三峡水库主要入库河流磷营养盐特征及其来源分析

以2004～2005年的三峡水库3条主要入库河流(长江、嘉陵江、乌江)中的水文、水质的调查参数为依据,研究了三峡水库入库河流中主要的水文变化特征、磷营养盐的季节性分布规律、形态组成及富营养化状态.结果表明,3条入库河流的流量、悬浮物呈现明显的季节性变化,丰水期的悬浮物含量明显高于枯水期.3条入库河流总磷的平均值在0.12～0.29 mg/L之间,均远远高于20世纪70年代的总磷含量,长江朱沱断面水体的磷含量高于嘉陵江北碚断面和乌江武隆断面的磷含量.总磷含量(TP)中以总颗粒态磷酸盐(TPP)为主,平均占75%以上;3个监测断面中流量、悬浮物与TP、TPP均呈显著正相关性,TPP和TP也呈显著正相关性.结果表明泥沙将颗粒态磷带入河流是主要的磷污染源,总磷的污染受面源污染影响较大.氮和磷都不是三峡水库入库河流中浮游植物的限制因子,3条入库河流中的N/P值较高(＞30),表明磷有可能被优先消耗到低值.     

不同水期洞庭湖水体中磷分布特征及影响因素

为研究不同水期洞庭湖水体中磷的分布特征及影响因素,分别于2016年1～12月对洞庭湖湖区及其入湖河流共18个代表性监测断面采集水样,分析了样品中各形态磷质量浓度.结果表明,总体上,洞庭湖水体中总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)和磷酸盐(DPO)均表现为平水期枯水期丰水期,具有明显的季节性变化特征.空间分布上,枯、平水期湖区水体磷质量浓度由西向东增加,丰水期由西向东减少.时间分布上,东、西洞庭湖和出湖口水体中各形态磷质量浓度季节性分布差异明显,西洞庭湖表现为丰水期大于枯、平水期,东洞庭湖和出湖口表现为枯、平水期大于丰水期.形态组成上,与三峡水库蓄水前不同,洞庭湖湖区及其入湖河流水体中磷以溶解态为主,DTP是TP的主要形态,DPO是DTP的主要形态.洞庭湖水体中悬浮颗粒(SS)和磷的分布有一定的协同性,各水期SS和磷质量浓度呈显著或极显著相关关系,因此认为SS是洞庭湖水体中磷季节性变化的重要影响因素.另外,南嘴断面、大小西湖断面、东洞庭湖湖区等区域受周边人类活动影响造成的水体磷污染较重,应引起高度重视.     

长江朱沱断面磷浓度与通量变化及来源解析

磷(P)是长江流域备受关注的污染物.金沙江下游向家坝水库和溪洛渡水库分别于2012年和2013年蓄水成库,极大改变了库区及长江宜宾至江津段(金沙江、岷江和长江“三江口”与三峡水库之间)水沙条件和磷的赋存及输移规律.朱沱断面是宜宾至江津段代表断面,既可以反映金沙江梯级水库及岷沱江水环境变化等所产生的综合效应,又是三峡水库的入库断面.研究了2002～2019年长江朱沱断面径流量、悬浮泥沙(SS)浓度与输沙量、磷浓度与通量[分总磷(TP)、溶解态磷(DP)、颗粒态磷(PP)]年际变化及水期特征,基于河流基流分割原理对磷的来源进行了解析.结果表明,18年来朱沱TP和PP浓度与通量丰水期高于平、枯水期;PP与SS正相关性的规律未变.从2002～2019年,TP、 PP和DP浓度与通量总体上呈先升高后下降趋势,且向家坝水库运行是SS、输沙量和TP、 PP浓度与通量下降的重要时间节点.相对于2002～2012年,2014～2019年SS与输沙量分别下降了94%和77%,TP与PP浓度分别下降了46%和70%,TP与PP通量分别下降了58%和74%,下降主要发生于丰水期,其次是平水期.两座水库形成后,...     

环太湖不同性质河流水体磷的时空分布特征

为了解不同性质河流对太湖水体富营养化的影响,于2009年2月(枯水期)、2009年5月(平水期)、2009年8月(丰水期)对环太湖三类9条河流中不同形态磷的沿程和时间变化特征进行了研究.结果表明,总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)和溶解性反应磷(SRP)质量浓度随枯、平、丰水期而呈降低趋势,可酶解磷(EHP)质量浓度随着枯、平、丰水期藻类生物量的升高而升高.受生活污水影响的河流水体中各形态磷的质量浓度都是最高的,但由于此类河流从上游到下游水体自净能力很好,其对太湖富营养化的影响最小.受工业废水影响河流在与太湖交界处各形态磷的质量浓度最大,对太湖富营养化的影响也最大.入湖河流的EHP质量浓度多数情况下远远高于SRP质量浓度,EHP对太湖蓝藻的暴发起关键性作用.     

