2022, Vol. 34 
(2: 长安大学水利与环境学院，西安 710054)
(3: 中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室，兰州 730000)
(2: School of Water and Environment, Chang'an University, Xi'an 710054, P.R.China)
(3: State Key Laboratory of Frozen Soil Engineering, Northwest Institute of Ecology, Environment and Resources, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, P.R.China)
我国五大湖区中的蒙新高原湖区、东北平原及山地湖区和青藏高原湖区位于中高纬度或高海拔地区，湖泊面积占我国湖泊总面积70 % 以上. 该区域湖泊基本为季节性结冰湖泊，每年都会经历冰层生长与消融的过程[1-2]，如，青藏高原湖区冰封期甚至可达5-7个月[3]. 湖冰冻融过程会促使水温结构[4]、水动力条件[5]、光照条件[6]、富营养程度[7-8]、溶解氧[9]等物理、化学环境发生改变，必然驱动浮游植物、细菌群落[10]等生态系统的变化，且与非冰封期有着显著的差异[11]. 然而由于地理、气候等条件的限制，在淡水湖泊研究领域中，对湖冰及冰封期湖泊环境与生态观测和研究的比例不到5 % [12].
湖泊的冻融是一个冰下水体先浓缩后稀释的过程.冻结时会将大部分杂质(如各类溶质、悬浮物等)排入到冰下水体，导致浅水湖泊水体盐分富集，营养盐浓度升高，引发或加剧湖水的富营养化[13-14]. 例如，张岩等[8]的研究表明冰下水体的富营养化程度高于冰体，并指出结冰对湖泊中的营养盐有浓缩效应；高宁等[15]发现同一湖泊不同深度的冰层内营养盐浓度不同，表层冰体内的营养盐浓度最大；李卫平等[16]发现同一湖泊不同位置的冰体内营养盐浓度有较大差异；于爱鑫等[17]通过室内试验探究了冻结厚度、温度、初始浓度对氮、磷、重金属在冰-水体系中分配模式的影响；Evans等[18]揭示了北极海冰中重金属与冰结构的关系，同时Gough等[19]通过对南极冰柱的观察，也指出片状冰的渗透性低于柱状冰，导致片状冰内盐度大于柱状冰，冰体结构也是影响盐分在冰-水间分配的一个重要因素.
以上研究通过现场取样测试、室内人工冻结等手段探索了冰层冻结是如何影响冰-水体系内盐分分配比例并指出其影响因素，包括水体盐分浓度、冻结温度、冰层结构等. 就氮、磷营养盐而言，不同湖泊的取样测试、室内模拟试验所得的冰-水体分离系数(比例)存在很大差异，初始浓度、冻结温度等仍无法完全解释. 考虑到海冰内盐度与海冰孔隙率(卤水含量)密切相关，因此，湖水盐度(含盐量)的不同很可能也会影响氮、磷营养冻结排出效率. 特别是，大型湖泊盐度空间差异显著，其能否引发结冰后营养盐的空间变化仍不明确.
乌梁素海作为寒旱区具有代表性的浅湖，湖泊面积大，冰封期较长，已有大量研究表明结冰过程对冰封期乌梁素海生化指标影响显著. 本文则通过参考内蒙古乌梁素海的营养盐浓度以及冻结温度[20]，开展室内冻结模拟试验，以期探究浓度、盐度等对氮磷营养盐冻结排出效率的影响，并以乌梁素海为例量化冻结过程对其营养盐浓度与结构的影响. 本文选取乌梁素海为例，一方面其已有研究成果便于实验结果的验证和直接应用；另一方面，乌梁素海的盐度(极大值)和营养盐浓度范围具有很广的覆盖面，且本文进一步对其扩大(包括向更低和更高的浓度)，具有很强的现实意义，实验结果适用的湖泊范围更大，可为季节性冰封湖泊冬季营养盐变化趋势预测提供参考，并且对乌梁素海生态补水后，湖泊整体盐度变化对冬季排盐效率的影响提供理论依据.
1 材料与方法 1.1 实验设计实验所用的冻结容器为聚丙烯塑料圆筒(直径8 cm，桶高33 cm)，塑料圆筒筒壁和底部采用4 cm铝箔保温棉包裹，顶部开口，制成单向导冷反应器，确保溶液从上至下冻结(图 1). 冻结前，将所配置的溶液注入圆筒内，溶液深度为19 cm，而后放置于温度为-10℃(乌梁素海1月平均气温)的冰柜中冻结.当顶部冰层厚度达到4~5 cm(约200 g)后取出圆筒，上下翻转至桶内水体均匀混合后，将冰块取出、称重，放入密封聚乙烯塑料自封样品袋中，隔光条件下待其自然融化；同时采集冰下水样；将融水、冰下水样一同测定溶质浓度.
