登录
 机构网站
  1. 首页
  2. 情报产品
  3. 快讯详情

《中国科学院烟台海岸带研究所在黄河泥沙对生源要素循环影响方面取得新进展》

  • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者： 熊萍
  • 发布时间：2024-12-15

  • 黄河是我国的第二大河流，承载着重要的生态、经济和社会功能。然而，随着工业化和城市化进程的加快，黄河流域的水环境质量和水生态安全正面临着严峻挑战，其中生源要素循环与渤海海域生态健康密切相关。

    近日，中国科学院烟台海岸带研究所盛彦清课题组于2020年至2023年不同季节对黄河多次全流域的采样分析，从黄河源头到河口黄河流经的7个省份，共采样72个点位，采样点沿河流间隔50公里。在黄河流域悬浮泥沙运移、营养盐迁移转化、河口悬浮颗粒物来源和重金属形态转化等研究中取得了新进展。相关研究成果发表在Agriculture, Ecosystems &Environment等期刊上。

    研究表明，黄河流域水体与悬浮颗粒物的磷分布规律在雨季和旱季差异较大。在旱季，悬浮颗粒物中NaOH-P含量是雨季的2.5 ~ 6.8倍，HCl-P含量与雨季相当，黄河悬浮颗粒物磷的生物利用度存在季节性变化。从黄河源头到河口，磷的反应性逐渐降低，表明黄河生物有效磷向渤海输送的潜力较低。

    通过对黄河水体和悬浮颗粒物的氮迁移研究发现，黄河下游氮浓度显著高于黄河上游和中游，调水调沙洗脱和下游周围土壤的活性氮持续浸出是黄河下游氮浓度上升的主要原因。而磷的反应活性却从源头随迁移距离的增加而逐渐降低，进一步加剧了河口氮磷比失衡的生态风险。

    黄河泥沙在长迁移过程中营养盐比例而发生明显变化，其中碳氮比明显降低，河南至河口段微生物群落组成几乎没有显著变化，河口碳氮稳定性同位素组成与河南样品组成较为相似。研究结果确定了黄河口悬浮颗粒物的来源于以河南样品为主的下游悬浮泥沙；相关性分析发现，盐度、氮和透明度影响着水体微生物多样性组成；随机过程的分散限制在旱季和雨季的微生物群落组装过程中均具有相对较高的重要性，确定性过程表现出更高程度的同质选择。

    另外，黄河悬浮泥沙对重金属污染物具有较强的储存能力，揭示了泥沙携带Cd具有最高的生态风险和流动性，Cd重污染区主要集中在工业化和人类活动水平较高的地区，如内蒙古、河南和山东，生态风险较高。

    综上，研究成果揭示了河口的悬浮颗粒物形成非内源性，而是来源于黄河流域中下游，探讨了黄河流域下游氮超标的原因、氮磷比降低和重金属风险及其在流域长迁移机制。泥沙长迁移的生态过程研究为黄河口生态环境质量评价工作提供前提条件，在此基础上构建的《黄河口生态环境质量评估技术指南》团体标准，为陆海统筹协同推进黄河流域生态保护和高质量发展提供助力。

    相关论文信息

    [1] Nana Hu, Yanqing Sheng, Zhaoran Li, Zheng Wang, Weihan Xu, Huiyi Yang, 2025. Water and sediment regulation eluting and washland planting lead to nitrogen increase in the lower reaches of the Yellow River. Agriculture, Ecosystems & Environment. 379, 109380.

    [2] Wenjing Wang, Yanqing Sheng, Zhaoran Li, Hengduo Xu, Qunqun Liu, Xiangmin Kong, NaNa Hu, Mian Xu, Huiyi Yang, 2024. Evidences of the sources of suspended sediments and ecological processes in the Yellow River Basin. Science of The Total Environment, 957, 177624.

    [3] Nana Hu, Yanqing Sheng, Changyu Li, Zhaoran Li, Qunqun Liu, 2023. The reactivity of dissolved and suspended particulate phosphorus pools decreases with distance downstream in the Yellow River. Communications Earth & Environment, 4, 294.

    [4] Xiaozhu, Liu, Yanqing, Sheng, Qunqun, Liu, Zhaoran. Li. 2023. Suspended particulate matter affects the distribution and migration of heavy metals in the Yellow River. Science of the Total Environment, 912, 11.

