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.     

三峡库区(重庆-宜昌段)沉积物中钒的污染特征及生态风险评价

为全面了解三峡库区(重庆—宜昌段)干支流沉积物中钒的含量水平、空间分布、赋存形态、污染程度,在三峡库区采集水体沉积物样品67个,测定了沉积物中钒的含量及其化学赋存形态,并采用地积累指数法和潜在生态危害指数法进行分析和评价.结果表明:1三峡库区研究区范围内沉积物中钒的含量范围为89.4~175.2 mg·kg-1,平均值为123.7 mg·kg-1,略高于长江沉积物背景值;2库区沉积物中钒的空间分布特征主要呈现库区干流含量大于支流,干流下游沉积物中钒含量高于上游;3沉积物中钒含量的极值点出现在较发达县(区)附近,考虑其来源可能是人为源汇入;4库区沉积物中钒的赋存形态主要以残渣态为主,所占质量分数为80%~89%,并与总量呈现显著正相关关系;5沉积物中钒污染程度较小,潜在环境危害影响较弱.     

三峡库区蓄水运用期表层沉积物重金属污染及其潜在生态风险评价

为全面了解蓄水运用期三峡库区表层沉积物中重金属含量及其潜在生态危害程度,在三峡库区干流及支流共采集了24个沉积物样品,测定了Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr、As和Hg的含量,并采用地积累指数法和潜在生态风险指数法对沉积物中的重金属污染进行了评价.结果表明,三峡库区重金属元素Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr、As和Hg的平均含量分别为:76.03、59.40、137.63、0.75、46.81、86.31、18.07和0.109 mg.kg-1,均高于长江沉积物背景值.地积累指数法评价结果显示:重金属元素污染程度顺序为:Cd>Pb>Cu>As>Zn>Ni>Hg>Cr.潜在生态风险指数法评价结果表明,各重金属污染对三峡库区构成的潜在生态危害由强至弱依次为:Cd>Hg>Cu>As>Pb>Cr>Zn,其中Cd的贡献因子最大.总体上讲,三峡库区蓄水运用期处于轻微生态危害等级,并未受到明显的重金属污染.     

长江干流近岸沉积物重金属的空间分布及风险评估

采集长江干流上、中、下游人口分布密集的主要城市江段、三峡库区等19个监测断面的近岸沉积物样品,分别分析了枯水期和丰水期沉积物样品中砷、汞、铜、铅、镉、锌和锰等重金属含量在长江干流上的分布特征.结果表明,枯水期,砷和铅在三峡库区寸滩断面含量最大,铜和汞在入江口含量最大.丰水期,长江干流最上游的两个监测断面汞、砷、铜、铅4种重金属含量均较低;三峡库区砷、铜、铅3种重金属总量均较大,汞含量也较高.依据相平衡分配法和沉积物污染指数法(SPI),选取铜和铅两项参数,对长江干流近岸沉积物质量进行风险评估,结果显示,长江干流19个监测断面近岸沉积物等级均为Ⅰ类,但入江口沉积物污染指数(SPI)值最大.     

三峡库区巫山段175m试验性蓄水前后水质时空分布变化

分析了三峡库区长江巫山段2006～2009年枯、平、丰水期和2008年175m试验性蓄水加密监测水质监测数据,结果表明：长江干流水质保持相对稳定,而支流由于回水顶托,各项水文要素均发生了变化,这些水文要素的变化相应地会带来水环境要素的改变。     

黄浦江水源地水和沉积物中汞的分布

分析黄浦江水源地干流及上游支流水和沉积物中汞含量的分布特征得知,干流沉积物比较清洁,而水中汞含量普遍超标,尤其是松浦大桥取水口水质存在安全隐患,其水样汞含量超过国家Ⅱ类地表水标准(0.05 μg/L)1.40倍. 支流水环境质量恶劣,沉积物中汞含量普遍严重超标,最高值可达到环境背景值(101.20 μg/kg)的4.12倍;支流水体高强度的汞输入是导致干流水质汞超标的直接原因. 采用主成分分析和相关分析,探讨沉积物粒度和有机碳含量以及水体pH对水和沉积物中汞含量变化的影响,指出汞在水-沉积物界面的分配受生物地球化学过程和水动力作用的影响和控制. 结合实地考察,判定农村地区生活垃圾不当处置、燃煤以及化肥和农药的施用是水源地汞的主要来源.      

