三峡库区小江支流沉积物硝化反硝化速率在蓄水期和泄水期的特征

三峡库区是新形成的生态系统,沉积物特征较之成库前有显著改变;研究库区小江支流——南河沉积物的硝化与反硝化过程可以为库区氮素管理提供科学依据,而反季节蓄水和泄水,沉积物-水界面硝化与反硝化速率特征鲜见报道.实验选取库区开县南河沉积物为研究对象,在2015年泄水期(8月)和蓄水期(11月)采集上、下游以及南河与小流域菁林溪交汇处沉积物样品,测定其理化指标;同时通过实验室模拟沉积物水环境,以乙炔抑制法测定泄水期与蓄水期沉积物的硝化反硝化速率.结果表明,蓄水期沉积物总氮(total nitrogen,TN)、铵态氮(ammonium nitrogen,NH_4~+-N)、硝态氮(Nitrate nitrogen,NO_3~--N)及总有机碳(total organic carbon,TOC)等理化指标均显著高于泄水期(P0.05),这说明蓄水期有外源物质入库;沉积物硝化速率在蓄水期[194.06μmol·(m~2·h)~(-1)]显著高于泄水期[16.52μmol·(m~2·h)~(-1)],且硝化速率与沉积物理化特征(TN、NH_4~+-N、NO_3~--N、TOC)存在显著正相关;沉积物反硝化速率则与硝化速率相反,泄水期[647.20μmol·(m~2·h)~(-1)]高于蓄水期[24.04μmol·(m~2·h)~(-1)],其与沉积物理化指标(TN、NH_4~+-N、NO_3~--N)呈显著负相关.     

淹水-落干与季节性温度升高耦合过程对消落带沉积物氮矿化影响

为揭示淹水-落干循环及季节性温度升高耦合过程对三峡支流消落带沉积物氮矿化的影响,根据野外调查,选取三峡支流澎溪河上游和下游两个水文断面,150、160和170 m这3个水位高程的沉积物样品,根据库区水文和气温特征,进行淹水-落干控温培养,分析沉积物氮矿化速率和累积量变化.结果表明与低水位高程相比,高水位高程(170 m)消落带总氮和铵态氮含量相对较低,而硝态氮含量较高.沉积物净氮矿化累积量和矿化速率均表现为落干期高于淹水期,且不同水位高程净氮矿化速率均随时间延长而下降.落干期净氮矿化累积量与沉积物总碳含量和碳氮比显著正相关,而淹水期与之负相关(P0.001).沉积物净氮矿化速率在落干期对温度升高敏感(Q_(10)1),而淹水期低水位高程对温度升高不敏感(Q_(10)1).可见,冬季淹水期温度升高对氮矿化影响较小,氮累积且释放缓慢.夏季落干期温度升高加速了氮矿化过程,增加了二次淹水后无机氮素输入水体和水体富营养化的风险.     

三峡水库支流汝溪河河口水体汞的时空变化特征

为探究三峡水库水位调度过程中支流河口汞的变化特征,选取三峡库区腹心地带的典型支流汝溪河河口为研究区域,设置4个断面,分别于蓄水期(9～10月)、淹没期(11～12月)、退水期(2～3月)及落干期(5～6月)这4个时期分层采集水样,分析了水样中的总汞(THg)、颗粒态汞(PHg)、溶解态汞(DHg)、活性汞(RHg)、总甲基汞(TMeHg)及溶解态甲基汞(DMeHg).结果表明,汝溪河口区域THg和TMeHg的质量浓度与中国其它水库或天然水体相接近.不同深度水体中DHg和TMeHg的质量浓度存在显著性差别,其原因是水体中的DHg和TMeHg可能来源于沉积物的再悬浮.对比同时期不同断面各形态汞质量浓度的差别,发现蓄水期长江干流来水方向的不同将导致河口区域THg和PHg的质量浓度分布不均;退水期河口水体中的颗粒物会吸附并携带大量的PHg,导致水体中THg的质量浓度明显高于其它时期.水位较为稳定的淹没期和落干期TMeHg的质量浓度明显高于其它两个时期,表明稳定的水位可能更有利于水体中甲基汞的积累,而水体的剧烈扰动会明显降低水体中TMeHg的质量浓度.     

云南小江流域中上游泥沙特征及模型试验

通过对长江上游小江流域的地质地貌和方文气象背景分析，并结合动力学模型进行了分析试验研究，试验中，对水流、泥沙及其运动过程按野外勘测资料和试验要求进行了合理的简化。通过研究提出了小江流域中上游泥沙的活动规律及产沙条件，为小江引水工程的改造提出了有科学依据的可行的实施方案。     

苏州河七条支流建闸控制工程水环境影响分析

利用苏州河及其支流的的水文水质调查资料综合分析苏州河水系统控制和污染源分布特点，指出苏州河的支流污水汇入是苏州河污染的主要原因。在此基础上，建立苏州河水系一维非恒定流河网水动力学模型与一维河网动态水质模型，对苏州河七条支流建闸控制工程后的水环境影响进行计算、分析与评价，预测建闸后对黄浦江各水厂的水质变化和苏州河、蕴藻浜以及七条支流的水质变化。预测结果：七条支流建闸后，苏州河及其支流的水质有所改善，污水在苏州河内回荡有所减轻，排向黄浦江的速度加愉。另外，污水以蕴藻浜排向黄浦江，缩短了污水在黄浦江输移的距离，黄浦江沿岸水厂水质大大改善，污水在黄浦江内回荡的时间也有所减少，但是七条支流及蕴藻浜的水体污染会加重。根据预测结果，提出水资源调度方案、解决七条支流及蕴藻浜水污染加重的对策措施。     

