关键词： 气候变暖   富营养化   化学污染   生态化学计量学   营养级  

摘要： 淡水生态系统正面临多重环境压力,如气候变化、营养负荷以及化学污染。这些环境压力会扰乱生物体的化学计量平衡,并改变其代谢强度、生长、繁殖以及生存状态。这些变化可以通过食物网传递,进而改变生态系统的功能,包括营养循环速率、初级生产力和能量传递效率。因此,本研究以长江中下游地区常见物种为研究对象,通过构建两个中宇宙实验系统分别探究:(1)遮光、营养负荷、牧食作用及其交互作用对主要初级生产者早期生长及化学计量学特征影响;(2)升温、富营养化、化学污染及其交互作用对不同营养级水生生物的化学计量学特征影响。主要研究结果如下: (1)环境压力对初级生产者早期生长的影响表现出明显的种间差异。遮光显著抑制菹草(Potamogeton crispus)的生物量和株数,并改变其化学计量特征和叶间距,同时促进附着藻和浮游植物的生长,但对刺苦草(Vallisneria spinulosa)的早期生长没有显著影响。光照强度与椭圆萝卜螺(Radix swinhoei)牧食作用之间存在交互作用。在自然光照条件下,菹草的生物量和株数对椭圆萝卜螺生物量的增加表现出先增加后下降的趋势。然而,在低光照条件下,菹草的生物量与椭圆萝卜螺的生物量呈线性下降关系。刺苦草的早期生长未受到多重环境压力的显著影响。我们的研究表明,光照强度与椭圆萝卜螺之间的相互作用可能会影响早春水生植物的建立和生长。因此,在湖泊恢复过程中,可以通过降低水位增加光照可用性,并利用低密度的耐寒性食草动物来减弱附着藻与沉水植物之间的竞争,最终促进沉水植物的生长。 (2)在多重环境压力中,除草剂污染没有对淡水水生生物的化学计量学特征产生显著影响,而升温和富营养化显著影响低营养级生物的化学计量学特征。其中,富营养化显著增加初级生产者的N、P营养盐含量,降低C:N和C:P。然而初级生产者的N:P比值对富营养化的响应具有物种特异性,其中刺苦草(Vallisneria spinulosa)和附着藻的N:P比值下降,轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)的N:P比值上升。升温同样增加了初级生产者的N、P营养盐含量,并降低C:N比值,但温度对淡水水生生物化学计量学特征的影响程度小于富营养化。热浪处理与富营养化处理之间存在拮抗作用,这不同于持续升温情景,表明富营养化对初级生产者化学计量学特征的影响取决于温度情景。 (3)与多重环境压力相比,淡水水生生物所处的营养级是决定其化学计量学特征的主要因素。此外,生物体的化学计量学稳定性与其营养级密切相关,营养级越高,化学计量学特征的稳定性越强。本研究结果表明,变暖和富营养化会显著改变低营养级生物的化学计量学特征,从而可能削弱营养传递效率,进而改变食物网结构和生态系统功能。

关键词： 水生植物   浮游动物   土地利用转移矩阵   集合群落结构   多样性指数  

摘要： 菜子湖是位于长江中下游的一个浅水通江湖泊,是众多候鸟越冬的关键地理位置。近年来,菜子湖因农业耕作、工业发展和城市扩张等人为活动的增加面临显著的生态环境压力。菜子湖流域特有的多塘系统,由成千上万的小型至中型水体组成,既是农业灌溉和鱼类养殖的重要水源,也构成了复杂的多层次生态网络,为众多水生生物提供了栖息地。独特的地理及生态特性赋予了菜子湖流域在生物多样性保护、水资源管理和生态修复领域极高的研究及实践价值。 研究选取菜子湖流域作为研究对象,通过探索多塘系统内的土地利用、景观格局的变化以及水生群落的动态,为优化该区域的景观并保护生物多样性提供有力的数据支持。通过分析1990、2000、2010及2020年的土地利用影像,计算研究区不同时间段的土地利用转移矩阵和景观格局指数,评估了菜子湖流域在过去三十年间土地利用和景观格局的变化特征。此外,研究基于2020至2021年间对该流域多塘系统中333个池塘进行的水生植物、浮游动物及环境因素的综合调查,计算了不同类型池塘中水生植物和浮游动物的集合群落结构、物种组成和多样性等指标,并结合环境因子分析其响应。 研究结果表明1990-2020年菜子湖流域的土地利用变化呈稳定趋势,区域发展相对稳定,未遭受重大自然灾害,其中GDP增长是土地利用综合强度变化的主要驱动力。流域景观呈现多样化趋势,尤其是农田景观日益分割和破碎化,景观格局变化受到环境与人为因素的共同作用,包括降水量、气温、GDP和人口密度等。水生植物调查发现22个类群,共79种,其中喜旱莲子草和香蒲为优势种,水生植物集合群落以Clementsian格局为主。水生植物群落多样性普遍较低,灌溉塘中水生植物多样性相对较高,其丰度主要受到总氮、总磷和透明度的影响。研究共获得浮游动物30科59属118种,轮虫和枝角桡足类分别以镶嵌型格局和Clementsian格局为主。轮虫群落多样性更丰富,枝角桡足类群落物种分布更为均匀;灌溉塘中的浮游动物物种多样性指数更高,总氮和气压对轮虫群落影响较大,温度对枝角桡足类丰度变化贡献率较大。 综上所述,研究为菜子湖流域提供了生态保护的数据支持,对该地区多塘系统的景观规划和可持续发展具有理论和实践意义,同时强调在水资源管理和生态修复中考虑水生生物群落生态需求的重要性,以确保菜子湖流域的生态安全和生物多样性的长期保护。