|
图 1 实验模具图(a：模具示意图；b：冻结之前实拍图；c：冻结之后(取下保温棉)实拍图) Fig.1 Schematic diagram of experimental mold (a: schematic diagram of the mold; b: actual shot before freezing; c: actual shot after freezing (remove the insulation cotton)) |
试验溶液均采用标准溶液和蒸馏水配制而成，标准溶液分别为硝酸溶液(62 g/L HNO3)、亚硝酸钠溶液(1 g/L NO2--N)、氯化铵溶液(1 g/L NH3-N)、磷酸二氢铵溶液(1 g/L PO43--P). 参考乌梁素海秋季封冻前氮、磷浓度确定母液范围，硝酸盐氮(NO3--N)、亚硝酸盐氮(NO2--N)、氨氮(NH3-N)、正磷(PO43--P)母液浓度布置见表 1. 每种溶液配置1000 mL，留取60 mL备份，剩下的溶液装入反应器.
|
表 1 不同母液浓度下冻结实验组别 Tab. 1 Freeze the experimental group under different initial concentrations |
乌梁素海水质为微咸水，冬季总溶解性固体(TDS)达到了820 mg/L，矿化度为2990 mg/L，主要阴离子为Cl-，主要阳离子为Na+[21]. 故选取NaCl来配制不同盐度(含盐量)的母液，以探究盐度变化对营养盐迁移的影响. 盐度选择与试验分组见表 2，此时氮磷营养盐浓度选择为冬季乌梁素海的平均浓度.
|
|
表 2 不同盐度下冻结实验组别* Tab. 2 Freeze the experimental group under different initial salinity |
采用752N型紫外分光光度计(上海仪电控股公司)检测NH3-N、NO2--N、NO3--N、PO43--P浓度. NH3-N浓度测定使用纳氏试剂分光光度法(HJ 535-2009)，测试精度为0.005 mg/L. NO2--N浓度测定使用磺胺-盐酸萘乙二胺法，测试精度为0.0003 mg/L. NO3--N浓度测定使用紫外分光光度法(HJ/T 346-2007)，测试精度为0.002 mg/L. PO43--P浓度测定使用流动注射-钼酸铵分光光度法(HJ 671-2013)，测试精度为0.002 mg/L.
首先利用标准溶液配置出已知浓度的标准溶液组，预处理之后测量在相应波长下的吸光度，绘制吸光度-浓度标准曲线；待冰样融化并达到室温后，和下层水样以及母液一同检测吸光度. 每个样品检测3次，标准差小于5 %.
1.3 数据处理将冰样、水样以及母液吸光度代入标准曲线公式，换算出相应的浓度值. 本研究采用分离系数K来表示冻结时冰-水界面营养盐的迁移效率，将分离系数定义为冰体中营养盐浓度与正冻水体中营养盐浓度的比值，即:
| $ K = \frac{{{C_{\rm{i}}}}}{{\left( {{C_{\rm{w}}}\left( 0 \right) + {C_{\rm{w}}}\left( t \right)} \right)/2}} $ | (1) |
式中, Ci为冰体中营养盐浓度，Cw(0)和Cw(t)分别为冻结前、后水体中营养盐浓度. 在冰体的生长过程中，营养盐不断地被排入冰下水体，致使冰下水体中浓度不断升高. 上述定义采用冻结前后液体营养盐浓度的平均值作为母液浓度，尽量消除了冻结过程中冰下溶液营养盐浓度增加的影响.
1.4 误差分析浓度较高的HNO3溶液在高温和光照情况下易分解，但本文试验中HNO3溶液很低，稳定性较强，且冻结过程在黑暗、低温环境下进行，融化冰样时全程密封、遮光，尽可能减少了HNO3分解. NaNO2在水溶液中会电离为Na+和NO2-离子，虽然NO2-离子会发生水解反应，通过测量加入NaNO2前后溶液的pH值发现，在室温29.2℃的情况下，pH仅从5.28升高至5.57，通过电离平衡常数计算，发生水解的NO2-离子极其有限，可忽略不计. NH4H2PO4在水体中既会发生水解反应，又会发生电离反应，但本身在低温情况下不易挥发，对本实验PO43--P浓度测量的影响较小.
为了准确评价上述化合物挥发、水解对实验结果的可能影响，我们测量和对比冻结前、后冰-水体系的溶质总质量，发现所有实验组冻结前、后溶质总质量变化极小，实验误差在溶质总质量的5 % 以内，对试验和计算结果的影响可以忽略.
2 结果与分析 2.1 母液浓度对冰内营养盐浓度与分离系数的影响当未添加氯化钠进行单一组分冻结时，冰体中营养盐浓度随母液浓度的增加呈微弱增加，初始母液浓度对冰体内营养盐浓度的影响并不显著. 但冰下水体中的营养盐由于冻结分离的富集作用，其浓度会稍大于冻结之前母液中营养盐浓度. 从冰-水体系来看，分离系数作为冰水盐分浓度的比值，在分子(冰内浓度)变化不大的情况下，分母(水体浓度)显著增加，其值便随着母液浓度的增加而减小.
