长江源区水文气象要素变化及其与大尺度环流因子关系研究

长江源区水文气象要素变化及其归因研究一直备受全球关注,现阶段研究多侧重于水文气象要素时空变化特征分析,针对长江源区水文气象要素与大尺度环流因子相互关系的研究不足。论文利用Mann-Kendall法、去趋势波动分析法和小波分析法,探究长江源区1957—2012年水文气象要素趋势性、波动性和周期性变化规律,分析水文气象要素与大尺度环流因子的相关关系,通过研究水汽通量揭示大尺度环流因子对水文气象要素变化的驱动机制。结果表明：20世纪90年代,长江源区气候暖干化,进入21世纪后,长江源区气候暖湿化趋势明显;长江源区水文气象要素序列具有正长程相关性,长江源区气候未来会继续呈现暖湿化变化趋势。长江源区水文气象要素都存在着1~5、10~24和25~45 a三种时间尺度周期变化规律。南亚季风是影响长江源区降水量和流量较为重要的大气环流因子,南亚季风驱动下的西南方向气流是长江源区主导气流和水汽来源。     

粉煤灰中氨氮的测定方法研究

从浸提、干扰去除和显色3个方面对纳氏试剂分光光度法进行优化改进,建立了一种用于粉煤灰中氨氮测定的适宜方法,并利用浸提完全度和精密度实验对该方法了进行了评价。优化后的方法为:按固液比1∶10加入0.05 mol/L H_2SO_4振荡浸提30 min,再加入1.5 mL酒石酸钾钠溶液(500 g/L)和1.5 mL NaOH溶液(5 mol/L)去除金属离子干扰,最后加入1.5 mL纳氏试剂进行显色。粉煤灰浸提后残渣的蒸馏液中未检测出氨氮,说明浸提效果较为完全。同一样品的8次平行测定结果的相对标准偏差为6.10%,说明该方法稳定可靠。     

汉江(丹江口坝下-兴隆段)水体中微塑料的赋存特征

河流作为内陆微塑料进入海洋的重要途径,其微塑料污染问题受到广泛关注. 为了解南水北调中线一期工程调水及梯级水利枢纽运行条件下,汉江(丹江口坝下-兴隆段)水体中微塑料的赋存状况,以该河段河道的表层水体以及王甫洲、崔家营、兴隆水利枢纽库区的表层、中层、底层水体为研究对象,通过野外采样调查,分析水体中微塑料的赋存特征. 结果表明:①汉江(丹江口坝下-兴隆段)表层水体中微塑料丰度的范围为4 467~8 400 n/m3,平均值为(6 260±1 431) n/m3,崔家营和兴隆水利枢纽库区中层水体中微塑料丰度均显著高于表层和底层水体. ②汉江(丹江口坝下-兴隆段)表层水体中微塑料粒径主要分布在[200, 500) μm,占比为42.5%;且随水深增加,微塑料粒径有增大趋势,崔家营水利枢纽库区底层水体、兴隆水利枢纽库区中层及底层水体中微塑料粒径均以[500, 1 000) μm为主. ③汉江(丹江口坝下-兴隆段)表层水体中观测到的微塑料以纤维状为主,占比为65.2%,但微塑料形状在水利枢纽库区随水深发生显著性变化,即随水深增加,纤维状的微塑料占比下降,碎片状的微塑料占比增加. ④汉江(丹江口坝下-兴隆段)表层水体中微塑料聚合物类型以尼龙为主,占比约为65.9%,但王甫洲、崔家营、兴隆水利枢纽库区中层及底层水体中尼龙的占比均有所下降,平均值分别为57.3%和43.1%. 研究显示,水利枢纽库区中的微塑料有在水体中层聚集的趋势,其粒径、形状和材质在不同水层的分布也有所不同,今后还需要对微塑料在水利枢纽库区中的沉降机制进行深入研究,以系统揭示微塑料在水利枢纽运行条件下的环境行为与输移规律.      