关键词： 抗生素   淡水/海洋   养殖/野生   生物富集  

摘要： 抗生素是一种有效的抗菌药物,在水产养殖业中被广泛使用以提高动物生长速度和饲料利用效率。据统计,中国每年在水产养殖业中使用的抗生素超过1万吨。过量使用抗生素会导致其在养殖环境和养殖生物体内赋存,可能威胁食品安全。此外,抗生素可随水产养殖废水、畜禽养殖废水、生活污水的排放进入自然水体中,野外环境中的水生生物持续暴露于含有抗生素的水体中,通过食物链传递可能对人类健康构成风险。养殖环境的短期暴露和野生环境的持续暴露,可能导致抗生素在养殖和野生生物中的赋存分布存在差异。此外,生物不同组织对抗生素的吸收和代谢方式会影响抗生素的组织富集特征。然而,目前抗生素在养殖和野生两种条件下同种生物不同组织中的分布与富集研究不足。 山东半岛黄渤海沿岸及黄河三角洲地区是中国重要的渔业生产区,水产品总产量常年位居全国前三。本研究以黄海沿岸城市青岛、渤海沿岸城市烟台和黄河三角洲所在地东营作为研究区域,选择在水环境中检出频率较高的18种抗生素为目标抗生素。采集了在养殖和野生两种条件下包括五种海洋生物(鲈鱼、半滑舌鳎、刺参、口虾蛄、三疣梭子蟹),四种淡水生物(鲤鱼、鲫鱼、鲢鱼、中华绒螯蟹)的生物样品以及环境样品。分析了抗生素在环境介质以及养殖/野生生物中的赋存分布差异,阐明了养殖/野生生物不同组织中抗生素的生物富集特征,多角度评估了抗生素的生态风险和人体健康风险。 主要研究内容和结论如下: (1)探究了抗生素在山东半岛环境介质和养殖/野生生物中的赋存分布特征和生态风险。山东半岛采样区域水样的抗生素总浓度范围为3.78～3,082.52 ng/L,磺胺类抗生素是研究区域水体中最主要的抗生素。对于研究区域的海水样品,养殖水体中抗生素总浓度普遍高于自然水体,其中烟台室内刺参养殖池抗生素总浓度最高(2,957.74 ng/L)。对于淡水样品,自然水体中抗生素总浓度普遍高于养殖水体,其中青岛山南村水库中抗生素总浓度高达107.77ng/L。不同地区抗生素分布的空间异质性是由养殖物种、用药习惯和水文条件的差异所导致。研究区域的水生生物中抗生素总浓度范围为2.61～1,122.22 ng/g ww(湿重),与水体中主要抗生素种类一致,磺胺类抗生素是大多数生物样品中的主要污染物。对于研究区域的海洋生物,多种野生生物中抗生素总浓度高于养殖生物,其中青岛野生海参肌肉抗生素总浓度最高(1,122.22 ng/g ww);对于研究区域的淡水生物,养殖生物中抗生素总浓度普遍高于野生生物,其中东营养殖鲫鱼肝脏中抗生素总浓度高达88.94ng/gww。由于磺胺甲恶唑性质相对稳定、在环境中较持久、属于养殖常用抗生素,导致其是检出浓度最高的抗生素。生态风险评估结果表明,磺胺甲恶唑可能会对多个海水和淡水采样点周围环境中的水生生物产生生态风险。 (2)解析了抗生素在养殖和野生生物不同组织中的生物富集能力和人体健康风险。氟喹诺酮类抗生素在养殖/野生的海水/淡水生物的不同组织中均具有生物富集能力,其更易在富脂组织(蟹黄、肝脏、鱼卵和肠道)中富集。抗生素的理化性质(pH矫正后的正辛醇-水分配系数DOW和脂水分配系数Dlipw)会影响其生物富集能力。抗生素在水生生物中的富集能力与log Dow/log Dlipw大多呈负相关关系(p<0.05),这可能是因为抗生素分子结构的空间位阻会影响其在组织中的富集行为。磺胺甲恶唑和环丙沙星在肌肉和肠道中的富集能力与Dlipw大多呈正相关关系,这可能是因为抗生素特征官能团的电荷促使抗生素在生物组织中富集。参考城镇居民和东部地区居民的水产品中抗生素每日估计摄入量,青岛研究区域野生刺参肌肉中环丙沙星和恩诺沙星的风险熵值高达14.80%。食用青岛研究区域的野生刺参肌肉,其中的环丙沙星和恩诺沙星可能对人体健康构成显著风险。此外,食用烟台研究区域的野生鲫鱼肌肉,其中的克拉霉素可能对人体健康构成相当大的风险。概率风险评估结果表明,食用研究区域的刺参,其中的环丙沙星和恩诺沙星对三个采样地区的人群产生健康风险的概率为28.67%。 通过研究抗生素在山东半岛采样区域多介质中的赋存分布、养殖和野生生物不同组织中的生物富集和风险,有助于指导相关部门合理使用抗生素,为推进水产养殖业的绿色发展和保障食品安全提供科学依据。

