三峡水库蓄水前后大宁河水体中营养盐时空分布及水质变化趋势探讨

通过分析历年监测资料,研究了三峡工程蓄水前后大宁河水质时空变化状况。结果表明：整体上三峡工程蓄水前后大宁河水质类别未发生变化,营养盐指标中氨氮较蓄水前有明显的下降;其它营养指标变化较复杂;从上游至下游,各营养盐指标呈上升趋势,较长江干流营养盐水平要低;另外受干流回水顶托,致使水流回水区流速变缓,部分河段出现了富营养化现象。     

三峡工程库区巫山段干支流水质变化分析研究

文章采用巫山县环境监测站2002年到2008年监测资料,对三峡工程蓄水后库区巫山段水质进行了评价与分析。结果表明：蓄水后三峡库区长江干流巫山段总体水质良好;未受到重金属、石油类和挥发性酚类物质污染;总氮和总磷指标偏高;水体处于中营养状态水平。蓄水后一级支流总磷、总氮指标升高,水质类别上升,水质有恶化的趋势;水流变缓,气候条件和营养盐浓度适宜,在一级支流回水敏感区的部分河段爆发了“水华”,富营养化的潜在风险升高。在营养水平和气候条件相当的情况下,支流回水区常爆发“水华”而干流未出现“水华”现象,说明水动力条件是发生水体富营养化的主要诱发因子。     

三峡库区蓄水后支流回水段富营养化研究

为掌握三峡水库蓄水后支流回水段的营养特征及其变化情况，2004年4月分别对大宁河、神女溪、抱龙河与大溪河回水段水体进行了富营养化调查和监测，调查监测的项目包括透明度、总氮、总磷、高锰酸盐指数和叶绿素a等重要指标。并运用综合营养状态指数法对监测结果进行了评价与相关性分析，初步研究了支流回水段水体的水质状况。结果表明库区支流回水段的营养盐浓度并不比长江干流高，但库区支流回水段的中下游区域已经发生了轻度富营养化；相关公式的建立有助于掌握支流回水段的水质状况；叶绿素a与氮、磷等营养盐呈现较好的正相关关系，与透明度和电导率则呈较显的负相关关系。     

三峡水库干流倒灌对支流库湾营养盐分布的影响

三峡水库蓄水后,库区普遍存在干流水体倒灌支流的现象。为探明干流倒灌对支流库湾水动力学特性及其营养盐分布的影响规律,于2010年对库区4条典型支流库湾水流速度、水深、总氮(TN)、总磷(TP)等进行了监测。监测结果表明,干支流以异重流形式进行水体交换;大宁河、磨刀溪、小江3条支流库湾水体TN、TP浓度均低于干流水体;香溪河库湾水体TN浓度同样低于干流水体,但库湾上游水体TP浓度高于干流水体;受干流倒灌影响,支流库湾水体主要营养盐空间分布不均,营养盐浓度高的干流水体倒灌进入库湾,对其影响范围内的支流水体的营养盐起到补给作用。     

三峡库区蓄水后支流回水段富营养化研究

2004年4月期间分别对大宁河、神女溪、抱龙河与大溪河回水段水体进行了富营养化调查和监测,并运用综合营养状态指数法对监测结果进行了评价与相关性分析,初步研究了支流回水段水体的水质状况.结果表明库区支流回水段的营养盐浓度并不比长江干流高,但库区支流回水段的中下游区域已经发生了轻度富营养化;相关公式的建立有助于掌握支流回水段的水质状况;叶绿素a与氮磷等营养盐呈现较好的正相关关系,与透明度和电导率则呈较显著的负相关关系.     

