三峡库区次级河流回水区环境因子对藻类生长影响的模拟实验研究

从三峡库区次级河流139m回水区采集水样,选用L9(34)正交表进行藻类培养试验,以Chla最大浓度作为指标选择适合藻类生长的适宜条件.结果表明,当控制水样温度为20℃、光照为8000lx、活性磷酸盐和溶解无机氮浓度分别为2.86μmol·L-1、85.71μmol·L-1时藻类生长最好;磷为限制该水域藻类生长的营养元素,藻类生长氮磷元素适宜摩尔比约为30:1.在适宜生长条件下,对数期藻细胞比生长率达到1.03d-1,稳定期Chla最大浓度达到110mg·m-3.     

三峡库区次级河流营养状态及营养盐输出影响

通过对三峡库区15条次级河流TP、TN、Chla、高锰酸盐指数、SD和浮游植物的测定,分析了次级河流的营养状态及营养盐输出状况.结果表明,次级河流TN、TP、高锰酸盐指数、Chla含量和SD差异较大,SD范围为0.45～1.5 m,TN含量范围为0.65～4.27 mg·L^-1,TP含量范围为0.011～0.432mg·L^-1,高锰酸盐指数范围为0.657～5.37mg·L^-1,Chla值范围为0.57～12.2mg·m^-3.次级河流受到不同程度污染,水体中N含量丰富,部分次级河流富营养化的限制因子为P.利用综合营养状态指数法评价了次级河流富营养化程度,结果表明3条达到轻度富营养化,2条为贫营养,10条河流为中营养.次级河流藻类7门67属129种,种类数以硅藻、绿藻和蓝藻最多.浮游植物的群落类型以硅-绿藻型、硅-蓝藻型和蓝-绿藻型为主,种类和数量随水域不同而呈现差异,水体营养特征为浮游植物响应型.15条次级河流年排放TN、TP和高锰酸盐指数分别为3.14×１０⁵ t、1.76×１０⁴ t和2.74×１０⁵ t.三峡水库完工后,由于次级河流河口区水体流速减缓,富营养化趋势可能加重.     

三峡库区丰都段回水区营养状态及其浮游植物识别初探

2016年对三峡库区丰都段两条长江一级支流回水河段的TP、TN、Chla、CODMn、SD进行监测,利用综合营养状态指数法评价了回水区的富营养化程度。结果表明,营养状态指数为44.22~51.07,处于轻度富营养和中营养状态。用流式细胞术对回水区浮游植物藻类进行初探,结果表明,赤溪河高跳蹬断面鉴别出优势藻种为绿藻、硅藻和蓝藻;龙河以及赤溪河的溜沙坡断面优势藻类均为绿藻。     

重庆市主城区次级河流总氮总磷污染特征分析及富营养化评价

为掌握重庆市主城区次级河流水环境状况,于2013年4月~2014年3月,在重庆市主城区选取6条典型次级河流测定水体理化指标,开展水体总氮(TN)、总磷(TP)污染特征分析及富营养化评价.结果表明:16条河流TN、TP污染较为严重,不同季节TN、TP均超过国际认可的发生水体富营养化临界值;富营养状态指数评价结果表明,各季节所有河流都处于富营养化状态,富营养化程度排序为:盘溪河清水溪跳蹬河花溪河伏牛溪朝阳河.2各次级河流TN、TP季节变化情况较为显著,为春、冬季TN、TP质量浓度高,夏、秋季TN、TP质量浓度低;3河流在各季节TN、TP从上游向下游增加趋势比较明显,污染物沿河流不断聚集,污染物质量浓度递增率最大达到1.25 mg·(L·km)-1.因此,进一步深入研究城市次级河流污染特征对城市水体污染控制具有重要意义.     