关键词： 持久性有机污染物   南海岛屿   鸟类   鱼类   生物放大  

摘要： 持久性有机污染物(Persistent Organic Pollutants,POPs)大多具有长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性等特性,在生产和使用过程中这些化学品不可避免地排放进入环境,给人类和生态环境造成潜在威胁。南海岛屿其上有众多独特的动植物物种,对生物多样性有重要贡献。维持其生物多样性对维持岛屿正向演替和国家的海防安全具有重要意义。但岛屿与传统的生态系统不同,极易受到周围海域影响,对自然和人类的干扰高度敏感,且因为海岛面积小,生态系统韧性相对较弱更容易遭到损害而造成严重的生态环境问题。中国南海也被POPs的“热点区域”所环绕,这些POPs给南海环境造成巨大的压力。因此,了解南海岛屿中POPs污染状况、阐明其在岛屿食物链中的传递规律对正确评估南海岛屿中POPs的生态风险具有重要意义。 本文主要以中国南海西沙群岛为主要研究区域,以鱼类和鸟类为研究对象,以多溴联苯醚(Polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)、多氯联苯(Polychlorinated Biphenyls,PCBs)、有机氯农药中主要为滴滴涕(Dichlorodiphenyltrichloroethanes,DDTs)和全氟化合物(Perfluorinated Compounds,PFCs)为目标污染物,重点研究了鱼类和鸟类样品中这些持久性卤代有机污染的污染状况,初步解析了这些样品中持久性有机污染的来源,全氟化合物在鸟类样品中的组织分配特征,及在同一生境下污染物随生物营养级增加的浓度变化情况。 主要研究结果如下: PBDEs、DDTs和PCBs在南海海洋鱼类肌肉中的浓度范围分别为9.7～490 ng/glw、11～270 ng/g lw和nd～460ng/glw。PBDEs是鱼类中的主要污染物,这可能是南海周边国家对阻燃剂的拆解大量增加所致。底栖海鱼中发现相对较高浓度的DDTs和PCBs,可能是因为其易接触到海底沉积物中的DDTs和PCBs。在肉食性鱼类中观察到相对高浓度的POPs,这与通常认为的捕食性生物富集更高浓度的污染物所一致。暴露评价结果表明甘泉岛和赵述岛附近海域海洋鱼类的日常食用不会造成当地居民的健康风险。 PBDEs、DDTs和PCBs在南海鸟类肌肉中的浓度范围分别为1.1～520ng/g lw、41～9800ng/glw和8.7～970ng/glw。DDTs是所有鸟类中最主要的持久性有机污染物。PFCs在鸟类心脏、肝脏和肾脏中的范围分别为25～390 ng/g ww、74～1000ng/gww和37～3400ng/gww。鸟类内脏中PFCs浓度在世界范围内处于中等至较高水平。PFOS为鸟类内脏组织中浓度最高的PFCs同系物,更倾向于富集在肝脏组织中。作为留鸟,小白鹭体内PBDEs和PCBs的中值浓度低于其他鸟类而PFCs中值浓度高于其他鸟类。取食区域的不同可能是造成这种现象的主要原因。 鱼类和鸟类的稳定碳/氮同位素分析、脂肪酸组成分析和持久性有机污染物组成分析结果表明,鱼类的稳定碳、氮同位素组成与鸟类样品明显地分隔,且不满足营养级增加重稳定同位素相对含量相对增加的理论;鱼类脂肪酸组成也显著区别于鸟类脂肪酸组成;鱼类中不论是总的污染物种类组成模式,还是某一类化学品的同系物组成模式都显著地区别于鸟类样品。这些结果表明本研究中鸟类样品中的污染物并非来自西沙群岛中鱼的摄食,而更多来自于其迁入前的栖息地或迁徒中途地。这些迁徒鸟类可能通过粪便、羽毛等将陆地持久性有机污染物污染带给南海群岛,形成过境候鸟介导的生物传输效应。通过分别对鱼类和鸟类样品中污染物浓度与其生态位(以稳定氮同位素组成为表征)的相关性分析发现,除鸟类肌肉中BDE202和CB 206,鸟类内脏中PFNA和PFUnDA外,其余所有在鱼类肌肉、鸟类肌肉和鸟类内脏中POPs的污染浓度与营养等级间存在正相关性,回归线斜率(也即营养级放大因子TMF)均大于1,表明这些持久性有机污染物在鸟类和鱼类中表现出生物放大的潜力。鱼样肌肉中高溴代PBDEs TMF值低于低溴代、鸟样肌肉中PBDEs TMF值大于PCBs和PFUnDA在鸟类所有内脏中TMF值小于1,可能是由于生物因素造成。PFCs在肝脏和肾脏中生物放大潜力低于心脏,可能是由于肝脏和肾脏是解毒器官,PFCs在肝脏和肾脏中的富集速率小于清除速率。

