崇明东滩湿地沉积物中汞累积特征及其影响因素研究

湿地是汞的活性库,研究湿地汞的累积特征对揭示湿地汞生物地球化学过程及其生态效应等均具有重要意义. 通过分析崇明东滩沉积物汞累积特征,为进一步深入研究湿地汞的地球化学循环和湿地环境保护提供依据. 采集了崇明东滩湿地高潮滩、中潮滩、中潮滩植被带前缘3个柱状沉积物样品,测得沉积物中w(Hg)为0.015～0.315 mg/kg. 利用地累积指数法对潮滩沉积物中汞的污染状况进行了评价,结果表明:崇明东滩沉积物存在轻度的汞污染. 同时对w(Fe),w(Mn),w(有机质)及粒度等理化参数进行了测定. 采用相关性分析,探讨沉积物中w(有机质),w(Fe),w(Mn)和粒度对沉积物汞累积的影响,指出有机质和铁、锰循环是影响沉积物中汞累积的主导因素,而粒度不是控制因素.      

崇明东滩芦苇湿地氧化亚氮排放

采用静态箱-气相色谱法,研究了崇明东滩芦苇带氧化亚氮(N2O)的排放通量.结果表明,在生长季,高潮滩无植被覆盖沉积物与芦苇根际土中NO3--N的含量变化趋势基本一致,而两者的NH4+-N的含量变化趋势则有所不同;芦苇对高潮滩沉积物N2O排放有较强的促进作用,特别是7月份,使高潮滩沉积物的排放量由0.71μg·m-·2h-1增加到566.28μg·m-·2h-1.而在1月份,芦苇根际土N2O的通量也存在小幅排放,由-4.02mg·m-·2h-1增加到67.54μg·m-·2h-1.对于芦苇根际沉积物而言,除NO3--N、NH4+-N、温度和水分以外,植物的生理过程也是控制N2O排放通量的主要因子.     

崇明东滩湿地土壤养分的分布特征及其环境效应

通过研究崇明东滩不同类型天然湿地土壤在不同潮间的有机质(OM)、全氮(TN)、全磷(TP)的含量与分布,进而分析不同类型滨海湿地土壤作为营养盐氮、磷汇与碳沉积的环境效应。结果表明,芦苇型沙质湿地土壤中有机质、全氮、全磷的平均值分别为1.36%、0.1%、0.03%,而芦苇/米草混合型黏质土壤中分别为2.41%、0.27%、0.07%。随着高程的增加(从光滩向高潮滩过渡),芦苇(Phragmitescommunis)型沙质湿地土壤与芦苇/米草(Phragmites communis/Spartina alterniflora)混合型黏质土壤中有机质、全氮含量平稳上升,但全磷变化并不显著。这表明芦苇/互花米草混合型黏质湿地土壤对造成沿海水域富营养化的氮、磷营养盐以及引起全球气候变化的碳排放具有更好的汇聚效应,同时高潮滩的汇聚功能总体较光滩为高。     

崇明东滩湿地降水化学特征及来源解析

2009年5月~2010年4月收集了崇明东滩湿地降水,测定了样品的pH值、电导率和主要水溶性离子的浓度,并利用富集因子法和后向轨迹分析对降水中无机离子成分进行源解析.结果表明,崇明东滩整体空气质量良好,大气污染物浓度较低.降水的pH值和电导率的加权均值分别为5.24,17.49μS/cm,为轻度污染的弱酸性水平;SO42?和NO3?是主要的致酸离子,加权浓度分别为52.27,21.39μeq/L;NH4+和Ca2+是主要的碱性离子,加权浓度分别为33.36,27.13μeq/L;离子来源分析表明,Na+和Cl?主要来自于海洋,NH4+的中和作用大于Ca2+和Mg2+,大气颗粒物主要以(NH4)2SO4、NH4HSO4、NH4NO3的形式存在;后向轨迹分析表明降水主要受海洋风向影响,西北、西南方向和长江三角洲地区的人为污染物的中长尺度传输是造成崇明东滩酸雨的重要原因.     

崇明东滩湿地土壤溶解性有机质的光谱特征分析

为了解滨海湿地土壤中溶解性有机质(DOM)的组成、分布及来源特征,采用紫外可见光谱和三维荧光光谱技术,并结合平行因子模型(PARAFAC)对崇明东滩湿地表层土壤DOM进行研究。结果表明:东滩表层土壤DOM吸收系数a(355)的均值为(13.72±9.47) m^-1,呈由高潮滩向低潮滩递减的趋势;光谱斜率S_275-295的均值为(15.22±2.07)μm^-1,反映出湿地南部土壤DOM的分子量较高,受大分子有机质影响较大。PARAFAC解析出的DOM含有2类3个荧光组分,即F_C1类蛋白质、F_C2陆源类腐殖质和F_C3自生源类腐殖质,各组分对总荧光强度的贡献率分别为40.70%、23.04%和36.26%。空间分布上,3组分荧光强度的高值集中于北部互花米草(Spartina alterniflora)和芦苇(Phragmites australis)湿地,且自北向南逐渐递减。荧光指数(FI)、生物源指数(BIX)和腐殖化指数(HIX)显示东滩湿地表层土壤DOM的...     