三峡支流大宁河库湾水质分布变化原因及其生态效应

为探讨三峡支流大宁河库湾水体水质分布变化的原因及其产生的生态效应,从大宁河库湾污染源、三峡干支流水体交换等视角,建立三峡干流与大宁河库湾交换水量的计算公式,监测大宁河库湾表层水样水质的逐月变化情况,重点分析不同调度期三峡干支流水体交换变化驱动下大宁河库湾水质时空分布的响应变化.结果表明:①三峡干流回水倒灌、大宁河上游来流是大宁河库湾水量、TN、TP等的主要来源,干流表层水体EC（电导率）、ρ（TP）和ρ（TN）均高于大宁河上游来流.②蓄水期至高水位期,在干流回水倒灌作用和库湾水量滞留作用的影响下,库湾表层水体EC、ρ（TP）和ρ（TN）高值分布向上延伸至距离入江口0~20 km及以上的库湾水域.泄水期至低水位期,干支流交换水量为负值,表示库湾流出水量高于干流回水倒灌水量.这两个时期库湾表层水体EC、ρ（TP）和ρ（TN）高值分布首先集中于距离入江口0~5 km的库湾水域,随后向库湾中游方向延伸,可能因泄水后期、低水位期仍有少量干流回水从中表层方向倒灌以及库湾中游藻密度高引起.③5-9月距离入江口0~20 km的库湾中游、下游水域藻密度明显高于其他时期其他水域,与水温适宜、非氮非磷限制的营养结构[TN/TP（摩尔比）为30~40]促进藻类生长繁殖有关.研究显示,不同调度期干支流水体交换是驱动大宁河库湾水质分布变化的重要因素,进而库湾水体氮、磷营养结构的时空变化一定程度上影响着浮游藻类生长分布.      

三峡库区表层沉积物营养盐时空变化及评价

三峡工程开建以来,三峡水库长江干支流水文形势发生了重大变化,水体流态及悬浮物沉降条件的改变可能导致库区表层沉积物性状的改变.对2000~2015年三峡水库长江干流江津至坝址段和嘉陵江、御临河、乌江、小江、大宁河、香溪河等主要入库支流河口表层沉积物中营养盐含量水平、时空变化及污染状况分析和评价.结果表明:干流表层沉积物中总磷各断面含量平均值在678.2~928.6 mg·kg~(-1)之间,总氮质量分数平均值在0.203%~0.362%,钾元素质量分数平均值在1.74%~2.37%之间,有机质质量分数平均值在0.94%~1.54%之间;支流河口表层沉积物中总磷各断面含量平均值在490.1~832.3 mg·kg~(-1)之间,总氮质量分数平均值在0.257%~0.495%,钾元素质量分数平均值在1.69%~2.32%之间,有机质质量分数平均值在1.21%~2.27%之间.干支流绝大部分断面表层沉积物中总磷、钾均值与背景值基本相当,但总氮均值明显高于背景值、有机质均值则显著低于背景值.干支流各断面沉积物中营养盐含量未表现出明显的岸别差异;不同的营养盐在沉积物中含量沿程变化趋势呈现出较明显的差异.不同水期干支流沉积物中营养盐含量存在一定程度的波动;蓄水对表层沉积物中营养盐含量影响有限,未出现明显地随蓄水进程而进一步富集现象.有机指数和有机氮污染评价结果表明,三峡库区表层沉积物环境状况以较清洁为主,仅个别支流和局部时段会呈现较明显的有机污染现象,但均存在较明显的有机氮污染.三峡库区表层沉积物中营养物质存在一定的生态风险,营养物质生态风险主要来自TP和TN.     

三峡水库试验性蓄水前后大宁河富营养化状态比较

基于大宁河试验性蓄水阶段(2005-09～2007-09)和正常运行阶段(2008-09～2010-09)的监测数据,对大宁河试验性蓄水前后富营养化状态进行比较,在此基础上运用Carlson的"二维坐标理论"和数理统计分析方法,探究大宁河富营养状态限制因素.结果表明,和试验性蓄水阶段相比,正常运行阶段整个研究区域TSITP呈显著上升趋势,从大宁河回水末端至长江干流,增加幅度沿程依次为23.29%、19.57%、15.58%和14.12%;TSISD和TSITN维持稳定;TSICHL总体维持稳定,仅回水末端(S1)呈上升趋势,上升幅度为17.34%.从长江干流至大宁河回水末端,TSITN、TSITP和TSISD这3个营养状态指数均呈现沿程降低的趋势;TSICHL呈现回水区(S2)和出水口(S3)较高,长江干流(S4)和回水末端(S1)较低.试验性蓄水前后各水文期特征基本呈现一致.TSITN和TSITP水文期特征表现为:汛限期、泄水期>高水位运行期>蓄水期;TSICHL水文期特征表现为:汛限期>蓄水期、泄水期>高水位运行期;TSISD水文期特征表现为:汛限期、泄水期>蓄水期>高水位运行期.正常运行期和试验性蓄水期相比,TSITN、TSITP和TSICHL在各个水文期之间的差异变小.长江干流和大宁河总氮和总磷已经超过了富营养化状态的临界值,因此营养盐并不是水体富营养化状态的限制因素;非藻类浊度控制水下光衰减而成为限制藻类生产力的关键因素.非藻类浊度和水下光照分布受到水文学特征季节动态的强烈干扰.     