关键词： 水生生物   群落结构   环境因子   水质评价   习水保护区  

摘要： 河流是重要的自然生态系统,也是水生生物的关键栖息地。健康的河流生态系统在保护流域生物多样性和维持可持续发展方面至关重要。因此,河流中的水生生物及水质状况既是河流生态系统研究的重要内容,也是对水生态学领域研究的重要补充。 贵州习水国家级自然保护区是贵州省面积最大的自然保护区,不同区域的环境和气候相差悬殊,复杂的生境条件孕育了丰富的水生生物资源,具有较高的科研及保护价值。基于此,本研究以习水保护区范围内的河流为研究区域,以水生生物为研究对象,于2021年12月,2022年3、7、11、12月及2023年3、7、11月对保护区进行8次系统地水生生物和水环境因子的采样和调查,分析了习水保护区水生生物群落结构特征并通过Pearson相关性分析和冗余分析(RDA)探讨了水生生物群落结构特征及分布与环境因子的关系。基于各项水生生物多样性指数和生物指数,构建习水保护区水质生物综合评价指数(CEWI),对习水保护区水环境质量进行评价。以期为丰富习水保护区水生生物相关本底资料和水生态研究提供基础数据,为保护生物多样性以及资源的合理利用提供理论依据,为保护区水生态环境的监测、管理与保护提供科学指导。本论文的主要研究结果如下: (1)基于野外采样调查共采集水生生物302种,其中浮游植物152种,种类组成以硅藻门和绿藻门为主,优势种均属硅藻门。浮游动物56种,种类组成与优势种均以轮虫类和原生生物为主。大型底栖动物54种(属),种类组成与优势种均以昆虫纲为主。鱼类40种,种类组成和优势种均以鲤科鱼类为主。各类生物的种类数在时空上存在差异,其中浮游植物、浮游动物和鱼类种类数存在显著性差异,大型底栖动物种类数无显著性差异。 (2)水生生物各类群的密度和生物量在不同时期、不同管理站间均存在显著性差异。其中,浮游植物的密度和生物量均以硅藻门为主;时间上均在春季最高,秋季最低;空间上均在小坝管理站最高,三岔河管理站最低。浮游动物的密度以轮虫类为主,生物量以枝角类为主;时间上,密度在春季最高,秋季最低;生物量在2022年3月最高,2023年7月最低;空间上均在大白塘管理站最高,三岔河管理站最低。大型底栖动物的密度以昆虫纲为主,生物量以软甲纲为主;时间上均在春季最高,冬季最低;空间上在蔺江管理站最高,三岔河管理站最低。鱼类的数量与重量均以鲤科鱼类为主;时间上均在夏季最高,冬季最低;空间上,数量在长嵌沟管理站最高,大白塘管理站最低,重量在大白塘管理站最高,三岔河管理站最低。 (3)水生生物各类群的多样性指数(Shannon、Margalef和Pielou)在时空上也存在差异。时间上,浮游植物和浮游动物的多样性指数存在显著差异,但大型底栖动物和鱼类的多样性指数无显著性差异。其中浮游植物的Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均在2021年12月最高,2023年11月最低;Margalef丰富度指数在2023年3月最高,2022年3月最低。浮游动物的多样性指数均在春季最高,秋季最低;大型底栖动物的多样性指数均在春季最高,冬季最低。鱼类的多样性指数均在夏季最高,春季最低。空间上,水生生物各类群的多样性指数无显著性差异。浮游植物的多样性指数均在小坝管理站最高,浮游动物的多样性指数均在大白塘管理站最高,大型底栖动物的多样性指数均在蔺江管理站最高,鱼类的多样性指数均在长嵌沟管理站最高,水生生物各个类群的多样性指数均在三岔河管理站最低。 (4)聚类分析和NMDS排序结果显示,同一管理站各采样点间各类水生生物群落的相似性较高,但不同管理站之间各类水生生物的群落相似性存在差异。其中,大白塘、蔺江和小坝管理站浮游植物群落的相似性较高。大白塘和蔺江管理站浮游动物群落的相似性较高,小坝和长嵌沟管理站浮游动物群落的相似性较高。大白塘、S7和S8样点大型底栖动物群落的相似性较高,蔺江和小坝管理站大型底栖动物及鱼类群落的相似性较高。 (5)Pearson相关性分析和冗余分析(RDA)表明,水温、溶解氧、酸碱度、电导率、总氮、氨氮和叶绿素a是影响浮游植物群落结构的主要环境因子;溶解氧、酸碱度、电导率、总氮、氨氮和叶绿素a是影响浮游动物群落结构的主要环境因子;溶解氧、水温、水深、总氮和叶绿素a是影响大型底栖动物群落结构的主要环境因子;水温、溶解氧、酸碱度、电导率、总氮、氨氮、总磷和叶绿素a是影响鱼类群落结构的主要环境因子。 (6)水质理化因子分析表明,保护区水质总体为Ⅱ类水。大型底栖动物BI指数评价水质为清洁型。浮游植物和大型底栖动物的多样性指数评价保护区水质为轻污染型,但浮游动物和鱼类生物多样性指数评价保护区水质为中污染型。水质生物综合评价指数(CEWI)评价结果为轻污染型,其评价结果更符合保护区水环境的实际情况。