对氮素的不同形态而言，尽管试验所选浓度范围是参考乌梁素海多年年内变化的范围，不同形态氮素的浓度范围不同. 但从图 2a、2c的比较可以看出在相同浓度下(如1.0~3.5 mg/L)，NH3-N和NO3--N的冻结分离系数范围分别为0.07~0.27和0.07~0.16，前者近似是后者的2倍；由图 2b也可推测，NO2--N在相同浓度下冻结分离系数应低于0.03，显著低于前两者；从图 2d可以看出PO43--P的冻结分离系数范围为0.12~0.36, 在乌梁素海PO43--P浓度范围内(一般TP浓度小于0.3 mg/L)，PO43--P的分离系数比3种无机氮更大，更不易在冰下水体中富集. 这一现象直观地说明，同等条件下水体冻结时不同形态无机氮的排出效率不同，会直接改变冰下水体无机氮的组成结构、氮磷比和营养盐结构.
|
图 2 母液营养盐浓度对冻结排出的影响 Fig.2 Distribution of substances between ice and water and its variation with initial concentration |
在母液中添加氯化钠使其盐度不断增加，在其他条件不变的情况下，冰体中营养盐浓度也随之增加：冰体中的NH3-N浓度随氯化钠浓度呈近似线性增加；NO2--N、NO3--N、PO43--P在母液氯化钠浓度从0增加到2000 mg/L时，冰体内的营养盐浓度显著增长；当母液氯化钠浓度超过2000 mg/L继续增加时，冰体中的营养盐浓度增长趋势放缓；当母液氯化钠浓度达到3000 mg/L时，冰体中NH3-N、NO2--N、NO3--N、PO43--P浓度较不含氯化钠的冰体分别增加到2.6、4.5、2.8、1.8倍(图 3). 通过二元非重复方差分析，在给定α=5 % 的情况下，营养盐的种类和氯化钠浓度均对分离系数有显著影响.
|
图 3 氯化钠浓度对营养盐在冰水体系中分布的影响 Fig.3 Distribution of substances between ice and water and its variation with initial sodium chloride concentration |
在3种形态的氮盐中，NH3-N的分离系数最大，NO3--N次之，NO2--N最小. PO43--P的分离系数在氯化钠浓度小于2500 mg/L时小于NH3-N，大于其他2种氮盐；而当氯化钠浓度超过2500 mg/L时，NH3-N分离系数大于PO43--P. 由于冻结冰体质量仅占冰水整体质量的25 %，而且下层水体和冻结之前母液的营养盐浓度做了平均处理，所以营养盐的迁移对Cw的影响并不显著. 分离系数变化趋势与冰体内营养盐浓度变化趋势相似，在盐度较低时增势明显，而当盐度超过2000 mg/L时，除了NH3-N，其余3种营养盐的分离系数显著放缓(图 4).
|
图 4 母液分离系数随母液盐度的变化 Fig.4 Distribution coefficient variation with initial salinity |
可见，当湖水中盐度(或含盐量)增大时，氮磷营养盐的冻结分离系数会增大，排入水体中的比例便降低. 这主要是因为水体盐度升高时，冰内未冻水(卤水泡或卤水通道)会增加，冰体内包裹的营养盐总量或浓度便会增加. 将所冻冰样(约4.5 cm厚)放置于黑色背景下拍照，可以直观看出，氯化钠浓度较低时，冻结的冰体通透，透明度高，仅有零星气泡分布；随着氯化钠浓度增加，冰体内卤水泡数量也随之增加，透明度降低，冰体逐渐变为乳白色(图 5).
|
图 5 冰体透明度随母液盐度的变化 Fig.5 The transparency of ice body variation with initial salinity |
水溶液在冻结时，往往未达到水盐的共晶点，因此仅有水分子相互缔结形成冰体析出，营养盐逐渐向下排入到冰水界面，此界面的营养盐浓度高于下层水体[22]. 冰水界面处的液体是直接接触到冰体的部分，此处营养盐溶液的浓度将直接关系到冰体中营养盐的浓度. 在冻结速率(单位时间冰体的冻结厚度)相同的条件下，母液中营养盐浓度的升高，冰体排盐通量(单位时间内经单位面积的冰-水界面向水体排出盐分的质量)也随之增加，在冰水界面处的营养盐浓度也就越高，与下层水体的浓度差也就越大[23]. 通过菲克扩散定律可知，浓度差越大，其扩散速率也就越大，因此高浓度母液冰水界面中的营养盐会更快扩散到下层水体，而低浓度母液冰水界面中的营养盐扩散速率较慢，更容易在界面处富集[24]，由此导致冰水界面处营养盐浓度有“向中看齐”的趋势，冰体内的营养盐浓度会比较稳定(图 2)[25]. 因此，冰体中营养盐浓度的确会随着母液中营养盐浓度的升高而升高，但冰体营养盐浓度的升高速率显著低于母液营养盐浓度的升高速率.