    [5] 《黄河口生态环境质量评估技术指南》中国海洋湖沼学会团体标准，2024年10月征求意见已完成. http://csol.qdio.ac.cn/portal/article/index.html?id=3094&cid=15


  • 原文来源：https://yic.cas.cn/xwzx/kydt/202412/t20241205_7451229.html
340浏览量
原文链接
相关报告

  • 《中国科学院烟台海岸带研究所在大气沉降对近海水体碳和营养盐循环影响方面取得系列研究进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2023-05-04
    • 大气沉降是海洋生态系统中碳和营养盐等生源要素的主要来源之一，对海洋生物地球化学循环过程具有显著影响。中国科学院烟台海岸带研究所环境灾害监测评估团队以山东半岛北部养马岛海域为代表性研究区域，在大气沉降对近海水体碳和营养盐循环影响研究中取得系列重要进展。该海区是北黄海重要的扇贝养殖区，近年来在全球变暖大背景以及区域性人类活动的影响下，该海域夏季水体缺氧和酸化现象频发，妨碍了扇贝养殖产业的健康发展。研究团队基于对大气总悬浮颗粒物（TSP）及降水样品中碳和营养盐的分析，报道了养马岛附近海域大气颗粒物中水可溶性有机质、营养盐和颗粒有机质及降水中溶解有机质、营养盐和颗粒有机质的季节变化规律，量化了大气干湿沉降输入的有机碳和营养盐对于该海域海水中碳收支的贡献，证实了大气干湿沉降过程是该海域海水中碳的重要来源，探讨了大气沉降过程与区域海水体碳循环和夏季水体低氧现象之间的联系，有助于深入认识大气干湿沉降输入对近海生态系统的综合影响。相关成果相继在Science of the Total Environment和Marine Pollution Bulletin发表论文6篇。 结果表明，干沉降输入的颗粒有机碳（POC）年通量约为水可溶性有机碳（WSOC）的4.1倍；对于湿沉降，POC的年通量约为溶解有机碳（DOC）的46.7%；因此，大气中的POC主要通过干沉降过程输入到海水中，其贡献为71.1%，而水可溶性有机碳和溶解有机碳的情况则相反；如果将大气沉降对海水中有机碳的间接输入也考虑在内，即干湿沉降的养分输入所支持的新生产力贡献的有机碳，大气沉积对研究海域的总有机碳输入达12.0 gC/m2/a，表明大气沉降在近海生态系统碳循环中具有重要作用（Xie et al., STOTEN 2023, 876: 162715）。不同季节TSP中总有机碳（TOC）的来源组成具有显著差异，而总氮（TN）在不同季节具有相似的来源组成；生物质源为TSP和TN的主要来源，其贡献分别为55.5±10.8%和57.3±11.7%；化石燃料燃烧是TOC主要来源，其贡献为47.7±3.4%；春季、夏季和秋季大气沉降对于表层海水悬浮颗粒物（SPM）的贡献分别为17.2±6.7%、10.2±2.0%和18.0±11.0%，表明大气TSP是表层海水SPM的重要来源之一；对于表层海水中的POC而言，春季、夏季和秋季大气沉降的贡献分别为35.2±3.5%、19.2±7.4%和25.5±7.9%，证实大气沉降过程对于近海颗粒碳循环具有重要的影响（Xie et al., STOTEN 2023, 854: 158540）。 TSP中WSOC、有色溶解性有机质（CDOM）和荧光溶解性有机质（FDOM）的含量在冬春季要明显高于夏秋季，主要与不同季节WSOM的来源差异及大气老化过程有关；WSOC的年干沉降通量可以将表层海水的DOC浓度提高10.2 μmol/L，从而对于维持表层水体的次级生产力有重要贡献，在一定程度上影响了研究海域内的碳循环过程；此外，由干沉降进入表层海水的WSOC中生物可利用部分在好氧分解的条件下可导致水体溶解氧（DO）浓度降低~4.8 μmol/L（Xie et al., STOTEN 2022, 818: 151772）。秋季湿沉降中DOC的浓度显著高于其他季节，而冬季湿沉降中有色溶解有机质（CDOM）及类腐殖质组分的荧光溶解有机质（FDOM）浓度最高，主要与不同季节溶解有机质的来源差异及降水的稀释效应有关；通过湿沉降过程向该海域输入的DOC通量为6.31×108 gC/a，约占研究海域海水中DOC储量的4.0%；单次降水事件可使该海域表层水体中生物可利用性DOC的浓度提高0.57±0.54 μmol/L，占异养细菌次级生产每日所需有机碳的12.1±11.4%；5月至8月期间，湿沉降输入的DOC中生物可利用性部分在好氧分解条件下可使表层海水DO浓度降低5.3-8.5 μmol/L/month（Xie et al., STOTEN 2022, 844: 157130）。 降水中营养盐N和Si的浓度在秋季较高、夏季较低，而P的浓度在冬季和春季较高，溶解无机氮（DIN）的湿沉降通量为69.2 mmol/m2/a，占水体DIN外源输入通量的比例为34.4%；大气湿沉降中N/P比显著高于海水中N/P比及Redfield比值，可能会加剧水体中溶解态无机氮磷比的不平衡，促进海水中浮游植物优势种群由硅藻向甲藻的转变，从而不利于区域内海湾扇贝的生长；受强降水过程的影响，夏季DIN和水溶性有机氮（DON）的湿沉降通量高达30.1和4.98 mmol/m2，可支持水体19.3%的新生产力，该部分新生产力占区域内扇贝所摄食颗粒有机碳总量的比例为16.4%（Xie et al., MPB 2022, 182: 114036）。