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湖泊水体的对流混合是最基本的物理过程,其能显著影响湖泊生态系统温室气体等循环,但浅水湖泊水体对流混合的研究鲜有报道.本研究基于太湖(面积2400 km2,平均水深1.9 m)中尺度通量网的原位、高频、连续和多点的观测数据,分析该大型浅水湖泊水体对流混合速率w*的时空特征.结果表明太湖水体w*的均值为2.49 mm/s,因太湖的风速、水温和辐射等物理参数无空间变化,w*也无明显的空间变化.但是研究表明w*呈现显著的昼夜变化和季节变化,且昼夜变化幅度强于季节变化.总体上夜间w*是白天的4倍多,冬季w*(均值1.79 mm/s)明显低于春季(均值2.42 mm/s)、夏季(均值2.91 mm/s)和秋季(均值2.82 mm/s).太湖w*主要受风速和能量收支影响,白天风速是主要驱动因子,夜晚能量收支是主要驱动因子. 相似文献
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模型估算法是水-气界面温室气体通量监测的主要方法,所得成果也不胜枚举.然而监测过程中诸多环境因素会对最终结果产生不确定的影响.结合三峡库区澎溪河背景条件,利用模型估算法进行水-气界面温室气体通量(以CO_2为例)估算,并且采用修正Morris筛选法尝试分析模型估算法中各个参数对温室气体扩散通量(以CO_2为例)的局部敏感性.研究结果表明:利用模型估算法计算三峡澎溪河流域水-气界面温室气体通量具有较高的可行性和可靠性;风速、水温以及pH值会对监测结果产生影响,且风速越强、水温越高、pH值越小,CO_2扩散通量就越大;pH值是高灵敏参数,风速和水温是灵敏参数.在三峡库区澎溪河监测过程中更应注意pH值的精确性,每次采样前需校正仪器. 相似文献
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东太湖水温变化与水-沉积物界面热通量初探 总被引：1，自引：0，他引：1
水温对沉水植被的生长和分布具有重要作用，水-沉积物界面热通量对浅水湖泊水温变化的影响值得关注.东太湖是我国东部典型的草型浅水湖区，采用自2013年11月至2015年10月对东太湖湖心进行的不同深度水体及沉积物温度高频观测数据，结合东太湖表层沉积物的热力学性质计算了水-沉积物界面热通量，分析了东太湖水温和水-沉积物界面热通量的变化特征并探讨了其影响因素.结果表明：东太湖各深度水体日升温过程随水深增加后延，升温过程夏季延长，冬季缩短；表层水温日变幅最大，底层水温日变幅次之，沉积物温度日变幅最小，各深度温度日变幅夏季最小、冬季最大；春季和夏季升温过程中各深度日均温变化沿水深存在约1天的延迟，秋季和冬季无此现象；2015年与2014年东太湖温度变化趋势相同，同比月均温差与气温差呈线性相关.沉积物8：00-19：00向水体放热增加或从水体吸热减少，19：00至次日8：00放热减少或吸热增加；3-9月从水体吸热，为热汇，10月至次年2月向水体放热，为热源，沉积物全年为湖泊热源；逐日水-沉积物界面热通量每月6至15日存在相对年变幅较小幅度的正弦式波动.水温和水-沉积物界面热通量的变化主要受太阳辐射和气温的影响，二者对气象参数的响应具有迟滞现象；水-沉积物界面热通量与水温呈负相关，其变化相对水温迟滞，水-沉积物界面热交换的主要作用为缓冲湖泊水体的热量变化；夏季，沉水植物能降低湖泊各层水温和垂向水温差. 相似文献
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模型估算法是水-气界面甲烷（CH4）通量监测的主要方法.本研究选择6种不同的参数化模型方法估算了2015年6、8和10月两个亚热带河口养殖塘水-气界面CH4传输速率（kx）及其扩散通量，探讨了河口养殖塘kx及CH4扩散通量的变化特征和影响因子.结果表明：研究期间，不同模型估算下的kx及其扩散通量均值在闽江河口养殖塘变化范围分别为1.60±0.75~6.29±1.30 cm/h和9.19±2.67~30.64±6.28 μmol/（m2·h），在九龙江河口养殖塘的变化范围分别为0.89±0.19~6.07±0.61 cm/h和3.18±0.48~21.03±2.13 μmol/（m2·h）；kx及其扩散通量在两个河口区均呈现随时间推移而升高的特征；整个养殖期间，养殖塘水-气界面平均CH4传输速率kx呈现闽江河口略高于九龙江河口（P>0.05），但水-气界面平均CH4扩散通量呈现闽江河口显著高于九龙江河口的特征（P<0.05）；风速、水体溶解CH4浓度和盐度是调控河口区养殖塘水-气界面CH4扩散通量变化的重要因子；不同模型估算出的河口养殖塘水-气界面CH4传输速率kx存在差异，表明模型估算法获得的水-气界面CH4扩散通量存在一定的不确定性. 相似文献
