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水生所在南水北調東線水生態系統健康與大尺度生態格局研究中取得系列重要進展
作者: 屈霄 | 2020-08-21 | 瀏覽量:

  南水北調工程作為世界上規模最大的跨流域調水工程,在緩解我國北方因干旱缺水而受制約的社會經濟發展和生態安全等重大國計民生問題上發揮著積極的作用。南水北調東線工程橫跨長江、淮河、黃河和海河四大流域,通過京杭大運河和輸水渠道自南向北連通了高寶邵伯湖(即高郵湖、寶應湖、邵伯湖三個湖泊的總稱)、洪澤湖、駱馬湖、南四湖、東平湖等調蓄湖泊(圖1)。自2013年一期工程運行以來,南水北調東線工程累計向我國北方調水達46.0m3 

  由于南水北調東線工程調水量巨大,調水工程沿線水體交換頻繁,同時受到流域內多重人類活動(如城鎮化、工業、農業、采礦業等)干擾影響較大,調水沿線水體及受水地區的水生態系統健康與水質安全一直備受關注。然而,目前關于南水北調東線水生態系統健康與大尺度生態格局的研究還非常匱乏。 

 

  1 南水北調東線研究區域及各水體空間分布示意圖(屈霄等,Water Research2020 

  2016年以來,依托中國科學院水生生物研究所淮安研究中心及南水北調東線相關湖泊(洪澤湖、南四湖等)野外生態環境與漁業資源監測站等研究平臺,中國科學院水生生物研究所陳宇順研究員課題組聯合謝松光研究員課題組及相關團隊對南水北調東線水體的生態本底資料開展了多年連續監測和積累。近期,陳宇順研究員團隊在水生態系統健康及大尺度生態格局研究中取得了一系列重要進展(郭傳波等, Science of the Total Environment, 2020a,b; 屈霄等,Water Research2020) 

  1)南水北調東線供水源頭區域的水質安全直接關系到下游供水區水質質量,陳宇順研究員團隊首先重點關注了第一梯級供水區高寶邵伯湖泊群水質安全問題 (郭傳波等, Science of the Total Environment, 2020a)。研究發現,部分湖區特別是西部和西南部區域存在春季重金屬污染和夏季富營養化的風險,淮河及其它入湖河道大量的營養物質和污染物輸入以及湖泊周邊的農業和水產養殖業的面源污染是潛在的最為關鍵的兩大誘因(圖2)。 

 

  2 高寶邵伯湖水質空間格局及季節動態(郭傳波等, Science of the Total Environment, 2020a) 

  2)在此研究的基礎上,陳宇順研究員團隊近期對東線工程主要調蓄湖群的15項水質監測指標的時空格局進行了研究,同時引入了適宜于東線水體評價的Water Quality Index(WQI) 綜合模型,以期全面解析東線工程調蓄湖群水質質量狀態(屈霄等,Water Research2020)。研究結果顯示,南水北調東線湖泊群水質總體評價為“良”,且呈現由南部輸水區至北部受水區水質逐漸變好的趨勢(圖3, 4)。南部輸水區湖泊水體具有較高的營養鹽、濁度和總固體懸浮物,北部受水區湖泊則含有較高的電導率、總硬度和氯離子。調水工程一方面改善了我國北方受水區湖泊的缺水狀態并潛在地提高了整體的水環境質量,但在一定程度上也加速了污染物在調水系統中的擴散,從而使受水區水體的水質存在一定的污染風險。 

 

  3南水北調東線調蓄湖泊群水質空間分布特征 

 

  4 南水北調東線調蓄湖泊群水質綜合質量評價    

  3)魚類作為水生態系統中最為關鍵的生物組成部分,它們處在湖泊食物鏈的頂端,其群落結構和多樣性變化在反映生態系統功能和對外界干擾等方面有著天然的優勢。跨流域調水工程連通了原本彼此相對獨立的湖泊,打破了原有的生物地理屏障。陳宇順研究員團隊在對南水北調東線工程沿線調蓄湖泊魚類群落空間大尺度格局研究中發現,沿線湖泊魚類的豐度和生物量存在從南部輸水區湖泊向北部受水區湖泊降低的趨勢,下游區湖泊間魚類群落存在著較為明顯的同質化現象。同時,調水也為外來的河口性魚類提供了在內陸湖泊中擴散的便利(圖5, 6)(郭傳波等,Science of the Total Environment, 2020b)。 

 

  5 南水北調東線調蓄湖泊群魚類群落空間分布, A: 豐度,B: 生物量 

 

  6 南水北調東線調蓄湖泊群魚類群落Jaccard相似性指數    

  以上系列研究論文郭傳波博士和博士研究生屈霄分別為第一作者,陳宇順研究員為通訊作者,夏文彤博士和博士研究生劉晗等參與了該項工作。該系列研究得到了中國科學院前沿科學重點研究計劃項目、中國科學院特色研究所項目、中國科學院人才項目、國家自然科學基金項目、國家重點研發計劃項目以及淡水生態與生物技術國家重點實驗室項目等資助。 

  文章鏈接: 

  郭傳波等,Science of the Total Environment, 2020a 

  https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.134543 

  郭傳波等,Science of the Total Environment, 2020b 

  https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.136515 

  屈霄等,Water Research2020 

  https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.116275 

    

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