三峡水库支流水体富营养化现状及防治策略

三峡水库蓄水以来,受干流回水顶托的影响,支流回水区由天然河流演变为库湾,水体自净能力大幅下降,自2003年起库区多条支流富营养化严重并多次发生水华。三峡水库实施175 m蓄水以及受上游新建水库的影响,库区支流水文条件改变,富营养化程度进一步加重。综合了2010年起实施175 m蓄水后连续7年库区支流富营养化状态的相关研究资料,对库区水体富营养化现状及评估预测方法进行分析,结合库区污染源及污染处置情况探讨了库区支流富营养化发展趋势,并对富营养化防治策略提出了相关建议,以期为三峡库区富营养化综合治理,确保水环境安全提供指导。     

三峡蓄水对小江CODCr、NH3-N及TP纳污能力的影响

三峡蓄水后的高水位条件下,长江支流小江回水区水域水文情势发生变化,流速减小,水域污染物浓度本底值发生变化,水环境参数与天然河道相比改变很大,纳污能力受到很大的影响.根据小江水功能区划及水功能区水质目标,分析计算蓄水前后CODCr、NH3-N及TP纳污能力总量的逐月值和年总量.结果表明:每月的CODCr、NH3-N、TP的纳污能力受流量、流速、水位和水质控制目标的影响,蓄水后每年CODCr纳污能力总量减少约20.59%,NH3-N的纳污能力总量减少约22.22%,TP的纳污能力总量减少约23.08%.小江回水区水域纳污能力减小是蓄水后富营养化现象增多的重要因素之一.     

水污染指数法在湘江长沙段支流水质评价中的应用分析

以湘江长沙段支流17个常规监测断面2016~2018年水质监测数据为基础,运用水污染指数法对其水质状况进行评价,并与单因子评价法、综合污染指数法的评价结果进行比较分析。结果表明:水污染指数法能够同时满足水质类别评价和水质定量评价,且评价结果与传统方法基本保持一致,该方法在湘江长沙段主要支流水质评价中具有较好的适用性。     

三峡小江回水区蓝藻季节变化及其与主要环境因素的相互关系

三峡水库支流回水区富营养化和水华近年来备受关注.通过对库区小江流域回水区段蓝藻群落组成及丰度的监测研究发现,2007年5月~2008年5月小江回水区共鉴定出蓝藻15属,40种,其细胞密度均值为(23.50±10.30)×105cells.L-1,占藻类总密度的24.1%,生物量均值为(768.70±287.40)μg.L-1,占藻类总生物量的8.9%.蓝藻丰度季节变化明显,春末夏初为蓝藻的繁盛期,盛夏后蓝藻丰度逐渐下降,并在冬季达到全年最低水平.鱼腥藻、平裂藻、束丝藻、席藻、微囊藻是常见蓝藻,它们的细胞密度总和约占蓝藻细胞总密度的79.1%,生物量总和约占蓝藻总生物量的77.6%,是小江回水区蓝藻的优势种群.对蓝藻丰度和营养物、温度、透明度、真光层深度等环境因素的相关性分析发现,小江回水区蓝藻生长对无机态氮、磷的吸收利用显著,且蓝藻生长摄取硝态氮可能比利用氨氮更加明显.温度升高、水下光学透射性能下降有利于蓝藻细胞密度和生物量的增加.结合研究同期水文、气象条件的观测结果,发现在降雨、径流的作用下,水土流失严重的小江回水区氮、磷营养物同泥沙一起输入水体,为蓝藻生长提供丰厚的物质基础.受泥沙颗粒的影响,水体混浊度提高而真光层深度减少,蓝藻自身对低光照、高浊条件的敏感性及其悬浮生长机制促其能够在上层水体大量生长并形成优势.     

三峡小江回水区磷素赋存形态季节变化特征及其来源分析

磷被普遍认为是富营养化的限制性因子,但河道型的三峡水库支流回水区在变化的水动力条件下磷的季节变化有其独特性.对2007年3月～2008年3月三峡小江回水区磷素的跟踪观测结果进行了分析.研究期间小江回水区总磷(TP)平均浓度为(61.7±2.7)μg·L~(-1),虽然各采样断面磷浓度差异不大,但其季节变化明显,大体上冬季最高、夏季较高、春季次之、秋季较低.颗粒态磷占TP平均浓度的54.05%,是TP的主要组成部分.结合同期对叶绿素a、悬浮无机颗粒物、悬浮有机颗粒物、河口流量、河口水位等主要环境变量的跟踪观测结果发现,颗粒态磷以吸附于泥沙颗粒表面或同矿质相结合的无机形态为主,并在降雨、径流的作用下进入水体使水中TP含量增加,该现象在低水位运行状态下更加明显.而在高水位运行条件下水动力条件的改变使磷素赋存形态向溶解态形式转变.小江回水区藻类生长对溶解性磷酸盐的生物利用过程十分明显,溶解性磷酸盐浓度同叶绿素a显著负相关.TP亦同叶绿素a呈负相关关系.研究认为,降雨、径流强度的加大及水位的降低虽然带来丰富的营养物,但亦使河道型的回水区水体更新周期缩短;而悬浮颗粒浓度升高导致的水体光学透射性能的下降以及洪水脉冲带来的不稳定的生长环境却阻碍了浮游植物的进一步生长和繁盛,这两方面综合作用的结果可能是小江回水区TP-Chla负相关的原因.