张岩等[26]在呼伦湖的采样研究发现，水体中TN、TP的分离系数分别为0.318和0.450，与本研究在氯化钠浓度达到3000 mg/L的结果相近；王晓云等[27]在包头南海湖的研究结果显示，TP的分离系数介于0.337~0.481之间，与本研究结果相近，但TN的分离系数介于0.142~0.183之间，小于本研究的结果，主要是因为南海湖冻结前湖水的TN远大于本次实验设置的浓度，而分离系数会随着冻结前母液浓度的增大而减小[28]；姜慧琴[29]通过室内模拟冻结实验发现在-15℃的温度下，NO2--N、NO3--N、TP的分离系数分别约为0.31、0.28、0.30，略大于本研究的结果，主要原因是冰内营养盐浓度与冻结温度呈负相关关系[28].
冻结排盐过程较为复杂，除受环境温度(冻结速率)、母水浓度、冰层微观结构的影响外，本文实验结果证实水体中营养盐形态和水体盐度(含盐量)也是重要影响因素. 水体盐度较高时，其冻结过程应与微咸水、海冰冻结类似. 本文实验中模具四周和底部包裹的保温棉确保了在溶液表面率先形成过冷层，进而形成冰晶体覆盖整个液面[30]. 随后冰晶体向下生长，呈现出不规则的树枝状，“树枝”相互连接形成冰片，冰片之间包裹着狭长的卤水泡. 张皓兴研究表明卤水泡的体积与母液盐度呈正相关关系[31]. 本文最大盐度设置为3000 mg/L，对母液冰点的影响可以忽略，但在冻结过程中，冰晶尖端析出的盐分会在冰晶尖端之间的未冻区形成一个高盐度的狭小区域，该区域冰点远低于周围低盐度区域，便以未冻卤水泡或卤水通道的形式封闭于冰晶体间. 当母液的盐度越大，在冰晶尖端富集浓缩的作用就越明显，也更容易形成卤水泡. 图 5照片直观地显示出随母液盐度的增加，冰样内因卤水泡数量和体积的增加而变得更加不透明，卤水泡的增加直接导致冰体内营养盐浓度和分离系数的增加(图 3、4).
3.2 盐度变化对结冰条件下乌梁素海营养盐动态的影响湖水冻结会导致冰下水体营养盐富集浓缩，富营养化程度升高，可能致使冰下水体环境季节性恶化. 冻结浓缩效应对于湖泊整体营养盐的贡献在浅水湖泊更为显著. 以寒旱区典型浅湖——乌梁素海为例(平均水深1.0~1.5 m左右)，湖冰厚度及湖水深度空间分布不均，湖冰最大厚度可占平均水深的60 % 以上[21, 32]. 2017年1-3月和2019年12月乌梁素海的水质数据显示其平均盐度为2324 mg/L. 为了简化计算，取盐度为2500 mg/L时的分离系数作为计算参考，营养盐浓度仍然参考乌梁素海冰封前夕水体营养盐浓度(NO3--N、NO2--N、NH3-N、PO43--P浓度分别为1.2、0.15、1.5、0.18 mg/L)，可模拟出冰层冻结过程中湖泊水体N、P营养浓度的变化(图 6). 随冰厚或冻结比例(冰厚与水深的比值)增加，冰下水体营养盐浓度的不断增加，且增速呈升高趋势，富集现象显著. 当冻结比例达到50 % 时，冰下水体的NO3--N、NO2--N、NH3-N、PO43--P浓度分别升高至冻结前水体的1.54、1.69、1.64、1.54倍.
|
图 6 不同冻结比例湖泊冰下水体营养盐浓度(盐度设为2500 mg/L) Fig.6 Concentrations of nutrients in water bodies under different freezing ratios of lake ice (Salinity is 2500 mg/L) |
在氮磷营养盐浓度不变的情况下，湖水盐度变大也会引起冰体内营养浓度升高，进而使得冻结分离系数变大，改变营养盐在冰水体系中的分布. 根据全栋等[33]的研究，乌梁素海不同位置盐度差异较大，从北部芦苇区940 mg/L至湖区中部、南部2020 mg/L不等，变化超过1000 mg/L，年际间盐度变化也超过500 mg/L. 乌梁素海多年冬季冰盖的质量约占湖水总质量的25 % [8]，假设各类氮磷营养盐浓度在整个湖泊均匀分布，湖水盐度的增加将会阻碍营养盐向冰下水体迁移，留在冰内的营养盐增加，使得冰下水体由于结冰造成的营养盐富集情况得到缓解(图 7). 盐度对冻结分离系数的影响表明，乌梁素海盐度的时空差异也必然是冬季营养盐富集程度空间和年际差异的主要原因.