鄱阳湖流域多尺度C、N输送通量及其水质参数变化特征

本文选取鄱阳湖流域内从初级支流到最大干流再到湖区(香溪→架竹河→赣江→鄱阳湖)这一联通水系线路为研究对象,通过对丰水期和枯水期内各级河流对应流域及鄱阳湖湖区内水体中的各形态C、N浓度进行监测,计算各级河流间C、N元素运移通量,探讨鄱阳湖流域水体C、N迁移过程机制和水质参数变化特征,为鄱阳湖流域生态系统的综合健康管理提供科学依据.结果表明:(1)鄱阳湖通江流域的C、N浓度呈明显季节变化,其中TIC、TOC、TC浓度丰水期较高,而NO_3~--N和DTN浓度枯水期较高.丰水期TC增加的主要原因是TIC增加,丰水期TN主要以非溶解态存在,而枯水期TN主要以DTN中的NO_3~--N形式存在.(2)鄱阳湖通江流域的C、N输出通量呈明显季节变化,其中香溪各形态C丰水期通量较枯水期小,架竹河、赣江各形态C丰水期通量较枯水期大,香溪、架竹河、赣江流域各形态N在丰水期通量大多较枯水期小,各形态C、N通量与径流量在99%的置信水平上呈极显著正相关关系.(3)鄱阳湖流域水体参数丰水期COND、TDS、pH小于枯水期,丰水期ORP大于枯水期.     

三峡水库总磷时空变化特征及滞留效应分析

磷是水域重要的营养或污染物质之一,主要随河川径流循环,河流大型水库建设和运行将对磷的输运和转化产生重要影响.基于三峡水库2008～2016年实测水文和水质资料,建立了总磷(TP)通量和泥沙通量的统计模型,利用模型插补TP的日过程浓度后建立了TP通量计算公式,分析了三峡水库TP浓度时空变化特征、通量变化及滞留效应.结果表明,不考虑区间小支流TP入汇影响, 2008～2012年,三峡入库TP浓度年际变化为0.196～0.290mg·L^-1,年内TP浓度变化趋势呈"M"型,具有明显的双峰特性,三峡干流上游至下游TP浓度基本表现为沿程减小,部分年份清溪场断面TP浓度高于寸滩,该时段三峡年均入库TP通量和滞留率分别为8.23万t和49.76%. 2013～2016年,三峡年均入库TP通量和滞留率明显减小,分别为4.79万t和12.03%.     

长寿湖沉积物中磷形态的季节变化特征

为进一步了解湖泊沉积物中磷形态的季节变化特征,采用沉积物磷形态SMT提取法,在2009年7月（丰水期）和11月（平水期）、2010年3月（枯水期）监测了长寿湖表层沉积物样品中不同形态磷的含量.结果表明,长寿湖沉积物中总磷（TP）含量基本表现为丰水期〉枯水期〉平水期,枯水期寿岛TP含量最高（2 960.29 mg/kg）...     

金盆水库沉积物磷的来源及分布特征

为探究分层型水源水库沉积物中磷的来源与分布特征,以西安金盆水库为对象,针对2017年3～11月金盆水库水体、沉降颗粒及沉积物柱状样品总磷(TP)含量及形态分布特征进行研究.结果表明,金盆水库主库区表层沉积物总磷含量及形态分布受水体颗粒磷(PP)沉降作用明显,相关系数r~2=0. 877 5;同时表层沉积物总磷含量还受到沉积物内部生物地球化学的共同作用. 6～8月金盆水库水体藻类剧烈繁殖演替,繁殖过程中大量失去活性、死亡的藻类不断向底部水体沉积,形成以藻类等颗粒磷为主导的内源污染,沉降颗粒总磷含量达(753. 51±17. 11) mg·kg~(-1),表层沉积物总磷含量随之增加,以铁铝结合态非活性磷(NaOH-nrP)为主; 9～11月进入汛期,径流水体携带大量泥沙等负荷较大的污染物汇入水库,使得水体颗粒磷浓度相应增大,然而由于单位质量泥沙中总磷含量占比较小,导致径流过程中表层沉积物总磷含量逐渐降低,泥沙径流过程中颗粒磷以无机态的钙磷(Ca-P)和残渣态磷(rest-P)为主,二者约占沉积物总磷(TP) 55. 8%～66. 2%,受颗粒沉降影响相对较大.活性磷(SRP)、铁锰螯合态磷(BD-P)和铁铝结合态活性磷(NaOH-srP)这3种形态磷较活跃,在环境条件的变化(主要是氧化还原条件)下发生一系列迁移转化,受沉积物内部生物地球生物化学过程作用明显.     