长江源区主要河流水化学特征、主要离子来源

通过开展水环境调查并结合历史数据,分析了长江源区主要河流水体主要离子分布特征,揭示了长江源区主要河流水化学类型及其主要控制因子,阐明了长江源区主要主要离子来源,同时评价了长江源区主要河流水体的适用性.结果表明,长江源区河流水体主要阳离子的平均含量高低依次为：Na⁺>Ca²⁺>Mg²⁺>K⁺,其中Na⁺和Ca²⁺的平均含量分别占总阳离子含量的65.9%及18.8%.主要阴离子的平均含量高低顺序依次为：Cl^->HCO₃^->SO₄^2->NO₃^-,其中Cl^-和HCO₃^-的平均含量分别占总阴离子含量的47.6%及32.9%.长江源区主要河流水化学类型为Na-Cl、Ca-HCO₃和Ca-SO₄.水化学特征主要受蒸发结晶和岩石风化作用控制,主要离子来源于岩石风化.不同河流水化学特征存在一定差异,其中当曲水化学类型主要为Ca-HCO₃和Ca-SO₄,主要受岩石风化控制,主要离子来源于碳酸盐溶解.沱沱河和楚玛尔河水化学类型主要为Na-Cl,主要受蒸发结晶控制,主要离子来源于蒸发岩的溶解.通天河主要水化学类型为Na-Cl和Ca-HCO₃,主要受岩石风化和蒸发结晶控制,主要离子来源于蒸发岩、碳酸盐和硅酸盐的溶解.长江源区河流水体硬度相对较高,当曲水质宜用于灌溉,但是沱沱河和楚玛尔河及通天河水质建议慎用于灌溉,且不宜直接饮用.研究成果以期为长江源区水资源保护与利用提供基础支撑.     

复合金属改性生物炭对水体中低浓度磷的吸附性能

通过FeCl_3和KMnO_4溶液对果壳生物炭进行浸渍改性,探索复合改性生物炭(Fe:Mn=1:1)对低浓度磷的吸附性能.结果表明,铁锰复合改性生物炭对低浓度磷的吸附效果远远大于铁改性及锰改性; SEM和FT-IR测定表明,铁锰复合改性后生物炭表面可能存在铁锰氧化物和铁氢氧化物.在磷浓度为0. 5 mg·L~(-1)、温度为298 K、固液比(mg∶L)为500时,吸附量为0. 96 mg·g~(-1).当溶液的pH为4～10,均具有较高的去除率和吸附量.等温吸附实验数据符合Freundlich方程,为多层吸附.吸附热力学研究表明,ΔG~θ0、ΔH~θ 0和ΔS~θ 0,说明该吸附是自发、熵增加的吸热过程.吸附动力学分析发现,改性后生物炭在60 min内基本达到吸附平衡,吸附过程符合准二级动力学方程,以化学吸附为主.可为天然水体和污水处理厂低浓度除磷提供理论数据支撑.     

大东湖水系连通工程生态风险评价及防控对策研究

开展河湖水系连通工程生态环境效应评价研究,对于揭示水文过程及其生态环境效应具有重要意义。目前侧重于探究连通后水文水动力、水质和水生生物等要素的变化,但对于连通工程实施中的生态风险及其防控对策研究较少。因此,针对大东湖水系连通工程,结合美国环境保护署的生态风险评价框架,构建了大东湖生态风险概念模型,以大东湖水系连通工程的各湖泊为风险小区,选取底泥悬浮、水位变动、引水水质和外来物种入侵作为风险源,水环境、浮游生物和底栖生物作为风险受体。利用相对风险模型对大东湖水系连通工程的湖泊生态风险进行评价。研究结果发现,大东湖水系连通工程中,杨春湖和沙湖的相对风险值较大,约为东湖的6倍,主要原因是杨春湖和沙湖的水位变动和底泥悬浮的风险较大。在此基础上,从开展湖泊底泥疏浚、恢复水体生态功能和优化涵闸工程布局等方面提出风险防控对策。研究结果可为大东湖水系连通工程的科学实施提供决策依据。     

不同土地利用方式下侵蚀泥沙中磷释放风险评价

采集紫色土丘陵区典型小流域不同土地利用方式(包括林地、水田、旱地、农村居民点等)下的侵蚀泥沙和降雨径流样,测定泥沙的生物有效磷(Olsen P)、磷吸持饱和度(DPS)和降雨径流的溶解性活性磷(SRP).结果表明,泥沙Olsen P和DPS与降雨径流SRP平均浓度呈显著的折线关系.通过折线模型计算出侵蚀泥沙磷释放的风险阈值为Olsen P 32mg/kg和DPS 28%.当泥沙Olsen P和DPS大于其阈值时,磷向水体释放的环境风险大大增加.不同土地利用方式下侵蚀泥沙中磷的释放环境风险差异显著.农村居民点沟渠泥沙的磷释放风险较大,是径流水体的磷源,林地和水田沟渠泥沙是径流水体的磷汇,旱地和综合沟渠泥沙属于潜在的磷释放源.泥沙磷的释放潜力取决于泥沙来源和泥沙理化性质.     