三峡水库两条支流水-气界面CO2、CH4通量比较初探

三峡水库是亚热带气候背景下的超大型水库,其水生生态系统碳循环过程存在显著的时空异质性.本研究于2010年6月～2011年5月对三峡水库两条支流(龙溪河、澎溪河)水-气界面CO2、CH4通量特征进行了1 a的定位跟踪观测与比较分析.研究发现,位于三峡水库库尾变动回水区的龙溪河CO2、CH4通量年均值分别为(7.30±1.89)mmol·(m2.h)-1、(0.11±0.095)mmol·(m2.h)-1.而位于三峡水库库中常年回水区的澎溪河CO2、CH4通量年均值分别为(0.71±0.46)mmol·(m2.h)-1、(0.007 4±0.001 7)mmol·(m2.h)-1.龙溪河的温室气体通量水平显著高于澎溪河,季节性变化剧烈,幅度也显著大于澎溪河.相比澎溪河,龙溪河回水区极不稳定的水力、生境条件让浮游植物难以稳定生长,其水体固碳能力显著受限;加之龙溪河受淹区域土壤有机质、全氮含量以及单位流域面积内污染负荷程度均显著高于澎溪河,共同导致了龙溪河温室气体通量水平普遍高于澎溪河流域.两条支流CH4通量的主要影响因素仍需进一步研究.     

三峡库区澎溪河与磨刀溪电导率等水质特征与水华的关系比较

三峡库区北岸最大一级支流自三峡大坝2003年蓄水以来,频繁暴发水华,而毗邻的一级支流磨刀溪却少有水华暴发.本文以澎溪河和磨刀溪作为研究对象,于2014年春季和夏季三峡库区水华高发期对两条河流同时采样,对比分析两条河流水体水质以及叶绿素a(Chl-a)含量的时空变化,探索澎溪河水华暴发机理.结果表明:澎溪河Chl-a含量较磨刀溪高,澎溪河春季Chl-a最大值为60.5μg·L~(-1),夏季Chl-a最大值仅7.8μg·L~(-1);磨刀溪Chl-a变化趋势与澎溪河相反,磨刀溪春季Chl-a含量为2.92μg·L~(-1),夏季Chl-a达到7.48μg·L~(-1).澎溪河与磨刀溪春季和夏季节水体温度分层,为温跃层+滞温层模式,而没有混合层;两条河流Chl-a含量均位于水深10 m温跃层.澎溪河春季总氮(TN)、总磷(TP)平均值为2.305 mg·L~(-1)和0.053 mg·L~(-1),夏季为1.673 mg·L~(-1)和0.097 mg·L~(-1);磨刀溪春季为1.875 mg·L~(-1)和0.075 mg·L~(-1),夏季为1.79 mg·L~(-1)和0.054 mg·L~(-1).TN、TP水平均超过了国际公认发生富营养化的阈值;水体氮磷含量与Chl-a浓度并无显著相关性,营养盐并不是藻类生物量的限制性因素.然而在水体电导率的规律方面,两条河却存在很大的差异;春季,磨刀溪上游上层水体(0~10 m)电导率只有下游和长江干流的75%,来自长江干流的回水可覆盖至磨刀溪中游(断面MD03),与Chl-a在此处密集保持一致;夏季电导率和回水区分布与春季相似.与磨刀溪不同,澎溪河春季上游电导率为下游和干流的150%,长江干流回水可到PX04与PX05之间,上游高电导率对应着高Chl-a含量;澎溪河电导率与藻类生长分布表现出显著正相关关系,水体中除N、P营养盐外的其它离子对澎溪河水华暴发起重要作用.     

松花湖水质空间差异及富营养化空间自相关分析

为识别中国东北地区最大的人工湖——松花湖水质空间差异与富营养化的空间分布特征,运用方差分析与因子分析对丰满水库主库区、松花江三湖保护区实验区和蛟河回水区这3个区域2017年的水质采样检测结果进行了分析,运用综合营养状态指数法评价了湖区的营养状况,采用空间自相关分析对松花湖湖区富营养化水平的空间相关性与聚集度状况进行了研究.主要结果如下：①方差分析结果表明,除溶解氧（DO）与叶绿素a（Chla）外,总氮（TN）、总磷（TP）、水温（WT）和pH值在松花湖3个区域内存在显著性差异（P<0.05）,其中TN与TP区域差异最为明显;②因子分析结果表明,气候条件因子（WT）、营养盐因子（TN、TP）与藻类生物量因子（Chla）变化主导着湖区水质的变化;③综合营养状态指数法结果表明,松花湖湖区营养状态整体为轻度富营养化,3个区域的富营养化水平由强到弱依次为：蛟河回水区 > 丰满水库主库区 > 松花江三湖保护区实验区;④全局空间自相关的结果表明,湖区富营养化水平整体呈现显著的正空间自相关关系,由于区域富营养化水平影响范围较大,松花湖富营养化水平的空间异质性不强;⑤局部空间自相关的结果表明,蛟河回水区的中部及北部地区是湖区富营养化水平的热点（高/高集聚）区域（P<0.01）,松花江三湖保护区实验区的中部是湖区富营养化水平的冷点（低/低集聚）（P<0.05）.因此进行松花湖水环境治理时,应将富营养化防治的重点区域落在蛟河回水区与丰满水库主库区.     

