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。     

水布垭水库水体碳时空变化特征及其影响因素分析

为了评估大型水库对河流碳循环的拦截作用,选择清江流域最上游水布垭水库为典型案例,采用德国元素公司vario TOC分析仪对定期采集水样进行分析,研究新建大型水库水体碳时空分布特征及其影响因素。结果表明,水布垭水库表层水体总碳、总无机碳、溶解有机碳和颗粒有机碳平均含量分别为26.665、24.089、2.141和0.438 mg/L,在水库年内蓄水阶段呈现显著的峰值,其空间分布格局在支流库湾和坝前典型断面表现出显著的差异,在水体碳中总无机碳占据主导地位,与湖泊水体碳时空分布特征极为相似。由于受到人类活动和自然环境的双重影响,水体无机碳则与水体电导率指标具有较强的相关性,溶解有机碳则与水体温度具有直接的关系,而数量最少的颗粒有机碳则与水体叶绿素含量具有弱相关关系。研究成果可以为理解水库碳循环过程机制提供数据支持,对于开展大坝建设的河流碳循环影响评估具有重要参考意义。     

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。     

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.     

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。     

丹江口水库及其入库支流水体中微塑料组成与分布特征

微塑料污染是当前环境科学关注的研究热点.为探究国家一级水源保护区丹江口水库中微塑料的赋存状况,以水库及其入库支流表层水体为对象,于2019年丰水期进行采样调查分析,研究该区域的微塑料丰度、形状和类型,并结合丹江口水库的水文水动力条件揭示其微塑料空间分布特征.结果表明,丹江口水库水体中微塑料颜色各异,主要形状有颗粒、碎片、薄膜以及纤维类这4类,其中碎片类占比为84.2%,棕色和透明微塑料最为常见,而不同形状微塑料丰度空间分布差异明显;丰水期,水库库区微塑料平均丰度7248 n·m^-3,丹库的微塑料含量显著高于汉库;库区与支流中微塑料粒径大小主要在75~4703 μm之间,微塑料丰度随粒径的增加而下降,其中73.4%的微塑料粒径在500 μm以下;就微塑料材质而言,尼龙在丹江口水库中最普遍,数量比例为36.4%;其次是聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）等.     

电动导排间隙水脱除底泥内源氮的性能

以电动土工合成材料（EKG）作为电极,采用电动导排间隙水装置,在室内模拟了氮素污染底泥修复过程,研究了间歇通电（12h On/12h Off）和持续通电2种工作模式下脱除底泥内源氮的效果,分析了底泥不同形态氮在修复过程中的迁移转化特征.实验底泥体积为0.06m³,含水率为72.82%,总氮（TN）,氨氮（NH₄⁺-N）和硝酸盐氮（NO₃^－-N）初始浓度分别为2350.16,1635.38和297.02mg/kg.在电压梯度为1V/cm条件下修复8d后,间歇通电和持续通电模式下间隙水导排量分别为8535和8370mL,重力流约占总排水量的80.43%~82.02%.电迁移是底泥中不同形态氮迁移的主要驱动力,间歇通电和持续通电模式下TN脱除量分别为544.48和552.26mg,其中80.71%和78.02%的TN从阴极排出.经过电动导排间隙水修复实验后,底泥含水率下降了4.95%~6.16%,间歇通电和持续通电模式下NH₄⁺-N的去除率分别为40.41%、39.27%,NO₃^－-N的去除率分别为25.82%、27.94%.综合考虑TN去除率和能耗2个因素,间歇通电是一种效益较高的模式,修复后底泥TN去除率为32.61%,电能消耗为15.57（kW·h）/m³.     

电动脱除孔隙水削减底泥内源磷的效果研究

选择污染严重的底泥为研究对象,采用基于孔隙水脱除的电动修复装置,进行了底泥脱水排磷实验,探究了电动脱除孔隙水的底泥减磷效果,分析了底泥各形态磷在电动脱除孔隙水中的迁移转化过程.结果表明：电动脱水过程中阴极总脱水量为5740mL,远大于阳极（2121mL）,但脱水中总磷浓度为阳极大于阴极,80%以上的磷从阳极排出,电迁移在电动脱水排磷中起主要作用,通电使排磷总量增加了70%以上,其中在0.25V/cm的电压梯度下修复18d的条件下,排磷量最大;电动脱水排磷效率在通电48h内达到最高[0.73mg/（kW·h）],随后急剧减小;经过电动脱水排磷后,底泥含水率下降了14.07%,底泥总磷降幅最高可达231.92mg/kg,底泥中交换态磷（Ex-P）、铁结合态磷（Fe-P）、闭蓄态磷（Oc-P）、钙结合态磷（Ca-P）平均脱除率分别为80.01%、14.75%、40.65%和19.22%,其中阳极酸化导致氧化铁的溶解和Ca-P的释放,故阳极附近Oc-P、Ca-P降幅较大,而阴极碱化使Fe-P释放,故阴极附近Fe-P降幅较大.经计算可知,通过电动脱除孔隙水,底泥中生物可利用性磷（Ex-P+Fe/Al-P）平均下降了14.12%,底泥内源磷释放的风险得以降低.