人为活动是TSP中水可溶性无机氮和有机氮（WSDIN和WSDON）的主要来源，沙尘是水可溶性无机磷（WSDIP）和硅酸盐（WSDSi）的主要来源，而水可溶性有机磷（WSDOP）可能来源于海洋生物活动；WSDIN、WSDON、WSDIP、WSDOP和WSDSi的大气干沉降通量分别为21.8、2.7、0.10、0.30和0.73 mmol/m2/a；总体而言，冬季通过大气干沉降获得的生物可利用氮支持的海水新生产力达9.14 mgC/m2/d；大气干沉降输入的DIN/DIP摩尔比的年平均值为216±123（Xie et al., MPB 2021, 172: 112866）。 上述论文为中国科学院战略性先导科技专项（A类）“‘美丽中国’生态文明科技工程专项”子课题“海洋生态环境灾害综合防控技术与示范”（XDA23050303）的研究成果之一，由烟台海岸带所2020级博士研究生谢磊为第一作者，高学鲁研究员为通讯作者。 相关论文详情： 1. Xie, L., Gao, X.*, Liu, Y., Zhao, J., Xing, Q., 2023. The joint effects of atmospheric dry and wet deposition on organic carbon cycling in a mariculture area in North China. Science of the Total Environment, 876: 162715. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969723013311 2. Xie, L., Gao, X.*, Liu, Y., Yang, B., Yuan, H., Li, X., Song, J., Zhao, J., Xing, Q., 2023. Atmospheric deposition as a direct source of particulate organic carbon in region coastal surface seawater: Evidence from stable carbon and nitrogen isotope analysis. Science of the Total Environment, 854: 158540. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S004896972205639X 3. Xie, L., Gao, X.*, Liu, Y., Yang, B., Wang, B., Zhao, J., Xing, Q., 2022. Biogeochemical properties and fate of dissolved organic matter in wet deposition: Insights from a mariculture area in North Yellow Sea. Science of the Total Environment, 844: 157130. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969722042279 4. Xie, L., Gao, X.*, Liu, Y., Yang, B., Lv, X., Zhao, J., Xing, Q., 2022. Atmospheric dry deposition of water-soluble organic matter: An underestimated carbon source to the coastal waters in North China. Science of the Total Environment, 818: 151772. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969721068480 5. Xie, L., Gao, X.*, Liu, Y., Yang, B., Wang, B., Zhao, J., Xing, Q., 2022. Atmospheric wet deposition serves as an important nutrient supply for coastal ecosystems and fishery resources: Insights from a mariculture area in North China. Marine Pollution Bulletin, 182: 114036. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0025326X22007184 6. Xie, L., Gao, X.*, Liu, Y., Yang, B., Lv, X., Zhao, J., 2021. Perpetual atmospheric dry deposition exacerbates the unbalance of dissolved inorganic nitrogen and phosphorus in coastal waters: A case study on a mariculture site in North China. Marine Pollution Bulletin, 172: 112866. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0025326X21009000
    375浏览量
    原文链接