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作为冷季主要的天气事件，冷空气过境会改变湖泊上方的气团性质，对湖泊的水热通量产生影响，进而影响湖泊的生物物理和化学过程.以亚热带大型浅水湖泊——太湖为研究对象，基于2012-2017年5个冷季（11月-翌年3月）的太湖中尺度通量网观测数据，量化不同强度冷空气（寒潮、强冷空气和较强冷空气）对太湖水热通量的影响.结果表明：在5个冷季中，寒潮、强冷空气和较强冷空气发生的总次数分别为4、11和33次，累积持续天数分别为14、31和78天.冷空气过境显著增强太湖的水热通量，3种冷空气过境使太湖的感热通量分别增至无冷空气时的10.3、6.0和4.3倍，潜热通量分别增至无冷空气时的4.0、2.1和2.7倍.虽然冷空气影响天数仅占冷季天数的16.4%，但对整个冷季的潜热和感热通量贡献分别为34.9%和51.7%，以较强冷空气贡献最大.冷空气影响时，水-气界面的温度梯度是太湖感热通量的主控因子，而潜热通量的主控因子为风速.与深水湖泊相比，太湖等浅水湖泊对冷空气过境的响应更快，寒潮过境时尤为明显. 相似文献
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湖泊蒸发对气候变化非常敏感, 是水文循环响应气候变化的指示因子, 因此研究湖泊蒸发的控制因素, 对于理解区域水文循环有重要意义. 本文利用太湖中尺度涡度通量网避风港站观测数据校正JRA-55再分析资料, 驱动CLM4.0-LISSS模型, 并利用2012—2017年涡度相关通量数据和湖表面温度数据检验模型模拟蒸发结果, 验证了该模型在太湖的适用性; 估算了1958—2017年间太湖的湖面蒸发量, 并利用Manner-Kendall趋势检验分析了湖面蒸发的变化趋势, 寻找太湖实际蒸发的年际变化的主控因子. 结果如下: 校正后的JRA-55再分析资料模拟的太湖蒸发与观测值之间存在季节偏差, 但是季节偏差在年尺度上相互抵消, 再分析资料可用于年际尺度太湖蒸发变化的模拟; 1958—2017年间太湖蒸发量以1977年为界, 先下降(-3.6 mm/a), 后增加(2.3 mm/a); 多元逐步回归结果表明, 向下的短波辐射是太湖1958—2017年间太湖蒸发变化的主控因子, 向下的长波辐射、气温、比湿也对湖泊蒸发年际变化有一定影响, 但是风速对蒸发量的年际变化影响不大. 相似文献
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湖泊变化是气候变化的指示器.为探索利用单一短时间尺度的卫星水位数据源估算长时间序列的湖泊水量变化的可行性，本文利用短时间尺度（2016—2018年） Sentinel-3A合成孔径雷达高度计（SRAL）作为唯一卫星水位数据源，以藏北高原内陆湖泊当惹雍错为例，结合基于Landsat光学遥感数据提取的1988—2018年的湖泊面积，综合分析2016—2018年间的非结冰期遥感湖泊面积与遥感湖泊水位变化，基于该时段范围的水位变化-面积变化关系和水量估算公式，估算1988—2018年湖泊水位水量变化与2001—2018年的年内变化，并结合GLDAS产品数据与雪线变化情况初步探讨湖泊变化的可能原因.结果表明：当惹雍错近30年湖泊面积扩张明显，湖泊水位、水量增加显著，相比1988年，2018年的湖泊面积、水位、水量分别增加21.1 km2、5.29 m、44.75亿m3.其中1988—1998年湖泊面积-水位-水量有所减少，2000—2018年间湖泊变化总体呈增加趋势.2001—2018年内湖泊面积、水位、水量变化呈现干湿季特征.1996—2014/2015年湖泊水量变化为38.3亿/35.5亿m3，水量变化趋势、变化量与以往对应时间段的研究结果具有较强的一致性.湖泊面积扩张主要发生在水下地形平缓的东南部和中西部区域.结合气候因素与雪线变化的分析表明，湖泊水量变化受降雨、气温影响复杂，长时间年际尺度上的湖泊水量增长与气温的一致性较降水量强，湖泊湿季受降水量与气温的影响都较大，其中2008—2018年的湿季降水量、气温与水量变化散点拟合的确定性系数R2分别为0.613、0.845.该研究表明Sentinel-3A合成孔径雷达数据在湖泊水量变化估算上的潜力，为利用单一且只具有短时段数据的卫星雷达数据估算长时间序列湖泊水量变化提供依据. 相似文献
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水-气界面CO_2通量监测的静态箱法与薄边界层模型估算法比较 总被引：3，自引：0，他引：3