三峡水库蓄水期支流水体营养盐来源估算

通过对蓄水前后三峡水库库首支流香溪河沉积物-上覆水中的氢氧同位素和氮磷营养盐的测定,分析了蓄水前后沉积物-上覆水氢氧同位素和氮磷营养盐的分布特征,并利用二元线性混合模型计算了长江干流（CJ River）和古夫源头（GFYT）的贡献率.结果表明,整个蓄水期沉积物以源的形式向上覆水体释放NH₄⁺-N、DTP、PO₄^3--P,以汇的形式吸收上覆水体中的NO₃^--N.利用营养盐贡献率公式进一步分析得到,蓄水前沉积物-上覆水中氮营养盐主要来源于CJ干流,其中以DTN和NO₃^--N最为显著,蓄水后GFYT的贡献率明显上升,其中3号和4号采样点最为明显,其中DTP在蓄水前后几乎均以GFYT为主要来源,PO₄^3--P在蓄水前则以CJ干流为主要来源,蓄水后以GFYT为主要来源.说明尽管蓄水期库湾水体在较大程度上受干流倒灌影响的支配,但对于沉积物-上覆水而言受GFYT的影响更为显著.     

大宁河水生态系统健康评价

随着人口增长及社会经济的发展,河流水生态系统健康受到严重威胁.为了解大宁河水生态系统健康状况,选取大宁河2011-2015年水体水质[水温、pH、SD（透明度）、ρ（DO）、ρ（COD_Mn）、ρ（TN）、ρ（TP）]与水生态[藻密度、ρ（Chla）]9个主要指标,构建了大宁河水生态系统健康评价指标体系,运用基于熵值法的综合健康指数法对其水体生态系统健康状况进行综合评价.结果表明,2011-2015年,大宁河水生态系统健康状况整体呈亚健康状态,有50.89%的监测样本处于亚健康状态,枯水期健康状态好于丰水期.大宁河各监测断面CHI（综合健康指数）值的季节变化特征为丰水期低于枯水期;年际变化特征为从2011-2015年CHI值呈先升后降的变化趋势,健康状态呈先转好后转差的变化趋势,大宁河水体富营养化趋势明显;空间变化特征为丰水期和枯水期CHI最低值主要位于中下游的白水河、龙门和菜子坝断面,河流水质与人类活动强度密切相关.研究显示,影响大宁河水生态系统健康的关键因子为营养盐指标[ρ（TN）、ρ（TP）]和有机物指标[ρ（COD_Mn）].      

三峡水库蓄水后小江水环境容量的变化

三峡水库蓄水后的高水位条件下,长江支流小江回水区的水文情势发生了变化,流速减缓,水域污染物本底浓度值因回水涌入而改变,水环境参数与天然状态有很大区别,对小江水域的水环境容量造成很大的影响.根据小江的水功能区划及水功能区水质目标,采用垂线平均的二维水流、水质数学模型,计算蓄水前后CODMn、TN和TP水环境容量的逐月值和年总量.结果表明:受污染物降解系数减小和蓄水后水质目标值减小的影响,与蓄水前的自然状态相比,蓄水后CODMn的水环境容量总量减少约24.15%,TP的水环境容量总量减少约82.72%,TN的水环境容量由蓄水前不受限制变为蓄水后受到限制.水环境容量的减少是三峡水库蓄水后小江水域富营养化现象增多的重要因素之一.      

嘉陵江河口段枯水期水质分析

对嘉陵江河口段2010年2,3,4月枯水期选取总磷（TP）、叶绿素a（Cha）含量、pH值、溶氧量等作为指标进行水质检测分析。结果表明：随着降雨量的持续减少、气温的回升、蒸发的加快、水位的下降等使得干旱期嘉陵江富营养化有加重的趋势。4月份嘉陵江降雨增加、旱情有所缓解,各项指标出现一个相对稳定的下降,同时在温度上升、营养盐输入等大环境的影响下各富营养指标会有一个相对稳定的上升。三峡大坝建成后富营养化成为水环境突出问题之一,特别是对干旱期内嘉陵江富营养化应引起足够重视,加强监督保护嘉陵江生态相对稳定。     