|
图 7 盐度对营养盐富集的影响(n为冻结后、冻结前水体中营养盐浓度的比值) Fig.7 The influence of salinity on nutrient enrichment (n is the ratio of nutrient concentration in the water after freezing and before freezing) |
除氮磷营养盐浓度外，氮磷比也是影响藻类、大型植物、微生物生理过程的关键因子. 例如，对藻类而言，当氮磷比大于7.2时为磷营养限制，当氮磷比小于7.2时为氮限制[34]. 以乌梁素海为例，根据本文实验结果可以推算冻结过程中冰下水体无机氮磷比的变化过程(图 8)，发现随着水体冻结，湖水氮磷比不断增加. 但湖水盐分变化也会改变氮磷比(图 9)：当盐度增加时，冰体中无机氮盐浓度的增加幅度显著大于正磷酸盐，这也就使得无机氮盐在水体中的浓缩效应小于正磷酸盐，从而降低氮磷比. 就乌梁素海而言，其冬季的叶绿素浓度显著高于其他季节，并且叶绿素浓度与总磷、冰层厚度呈极显著正相关关系[35]；硅藻是结冰期最主要的浮游植物，占比超过40 % [36]，而在非冰封期绿藻则是最优势的种群[37]. 结冰过程会造成氮磷浓度不断增加(图 6)、氮磷比也逐渐升高(图 8)，进一步加剧了磷营养盐限制，这也可能是乌梁素海冬季浮游生物丰度锐减的原因之一[38]；而硅藻相较于其他藻类粒径更小，更有利于在长时间磷营养盐限制限制的情况下生存，因此冻结排盐效应也应该是促成硅藻成为冰封期优势种群的一个原因[39].
|
图 8 不同冻结比例湖泊冰下水体氮磷比(盐度设为2500 mg/L) Fig.8 The ratio of nitrogen to phosphorus in the lake's subglacial water body under different freezing ratios (Salinity is 2500 mg/L) |
|
图 9 盐度对冰下水体氮磷比的影响 Fig.9 The effect of salinity on the ratio of nitrogen to phosphorus in subglacial water |
自然状态下，结冰期乌梁素海营养盐的变化动态受到众多因素的影响，包括生物和微生物代谢、底泥的吸收或释放、冰层冻结浓缩或融化稀释等，但冰封期外源输入或输出可以忽略. 可见，冰封期乌梁素海水体营养盐的动态变化是上述过程共同作用的实时结果. 目前而言，上述各过程对营养盐分别贡献多少仍不知晓. 本文通过设计室内试验，并根据实验结果计算出结冰过程对乌梁素海N、P营养盐浓度和结构变化的贡献. 也就是明确了冰层冻结浓缩或融化稀释这一过程对营养盐动态的影响. 其它过程对营养盐变化的贡献是多少以及如何预测冰封期乌梁素海营养盐的浓度变化，未来还需要开展大量的现场、室内和理论分析工作.
需要指出的是，以上为方便论述，仅以乌梁素海为例，但本文试验结果和计算方法可普遍应用于评价结冰、融化过程对浅湖营养条件的影响，包括营养盐浓度、无机氮组成、氮磷结构等的变化. 特别是因湖泊生态环境治理或人为污染造成营养盐浓度、盐度(含盐量)发生改变，也会改变营养盐的冻结分离系数，进一步引起结冰湖泊环境的变化.
4 结论1) 冰内营养盐浓度和冻结分离系数受母液营养盐浓度和盐度的影响. 母液营养盐浓度越高，冰内营养盐越高，冻结分离系数减小；母液盐度越高，冰内营养盐越高，冻结分离系数越高，盐度的影响主要跟冰内未冻卤水泡的含量有关.
2) 横向对比发现，3种不同形态无机氮营养盐的冻结分离系数存在显著差异，其中氨氮的分离系数最大，硝酸盐氮次之，亚硝酸盐氮最小；3种形态氮冻结分离的差异性必然引起冰封湖泊无机氮素组成与结构的变化.
3) 以乌梁素海为例，基于本文实验结果的计算表明，结冰过程不仅会导致冰下水体氮磷营养盐浓度大幅度增加，还会改变其无机氮构成、氮磷比，加剧水体的磷营养盐限制，影响浮游植物生物量和种群结构的变化.
