[發明專利]一種水生態演化過程的重建方法

在審

• 申請號: 202110259800.5
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN112875869A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 孫大洋;盛晟;韓善銳;李華斌;陶如鈞;陳奮飛
• 申請（專利權）人: 中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

本發明公開了一種水生態演化過程的重建方法。首先獲取河流、河口或湖泊的連續沉積記錄，通過²¹⁰Pb/¹³⁷Cs相結合的定年方法，得到沉積柱的年代學特征；對沉積柱從底到頂均勻取得樣品，進行總有機碳、總氮、有機碳同位素、氮同位素等測試，從而得到沉積柱的總生產力變化特征；對樣品進行生物標志物的提取、測試、鑒定和定量分析，從而得到不同物種生物生產力的變化過程；綜合以上分析，與其它歷史資料結合，最終重建河流或湖泊水生態的演化過程。重建結果可以為生態修復的方向和目標提供重要依據，有較大的科學和實用價值。

技術領域

本發明涉及一種水生態演化過程的重建方法，主要適用于生態環境工程技術領域。

背景技術

在日益增多的水生態修復項目中，不同水體修復目標和修復方向的確定是一大難點。修復目標的確定需要依據自然規律，修復方案的制定也依賴對水生態演化過程和演化階段的研判。因此，特定水體的生態本底及其演化過程是重要的參考依據。

目前對河流、湖泊等水體水生態本底及其演化過程的揭示和重建仍然沒有系統、完善的方法。通常采用的方法主要包括連續的人工觀測、歷史遙感影像的解譯和反演等。其中，水生態的人為觀測起步較晚，一般開展于近10-20年，此時水生態系統一般已經處于被破壞的階段，人類活動前的生態本底及其完整的演化規律常常不得而知。另一方面，歷史遙感影像的解譯和反演，雖然能將水生態演化重建的時間尺度擴展到1950年代，但受限于其空間分辨率和光譜精度，對于水體的營養化程度、生產力乃至生物物種組成等，難以有效揭示。

由于對生態本底和演化過程認識的缺乏，水生態變化的驅動因子難以識別，常常導致水生態修復工程的目標與策略制定具有一定的主觀性和局限性。因此，針對特定水體，提出一種重建其長期、完整的生態演化過程的方法，可以幫助水生態修復工程制定明確的目標和科學的方案，具有重要的現實意義和科學價值。

發明內容

為了克服以上背景中所存在的現實問題，本發明提出一種水生態演化過程的重建方法，主要通過²¹⁰Pb/¹³⁷Cs定年法、總有機質分析和生物標志物分析等地球化學手段，提取水體連續沉積記錄中的生態信息，進而揭示水生態的本底和演化過程。為此，本發明采用的技術方案是：

一種水生態演化過程的重建方法，其特征在于：通過獲取水體中連續的沉積記錄，基于地球化學手段，構建目標水生態系統(河流、湖泊、濱海濕地等)的幾十年乃至上百年的生態演化過程，揭示有人類觀測以及人類活動影響之前的目標水生態系統本底特征；所述地球化學手段包括總有機質分析和生物標志物分析；通過綜合分析總有機質和生物標志物濃度在剖面上的變化，實現生態演化過程的重建；其中，總有機質的變化反映水體總生產力的變化，與物種對應的生物標志物濃度的變化則反映對應物種的生產力變化。

進一步地，所述連續的沉積記錄，主要包括在湖泊、河流、河口等水動力較為穩定的區域，利用重力柱采集器等裝置獲得的沉積柱，并通過²¹⁰Pb/¹³⁷Cs定年法獲得不同層位的年代。

進一步地，通過總有機質分析法獲取水體總生產力特征，檢測對象包括總有機碳、總氮、有機碳同位素、氮同位素，其中，總有機碳用于表征水體總生產力，總有機碳與總氮之比用于表征總生產力中藻類與高等植物的相對貢獻占比，有機碳同位素用于表征碳的來源和利用方式，氮同位素用于表征食物鏈層級與水生動物的生物量。

所述生物標志物，其內涵是沉積物中具有明確生物來源特征，且分子結構相對穩定，可以長期保存在沉積物中的一種分子，通過生物標志物分析獲取水體中物種的歷史變化；進一步地，檢測的生物標志物包括以下的一種或任意數種：正構烷烴、萜類化合物、甾類化合物、酸類化合物、醇類化合物。其相對含量反應其對應物種的相對豐度。在進行生物標志物分析時，一般使用有機溶劑進行萃取，用氣相色譜質譜聯用儀、液相色譜質譜聯用儀等進行檢測、識別來源和定量分析。

本發明具有的有益效果是：