关键词： 持久性有机污染物   稳定碳、氮同位素   脂肪酸标记法   生物富集   代际传递   营养动力学  

摘要： 持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs)多数来源于人为合成,由于具有难降解、生物富集和长距离传输特性,对人体健康和生态环境构成了长期且深远的威胁。通过食物网,多环芳烃(polycyclic aromatichydrocarbon,PAHs)、多氯联苯(polychlorinated biphenyl,PCBs)和有机氯农药(organic Chlorine Pesticides,OCPs)等典型POPs,能够在生物体内进行生物放大或生物稀释,加剧或减少其对生态系统及人体健康的影响,已经引起了全球的广泛关注。作为中国最大渔场,舟山海域是长江流域POPs通过地表径流迁移的主要接纳地,本论文中以舟山渔场水生生物作为研究对象,运用稳定碳、氮同位素和脂肪酸标记法共同还原该食物网的营养级关系,并基于此对该食物网中POPs的生物间传递营养动力学特性及其在代际间的传递效应进行了全面分析。本研究对于完善POPs的环境风险评估和建立规章制度具有重要意义。主要研究结果如下: (1)舟山渔场水生生物稳定碳、氮同位素范围分别为-20.33‰～-13.82‰,3.84‰～13.27‰,具有广泛的营养层次和碳源多样性,其中紫斑舌鳎、习见蛙螺和香螺与其他生物不属于同一食物网。该食物网普遍倾向于底栖摄食。聚类分析进一步将水生生物划分为四个营养类群,显示了肉食性和混合动物食性鱼类在该食物网中的主导地位。特征脂肪酸进一步揭示褐藻为该水生食物网的主要食源,沉积物中的有机碎屑及异养细菌是另一重要食源。陆源有机碳在本研究中为该食物网提供了较高的碳源贡献度。稳定碳、氮同位素与脂肪酸对营养级的还原显示出了近期该食物网中生物营养关系的动态变化。肉食性鱼类的营养级在特征脂肪酸分析中显示出普遍上升的趋势,而甲壳类生物的营养级则有所下降。 (2)PAHs、PCBs和OCPs三类POPs在舟山渔场水生生物体内均被检出,浓度分别为87.31 ng/g lw～4769.30 ng/g lw,2.8～338.17ng/g lw和14.24～417.04ng/g lw,在水生生物体内的富集均显示出中低浓度水平。除浮游动物外,PAHs以3环为最主要同系物;PCBs中以Hexa-CBs和Penta-CBs为主,表明中氯代PCBs的生物富集性较强;OCPs以DDTs为主导,其在水生生物体内的浓度水平突显了DDTs的广泛存在和富集。化合物组成分析显示,历史上使用残留会对其造成影响。 (3)POPs在本研究中被观测到卵中浓度普遍高于母体中浓度,具有代际传递现象。通过对代际传递效率量化,表现出新污染倾向于在脂肪含量更高的卵中进行优先富集。 (4)PAHs、PCBs和OCPs在舟山渔场水生生物体内的营养动力学研究表明,这些POPs在水生食物网中主要呈现生物稀释现象。