九龙江库区河段的营养盐滞留效应

通过估算2007年我国南方溪流九龙江流域库区河段的NH4-N和TP的输送通量,探讨水库对营养盐的滞留效应。该河段径流量和营养盐通量均表现出丰水期高枯水期低的季节性特征。系统对NH4-N存在较强的正滞留效应,滞留率为32％,对总磷的滞留率为-10％,可能是河流“湖库化”导致河流沉积物中磷大量释放。     

紊流作用下泥沙释放磷的试验及数值模拟

为研究水体紊动对泥沙释放污染物的影响,引入近似均匀紊流模拟装置,开展不同强度紊动作用下泥沙运动释放磷动态过程及基本规律的试验,研究表明:紊动扩散作用对泥沙解吸释放磷有着十分重要的影响,紊动较弱时,泥沙尚未起动,床面泥沙颗粒吸附的磷元素解吸至孔隙水中,在垂向紊动扩散作用下输送至上覆水中,将使得上覆水中溶解态磷浓度增大;紊动作用较强时,泥沙逐渐悬扬至水体中,悬浮泥沙颗粒吸附的磷元素直接解吸至上覆水中,泥沙浓度越高,溶解态磷含量增长速率越大,达到平衡的时间越短.通过耦合紊流模型、水流泥沙数学模型、污染物对流扩散模型和Langmuir吸附动力学方程建立了紊动作用下泥沙释放磷的垂向一维数学模型,针对试验条件进行数值模拟,模拟结果与试验数据吻合较好,平均相对误差低于10%,可为模拟天然水体中泥沙悬浮释放磷的时空演化提供参考.     

六叉河小流域不同景观结构中径流磷形态差异分析

选取巢湖六叉河小流域,研究了流域内不同类型景观降雨产流过程中径流磷素的形态差异.结果表明,旱地径流中总磷、溶解性总磷、颗粒态总磷、总活性磷、颗粒态活性磷的浓度最高,水稻田次之,河道中最低.颗粒态磷是旱地和水稻田磷索输出的主要形态,颗粒态活性磷占总活性磷的80%以上;而河道径流中各种磷形态浓度值均较低,总磷浓度均值在0.4mg·L-1以下,磷素输出以溶解态磷为主.磷素由旱地经过水稻田向河道传输过程中,颗粒物浓度显著下降,河流中颗粒态磷浓度降低至50%左右,活性组分浓度显著降低.由水塘、沟渠等组成的多水塘系统不仅降低了磷素输出的总量,而且对活性磷有较强的削减作用,在非点源流域控制及水源地水质保护方面有重要意义.     

坡耕地薄层紫色土-岩石系统中氮磷的迁移特征

于2015年两场代表性降雨事件下研究了紫色土坡耕地(1 500 m~2)水文过程驱动的氮磷地表和地下迁移特征.结果表明:(1)前期土壤水饱和度和降雨量决定地表径流和裂隙潜流的产流深度和胶体浓度的基本水平;降雨强度则控制产流量的变化趋势和胶体浓度的峰值水平.(2)氮素主要以溶解态随裂隙潜流迁移;磷素则主要以细颗粒结合态通过地表径流流失.(3)氮磷迁移过程的水文驱动特征明显,氮素迁移主要受裂隙潜流的驱动作用影响,而磷素迁移则主要受地表径流的驱动作用影响.该研究结果丰富了对坡耕地薄层土壤-裂隙母岩二元系统中氮磷迁移对降雨响应规律的认识,可为农业氮磷非点源污染防治提供可靠的田间数据支持并明确关键的水文调控环节.     