三峡库区巫山段175m试验性蓄水前后水质时空分布变化

分析了三峡库区长江巫山段2006~2009年枯、平、丰水期和2008年175m试验性蓄水加密监测水质监测数据,结果表明:长江干流水质保持相对稳定,而支流由于回水顶托,各项水文要素均发生了变化,这些水文要素的变化相应地会带来水环境要素的改变。     

三峡库区表层沉积物重金属含量时空变化特征及潜在生态风险变化趋势研究

三峡工程建设以来,三峡水库干支流水文形势已发生了重大变化,造成水体悬浮物沉降条件改变,可能导致库区表层沉积物性状发生变化.通过对2000~2015年三峡水库干流江津至坝址段和嘉陵江、御临河、乌江、小江、大宁河、香溪河等主要支流表层沉积物中重金属污染物含量水平、时空变化及潜在生态风险变化趋势分析,结果表明,三峡库区在2000~2015年长江干流沉积物中铜、铅、锰、砷、汞元素各断面含量平均值区间分别为46.5~85.7、43.8~65.1、784.2~910.6、8.44~11.91、0.193~0.236 mg·kg~(-1);支流沉积物中铜、铅、锰、砷、汞元素含量平均值区间分别为16.5~85.6、25.8~74.8、573.7~996.3、6.96~13.31、0.160~0.232 mg·kg~(-1).三峡水库干流局部河段左右岸表层沉积物中重金属含量存在较明显差异;铜、铅、锰、砷、汞元素在表层沉积物中含量变化趋势各异,不同水期干支流表层沉积物中重金属含量存在一定程度波动,其中汞元素变化最为明显.不同元素在不同断面随时间变化趋势不完全一致.库区沉积物中铜、铅、锰、砷等元素含量呈现显著的正相关,但砷与其他元素相关性低;汞元素与其他重金属之间无明显相关性.地累积指数法评价表明,三峡库区表层沉积物重金属总体处于较低富集水平,但汞元素污染值得注意;长江干流及除乌江外主要支流大部分时段表层沉积物重金属潜在生态风险指数变化较小,只在部分时段出现升高的情形;乌江表层沉积物重金属潜在生态风险指数2008年前处于相对较高水平,但2008年后下降并趋于稳定.     

漫湾大坝上下游沉积物重金属与营养元素分布特征及环境风险评价

研究了漫湾水电站大坝上下游11个采样断面的沉积物中的有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)和金属元素Al、As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn的含量及空间分布特征,利用地积累指数法、潜在生态风险指数法对沉积物重金属的环境风险进行了评价.结果表明,As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn的平均年含量分别为31.88、0.80、63.26、32.55、607.81、32.11、36.54、132.29 mg·kg-1,与云南省土壤背景值相比,重金属元素均出现一定程度的富集.其中,Cd和As比其他金属元素污染重,处于中-强度污染状态.在大坝上游干流中靠近大坝的断面环境风险最高,支流断面风险水平普遍低于附近的干流断面,大坝下游断面的风险值明显低于大坝上游断面.干流沉积物重金属蓄积明显受大坝建设影响,支流则受其上游区域人类活动和大坝建设的共同影响.营养元素在村庄聚集区和坝前地区含量较高,干流断面含量高于临近的支流断面,表明大坝建设和库区居民生产生活共同影响沉积物营养元素的分布.相关性分析与聚类分析表明,毒性较高的重金属元素Cd、As、Pb可以聚为一类,而且相互间呈显著正相关关系,并与OM呈正相关关系.虽然沉积物的有机污染在大部分地区呈现清洁或较清洁的水平,但是有机质可以吸附Cd和As,对沉积物的重金属污染具有增强效应.     