致谢: 长安大学水与环境实验中心提供实验设备和测试技术，内蒙古农业大学乌梁素海湿地生态系统国家观测站提供了现场采样和监测的技术与后勤支持，在此一并感谢！
| [1] |
Song S. Optics and thermal characteristics of Wuliangsuhai during the frozen period and the primary productivity in the water under ice[Dissertation]. Hohhot: Inner Mongolia Agricultural University, 2019. [宋爽. 冰封期乌梁素海光热特性及冰下水体初级生产力研究[学位论文]. 呼和浩特: 内蒙古农业大学, 2019. ]
|
| [2] |
Ma RH, Yang GS, Duan HT et al. The number, area and spatial distribution of lakes in China. Scientia Sinica: Terrae, 2011, 41(3): 394-401. [马荣华, 杨桂山, 段洪涛等. 中国湖泊的数量、面积与空间分布. 中国科学: 地球科学, 2011, 41(3): 394-401. DOI:10.1007/s11430-010-4052-6] |
| [3] |
Huang WF, Li ZJ, Niu FJ et al. Structural features of thermokarst lake ice in Beiluhe Basin of Qinghai-Tibet Plateau. Journal of Hydraulic Engineering, 2011, 42(11): 1277-1282. [黄文峰, 李志军, 牛富俊等. 青藏高原北麓河地区热融湖塘冰晶体和气泡特征分析. 水利学报, 2011, 42(11): 1277-1282.] |
| [4] |
Huang WF, Zhang JR, Leppäranta M et al. Thermal structure and water-ice heat transfer in a shallow ice-covered thermokarst lake in central Qinghai-Tibet Plateau. Journal of Hydrology, 2019, 578: 124122. DOI:10.1016/j.jhydrol.2019.124122 |
| [5] |
Bouffard D, Zdorovennov RE, Zdorovennova GE et al. Ice-covered Lake Onega: Effects of radiation on convection and internal waves. Hydrobiologia, 2016, 780(1): 21-36. DOI:10.1007/s10750-016-2915-3 |
| [6] |
Cao XW, Lu P, Leppäranta M et al. Solar radiation transfer for an ice-covered lake in the central Asian arid climate zone. Inland Waters, 2021, 11(1): 89-103. DOI:10.1080/20442041.2020.1790274 |
| [7] |
Yang WH, Du X, Yao Z et al. Evaluation of the influencing factors of Wuliangsuhai eutrophication based on VAR model. Environmental Science & Technology, 2021, 44(2): 25-32. [杨文焕, 杜璇, 姚植等. 基于VAR模型的乌梁素海富营养化影响因子评价. 环境科学与技术, 2021, 44(2): 25-32.] |
| [8] |
Zhang Y, Li CY, Gao N et al. Effect of freezing on eutrophication in Lake Ulansuhai. J Lake Sci, 2017, 29(4): 811-818. [张岩, 李畅游, 高宁等. 结冰对乌梁素海水体富营养化的影响. 湖泊科学, 2017, 29(4): 811-818. DOI:10.18307/2017.0404] |
| [9] |
Yu X, Zhuge YS, Liu XB et al. Evolution mechanism of dissolved oxygen stratification in a large deep reservoir. J Lake Sci, 2020, 32(5): 1496-1507. [余晓, 诸葛亦斯, 刘晓波等. 大型深水水库溶解氧层化结构演化机制. 湖泊科学, 2020, 32(5): 1496-1507. DOI:10.18307/2020.0521] |
| [10] |
Huang JG, Fu XT, Wang XS et al. The distribution characteristics of nutrients and phytoplankton during the icebound season in Changchun. Acta Scientiae Circumstantiae, 2009, 29(8): 1678-1683. DOI:10.13671/j.hjkxxb.2009.08.021 |
| [11] |
Jansen J, MacIntyre S, Barrett DC et al. Winter limnology: How do hydrodynamics and biogeochemistry shape ecosystems under ice?. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 2021, 126(6): e2020JG006237. DOI:10.1029/2020JG006237 |
| [12] |
Hampton SE, Moore MV, Ozersky T et al. Heating up a cold subject: Prospects for under-ice plankton research in lakes. Journal of Plankton Research, 2015, 37(2): 277-284. DOI:10.1093/plankt/fbv002 |
| [13] |
Huang WF. Study on lake ice microstructure and its effects on thermal and mechanical parameters[Dissertation]. Dalian: Dalian University of Technology, 2013. [黄文峰. 湖冰微结构及其对热、力学参数影响的研究[学位论文]. 大连: 大连理工大学, 2013. ]
|
| [14] |
Yang F, Li CY, Shi XH et al. Impact of seasonal ice structure characteristics on ice cover impurity distributions in Lake Ulansuhai. J Lake Sci, 2016, 28(2): 455-462. [杨芳, 李畅游, 史小红等. 乌梁素海冰封期湖泊冰盖组构特征对污染物分布的影响. 湖泊科学, 2016, 28(2): 455-462. DOI:10.18307/2016.0226] |
| [15] |
Gao N, Qiao LM, Zhang Y et al. Total phosphorus migration in Wuliangsuhai Lake during ice growth process. Transactions of Oceanology and Limnology, 2017(2): 48-52. [高宁, 乔玲敏, 张岩等. 乌梁素海结冰过程中总磷的迁移过程研究. 海洋湖沼通报, 2017(2): 48-52.] |
| [16] |