基于RS的崇明东滩空间动态变化研究

崇明岛东滩因其特殊的自然条件及频繁的人类活动影响，土地利用空间格局变化速度较快。通过对1988—2002年6幅不同时相TM遥感影像解译，对崇明东滩土地利用进行分类，得到东滩15年间的土地利用空间变化图；再利用GIS技术，从数量和空间分布上对其土地利用动态变化过程进行定量计算，结果显示东滩土地总面积不断增加，土地利用方式逐年变化。东部岸线明显向东扩展。同时结合考虑自然因素和人为因素影响，探讨了崇明东滩空间动态变化的原因。为更加合理的开发利用东滩提供了有力的参考，也表明了RS与GIS技术相结合对于研究东滩空间格局演变有一定的应用价值。     

崇明东滩湿地沉积物重金属污染的磁诊断

对取自崇明东滩的高潮滩、中潮滩和低潮滩的沉积物柱样进行了磁学、粒度、重金属含量等指标的分析、比较与综合研究. 结果表明:在以粉砂为主的崇明东滩,通过污染负荷指数法进行评价,除低潮滩无污染外,中潮滩和高潮滩均有中度的重金属污染. 选取中度重金属污染的高潮滩沉积物柱样进行粒度、重金属含量以及磁性参数的相关性分析显示,χ_fd,χ_ARM/SIRM与重金属含量和粘土(粒径<4 μm)之间有较高的相关性,并以此建立了磁诊断线性回归模型;χ_fd和χ_ARM/SIRM可作为重金属含量的替代指标.      

崇明东滩底栖动物群落与潮滩高程的关系

东滩低潮滩以软体动物中的麂眼螺、泥螺等占优势;中潮滩以软体动物的麂眼螺、霍甫水丝蚓、彩虹明樱蛤及双翅目幼虫为优势;高潮滩的优势种为绯拟沼螺、双翅目幼虫以及一些大型蟹类如无齿相手蟹和天津厚蟹等。在生物量方面,中潮滩的底栖动物生物量最高为139．8g／m^2,其次为高潮滩,其生物量为109．7g／m^2,生物量最低的为低潮滩,仅有61．77g/m^2,平均生物量排序为中潮滩〉高潮滩〉低潮滩。在多样性方面,3个潮带也以中潮滩最高,其次是高潮滩和低潮滩。底栖动物的这种分带情况与3个潮带特有生境密切相关,沿高程梯度,底栖动物群落呈现出明显的空间生态系列格局。低潮滩代表了潮滩湿地演替的初级阶段。中潮滩底栖动物种类数和多样性都较高,此带代表了潮滩湿地演替的较高阶段。高潮滩显示了向陆生群落演变的趋势。     

崇明东滩不同高程潮间带沉积物中210Po和210Pb的时空特征

210Po和210Pb在海洋环境过程和放射生态学研究中有重要的意义。基于2010年每月采集崇明东滩潮间带表层沉积物,分析其210Po和210Pb活度,结合大气沉降和长江河流输入的210Po和210Pb通量,研究了210Po和210Pb的时、空变化规律及其影响因素。结果表明:表层沉积物平均粒径春夏季接近,且明显低于秋冬季;由北到南,由陆向海,平均粒径均逐渐增大。崇明东滩表层沉积物中210Po和210Pb的比活度介于20.9~124 Bq/kg和26.1~101 Bq/kg,均高于同期徐六泾(长江河流入海节点)悬浮颗粒物中210Po和210Pb相应的值。北、中、南三个断面210Po/210Pb比值的平均值分别为:1.05,1.06和0.97,崇明东滩表层沉积物的主要来源为陆源的河流输送。从空间分布来看,210Po和210Pb的比活度随潮滩高程的降低而逐渐减小的特征,季节特征为在夏季最高,而冬季相对较低。     

