[发明专利]一种水生态演化过程的重建方法

说明书

本发明公开了一种水生态演化过程的重建方法。首先获取河流、河口或湖泊的连续沉积记录，通过²¹⁰Pb/¹³⁷Cs相结合的定年方法，得到沉积柱的年代学特征；对沉积柱从底到顶均匀取得样品，进行总有机碳、总氮、有机碳同位素、氮同位素等测试，从而得到沉积柱的总生产力变化特征；对样品进行生物标志物的提取、测试、鉴定和定量分析，从而得到不同物种生物生产力的变化过程；综合以上分析，与其它历史资料结合，最终重建河流或湖泊水生态的演化过程。重建结果可以为生态修复的方向和目标提供重要依据，有较大的科学和实用价值。

技术领域

本发明涉及一种水生态演化过程的重建方法，主要适用于生态环境工程技术领域。

背景技术

在日益增多的水生态修复项目中，不同水体修复目标和修复方向的确定是一大难点。修复目标的确定需要依据自然规律，修复方案的制定也依赖对水生态演化过程和演化阶段的研判。因此，特定水体的生态本底及其演化过程是重要的参考依据。

目前对河流、湖泊等水体水生态本底及其演化过程的揭示和重建仍然没有系统、完善的方法。通常采用的方法主要包括连续的人工观测、历史遥感影像的解译和反演等。其中，水生态的人为观测起步较晚，一般开展于近10-20年，此时水生态系统一般已经处于被破坏的阶段，人类活动前的生态本底及其完整的演化规律常常不得而知。另一方面，历史遥感影像的解译和反演，虽然能将水生态演化重建的时间尺度扩展到1950年代，但受限于其空间分辨率和光谱精度，对于水体的营养化程度、生产力乃至生物物种组成等，难以有效揭示。

由于对生态本底和演化过程认识的缺乏，水生态变化的驱动因子难以识别，常常导致水生态修复工程的目标与策略制定具有一定的主观性和局限性。因此，针对特定水体，提出一种重建其长期、完整的生态演化过程的方法，可以帮助水生态修复工程制定明确的目标和科学的方案，具有重要的现实意义和科学价值。

发明内容

为了克服以上背景中所存在的现实问题，本发明提出一种水生态演化过程的重建方法，主要通过²¹⁰Pb/¹³⁷Cs定年法、总有机质分析和生物标志物分析等地球化学手段，提取水体连续沉积记录中的生态信息，进而揭示水生态的本底和演化过程。为此，本发明采用的技术方案是：

一种水生态演化过程的重建方法，其特征在于：通过获取水体中连续的沉积记录，基于地球化学手段，构建目标水生态系统(河流、湖泊、滨海湿地等)的几十年乃至上百年的生态演化过程，揭示有人类观测以及人类活动影响之前的目标水生态系统本底特征；所述地球化学手段包括总有机质分析和生物标志物分析；通过综合分析总有机质和生物标志物浓度在剖面上的变化，实现生态演化过程的重建；其中，总有机质的变化反映水体总生产力的变化，与物种对应的生物标志物浓度的变化则反映对应物种的生产力变化。

进一步地，所述连续的沉积记录，主要包括在湖泊、河流、河口等水动力较为稳定的区域，利用重力柱采集器等装置获得的沉积柱，并通过²¹⁰Pb/¹³⁷Cs定年法获得不同层位的年代。

进一步地，通过总有机质分析法获取水体总生产力特征，检测对象包括总有机碳、总氮、有机碳同位素、氮同位素，其中，总有机碳用于表征水体总生产力，总有机碳与总氮之比用于表征总生产力中藻类与高等植物的相对贡献占比，有机碳同位素用于表征碳的来源和利用方式，氮同位素用于表征食物链层级与水生动物的生物量。

所述生物标志物，其内涵是沉积物中具有明确生物来源特征，且分子结构相对稳定，可以长期保存在沉积物中的一种分子，通过生物标志物分析获取水体中物种的历史变化；进一步地，检测的生物标志物包括以下的一种或任意数种：正构烷烃、萜类化合物、甾类化合物、酸类化合物、醇类化合物。其相对含量反应其对应物种的相对丰度。在进行生物标志物分析时，一般使用有机溶剂进行萃取，用气相色谱质谱联用仪、液相色谱质谱联用仪等进行检测、识别来源和定量分析。

本发明具有的有益效果是：