模型估算法与静态箱法是水-气界面气体通量监测的主要方法,因原理不同监测结果通常存在一定差异.目前对引起上述差异的主要环境因素仍不清晰.本研究使用自行设计的静态箱对三峡支流澎溪河水-气界面CO2通量进行监测,并与同步开展的CO2通量薄边界层模型估算法结果相比较,探讨该水域引起这两种监测方法结果产生差异的主要环境因素.结果表明,瞬时风速、水汽温差及水深均会对静态箱法及模型估算法的监测结果产生影响.风速越强、水汽温差越大、水深越大,这两种方法监测结果的差异就越小;而水域面积对两种方法的差异没有影响.比较发现,两种方法所获通量数据呈显著正相关,但静态箱法所获通量数据离散性显著高于薄边界层模型估算法.从方法的稳定性角度,在峡谷河道型水库水体温室气体监测中薄边界层模型估算法可能更为适宜. 相似文献
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洱海湖气界面水汽和二氧化碳通量交换特征 总被引：2，自引：0，他引：2
基于2012年涡动相关法取得的洱海湖气之间湍流通量资料,计算了湖面反照率、空气动力学粗糙度和整体输送系数等湖气交换过程的基本物理参数;分析高原湖泊表面动量通量、感热通量、潜热通量和二氧化碳通量的变化特征及其主要的控制因子;采用神经网络法对缺失蒸发量数据进行填补,估算了洱海湖面全年蒸发量。2012年全年蒸发量为（1165±15）mm,大于年实际降水量（2012年的年降水量为818mm）。洱海局地环流在全年范围内较显著;全年主导风向为东南（谷风／湖风）和西北风（山风／陆风）。高原湖泊感热通量通常只有每平方米几十瓦,通常午后感热通量为负值;即湖面向大气输送热量。夏季湖泊大气界面感热通量最大值出现在清晨,与湖气温差的出现时间一致;在白天湖面的有效能量主要分配为潜热通量;湖气温差和水汽压差分别是感热通量和潜热通量日变化的主要控制因子。湖气界面二氧化碳通量除夏季存在弱的吸收外,其余季节（冬季）表现为弱的排放。湖面反照率的季节变化规律与太阳高度角的季节变动有关,同时湖面反照率与水的浑浊度等有关。与实际观测得到的湖面反照率相比,CLM4湖泊模式在冬季低估（夏季高估）了湖面反照率。 相似文献
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大气-水耦合模式下三维太湖湖流场研究 总被引：6，自引：1，他引：6
利用太湖区域的大气边界层三维数值模式和三维水动力学数值模式,采用气-水耦合方法,对太湖的风生流特征进行了深入研究。结果表明,太湖区域大气边界层风场具有明显的时空变化特征,与均匀定常风作用下的太湖流场相比,大气-水耦合模式下太湖流场变化较大,形成稳定湖流场所需的时间也较长。三维模式计算出的流速值明显比二维模式大(表层约大一倍,整层平均约大50％),且与实际观测值符合较好。故即使对于像太湖这样的浅水湖泊,三维水动力学模式的应用仍然是很必要的。模拟结果中还发现湖流的上下流矢有时出现非常大的切变,甚至达到了180°。由于浅水湖中仍存在两个边界层(水-气和水-土),故浅水湖中存在流矢的巨大切变是可能的。 相似文献
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太湖不同湖区底泥悬浮沉降规律研究及内源释放量估算 总被引：5，自引：1，他引：4
太湖是一个大型浅水湖泊,湖湾、沿岸及湖心等区域受地形影响,湖流结构及水土界面水力要素均有显著差异.针对目前对不同湖区底泥再悬浮规律差异性研究的缺失,本研究选取了3个具有代表性的点采集太湖底泥,采用矩形水槽开展底泥再悬浮模拟实验,并结合太湖二维水量水质模型及太湖全年实测数据,建立了不同湖区底泥再悬浮通量与风速之间的定量关系;通过室内静沉降实验,得到了静沉降通量与风速的相关关系;最后将底泥再悬浮实验结果参数化应用于太湖二维水量水质模型中,并对底泥悬浮沉降过程进行分解和概化,估算太湖全年内源释放量.结果表明:太湖每日的内源释放量受风速影响显著,和风速变化趋势较为接近,太湖全年进入水体的净底泥量有47.81×104t,夏季最大,冬季次之;就营养物质释放量而言,COD约为2.06×104t、总氮约为1149.05 t、总磷约为564.35 t,其中秋季营养物质释放量最小,夏季最大. 相似文献
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大型浅水湖泊与大气之间的动量和水热交换系数——以太湖为例 总被引：5，自引：1，他引：4