具体而言,高环PAHs相比低环PAHs展现出更强的生物稀释效应,而中氯代的PCBs(Hexa-CBs)则显示出潜在的生物放大性,这一现象暗示了氯化程度对PCBs营养动力学的重要影响。含脂率是影响POPs营养动力学的关键因素。体长、体重与POPs的相关性表明本研究中鱼类处于快速生长阶段。食性对本研究营养动力学影响相对较小。湿重下计算POPs的TMFs显示生物放大性,与脂质标准化结果相反,指出在评估水生食物网中污染物的营养动力学时,污染物浓度标准化对TMFs的评估至关重要。脂肪酸标记法得出的营养关系下,POPs的生物稀释现象更弱,暗示脂肪酸标记法可能更准确地反映近期营养级关系,为营养动力学研究提供了辅助。

关键词： 水生生物资源保护   十年禁渔政策   政府协同  

摘要： 党的十九大、二十大报告重点提出要实施生物多样性保护重大系统性工程。习近平总书记将修复长江生态环境摆在压倒性位置,对其修复主要表现为三个部分,即治污、治岸和治渔。对此,长江流域重点水域所涉九省二市稳步执行为期十年的禁渔政策。长三角三省一市地处长江中下游,研究长三角地区水生生物资源的政府协保护对大河流域水生生物资源保护的政府协同研究具有重要的借鉴意义。 鉴于以上背景,研究以长三角水生生物资源保护的政府协同为研究主题,以协同治理理论、府际关系理论、公共产品理论为基础,基于长三角三省一市十年禁渔政策执行状况,采用案例分析、问卷调查和半结构式访谈等研究方法,分析长江流域水生生物资源保护政府协同的现状与特点,探究长江流域水生生物资源保护政府协同存在的问题及原因,有针对性的提出长三角水生生物资源保护政府协同的优化路径。 目前,长江流域重点水域所涉省市为贯彻和落实国务院和农业农村部相关政策部署和要求,已稳步执行十年禁渔政策,禁捕成效初显。三省一市以珍稀濒危物种资源保护、水生生物关键栖息地有效修复和保护、水生生物资源及栖息地监管能力的提升为协同目标,横向上三省一市定期协同开展水生生物资源保护联席(交流)会,纵向上各省(市)成立禁捕退捕工作领导小组(专班),下设综合组、政策法规组、执法检查组、资源监测组、市场检查组协助开展禁捕工作,协同成立联络小组、协同开展渔政工作合作、信息沟通共享和联合执法等行动方式,围绕水生生物资源保护开展开多元协同。在此过程中,展现出三省一市立法先行,兼顾区域统一性和差异性,协同立法特色鲜明。三省一市渔政联合执法成效显著,水生生物资源呈增长趋势。 但协同主体上存在社会力量参与不足问题、协同内容上存在珍稀濒危物种资源保护不平衡问题、协同方式上存在渔船动态监管平台监管滞后问题、协同成效上存在联合执法成效难巩固等问题,究其原因在于监督举报渠道不畅通、保护珍稀濒危物种资源财政资金投入优先级靠后、渔船动态监管平台数据接口难兼容和三省一市水生生物资源保护联合执法长效机制不健全。基于长三角水生生物资源保护的政府协同问题背后的原因,本研究提出相应的路径优化,即畅通群众监督举报渠道、提高保护珍稀濒危物种资源财政资金投入优先级、推进渔船动态监管平台建设和健全三省一市渔政联合执法长效机制。