Li WP, Teng F, Yang WH et al. Spatial distribution characteristics and pollution assessment of ice-water pollutants during the ice-sealing period in Wuliangsuhai. Journal of Irrigation and Drainage, 2020, 39(2): 122-128, 144. [李卫平, 滕飞, 杨文焕等. 乌梁素海冰封期冰——水中污染物空间分布特征及污染评价. 灌溉排水学报, 2020, 39(2): 122-128, 144.] |
| [17] |
Yu AX, Zhang Y, Gao N et al. Migration law of substance in water icing process. Journal of Yantai University: Natural Science and Engineering Edition, 2020, 33(3): 365-372. [于爱鑫, 张岩, 高宁等. 水体结冰过程中物质的迁移规律. 烟台大学学报: 自然科学与工程版, 2020, 33(3): 365-372.] |
| [18] |
Evans LK, Nishioka J. Accumulation processes of trace metals into Arctic Sea ice: Distribution of Fe, Mn and Cd associated with ice structure. Marine Chemistry, 2019, 209: 36-47. DOI:10.1016/j.marchem.2018.11.011 |
| [19] |
Gough AJ, Mahoney AR, Langhorne PJ et al. Sea ice salinity and structure: A winter time series of salinity and its distribution. Journal of Geophysical Research: Oceans, 2012, 117(C3): C03008. DOI:10.1029/2011JC007527 |
| [20] |
Sun X, Li X, Li JR. Distribution characteristics of different forms of nitrogen, phosphorus and phytoplankton in the whole season of Wuliangsuhai Lake. Ecological Science, 2019, 38(1): 64-70. [孙鑫, 李兴, 李建茹. 乌梁素海全季不同形态氮磷及浮游植物分布特征. 生态科学, 2019, 38(1): 64-70.] |
| [21] |
Jing T, Zhang S, Zhao SN et al. Distribution and migration characteristics of salinity in ice-water-sediment in Lake Ulansuhai. J Lake Sci, 2019, 31(4): 969-975. [姜涛, 张生, 赵胜男等. 乌梁素海盐分在冰-水-沉积物间的分布及迁移特征. 湖泊科学, 2019, 31(4): 969-975. DOI:10.18307/2019.0424] |
| [22] |
Zhang Y, Ren FY, Tang YQ et al. Migration of iron and manganese ions during ice melting. China Environmental Science, 2021, 41(5): 2391-2398. [张岩, 任方云, 唐元庆等. 融冰过程中铁离子和锰离子的迁移规律. 中国环境科学, 2021, 41(5): 2391-2398. DOI:10.3969/j.issn.1000-6923.2021.05.047] |
| [23] |
Chen MY, Zhuo YY, Feng L et al. Phase-field simulation of ice crystal growth by anisotropy influence on freeze concentration process. Journal of China Agricultural University, 2015, 20(3): 197-202. [陈梅英, 卓艳云, 冯力等. 各向异性强度对冷冻浓缩过程冰晶生长影响的相场法模拟. 中国农业大学学报, 2015, 20(3): 197-202.] |
| [24] |
Zhang Y, Li CY, Shen HT et al. Total nitrogen migration in Wuliangsuhai Lake during ice growth process. Advances in Water Science, 2013, 24(5): 728-735. [张岩, 李畅游, Shen HT等. 乌梁素海湖泊冰生长过程中总氮的迁移规律. 水科学进展, 2013, 24(5): 728-735.] |
| [25] |
Li CY, Cheng L, Wang TF et al. Nitrogen and phosphorus diffusive fluxes across the sediment-water interface before and after dredging typical areas of Baiyangdian Lake. Acta Scientiae Circumstantiae, 2021, 41(4): 1401-1409. [李成瑶, 程立, 王同飞等. 白洋淀典型区域清淤前后沉积物的氮磷扩散通量研究. 环境科学学报, 2021, 41(4): 1401-1409. DOI:10.13671/j.hjkxxb.2020.0331] |
| [26] |
Zhang Y, Li CY, Zhang S et al. Analysis on polluting characteristics in Hulun Lake during ice-on period and its application in field of water treatment. Ecology and Environmental Sciences, 2011, 20(S2): 1289-1294. [张岩, 李畅游, 张生等. 呼伦湖冰封期污染特征分析及对水处理的意义. 生态环境学报, 2011, 20(S2): 1289-1294.] |
| [27] |
Wang XY, Yu LH, Wang F et al. Analysis on the characterristics of contaminant migration in period of ice sealed in Baotou Nanhaizi. Environmental Chemistry, 2017, 36(4): 867-874. [王晓云, 于玲红, 王非等. 包头南海子湿地冰封期污染物迁移特征分析. 环境化学, 2017, 36(4): 867-874.] |
| [28] |
Lv HZ, Li CY, Shi XH et al. Pollutant distribution under different conditions in Lake Ulansuhai ice-water system. J Lake Sci, 2015, 27(6): 1151-1158. [吕宏洲, 李畅游, 史小红等. 不同条件下乌梁素海污染物在冰-水体系中分布规律的模拟. 湖泊科学, 2015, 27(6): 1151-1158. DOI:10.18307/2015.0621] |
| [29] |
Jiang HQ. Experimental study on spatial distribution of nutrient salts in the ice of Lake Wulaingsuhai and their release during melting[Dissertation]. Hohhot: Inner Mongolia Agricultural University, 2011. [姜慧琴. 乌梁素海营养盐在冰体中的空间分布及其在冻融过程中释放规律的试验研究[学位论文]. 呼和浩特: 内蒙古农业大学, 2011. ]
|
| [30] |
Ding DW, Li ZJ, Meng GL et al. Introduction to engineering sea ice. Beijing: Ocean Press, 1999. [丁德文, 李志军, 孟广琳等. 工程海冰学概论. 北京: 海洋出版社, 1999.]