三峡水库蓄水至175 m后干流沉积物磷蓄积特征及释放潜力

为揭示三峡水库首次蓄水至175 m后,干流柱状沉积物磷的蓄积特征及其影响因素,于2010年10月下旬采集了三峡水库干流云阳至秭归等5个断面柱状沉积物样品,分析了沉积物粒径、有机质、矿物成分、总磷等理化特征,采用分级提取法分析了柱状沉积物各形态磷分布特征,并对三峡水库柱状沉积物磷的释放贡献率进行估算.结果表明,三峡水库干流柱状沉积物p H在7. 3～7. 8间,总体呈中性.沉积物组成以粉砂为主,含量为49. 4%～78. 6%,黏土为20. 6%～50. 6%,含砂量低于4. 4%,各断面中值粒径沿深度呈现出阶段性地增加或降低趋势.沉积物有机质含量为12. 94～53. 43 g·kg~(-1),从云阳至秭归断面沉积物有机质含量略有增加,碳氮比在4. 00～11. 64之间.三峡水库沉积物总磷为861. 86～1 024. 54 mg·kg~(-1),同一断面沉积物总磷垂向变化较小,且没有随深度变化呈现规律性变化趋势.三峡沉积物磷形态以钙磷为主,约占总磷含量的47. 83%～73. 90%,其余各形态磷所占比例较小.不同断面间磷形态垂向变化趋势差异较大.可交换态磷、铝磷及铁磷在个别断面表层0～4 cm范围内含量相对较高,而在16～20 cm处大部分断面沉积物各形态磷均不随深度发生变化.在同一深度下,不同断面生物可利用磷(可交换态磷、铁磷、铝磷之和,Bio-P)的含量及相对含量沿程分布趋势较为明显,从云阳至秭归断面均表现为沿程增加趋势. Bio-P相对含量为2. 78%～7. 05%,整体而言,三峡水库干流沉积物内源释放风险较小.沉积物生物可利用磷与有机质含量呈显著正相关(P 0. 05,N=50),有机质的分布和转化将影响三峡水库沉积物中磷的迁移和转化.     

青弋江流域不同级别河流底栖动物群落结构研究

2013年8月对青弋江流域不同级别河流底栖动物进行了调查。共采集到底栖动物60种，隶属于39科58属。从1级到4级河流，种类数表现出逐渐减少的趋势，分别为46、39、36和16种。1~3级河流中种类数最多的均是水生昆虫，4级河流中种类数最多的是软体动物。整个流域底栖动物密度和生物量分别为382 ind./m2和3643 g/m2。不同级别河流中，2级河流底栖动物密度最大，4级河流密度最小，且二者存在显著差异；2级和4级河流底栖动物生物量都较高，且显著高于1级河流。在功能摄食类群方面，整个流域以刮食者和过滤收集者为主。随着河流级别的增加，刮食者相对密度和相对生物量表现出先增加后下降的趋势；撕食者在1、2级河流所占比例较高；直接收集者和过滤收集者在1级和4级河流中所占比例较高     

河长制在促进完善流域生态补偿机制中的作用研究

河长制平台在促进完善流域生态补偿机制方面具有非常重要的作用,是实现流域水环境可持续管理的关键突破口。本研究梳理了完善流域生态补偿机制的必要性,分析了利用河长制平台完善流域生态补偿机制的可行性,并以跨界断面监测为技术衔接点,以完善跨界断面的设置、考核指标和考核目标作为突破点,利用河长制的高位推动、组织体系和部门联动,从技术方法、监测体系和补偿方式三个方面提出了完善流域生态补偿机制的建议:一是发挥河长制科技支撑作用,完善流域生态补偿技术方法;二是发挥河长制部门协同作用,完善流域生态补偿监测体系;三是发挥河长制统筹兼顾作用,完善流域生态补偿方式。