关键词： 吡唑萘菌胺   转化产物   光解   土壤降解   蛋白核小球藻  

摘要： 农药在环境中的转化行为关系着环境安全和人类健康。尽管一些农药已经广泛使用,人们对于其环境转化产物(Transformation Products,TPs)的结构、数量、生成机制及毒性效应等信息的掌握仍然是不够全面的。目前已有学者开展针对使用时间长、范围广的一些农药的环境转化研究。然而,随着农药产品不断更新迭代,对近年来新出现的农药的环境行为和机制的研究还十分缺乏。吡唑萘菌胺是先正达公司开发和生产的第三代琥珀酸脱氢酶抑制剂类的杀菌剂,于2010年首次登记使用。十多年来,吡唑萘菌胺的应用日益广泛,但对其在环境中的转化行为的研究却鲜有报道。因此,本论文以吡唑萘菌胺为研究对象,开展了其在水溶液中光化学降解以及在土壤中的微生物降解研究,筛查和鉴定吡唑萘菌胺的转化产物,阐释转化机理;并通过毒性预测和对蛋白核小球藻的急性毒性实验,探究了吡唑萘菌胺及其主要转化产物对水生生物的毒性。主要研究内容如下: 1、研究了吡唑萘菌胺在水溶液中的光化学降解。首先证实了吡唑萘菌胺在25℃具有水解稳定性。随后分别考察了不同光源、溶液pH和自然环境下的光敏剂对光解的影响。在模拟太阳光下,吡唑萘菌胺在纯水中的光解半衰期为195h。加入0.1,1,5mg/L的NO3-时,降解半衰期分别下降至86h,88h和46h;加入0.1,1,5 mg/LFe(Ⅲ)时,降解半衰期分别为51 h,50 h和28 h;加入1,2,5 mg/L核黄素时,降解半衰期分别为13h,17h和18h。紫外光照射加速了吡唑萘菌胺的光解,其在纯水中的降解半衰期为30 min。吡唑萘菌胺在pH分别为4,7,9的缓冲溶液中的光降解遵循一级反应动力学,降解方程分别为 y=0.8490e-0.010996x,y=0.7496e-0.024380x和 y=0.9286e-0.022088x,降解速率分别为0.011 min-1,0.024 min-1和0.022 min-1。利用高效液相色谱-飞行时间质谱仪(Ultra-High Performance Liquid Chromatography-Quadrupole Time-of-Flight Mass Spectrometry,UHPLC-Q-TOF-MS)在模拟太阳光下和紫外光下鉴定了 9种相同的光解转化产物。基于密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)计算了吡唑萘菌胺分子在纯水中的静电势和电荷分布等,结合实验结果提出了吡唑萘菌胺在模拟太阳光下发生光降解的6种可能的降解路径,包括C-N键断裂、脱氟、硝化、羟基化、去甲基化和光异构化。 2、研究了吡唑萘菌胺在土壤中的降解。分别考察了土壤类型、土壤持水量、微生物对降解率的影响。第150d后,吡唑萘菌胺(1 mg/kg)在褐土中的残留量降至0.26mg/kg,降解率为74%;在黑土中的残留量降至0.38mg/kg,降解率为67%;在红土中的残留量降至0.51 mg/kg,降解率为47%。根据一级动力学方程计算的吡唑萘菌胺在三种土壤中的降解半衰期在82-142 d之间。当褐土中持水量在30%,60%和120%饱和持水量时,吡唑萘菌胺的降解半衰期分别171 d,82 d和104 d。灭菌褐土中吡唑萘菌胺在第150 d时的降解率为12%,是未灭菌土壤中降解率的16.2%。在褐土中筛选出一株能高效降解吡唑萘菌胺的菌株,结合形态学和系统发育树的结果,该菌株被鉴定为芽孢杆菌属(Bacillus sp.A01)。对该菌株的降解特性的研究发现,Bacillussp.A01只有在外来碳源存在的情况下才能利用吡唑萘菌胺。培养6 d后,该菌株在底物浓度为10 mg/L,接种量为10%,温度为28℃,pH为7的条件下在溶原肉汤(Lysogeny Broth,LB)培养基中对吡唑萘菌胺的降解率为72.9%,此时吡唑萘菌胺的DT50为1.67d。利用UHPLC-Q-TOF-MS对Bacillus sp.A01降解吡唑萘菌胺的样品进行了分析,共检测到6种转化产物。对降解途径的推测结果表明细胞色素P450酶在Bacillus sp.A01降解吡唑萘菌胺的过程中发挥作用。产物形成的主要反应过程包括吡唑萘菌胺的羟基化、环氧化以及醇的脱水反应。 3、研究了吡唑萘菌胺及其光降解和土壤微生物降解转化产物对水生生物的毒性。分别采用毒性预测和蛋白核小球藻急性毒性实验的方法评估了吡唑萘菌胺及其9种光解转化产物和6种土壤微生物降解转化产物的水生生物毒性。在T.E.S.T.(5.1版本)和ECOSAR(2.0版本)两个软件的共计8项急性或慢性毒性的预测中,光解产物中的TP P4和TP P9在其中7项结果中均超出了母体的毒性,土壤微生物降解产物中TP B1和TP B4分别有1项超出母体毒性。吡唑萘菌胺、TP P2和TP