湖泊水面与大气之间垂直方向的动量、水汽和热量通量与风速、湿度和温度梯度之间存在比例关系,因此在湖泊水-气相互作用研究中,这比例系数(交换系数)是关键因子.在以往的研究中,交换系数通常直接采用水面梯度观测法或海洋大气近地层的参数化方案进行计算.本文采用涡度相关系统和小气候系统仪器在太湖平台上直接观测的通量和气象要素,对上述交换系数(最小均方差原则)进行优化,结果为:动量交换系数CD10N=1.52×10-3、水汽交换系数CE10N=0.82×10-3、热量交换系数CH10N=1.02×10-3,与其他内陆湖泊涡度相关观测数据的推导结果一致.本文的研究结果表明:与海洋参数化方案相比,在相同的风速条件下,湖面的空气动力学粗糙度比海洋高,这可能是由于受到水深的影响;如果采用海洋参数化方案,会导致湖泊年蒸发量的估算值偏大40%.太湖的动量、水汽和热量交换系数可以视为常数,可以不考虑稳定度和风速的影响.这是因为本文中83%的数据为近中性条件.敏感性分析表明:如果考虑稳定度的影响,LE模拟值的平均误差降低了0.5 W/m2,H的平均误差降低了0.4 W/m2,u*的计算值没有变化;如果考虑风速的影响,u*模拟值的平均误差降低了0.004 m/s,LE的平均误差升高了1.3 W/m2,H的模拟结果几乎不受影响.这一结果能为湖气相互作用研究提供参考. 相似文献
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为揭示太湖流域降雨和湖水酸根阴离子长期变化特征及环境意义，通过历史数据收集和采样分析，对太湖流域降雨和湖水中的SO42-、NO3-变化特征和来源进行了研究.结果表明：自1990s以来太湖流域降雨中SO42-呈显著下降趋势，年平均下降率为0.28 mg/（L·a）；NO3-浓度却呈显著上升趋势，年平均增长率为0.05 mg/（L·a），降雨中氮污染呈现加重的趋势.与之相反，湖水中SO42-呈显著上升趋势，年平均增长率为1.24 mg/（L·a）；NO3-浓度却呈显著下降趋势，年平均下降率为0.02 mg/（L·a）.30年以来，太湖水体SO42-/NO3-比值不断升高，远高于降水SO42-/NO3-比值.研究认为：流域SO2排放引起的酸沉降是湖水SO42-浓度增长的最重要原因，但氮氧化物排放并未引起湖水NO3-浓度升高，说明太湖流域对大气沉降的氮氧化物有滞留作用，而太湖水体是流域大气沉降硫酸盐的重要汇.综合治理太湖流域酸性物质排放对防止太湖水体酸化和治理富营养化都具有重要意义. 相似文献
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太湖的富营养化污染日益严重，针对太湖水生植被的研究工作非常重要，然而全面的太湖水生植被调查已经有将近二十年未见报道.基于2014年夏季全湖水生植被调查结果，结合历史资料，比较分析1960年以来太湖水生植被演变情况.结果表明，1960年以来，共有23种水生植物从太湖消失，其中1981、1997和2014年分别消失7、4和12种.从分布区面积来看，1960年以来太湖水生植被总体呈北部湖区水生植被消失，东北部、东部及南部湖区水生植被分布区面积持续扩张的态势，1981年全湖水生植被分布区面积占8%，到2014年已经有33.82%的水面有水生植被分布.从生物量组成来看，太湖水生植被先升后降，从1960年的10×104 t，持续上升到1988年的44.72×104 t，1997年下降到36×104 t，2014年进一步下降到29.09×104 t.但挺水植被以外的水生植被，尤其是浮叶植被的生物量一直保持上升态势.总生物量的下降与东太湖挺水植被大面积消失有关，到2014年全湖挺水植被生物量比重仅占5.15%，东太湖沼泽化问题已不复存在.从群落组成变化情况来看，苦草（Vallisneria natans）群落分布区面积锐减，马来眼子菜（Potamogeton malaianus）和荇菜（Nymphoides peltatum）分布区持续扩张.目前太湖水生植被管理面临的主要问题是北部湖区水生植被恢复和东部湖区水生植被过量生长. 相似文献
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太湖定振波的初步研究 总被引：1，自引：0，他引：1
初步分析研究了太湖定振波的变化规律,结果表明:(1)东、西太湖有各自的振动周期,东太湖变化范围在181—292min,平均为243min;西太湖在120—540min,平均为400min。(2)观测到的最大振幅(1/2波高)为120—130mm。(3)用差分法对定振波的特征值进行了近似估算,其周期误差为20min。(4)定振波引起的湖流相当大,当振幅为100mm时,最大流速可达±20cm/s。(5)定振波振幅的突变与气压场、风场和降水分布不均匀并在短期内发生突变有关。 相似文献