崇明东滩表层沉积物重金属空间分布特征及其污染评价

以崇明东滩潮间带表层沉积物为研究对象,在粒度分析、重金属以及有机碳含量测定的基础上,采用ArcGIS中的地统计分析模块研究了重金属Cu、Pb、Zn、Cr、Cd的空间分布格局,应用克里金法进行空间插值作图,估算了沉降通量,并运用地质累积指数法和潜在生态危害指数法对重金属污染现状进行了评价.结果表明:①目前崇明东滩重金属Cu、Pb、Zn、Cr、Cd含量平均值分别为42、27、69、71、0.23μg.g-1,均超过上海潮滩背景值,且受沉积物粒径分布和有机碳的影响,重金属含量呈现自岸向海和自北向南下降的趋势;②崇明东滩重金属Cu、Pb、Zn、Cr、Cd的年沉降量分别为187、121、395、312、1.04 t,总沉积通量为11 g.(m2.a)-1,反映崇明东滩仍具有较强的重金属污染物"过滤器"功能;③重金属污染状况总体为清洁,但Cd、Pb和Cu的污染程度相对较高.     

Organic carbon accumulation capability of two typical tidal wetland soils in Chongming Dongtan, China

We measured organic carbon input and content of soil in two wetland areas of Chongming Dongtan (Yangtze River Estuary) to evaluate variability in organic carbon accumulation capability in di erent wetland soils. Observed di erences were investigated based on the microbial activity and environmental factors of the soil at the two sites. Results showed that the organic carbon content of wetland soil vegetated with Phragmites australis (site A) was markedly lower than that with P. australis and Spartina alterniflora (site B). Sites di erences were due to higher microbial activity at site A, which led to higher soil respiration intensity and greater carbon outputs. This indicated that the capability of organic carbon accumulation of the site B soils was greater than at site A. In addition, petroleum pollution and soil salinity were di erent in the two wetland soils. After bio-remediation, the soil petroleum pollution at site B was reduced to a similar level of site A. However, the culturable microbial biomass and enzyme activity in the remediated soils were also lower than at site A. These results indicated that greater petroleum pollution at site B did not markedly inhibit soil microbial activity. Therefore, di erences in vegetation type and soil salinity were the primary factors responsible for the variation in microbial activity, organic carbon output and organic carbon accumulation capability between site A and site B.     

Variability of soil organic carbon reservation capability between coastal salt marsh and riverside freshwater wetland in Chongming Dongtan and its microbial mechanism

Two representative zones in Chongming Dongtan which faced the Yangtze River and East China Sea respectively were selected to study the variability of soil organic carbon (SOC) reservation capability between coastal wetland and riverside wetland in the Chongming Dongtan wetland as well as its mechanism by analyzing soil characteristics and plant biomass. The results showed the SOC content of riverside wetland was only 48.61% (P = 0.000 < 0.05) that of coastal wetland. As the organic matter inputs from plant litter of the coastal wetland and riverside wetland were approximately the same, the higher soil microbial respiration (SMR) of riverside wetland led to its lower SOC reservation capability. In the riverside wetland, the high soil microbial biomass, higher proportion of β-Proteobacteria, which have strong carbon metabolism activity and the existence of some specific aerobic heterotrophic bacteria such as Bacilli and uncultured Lactococcus, were the important reasons for the higher SMR compared to the coastal wetland. There were additional differences in soil physical and chemical characteristics between the coastal wetland and riverside wetlands. Path analysis of predominant bacteria and microbial biomass showed that soil salinity influenced β-Proteobacteria and microbial biomass most negatively among these physical and chemical factors. Therefore the low salinity of the riverside area was suitable for the growth of microorganisms, especially β-Proteobacteria and some specific bacteria, which led to the high SMR and low SOC reservation capability when compared to the coastal area.     

崇明东滩湿地土壤硝酸盐异化还原成铵过程及其影响因素

以崇明东滩湿地为研究对象,采用同位素示踪结合泥浆实验,研究了从低潮滩向高潮滩变化的土壤硝酸盐异化还原成铵过程(DNRA)及其影响因素.结果表明,土壤硝酸盐异化还原成铵的潜在速率为0.17～0.71 nmol·g~(-1)·h~(-1),表现为低潮滩位较高、高潮滩位较低的空间变化特征.相关性分析表明,酸盐异化还原成铵潜在速率与氧化还原电位、可溶性有机碳、硝酸盐和硫化物呈显著相关性.此外,nrfA基因丰度与硝酸盐异化还原成铵潜在速率呈显著相关性.逐步回归分析发现,可溶有机碳和总有机碳是影响硝酸盐异化还原成铵潜在速率和nrfA基因丰度的关键性环境因子,分别贡献了总变异的78.8%和50.3%.通过估算得出,东滩湿地硝酸盐异化还原成铵过程将硝酸盐转化成铵盐的潜力为2.5～10.4 t·km~(-2)·a~(-1),贡献了长江口每年无机氮输入量的0.68%～2.85%,因此,硝酸盐异化还原成铵过程在控制河口湿地氮赋存方面具有着重要的作用.河口潮汐作用导致的湿地环境特征与有机质和硝酸盐含量的变化影响着硝酸盐异化还原成铵过程,进而对河口湿地生态系统中氮动态产生较大的影响.     