三峡水库不同运行状态下支流澎溪河水-气界面温室气体通量特征初探

水电是具有显著减排效益的清洁能源形式,但水库潜在的温室气体效应近年来备受关切,在一定程度上影响了人们对水库清洁能源属性的认识.本研究分别于2010年8月水库低水位运行期及12月高水位运行期,对三峡库区典型支流——澎溪河上游温泉至下游双江6个沿程断面进行水样的采集及温室气体通量的监测研究.结果表明,在河流纵向上,表层水体水温、pH逐渐沿程增加,而CO2分压(pCO2)和碱度(TA)则有相反趋势.在低水位的8月,开县以下断面CO2通量为负,且浮游植物可能是控制水体CO2通量及营养盐的关键因素之一.澎溪河回水区CO2通量相对天然河道背景断面(温泉)平均降低了3.26 mmol.(m2.h)-1,而CH4通量却大幅度增加了.在高水位运行的12月,澎溪河各断面均为CO2释放通量,CH4通量相比低水位则明显降低.相比较天然河道的温泉断面,澎溪河回水区在高水位运行状态下CO2与CH4通量分别增加了4.16mmol.(m2.h)-1和0.007 mmol.(m2.h)-1.初步的净通量分析发现,该水域较加拿大实验水库的净通量特征低.     

三峡水库成库后支流库湾营养状态及营养盐输出

三峡水库成库后,对受成库影响的12条主要支流库湾营养状态及营养盐输出状况进行了初步研究.结果表明,支流库湾总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数、叶绿素a含量和透明度差异较大,透明度范围为0.10～3.5 m,TN含量范围为0.535～7.47 mg·L-1,TP含量范围为0.016～0.835 mg·L-1,高锰酸盐指数范围为1.55～5.88 mg·L-1,叶绿素a范围为1.38～23.7 mg·m-3.支流受到不同程度污染,水体中N含量丰富,部分次级河流富营养化的限制因子为P.利用相关分析方法,分析了叶绿素a与营养盐之间的关系,叶绿素a与高锰酸盐指数呈显著正相关(r=0.6242,p＜0.01).利用综合营养状态指数法评价了次级河流富营养化程度,结果表明,5月和6月份分别有5条和8条支流达到富营养化水平,其余河流为中营养.三峡水库蓄水后,支流库湾的富营养化程度较成库前严重.12条次级河流排放TN、TP、高锰酸盐指数和NH4 -N分别为668、26.7、890和99.2 g·s-1.三峡水库完工后,因支流库湾区水体流速进一步减缓,富营养化趋势将加重.     

梁塘河浮游动物的空间分布及其与环境因子的关系

为研究重污染河流浮游动物分布及其与环境因子的关系,于2013年6—8月系统调查了梁塘河的水生态环境,分析浮游甲壳动物的空间分布特征及其与环境因子的相关性. 结果表明:梁塘河各采样点的营养状态指数均大于70,水体为超富营养状态. 共鉴定出浮游甲壳动物23种,其中枝角类13属15种,桡足类8属8种,枝角类生物量占浮游甲壳动物总生物量的53.17%,桡足类生物量占46.83%,主要优势种为短尾秀体溞(Diaphanosoma brachyurum)、微型裸腹溞(Moina micrura)、长额象鼻溞(Bosmina longirostris)、台湾温剑水蚤(Thermocyclops taihokuensis)和广布中剑水蚤(Mesocyclops leuckarti). 根据主成分分析结果,梁塘河可分为3类河段,其中ρ(NH₄+-N)较高的河段内微型裸腹溞占绝对优势,其生物量达到0.46 mg/L;ρ(Chla)较高的河段内短尾秀体溞占绝对优势,其生物量达到0.30 mg/L. 浮游动物的Shannon-Wiener多样性指数与透明度、ρ(Chla)均呈显著负相关,回归方程分别为y=-3.3x+4.22和y=-0.015x+4.20. 研究显示,ρ(NH₄+-N)、ρ(Chla)和浮游动物的Shannon-Wiener多样性指数可以作为水质评价的重要指标.      