三峡库区典型农村型消落带沉积物风险评价与重金属来源解析

本研究以三峡库区核心区——忠县典型农村型消落带为对象,于2011年7月,采集大坝水位回落后消落带沉积物样品,分析重金属含量,评价沉积物潜在风险,解析三峡库区农村型消落带重金属来源,为库区流域面源污染物控制提供基础数据.结果表明,消落带沉积物中As、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn的变化范围分别为155~160 m:5.17~14.81、0.06~0.57、8.55~20.56、62.79~93.04、15.38~60.97、425.72~782.32、21.34~48.5、23.03~43.39、57.78~130.10 mg·kg-1;170~175 m:7.05~12.57、0.17~0.33、10.71~18.89、65.22~92.89、18.89~42.91、74.06~774.41、22.47~42.49、24.17~29.23、55.67~103.18 mg·kg-1.地累积指数(I geo)表明,155~160 m消落带沉积物重金属累积顺序为Cd>Co>Mn>As>Cu>Pb>Zn,170~175m消落带累积程度大小为Co>Mn>Cd>As.沉积物污染指数(SPI)说明,155~160 m消落带沉积物潜在风险高于170~175 m沉积物,忠县城区下游155~160 m消落带沉积物风险达到峰值.统计分析结果显示,155~160 m消落带重金属Cr、Cu、Pb和Zn主要来源于自然背景,As、Ni、Cd、Co和Mn则来源于上游来水;170~175 m消落带沉积物重金属Cr、Ni、Pb和Zn主要来自自然背景,Cd、As、Co、Mn和Cu则极有可能来源于农田面源和上游.     

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.      

库湾营养盐循环对三峡库区营养盐输运的影响:以草堂河为例

三峡水库蓄水后,库区众多支流下游形成库湾回水区,这些库湾回水区是库区水环境调整最为活跃的地区.为了探究支流库湾对于库区生源要素循环及物质通量的作用和意义,于2012年8月~2013年7月对草堂河库湾、相邻干流、支流上游水体中溶解态无机氮(DIN)、溶解态无机磷(DIP)、溶解态硅酸盐(DSi)的时空分布进行逐月现场观测.结果表明,草堂河库湾回水区营养盐的浓度与库区干流相近,二者的月变化趋势也高度一致.干流输入是库湾DIN、DIP、DSi的主要来源.草堂河库湾与干流连通性很好,干支流水体交换迅速且充分,其影响可到达库湾回水区的末端.春、夏季,干流输入的营养盐通过表层生产力在库湾截留,秋、冬季库湾中的营养盐释放并输送到干流.营养盐在库湾的这种循环过程,在一定程度上改变了库区干流不同季节营养盐输送的节律.库区支流库湾众多,其对干流物质通量的季节调配作用不容忽视.     

西苕溪支流河口水体营养盐的特征及源贡献分析

支流是干流营养物质的重要贡献源,也是流域水污染控制的关键区域.为探明西苕溪营养物质来源,有效控制该流域的水质污染,对西苕溪支流河口水质的时空变化特征及营养盐的输出通量进行了分析,利用PMF源解析模型对西苕溪10条典型支流的污染源贡献进行了定量解析.结果表明,中下游支流的TN、TP浓度高于上游支流,枯水期TN、TP浓度均值是4.25 mg·L~(-1)和0.11 mg·L~(-1),丰水期对应浓度均值为3.15 mg·L~(-1)和0.09 mg·L~(-1),枯水期高于丰水期,其时空变化较显著;支流水体的氮磷形态组成各不相同,反映支流流经区域周围土地利用的差异.污染源解析结果显示,影响西苕溪支流营养盐的污染源有农田径流、养殖废水和生活污水三类,在丰水期和枯水期,上游支流营养盐中农田径流的贡献率是40%和35%,中游养殖废水贡献率是33%和30%,而枯水期的生活污水则比丰水期贡献较多营养盐.因此,在整治改善西苕溪流域水质时,应考虑营养物的时空变化特点和支流周边环境.     

利用氮氧同位素解析赤水河流域水体硝酸盐来源及其时空变化特征

赤水河流域作为长江上游重要的水源涵养区,其生态环境状况及水环境质量备受关注。为了了解流域河水氮素来源,本次研究利用硝酸盐稳定同位素(~(15)N、~(18)O)示踪技术并结合流域土地利用类型空间分布分析了赤水河流域丰水期与枯水期干流及主要支流河水硝酸盐来源与转化过程。结果表明,流域水体NO_3~-浓度具有明显的时空变化,其中丰水期NO_3~-浓度要高于枯水期,喀斯特区域的NO_3~-浓度要高于非喀斯特区域。流域干、支流水体δ~(15)N-NO_3~-、δ~(18)O-NO_3~-季节性差异明显,丰水期支流δ~(15)N-NO_3~-差异较大,干流差异较小,而枯水期支流δ~(15)N-NO_3~-差异较小,干流差异较大。结合氮氧同位素和土地利用信息发现,丰水期支流NO_3~-受其土地利用方式的影响,其来源具有多样性;干流NO_3~-浓度则主要受支流混合作用影响。枯水期干流NO_3~-受流域人为活动影响较为显著,点源输入造成水体氮同位素分布范围较宽,主要来源表现为生活污水和土壤有机氮;而支流NO_3~-多表现为土壤有机氮来源,部分支流受流域内城镇影响,生活污水对河流NO_3~-贡献较大。流域水体氮污染控制应以农业面源氮流失为主,同时严格控制点源污染的输入。     

