黃河泥沙對(duì)生源要素循環(huán)影響研究取得新進(jìn)展
黃河是我國(guó)的第二大河流，承載著重要的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)功能。然而，隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快，黃河流域的水環(huán)境質(zhì)量和水生態(tài)安全正面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，其中生源要素循環(huán)與渤海海域生態(tài)健康密切相關(guān)。
近日，中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所盛彥清課題組于2020年至2023年不同季節(jié)對(duì)黃河多次全流域的采樣分析，從黃河源頭到河口黃河流經(jīng)的7個(gè)省份，共采樣72個(gè)點(diǎn)位（圖1），采樣點(diǎn)沿河流間隔50公里。在黃河流域懸浮泥沙運(yùn)移、營(yíng)養(yǎng)鹽遷移轉(zhuǎn)化、河口懸浮顆粒物來(lái)源和重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化等研究中取得了新進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表在Agriculture, Ecosystems &Environment等期刊上。
圖1 黃河流域源頭至河口72個(gè)采樣位點(diǎn)
研究表明，黃河流域水體與懸浮顆粒物的磷分布規(guī)律在雨季和旱季差異較大（圖2）。在旱季，懸浮顆粒物中NaOH-P含量是雨季的2.5 ~ 6.8倍，HCl-P含量與雨季相當(dāng)，黃河懸浮顆粒物磷的生物利用度存在季節(jié)性變化。從黃河源頭到河口，磷的反應(yīng)性逐漸降低，表明黃河生物有效磷向渤海輸送的潛力較低。
通過(guò)對(duì)黃河水體和懸浮顆粒物的氮遷移研究發(fā)現(xiàn)，黃河下游氮濃度顯著高于黃河上游和中游，調(diào)水調(diào)沙洗脫和下游周?chē)寥赖幕钚缘掷m(xù)浸出是黃河下游氮濃度上升的主要原因(圖3)。而磷的反應(yīng)活性卻從源頭隨遷移距離的增加而逐漸降低，進(jìn)一步加劇了河口氮磷比失衡的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。
黃河泥沙在長(zhǎng)遷移過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)鹽比例而發(fā)生明顯變化，其中碳氮比明顯降低，河南至河口段微生物群落組成幾乎沒(méi)有顯著變化，河口碳氮穩(wěn)定性同位素組成與河南樣品組成較為相似(圖4)。研究結(jié)果確定了黃河口懸浮顆粒物的來(lái)源于以河南樣品為主的下游懸浮泥沙；相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，鹽度、氮和透明度影響著水體微生物多樣性組成；隨機(jī)過(guò)程的分散限制在旱季和雨季的微生物群落組裝過(guò)程中均具有相對(duì)較高的重要性，確定性過(guò)程表現(xiàn)出更高程度的同質(zhì)選擇。
圖2 黃河干流流域隨活性磷濃度降低遷移分布過(guò)程
圖3 黃河下游山東段河漫灘活性氮浸出導(dǎo)致總氮濃度升高示意圖
圖4 黃河口懸浮顆粒物來(lái)源及生態(tài)過(guò)程
另外，黃河懸浮泥沙對(duì)重金屬污染物具有較強(qiáng)的儲(chǔ)存能力，揭示了泥沙攜帶Cd具有最高的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和流動(dòng)性，Cd重污染區(qū)主要集中在工業(yè)化和人類(lèi)活動(dòng)水平較高的地區(qū)，如內(nèi)蒙古、河南和山東（圖5），生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較高。
圖5 黃河流域懸浮泥沙攜帶的重金屬長(zhǎng)遷移過(guò)程
綜上，研究成果揭示了河口的懸浮顆粒物形成非內(nèi)源性，而是來(lái)源于黃河流域中下游，探討了黃河流域下游氮超標(biāo)的原因、氮磷比降低和重金屬風(fēng)險(xiǎn)及其在流域長(zhǎng)遷移機(jī)制。泥沙長(zhǎng)遷移的生態(tài)過(guò)程研究為黃河口生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)工作提供前提條件，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建的《黃河口生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)估技術(shù)指南》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，為陸海統(tǒng)籌協(xié)同推進(jìn)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展提供助力。
相關(guān)論文信息
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