三峡水库香溪河库湾拟多甲藻的昼夜垂直迁移特性

2008年4月3日08:00—4日08:00在三峡水库香溪河库湾5个监测点对拟多甲藻(Peridiniopsis sp.)进行了24 h连续监测,以研究拟多甲藻的昼夜垂直迁移特性,并解释拟多甲藻水华表层水体表观颜色昼夜变化的原因. 结果表明:拟多甲藻在12 m水深以上水柱中存在明显的周期性昼夜垂直迁移特性,00:00—16:00拟多甲藻向表层水体迁移并聚集,最大上移速度约为2 m/h;16:00—00:00拟多甲藻向下部水体迁移,最大下移速度约为4 m/h;拟多甲藻的昼夜垂直迁移是导致拟多甲藻水华表层水体表观颜色不断变化的主要原因. 水体中各层叶绿素a质量浓度〔ρ(Chla)〕昼夜变化较大,用单层ρ(Chla)不足以评价藻类水华暴发程度;均深叶绿素a质量浓度〔ρ(A.D. Chla)〕的昼夜变化不大,能够综合表征藻类迁移水柱中藻类的现存量,可以作为河道型水库拟多甲藻水华暴发程度的评价指标.      

三峡库区城市江段总体水环境质量综合评价

根据对1999年长江三峡库区10个主要城市江段的12个监测断面(不考虑大肠菌群时为16个断面)的水质监测结果,采用综合污染指数法(P值法)对各监测断面、城市江段以及库区总体水环境质量进行了综合评价.结果表明,库区水质主体上是属于轻度污染,少数水域属于中度污染,个别情况下有重污染;主要污染区域为重庆主城区、长寿、涪陵和万州;主要污染物是大肠菌群、TP、非离子氨和石油类.     

QUAL2E模型在长江重庆段水质模拟中的应用研究

QUAL2E模型是美国国家环境保护局(USEPA)推出的一个河流综合水质模型。三峡成库后,由于河道的水文特性将发生重大变化,长江重庆主城区段水环境也将发生变化。但成库后长江重庆主城区段水文特征与目前平水期相当。因此,以长江重庆主城区段平水期水质为原型,应用QUAL2E模型对成库后的水质进行了模拟和预测。选用水温、溶解氧、叶绿素a作为模拟预测指标,并对模拟结果进行了验证,结果表明预测值与实测值的相关性较好。为QUAL2E模型在长江的多参数水质模拟上进行了探索,可供参考。     

三峡水库营养状态评价标准研究

采用一维水力学模型和30年的系列水文数据,计算了三峡库区干流及其主要支流在不同来水条件下的月滞留时间和月平均流速,通过统计不同类型滞留时间和流速的发生概率,综合计算了库区的富营养化敏感指数,对三峡库区水体的敏感类型进行了划分,将库区水体分为河流型、过渡型和湖泊型3种.根据三峡水库营养状态调查结果,统计分析了过渡型和湖泊型水体的营养指标分布概率、富营养化阈值及其与叶绿素a的回归关系,确定了库区过渡型和湖泊型2种水体的营养指标分级标准值,提出了三峡水库营养指标指数值的确定方法和权重大小,对三峡水库不同类型敏感区的营养状态进行了综合评价,分析了评价结果与同期监测的浮游植物密度的相互关系,从而对三峡水库的评价标准和评价方法的科学性进行了验证.结果表明,三峡水库富营养化敏感程度从库尾至库首逐渐增加,三峡库区长江在银杏沱以上江段为河流型水体,在银杏沱至坝前江段为过渡型水体,位于丰都县以下的支流的回水区以湖泊型水体为主.分别制定了三峡水库过渡类型区和湖泊类型区的营养状态标准值,依据该标准所开展的营养状态综合评价结果与浮游植物数量具有显著的相关性,其中湖泊类型区的营养化程度高于过渡类型区,与三峡水库的现实状态相符合.     