沙颍河流域污染控制因素及水体重金属迁移规律研究

基于沙颍河流域的水环境污染研究,利用不同污染评价指数的计算方法,针对不同水期、不同干流、不同支流河段水体样本的重金属污染特征进行分析,对沙颍河流域水环境污染控制因素及迁移影响规律进行探究,旨在为沙颍河流域水环境污染防治提出具有针对性的理论依据。结果表明：沙颍河流域整体在枯水期存在轻度Mn、Mo污染现象,流域整体污染受控于上游支流颍河和支流北汝河的污染,其中支流颍河污染的主要控制因素为Mn,支流北汝河污染的主要控制因素为Mn和Mo。污染的主要来源为矿产和工业污废水的排放,自上游至下游河段顺水流迁移转化,而流域整体呈轻度污染,污染水平主要受到pH值、溶解氧(DO)、温度(T)的影响。     

近年来淮河干流区水质变化及原因分析

频繁的水旱灾害和严重的水污染是治理淮河的两大难题,入洪泽湖口以上的淮河干流区尤其突出。本文主要分析了近年来淮河干流区的水质情况。首先简要介绍了淮河流域的自然和水环境背景,然后分析了干流区水质的时空变化趋势及其原因。最后对淮河治理存在的问题进行了总结。从总体上看,淮河流域的水污染仍十分严重,防污治污工作任重而道远。     

典型山地城市河流营养元素空间分布特征及影响因素分析:以重庆市清水溪为例

城市地表水水环境问题严重制约城市的进一步发展和市民对美好生活的向往,因此广受社会各方关注.由于地形特殊,与平原城市相比,山地城市地表水水环境特征及污染问题有其自身特点.在2019年8月和10月两次通过采集位于重庆市主城区典型山地城市河流——清水溪干支流地表水和干流河底沉积物,并监测地表水、沉积物样品中碳、氮和磷等营养元素以及其它基本理化指标.结果表明,现阶段清水溪地表水属劣Ⅴ类,在综合污染指数评价体系中属严重污染级别.在所有水质指标中,NH⁺₄和TP超标最为严重.清水溪地表水水质呈现出支流优于干流、降雨期优于非降雨期的时空分布特征.污染源、尾水/支流汇入和河流自净能力共同决定了营养元素在清水溪干流地表水中的空间分布规律.源头污水直排和中下游的污水溢流等点源污染是清水溪干流地表水最主要的污染源,面源污染对水质的影响有限,河底沉积物在河流处于不同的水量条件下会发生营养元素“汇”与“源”间的相互转化,体现出内源污染的复杂性.支流/污水处理站尾水汇入的稀释作用,以及由于山地河流地表水中高DO导致其较高的自净能力,使得干流地表水水质向下游有逐步改善的趋...     

长江中下游悬浮物稀土元素地球化学特征及其对三峡工程的响应

通过分析枯水季(2008年1月)长江中下游干流和支流(湖泊)悬浮物的稀土元素(REE)组成,探讨三峡水库的泥沙拦截对该区域沉积物组成和干、支流输沙关系的影响。结果表明:长江干流宜昌至城陵矶段的REE变异系数显著大于城陵矶以下站位,且部分站位出现显著的Ce或Eu异常,该段沉积物的物质组成存在显著差异;洞庭湖沉积物继承了长江干流的REE组成特征;鄱阳湖和汉江等支流(湖泊),与干流的REE组成存在一定的差异,通过端元混合模型估算得,观测期间鄱阳湖和汉江对长江干流沉积物的贡献分别约为58%和23%。由此可见,三峡水库的运行,导致了长江中下游枯季的物质来源和组成发生改变:中游河床出现了显著的侵蚀,汉江和鄱阳湖等支流(湖泊)对干流的物质输送相对增加。     

黄浦江上游支流污染负荷分析及防治对策

对黄浦江上游１４条主要支流的水资源特性，水量、水质和工业，、生活、农田径流、禽畜、泵站等污染源的现状进行了大量的调查，对２０００年各污染源排放量进行了预测。同时，对支流区域内污染物的产生量与影响支流水体污染的成因，及支流的污染负荷进行了分析，提出了相应的水污染综合防治对策。