  • 《中国科学院烟台海岸带研究所在蓝碳生境土壤碳库研究方面取得新进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2023-04-09
    • 海岸带蓝碳生境具有独特的内源和外源双碳汇特征，目前研究更多地关注内源型（高碳密度、低沉积速率）蓝碳生境土壤碳储量评估，对外源型（低碳密度、高沉积速率）蓝碳生境土壤固碳潜力认识不足，尤其是高外源输入蓝碳生境的土壤有机碳（OC）、氮（N）、磷（P）的计量关系、来源与组成尚无系统研究。另外，对于盐沼、红树林和海草床之外地海岸带生态系统碳库挖掘尚不充分。为此，中国科学院烟台海岸带研究所李远副研究员、骆永明研究员团队基于全球和全国尺度海岸带生态系统数据整理和实测并结合模型解析开展了相应研究。 通过对比全球797个点位蓝碳生境土壤OC、N和P密度得出，中国蓝碳生境属低OC含量矿物型生境，其土壤C:P低于全球均值4-8倍，N:P低于全球均值4-5倍，植物C:P、N:P和C:N均相对偏低，说明外源型低OC含量蓝碳生境存在土壤N限制。全球范围内，土壤N含量随OC含量增加而增加，但土壤P含量相对稳定且低于1.5 g kg–1。 外源OC（陆源+海源）占中国红树林表层土壤OC的50%，占中国盐沼和海草床表层土壤OC的75%，其中77%、70%和60%的红树林、盐沼和海草床外源OC来自陆源（河流）输入。通过KOBr氧化法，区分土壤有机氮（Norg）、固定态铵（Nfix）的比例，同时评估氧化态OC（OCKOBr）和P（PKOBr）与残渣态OC（OCres）和P（Pres）的比例。土壤OCKOBr、Norg和PKOBr的比例非常接近，分别占总量的77%、71%和80%，并且氧化态与总量存在很好的线性关系。Nfix占红树林、盐沼和海草床表层土壤N的25%、37%和26%。年平均气温（MAT）和内源/外源OC（OCauto/OCallo）间存在正相关，与亚热带和热带区域红树林较高的内源OC一致。人类活动因子对Norg/Nfix存在负相关影响，可能说明了富营养蓝碳生境有机质降解的反硝化效应。这一效应虽然可提高N的去除，但会减少有机质储存并且会释放氮氧化物温室气体。黏粒和Fe/Al氧化物对Norg/Nfix和PKOBr/Pres存在负相关影响，但与土壤OC密度正相关，说明矿物是控制外源型蓝碳生境土壤C、N、P循环的重要因素。 通过对中国海防林44个点位1 m深度土壤OC储量估算得出，单位面积土壤OC储量范围为7.44–79.7 MgC ha–1，总储量为4.53 ± 0.71 TgC。海防林土壤OC单位面积埋藏速率范围为6.90–194.1 gC m–2 yr–1，总埋藏速率为99.5 ± 44.9 GgC yr–1。通过与中国盐沼、红树林和海草床典型蓝碳生境对比，虽然海防林单位面积土壤OC储量和埋藏速率低于典型蓝碳生境4-9倍和2-3倍，但海防林面积高于其2-8倍。在计算面积后，海防林总储量和埋藏速率与典型蓝碳生境接近。这说明，在典型蓝碳生境之外，海防林是另一个可通过人为管理的高效蓝碳生境碳汇。另外，沙滩土壤的OC储量与海草床相当，也是一个重要的海岸带碳汇。根据计划，至2025年还将有84,250 ha海防林种植，相当于还有额外的1.72 ± 0.27 TgC的土壤OC以62.7 ± 23.4 GgC yr–1的速率埋藏至海防林。 相关成果发表在Environmental Science & Technology和Science of The Total Environment上。研究得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金的资助。 论文信息： Li, Y., Fu, C.C., Hu, J., Zeng, L., Tu C., Luo, Y.M.* Soil Carbon, Nitrogen, and Phosphorus Stoichiometry and Fractions in Blue Carbon Ecosystems: Implications for Carbon Accumulation in Allochthonous-Dominated Habitats. Environmental Science & Technology, 2023, doi: 10.1021/acs.est.3c00012. https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.est.3c00012. Li, Y., Fu, C.C., Wang, W.Q., Zeng, L., Tu C., Luo, Y.M.* An overlooked soil carbon pool in vegetated coastal ecosystems: National-scale assessment of soil organic carbon stocks in coastal shelter forests of China. Science of The Total Environment, 2023, 876, 162823. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969723014390.
    183浏览量
    原文链接