|
| [31] |
Zhang HX. Progressive freezing seawater desalination method and microscopic mechanism[Dissertation]. Beijing: Beijing University of Civil Engineering and Architecture, 2019. [张皓兴. 基于渐进冷冻过程的海水脱盐方法及微观机理研究[学位论文]. 北京: 北京建筑大学, 2019. ]
|
| [32] |
Li X, Li CY, Li WP et al. Temporal and spatial distribution of different species of nitrogen in Lake Wuliangsuhai, Inner Mongolia. J Lake Sci, 2009, 21(6): 885-890. [李兴, 李畅游, 李卫平等. 内蒙古乌梁素海不同形态氮的时空分布. 湖泊科学, 2009, 21(6): 885-890. DOI:10.18307/2009.0620] |
| [33] |
Quan D, Zhang S, Shi XH et al. Impact of water environment factors on eutrophication status of Lake Ulansuhai based on monitoring data in 2013-2018. J Lake Sci, 2020, 32(6): 1610-1619. [全栋, 张生, 史小红等. 环境因子对乌梁素海水体营养状态的影响: 基于2013-2018年监测数据的分析. 湖泊科学, 2020, 32(6): 1610-1619. DOI:10.18307/2020.0604] |
| [34] |
Parinet B, Lhote A, Legube B. Principal component analysis: An appropriate tool for water quality evaluation and management—application to a tropical lake system. Ecological Modelling, 2004, 178(3/4): 295-311. DOI:10.1016/j.ecolmodel.2004.03.007 |
| [35] |
Jiang XY, Li CY, Shi XH et al. Spatial and temporal distribution of chlorophyll-a concentration and its relationships with environmental factors in Lake Ulansuhai. Ecology and Environmental Sciences, 2019, 28(5): 964-973. [蒋鑫艳, 李畅游, 史小红等. 乌梁素海叶绿素a的时空分布及其与环境因子的关系. 生态环境学报, 2019, 28(5): 964-973.] |
| [36] |
Feng XY, Li X, Liu RX et al. Relationship between phytoplankton and ecological environment during the ice-season of Wuliangsu Lake. Yellow River, 2021, 43(9): 100-105, 170. [冯雪瑶, 李兴, 刘瑞霞等. 乌梁素海冰封期浮游植物与生态环境响应关系. 人民黄河, 2021, 43(9): 100-105, 170.] |
| [37] |
Chen XJ, Li X, Li JJ. Pollution indicator species and evaluation of water quality in Wuliangsuhai Lake. Ecological Science, 2021, 40(3): 231-237. [陈晓江, 李兴, 李佳佳. 乌梁素海浮游植物污染指示种及水质评价. 生态科学, 2021, 40(3): 231-237.] |
| [38] |
Sun X, Li X, Gou MM. Phytoplankton community structure characteristics and its influencing factors before and after freezing and thawing in Wuliangsuhai Lake. Ecology and Environmental Sciences, 2019, 28(4): 812-821. [孙鑫, 李兴, 勾芒芒. 乌梁素海冻融前后浮游植物群落结构特征及其影响因素分析. 生态环境学报, 2019, 28(4): 812-821.] |
| [39] |
Wang SY, Zhang XX, Tian SM et al. Study on phytoplankton community structure characteristics and its influencing factors of lakes in arid regions of the Yellow River Basin during ice-sealing period. Journal of Hydraulic Engineering, 2020, 51(9): 1070-1079. [王司阳, 张笑欣, 田世民等. 黄河流域干旱区湖泊冰封期浮游植物群落结构特征及影响因子研究. 水利学报, 2020, 51(9): 1070-1079.] |