019年森林NPP的时空变化特征及影响因子进行分析。结果表明:(1)2001-2019年,黄河流域森林平均总面积为3.66万km²,其中阔叶林、针叶林、混交林平均面积分别为:2.64万km²、0.01万km²和1.01万km²,森林NPP年总量呈线性增加趋势,其均值为8.99Tg C,年均增速为0.36Tg C/a,19a增长率为173.60%;不同森林类型的NPP年总量均值分别为:4.79Tg C (阔叶林)、6.04×10^-5Tg C (针叶林)和0.64Tg C (混交林),年均增速为:阔叶林(0.16Tg C/a)>混交林(0.04Tg C/a)>针叶林(6.98×10^-6Tg C/a)。(2)2001-2019年,黄河流域森林年均NPP呈线性增加趋势,其均值为241.58g C m^-2 a^-1,年均增速为7.18g C m^-2 a^-1,19a增长率为108.63%;不同森林类型的年均NPP均值分别为:178.48g C m^-2 a^-1(阔叶林)、0.60g C m^-2 a^-1(针叶林)和62.49g C m^-2 a^-1(混交林),年均增速为:阔叶林(4.75g C m^-2 a^-1)>混交林(2.39g C m^-2 a^-1)>针叶林(0.04g C m^-2 a^-1)。(3)黄河流域森林NPP呈增加趋势的面积占94.50%,其中显著增加的面积占73.29%;呈减少趋势的面积占5.50%,其中显著减少的面积占1.57%。阔叶林NPP显著增加的面积最高(76.78%),其次为混交林(60.84%),针叶林最少(56.76%)。(4)黄河流域森林NPP的Hurst指数(H)介于0.38-1.00之间,平均值为0.87,其中H≥0.5的像元数约占99.34%,黄河流域森林NPP在未来一段时间内仍保持持续增加趋势。(5)归因分析表明环境因子对黄河流域森林NPP时空变化的总解释率为55.80%,显著影响的环境因子为经度(35.50%)、降水(8.00%)、气温(6.50%)和纬度(5.40%)。2001-2019年黄河流域森林NPP呈增加趋势,且呈现较强的可持续性;GEE云平台结合冗余分析可及时、高效获取黄河流域森林NPP的时空变化并对其进行归因分析。     

汉江上游金水河流域森林植被对水环境的影响

以汉江上游金水河流域为研究区域,分析了流域森林植被对水环境的影响。利用年降水量、林冠截留率和不同森林类型面积的数据,计算了金水河流域森林生态系统的水源涵养量,分析了流域森林植被对水量的影响;采用监测的方法,分别对金水河流域阔叶林森林生态系统的大气降水、枯落物层、土壤层和出口河水的水质进行了比较分析,探讨流域森林植被对水质的影响。结果表明,(1)金水河流域森林生态系统的水源年涵养总量为466.79×106m3,(2)流域阔叶林森林生态系统能够调节pH值,缓解大气降水的酸性环境;降低了大气降水中TDS、CODMn、HCO3、SO4、Cl、NO3、NH4-N、NO3-N、PO4-P、TDP、As、Ba、Cr、Na、Pb、Fe、K、Mn、V和Zn的含量,净化了水质。(3)根据各贮水层的水质分析,推断了河水中各物质的不同来源。研究为南水北调中线工程水源地的管理和建设提供了参考。     

灞河流域溶解性有机质分子量分级表征及其与水质的相关性

溶解性有机质是水体中有机质分解与营养盐再生的核心载体之一,是碳、氮等生源要素生物地球化学循环的重要环节,也是水环境科学研究的重点内容.本研究应用液相-有机碳-有机氮检测(LC-OCD-OND)技术研究了西安市灞河流域水体中溶解性有机质(DOM)不同分子量组分特征,分析其与河水水质的相关性.结果表明: 河水DOM按照分子量分布,主要由生物大分子、腐殖质类物质、腐殖质降解产物、低分子中性物质和低分子酸组成,各组分平均浓度分别为0.15、1.75、0.48、0.36和0.002 mg·L^-1,河水中DOM总体含量水平由高到低的顺序为城市河段＞城镇河段＞源区河段.组分中分子量介于1000~20000 Da的腐殖质类物质占DOM总量的49.0%,含量及丰度从高到低依次为中游城镇段＞污水厂出口段＞污水厂下游河口段＞上游源头段;分子量＞20000 Da的生物大分子约占DOM总量的5.1%,丰度由高到低依次为污水厂出口＞污水厂下游河口＞上游源头＞中游城镇段,污水处理厂出水所产生的外生源有机质对河流DOM的贡献最大.DOM不同分子量组分与水质的相关性明显,表明基于LC-OCD-OND分级表征的DOM各分子量组分和丰度不仅可以作为水质监测的一个综合性指标,也可以用来表征河流水质的空间异质性,并能对污染物各组分进行定量化判别和来源解析.     

中国东部南北样带主要植被类型归一化植被指数对气候变化的响应及不同时间尺度的差异性

植被的动态变化及其与环境的关系已成为全球变化研究的热点问题。陆地样带是进行全球变化驱动因素梯度分析的有效途径。该研究依托中国东部南北样带(NSTEC), 对南北样带不同时间尺度的气候因子和植被活动变化特征进行了分析, 并重点阐述了具有代表性的12种植被类型对气候因子的响应方式。研究结果表明: 南北样带植被的归一化植被指数(NDVI)的变化同时受控于气温和降水, 但是在不同的空间和时间尺度上植被NDVI的响应方式各异。在年时间尺度上, 只有温带落叶灌丛(TDS)的NDVI受气温控制; 而温带禾草草原(TGS)和亚热带和热带针叶林(STCF)的NDVI同时受气温和降水调控。其他植被类型的年NDVI与年平均气温和年总降水量没有直接显著的联系, 而受年内气温变化和降水分配状况的影响更大。在月时间尺度上, NDVI与气温的关系在不同类型植被之间存在很大差异。一般而言, 植被NDVI与前4个月内的气温关系最为密切, 并且从1月份到4月份气温的滞后时长在缩短。其中, 温带针叶林(TCF)、温带落叶阔叶林(TDBF)、TDS、STCF和亚热带热带草丛(STG)等植被类型, 5-8月的NDVI与气温普遍呈负相关关系。草原和灌丛植被类型当月NDVI与当月降水量主要以正相关为主, 而森林类型当月NDVI与当月降水量主要以负相关为主。