关键词： 长江   河流连通性   水电开发   环境DNA   水生生物  

摘要： 河流连通性降低是全球淡水生物多样性面临的主要威胁之一。长江流域是世界第三大流域和全球生物多样性热点地区。自上世纪以来,流域内的河流连通性因水电开发和岸线建设等人类活动的干扰而持续退化,并在纵向、横向、垂向和时间四个结构维度上影响水生生物。然而,目前的研究未基于四个维度量化河流连通性的时空状况。同时,长时间序列的生物数据缺失阻碍了河流连通性变化对水生生物长期影响的研究。因此,本研究构建了四维综合指标评价体系,量化了长江干流及八大支流1980年、2000年和2020年三个时期的河流连通性。在此基础上,选择连通性退化显著的典型区域——乌江,基于2022年7月丰水期和2023年4月枯水期的浮游植物形态学以及鱼类环境DNA(e DNA)数据,探究水电站对生物群落组成和多样性的时空效应,并利用沉积物e DNA数据,反演了乌江渡水电站建设前后浮游植物和鱼类群落状况,探究水电站对水生生物群落演变的影响。取得结果如下: (1)相比于1980年,2000年和2020年长江流域四维河流连通性出现一定退化,其中纵向连通性因水电开发退化最为明显。2020年,67%的评估河段综合连通性恶化,其中乌江等支流的综合连通性恶化最突出。 (2)对时空效应而言,连通性降低显著影响了乌江浮游植物和鱼类群落组成和多样性。丰枯水期相邻区域的浮游植物和鱼类的群落组成均因为水电站的分隔存在差异。丰水期的纵向连通程度和浮游植物物种丰富度以及适应混合水体的浮游植物功能群的相对丰度呈正相关关系,枯水期纵向连通程度和浮游植物物种均匀度以及适应富营养水体的浮游植物功能群的相对丰度具有负相关关系。丰水期水电站影响下的生境评分与鱼类功能多样性具有负相关关系,枯水期水电站影响下的生境评分与鱼类功能多样性具有正相关关系。 (3)对群落演变而言,乌江渡水电站建成后,坝前区域的浮游植物和鱼类组成呈阶段性变化。原核浮游植物物种多样性和物种丰富度受到水电站的影响分别下降了68%和39%。真核浮游植物物种多样性、物种丰富度和物种均匀度分别下降了23%、26%和16%。适应富营养水体的原核浮游植物功能群的相对丰度不断增加。水电站的运行使坝前区域广适应性鱼类及小型鱼类占比增加,鱼类功能丰富度和物种丰富度分别下降了80%和60%。 本研究表明,1980年以来,长江流域的河流连通性显著降低。降低的河流连通性影响了典型区域浮游植物和鱼类群落组成和多样性的时空格局,推动了浮游植物和鱼类群落的组成演变,显著降低了分类和功能多样性。