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Wind-induced hydrodynamic changes impact on sediment resuspension for large,shallow Lake Taihu,China
Abdul Jalil Yiping Li Ke Zhang Xiaomeng Gao Wencai Wang Hafiz Osama Sarwar Khan Baozhu Pan Salar Ali Kumud Acharya 《国际泥沙研究》2019,34(3):205-215
The internal sediment release is a key factor controlling eutrophication processes in large, shallow lakes. Sediment resuspension is associated with the wave and current induced shear stress in large, shallow lakes. The current study investigated the wind field impacts on sediment resuspension from the bottom at Meiliang Bay of large, shallow Lake Taihu. The impacts of the wind field on the wave, current, and wave-current combined shear stresses were calculated. The critical wind speed range was 4–6?m/s after which wave and current shear stress started to increase abruptly, and onshore wind directions were found to be mainly responsible for greater shear stress at the bottom of Lake Taihu. A second order polynomial fitting correlation was found between wave (R2 0.4756) and current (R2 0.4466) shear stresses with wind speed. Wave shear stress accounted for 92.5% of the total shear stress at Meiliang Bay. The critical wave shear stress and critical total shear stress were 0.13?N/m2 for sediment resuspension whereas the current shear stress was 0.019?N/m2 after which suspended sediment concentrations (SSC) increased abruptly. A second order polynomial fitting correlation was found between wave (R2 0.739), current (R2 0.6264), and total shear stress (R2 0.7394) with SSC concentrations at Meiliang Bay of Lake Taihu. The sediment resuspension rate was 120 to 738?g/m2/d during 4–6?m/s onshore winds while offshore winds contributed ≥ 200?g/m2/d. The study results reveal the driving mechanism for understanding the role of the wind field in sediment resuspension while considering wind speed and direction as control parameters to define wave and current shear stresses. 相似文献