Eutrophication and algal blooms in channel type reservoirs: A novel enclosure experiment by changing light intensity

To explore eutrophication and algal bloom mechanisms in channel type reservoirs, a novel enclosure experiment was conducted by changing light intensity (LI) in the Daning River of the Three Gorges Reservoir (TGR). Square enclosures (side 5.0 m) were covered on the surface with shading materials of different thickness, and with their bases open to the river. Changes and characteristics of the main eutrophication factors under the same water quality and hydrodynamic conditions but different LI were evaluated. All experimental water samples were neutral and alkalescent, with high nitrogen and phosphate concentrations, low potassium permanganate index, stable water quality, and different LI. At the same water depth, LI decreased with increasing shade material, while dissolved oxygen and water temperature were both stable. The growth peak of phytoplankton was with light of 345-4390 lux underwater or 558-7450 lux above the water surface, and water temperature of 25.6-26.5℃. Algae were observed in all water samples, accounting for 6 phylum and 57 species, with algal density changing frequently. The results showed that significantly strong or weak light was unfavorable for phytoplankton growth and the function together with suitable temperature and LI and ample sunshine encouraged algal blooms under the same water quality and hydrodynamic conditions. Correlation analysis indicated that algae reduced gradually lengthwise along water depth in the same enclosure while pH became high. The power exponent relationship between chlorophyll a (Chl-a) and LI was found by curve fitting, that is Chl-a = K(LI)ⁿ.     

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.     

三峡库区水资源污染问题及对策研究

三峡工程是举世闻名、倍受世人关注的跨世纪工程。2008年三峡大坝蓄水,江水流速将大大减缓,长江的自净能力下降,污染物的环境容量急剧下降,库区水资源的污染程度将不断增加。三峡工程的生命力不仅仅决定于三峡工程本身的工程质量,最终决定于三峡库区的生态环境质量。库区的环境质量越高,三峡工程的使用寿命就越长,库区的环境质量越差,三峡工程的使用寿命就越短。三峡库区水资源污染问题是三峡工程寿命周期的致命因素。应高度重视三峡库区水资源污染问题,尽快制定三峡库区水资源保护制度,加大库区水资源保护资金的投入,完善库区水污染治理机制。     

三峡水库退水期间大宁河“水华”监测探讨

三峡水库2011年上半年在大宁河支流白水河发生了以绿藻为主的“水华”,用DS5x便携式多参数水质测定仪进行了现场监测。通过分析发现溶解氧、pH、PCY、叶绿素4项指标成正相关的关系,在水柱监测中发现水温、溶解氧、pH、PCY、叶绿素5项指标从水面往下是递减,且5m以下趋于稳定。基于此,建议今后在水华应急监测中可以直接用现场监测指标来判断水华的严重程度。     

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.     

三峡水库氮磷污染防治政策建议:生态补偿·污染控制·质量考核

三峡水库是我国重要战略水资源库.三峡水库蓄水后,库区富营养化问题日益凸显,TN、TP成为影响库区水质的主要污染因子,其中80%~85%入库氮、磷污染负荷来自流域上游.受长江富含营养物质水质输入和流域内人类活动面源输入等共同影响,长江中下游超过80%的湖泊发生富营养化,长江口及其毗邻海域赤潮频发.因此,三峡库区及上游流域仅实施国家统一的COD和氨氮水污染物目标总量控制已不能满足流域水环境安全要求.为保障三峡水库、长江中下游湖泊和东海海域环境安全,支撑长江经济带可持续发展,应按照湖泊保护的要求,进一步深化三峡库区及上游流域氮、磷污染控制与治理.新安江是我国第一个跨省流域水质补偿试点,2010-2013年,为加强新安江水污染防治,提高流域生态环境保护水平,中央财政、浙江、安徽两省共拨付资金12.7×108元,试点工作启动后,新安江跨界断面连续3 a水质均符合补偿协议要求,ρ（COD_Mn）、ρ（氨氮）和ρ（TP）均下降,水质恶化趋势得到有效控制.借鉴新安江流域水质补偿试点实施的成功经验,就"十三五"期间继续深化三峡库区及上游流域水污染防治问题,提出以下建议:①国家、下游和上游省（市）政府三方共同出资,建立长江流域水质补偿专项资金;②科学制订三峡水库水污染防治规划,强化三峡库区及上游流域氮、磷污染负荷控制;③建立并实施长江流域跨行政区水环境质量考核制度.