三峡库区库中干流及支流水体夏季二氧化碳分压及扩散通量

以三峡库区库中干流以及主要支流——梅溪河为研究区,于2013年5月对该区域水体中溶解二氧化碳分压(pCO2)进行了走航观测.结果表明,夏季梅溪河表层pCO2为6.8~7.5 Pa,三峡库区库中长江干流表层pCO2为201.4~210.2 Pa.在库区干、支流交汇的过渡区水体剖面上,表层水体pCO2最低为53.5 Pa,随着水深增加,pCO2急剧增大,在3 m处达到约210Pa后基本保持不变.通过计算,库区支流梅溪河和库区干流表层水体的CO2释放通量分别为-7.48 mmol·(m2·d)-1和39.58 mmol·(m2·d)-1.结果表明,库区支流梅溪河表现为大气中CO2的"汇",而库区干流表现为CO2的"源",库区干、支流水体在CO2的释放上有显著差异.     

三峡库区大宁河藻细胞昼夜垂直迁移研究

旨在准确为三峡库区藻华预警提供基础数据,本研究于2011年7月底在三峡库区大宁河流域进行藻细胞昼夜垂直迁移试验.结果表明,大宁河在此期间,藻细胞主要以绿藻、蓝藻、硅藻和甲藻为主;藻细胞在水体中的分布不均匀,72.5%～76.2%的藻细胞集中在0.5～4.0 m水体之间,0～0.5 m处藻细胞较少,占垂直水体藻密度的7.5%～16.3%,白天藻细胞Morisita指数(MI)为1.41～1.97,夜晚MI指数为1.17～1.55,叶绿素a白天MI指数为1.31～1.59,而夜晚MI指数为1.17～1.39.藻细胞在水体中存在明显的昼夜垂直迁移现象,该现象主要发生在0.5～4.0 m水体之间.水体中的藻密度受营养盐的影响较小,与可溶解性总磷显著相关(r=0.89),藻密度主要受温度、pH值和导电率影响,藻密度与温度、pH值和导电率呈极显著相关,相关系数分别为0.96、0.97和-0.99.     

水流条件巨大变化对有机污染物降解速率影响研究

以三峡库区江段主要有机污染水质指标BOD₅为例,通过经验分析与计算,深入研究三峡水库建成前后水流条件巨大变化对BOD₅生化降解系数K₁的影响,并建立了与水流条件相关的经验关系式.研究表明,三峡水库建成以后,随着水位抬高,流速减缓,单位时间内BOD₅降解速率K₁将明显减小.      

重庆三峡库区生态补偿标准差别化模型构建及应用研究

生态补偿是当前国际公认的重要的生态环境保护手段,但如何表征、量化和确定生态补偿标准,完善生态补偿机制,仍是当前生态补偿研究中的一个重要而未解决的问题.本研究以重庆三峡库区后续发展过程中不同本底类型的典型样区为研究对象,通过对重庆三峡库区各区域的自然和经济条件的分析,基于生态系统服务价值法和机会成本法,构建生态补偿标准化模型,引入差异系数,对重庆三峡库区各区域的生态补偿标准进行测算,科学制定各区域生态补偿分配标准.结果表明:位于库区西南段的主城区(包括渝北区、江北区、渝中区、江津区和北碚区等),这些区域经济实力雄厚,社会经济差异系数较大,但由于机会成本较低,受到自然价值和区域公平差异系数的影响较小,所以最终生态补偿额度比较低;三峡库区北段(巫山县、巫溪县、云阳县、奉节县和开县)的生态补偿额度较高,主要原因是机会成本大,受差异系数影响,理论损失成本大,但在这些地区的自然资源比较丰富,适合开展旅游行业,增加经济收入,缩小与其他区县的社会经济差距.