湿地要素中碳氮同位素特征与水文连通的关系

为探究湿地三要素中碳氮稳定同位素分布特征与湿地水文连通的关系,选取黄河三角洲恢复区和潮汐区湿地典型样点,分析样点水文连通度、植物/土壤/水体悬浮颗粒物中碳氮稳定同位素分布特征及水文连通度与碳氮稳定同位素间的关系。结果表明：恢复区芦苇（Phragmite australis）、香蒲（Typha orientalis）和盐地碱蓬（Suaeda salsa）三种植物地上及地下部分δ¹³C值存在显著差异。恢复区芦苇湿地水体悬浮颗粒物中的δ¹³C值比潮汐区芦苇湿地的更低。潮汐区三个芦苇样点土壤中δ¹³C值和δ¹⁵N值无显著差异,但与恢复区芦苇土壤存在显著差异;恢复区和潮汐区湿地区域水文连通度分别为0.0520和0.0484,不同样点间水文连通度差异较大;湿地水文连通度与植物地上部分及水体悬浮颗粒物中δ¹³C值呈显著负相关关系,说明水文连通对水体悬浮颗粒物的来源及植物的碳代谢和生长可能存在影响。     

崇明东滩湿地植被类型和沉积特征对土壤碳、氮分布的影响

滨海湿地碳、氮储量的分布可能受盐沼植被和外源沉积物的综合影响.本文以长江口典型滨海湿地为研究对象,分别在崇明东滩湿地北部、中部和南部设置3条样线,根据外源沉积物的区域特征研究了3种主要盐沼植被(芦苇(Phragmites australis)、互花米草(Spartina alterniflora)、海三棱藨草(Scirpus mariqueter))和土壤中的有机碳(TOC)、总氮(TN)的季节变化及空间特征.结果显示,崇明东滩湿地北、中部为淤积型滩涂,南部呈侵蚀态势.盐沼植被中芦苇和互花米草生物量TOC、TN累积量均显著高于海三棱藨草带.北、中样线的相同植被类型中的土壤TOC、TN显著高于南样线.高潮滩的芦苇带土壤TOC储量高于中潮滩的互花米草带,而互花米草带土壤TN储量略高于芦苇带,海三棱藨草带和光滩土壤TOC、TN储量最低.盐沼植被类型显著影响土壤各层次TOC和TN储量的分布,其中,0~10 cm层次储量受植被类型和表层外源沉积物空间特征的交互作用影响.     

黄河口滨海湿地水文连通对大型底栖动物生物连通的影响

滨海湿地处于海陆的交错地带,在人类活动和气候变化的双重作用下导致湿地水文连通受阻。选取黄河口滨海湿地三条水文连通强度差异明显的潮沟,调查不同潮沟的大型底栖动物群落,分析水文连通强度对大型底栖动物分布和生物多样性的影响。结果表明：记录到的大型底栖动物共有52种,优势类群为多毛类和软体动物;总体来看随着水文连通强度的增强,大型底栖动物的总密度呈上升趋势;中等水文连通强度的区域,生物多样性较高;大型底栖动物不同类群的数量和分布对水文连通引起的环境因子变化的响应也有很大的差异,多毛类和寡毛类在水文连通弱的区域占优势,软体动物在水文连通较强营养物质含量丰富的区域占优势,甲壳类在靠近潮沟源头水文连通最强的区域占优势。     

太湖水体固氮速率时空变化

使用乙炔还原法及原位模拟对太湖水体的固氮作用进行季节性研究.结果表明,太湖水体的平均固氮速率为1.53 ng·L~(-1)·h~(-1),年固氮量为10.73 t.比较不同湖区的固氮速率可发现:梅梁湾、竺山湾等北部湖区是水体固氮作用的热点区域,而其他如湖心区、贡湖湾等水体的固氮作用较微弱.太湖水体固氮作用表现出明显的周期性季节特征,4个季节的固氮速率分别为0.10 ng·L~(-1)·h~(-1)(春季)、5.88 ng·L~(-1)·h~(-1)(夏季)、0.14 ng·L~(-1)·h~(-1)(秋季)和5.62×10-5ng·L~(-1)·h~(-1)(冬季).太湖水体中固氮蓝藻生物量是导致固氮速率空间差异的主要原因(p0.05);同时,固氮速率与水温之间的极显著正相关关系(p0.01)也证明了温度对固氮速率季节差异的影响.