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枝角类作为淡水湖泊生态系统中的初级消费者之一,对生存环境的改变极为敏感.本文分析了太湖西、中和东部等湖区的钻孔沉积物、表层沉积物以及春夏秋季活体枝角类的组成与丰度.结果表明:活体枝角类组成以象鼻溞(Bosmina spp.)为优势种,秋季枝角类属种数量最多.太湖不同生态型湖区表层沉积物枝角类组成均以象鼻溞为优势种,其中西部与中心湖区的枝角类组成与丰度较为相似,种类单一,枝角类绝对丰度高;东部湖区枝角类属种较为丰富,绝对丰度低,优势种由浮游种象鼻溞以及沿岸种圆形盘肠溞(Chydorus sphaericus sl)和西方笔纹溞(Graptoleberis testudinaria)等种属构成.百年以来,太湖枝角类组成与丰度随着营养水平增加而改变,富营养指示种(Bosmina longirostris)丰度的增加与贫营养指示种(Bosmina longispina)丰度的下降,响应了湖区生态环境的演变过程.1970s末期,太湖西部与中心湖区在进入富营养化阶段,枝角类组成单一,象鼻溞占有绝对优势,与东部湖区相比,沿岸种、底栖种稀少.东部湖区在1960s以后,枝角类属种数量增加,但丰度下降,响应了1960s以来该区域营养水平提高、沉水植被生物量增加以及沼泽化加剧的环境过程. 相似文献
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为明晰太湖风浪的空间分布及季节变化,在湖心区设立波浪观测站,利用其记录的波浪数据证明SWAN模型能够较好地模拟太湖风浪.基于所建模型,对2013年自然风场条件下太湖不同湖区风浪季节动态进行模拟分析,结果表明:受岸线、地形和岛屿等地理因素影响,大太湖的风浪总是最强,其有效波高均值为0.523 m;而东太湖风浪最小,有效波高均值为0.305 m.受盛行风场季节变化影响,太湖春、夏季有效波高均值明显大于秋、冬季.太湖波浪的能量主要来源于风场,其有效波高随风速增大而增大,两者呈极显著正相关.而风向则可以通过改变风区长度来影响风浪生消.在偏东风作用下,太湖湖西区的风浪大于东部湖区;而受盛行于冬季的偏北风影响,太湖南部水域风浪要大于北部.同时,太湖风浪的时空分布特征是造成太湖水质参数、沉积物和水生植物空间分布差异的重要原因之一. 相似文献
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Estimation on dynamic release of phosphorus from wind-induced suspended particulate matter in Lake Taihu 总被引：16，自引：4，他引：12
FAN Chengxin ZHANG Lu QIN Boqiang WANG Sumin HU Weiping & ZHANG Chen . Taihu Lake Laboratory for Ecosystem Research Nanjing Institute of Geography & Limnology Chinese Academy of Sciences Nanjing China . Graduate School of Chinese Academy of Sciences Beijing China 《中国科学D辑(英文版)》2004,47(8):710-719
The internal source, especially resuspension process of the sediments in lakes and its environ- mental effect has been paid shining attention in the West as well as in China[1—6] although the influence of external source is important to water environment[7]. S鴑dergaard et al. compared the releases of soluble reactive phosphorus (SRP) in the surface sediments of Lake Arres before and after disturbance and they found that disturbing can increase the release by 20—30 times[3]. Robarts and ot… 相似文献