我国南方桉树人工林区水库沉积物污染物的分布特征及迁移规律

桉树人工林区水库水体大面积泛黑引发的水质安全问题是目前关注的热点问题之一,我国南方地区尤其是广西南宁市90%以上的饮用水源水库周边都大量种植桉树,且很多都出现不同程度的水体泛黑现象.已有研究表明水库沉积物对上覆水Fe~(2+)、Mn~(2+)、S~(2-)和DOC的迁移转化过程起着重要作用,探究水体污染物在沉积物-水界面附近的分布特征与迁移规律对揭示库区泛黑机制具有重要意义.本研究利用柱状泥样分层分析方法和高分辨率原位被动采样技术,于2018年7～12月在我国南方典型泛黑水库天雹水库开展3次实验,分析沉积物中铁、锰、硫化物和有机质的分布特征及季节性变化规律,并重点研究泛黑期沉积物间隙水Fe~(2+)、Mn~(2+)、S~(2-)和DOC的剖面分布规律及迁移方向.结果表明:①桉树人工林区水库沉积物中铁和锰含量丰富,远超过全国土壤背景值.表层沉积物中铁、锰和TOC含量随季节同步增加,主要来源于水库周边桉树林区物质(残落物、腐解液和土壤颗粒)的输入与沉降;②桉树人工林区水库泛黑期沉积物间隙水中Fe~(2+)(16.99 mg·L~(-1))和DOC(36.80%)含量显著高于湖泛体系沉积物(12.15 mg·L~(-1)和10.78%),Fe~(2+)/S~(2-)与Mn~(2+)/S~(2-)比值均大于300,缺氧条件下沉积物中以铁锰氧化物的还原反应为主;③桉树人工林区水库沉积物中Fe~(2+)扩散通量[27.4～33.5 mg·(m~2·d)~(-1)]分别是太湖、阿哈水库和红枫湖的32.6、 4.9和30.8倍,具有更强的Fe~(2+)内源释放能力,且间隙水中Fe~(2+)与DOC(r0.904,P0.01)显著正相关,沉积物中铁还原产物与有机质的络合反应是水库突发性泛黑的重要成因之一.     

南方泛黑水库Fe、Mn及硫化物的迁移规律研究:以南宁天雹水库为例

Fe和Mn是氧化还原敏感元素，厌氧与有氧均会造成Fe、Mn及硫化物沉积物释放和形态转化，导致水质恶化，目前鲜有研究将泛黑与Fe、Mn及硫化物迁移规律耦合。选取广西壮族自治区南宁天雹水库为研究对象，于2018年3-12月对水库不同深度进行采样，分析水库水质的季节性变化特征以及对Fe、Mn、硫化物迁移转化规律的影响。结果表明:热分层结构主要受气温变化影响，分层期温跃层形成导致垂向理化性质差异，形成底部低温厌氧环境。独特的红土壤结构使Fe和Mn具有更强的内源释放能力，在降雨冲刷及长期厌氧影响下Fe和Mn底层大量释放，浓度达到0.76，1.47 mg/L，高浓度Fe抑制了硫化物释放（0.005 mg/L）。泛黑期分层破坏引发垂向对流混合，复氧使Fe、Mn及硫化物形态转化，向上迁移同步产生FeS、MnS等致黑物质，触发表层产生泛黑现象，后续开展黑水触发机制与物质甄别研究是解决泛黑问题的关键。