黄河高村至利津河段水体和沉积物中不同形态磷的分布特征

黄河是我国第二大河流,其对营养盐的输送在区域乃至全球范围内扮演着很重要的角色.本研究对黄河高村至利津河段5个站点两季水体和沉积物中不同形态磷的分布特征进行了研究.结果表明,黄河高村至利津河段水体5月处于磷污染状态,5月水体总磷(TP)变化范围为0.05~2.31 mg·L~(-1),9月为0.03~0.1 mg·L~(-1),颗粒态磷(PP)为主要赋存形态,TP与PP呈极显著相关(P0.01),径流量和水体TP与PP显著正相关(P0.05),总溶解性磷(TDP)与溶解性无机磷(DIP)显著负相关(P0.05,P0.01),流量增加对TDP和DIP的稀释作用很明显,但黄河高村至利津河段土壤磷流失仍然很严重.水体悬浮颗粒物(SPM)质量浓度与DIP显著负相关(P0.01),SPM对水体DIP的吸附作用明显;秋季水体高锰酸盐指数较春季高,受有机物污染更严重,水体高锰酸盐指数与DIP质量浓度显著正相关(P0.01).黄河高村至利津河段沉积物两季总磷的含量基本处于未污染水平,沉积物TP 5月变化范围为284.23~569.58 mg·kg~(-1),9月为287.97~355.39 mg·kg~(-1),钙磷(CaP)为无机磷(IP)的主要赋存形态.活性有机磷(L-OP)含量与径流量,水体SPM质量浓度和高锰酸盐指数显著相关(P0.01,P0.05,P0.01),5月利津站点的有机磷(OP)含量明显较高,可能是降雨冲刷流域内矿物开采区导致的,黄河高村至利津河段能源基地生产活动需要密切关注.     

丘陵坡地地表径流中磷的形态及其影响因素

土壤磷随地表径流进入水体是导致水域富营养化的重要因素,研究地表径流中磷的形态有助于了解农业活动对流域水质的影响.本研究在2年内测定了浙江北部排溪冲小流域6种坡地利用方式的径流中各种磷的形态浓度及其影响因素．结果表明,对于己开发利用的坡地（尤其是新开荒的坡地）泥沙结合态磷（PP）是地表径流中P存在的主要形态,PP占总磷（TP）比例在49．39％～87．72％,径流中可溶性磷（DP）占生物可利用磷（BAP）的50％以上;径流中的DP和BAP明显受施肥状况和土壤中磷含量的影响,磷肥施用后遇降雨和高的土壤含磷量是导致径流中DP和BAP浓度高的主要原因.     

四川盆地桢楠和马尾松人工林土壤磷截留及淋溶流失特征

为理解人工林土壤磷截留与淋溶流失特征随降水格局的变化,研究了2013年12月至2014年12月期间,四川盆地桢楠和马尾松人工林土壤磷元素在旱季早期、旱季末期、雨季早期、雨季中期和雨季末期5个关键时期的输入、淋溶输出和截留过程.通过连续采样,分析了水溶性全磷(TDP)、水溶性有机磷(DOP)和溶解性反应磷(DRP).研究结果表明,桢楠和马尾松林土壤对TDP的截留量别为2.65和0.84 kg·hm-2·a-1,土壤TDP淋溶输出量分别为1.10和3.23 kg·hm-2·a-1,其中,截留和淋失的土壤DOP占TDP的84%以上.桢楠和马尾松林土壤的磷截留和淋溶输出过程主要集中于旱季早期、旱季末期和雨季早期,并且两地土壤DOP和TDP的淋溶输出量及桢楠林土壤DOP和DRP的截留量都随这3个时期呈显著增加趋势,马尾松林土壤DRP的截留量随5个时期呈递减趋势,且雨季早期的土壤DOP的截留量为-0.46 kg·hm-2,表现为净流失.桢楠人工林土壤在雨季中期和雨季末期的DRP也表现为净流失.桢楠林土壤DRP的输入量和截留量与降水量呈显著正相关(p0.01),其输出量与降水量不相关.马尾松林土壤DOP和DRP的输入量、土壤DOP的截留量和土壤DRP的输出量与降水量显著正相关(p0.01).此外,桢楠和马尾松林土壤磷的淋溶输出和截留量与对应磷组分的输入量呈显著正相关(p0.01),但马尾松林土壤DOP的截留量与DOP的输入量不相关.由此可见,桢楠和马尾松人工林土壤磷的淋溶输出形式以DOP为主,主要发生在旱季和雨季早期.     

三峡库区古夫河小流域氮磷排放特征

本文以三峡库区古夫河小流域为研究对象,在自然降雨条件下,自2014年1月至2014年12月对古夫河小流域出水口断面水质水量进行了连续监测,分析了流域出水口断面污染物氮磷输出浓度、排放负荷随降雨的季节变化特征及其形态组成.结果表明,古夫河小流域年度水流量为0.6×108m3,7~9月丰水期径流量占全年的63.9%,流域出口径流流量与年降雨量间存在极显著(P0.01)的线性相关关系.小流域总氮的年排放负荷为1 432 t·a-1,溶解态氮是氮的主要排放形态,各月份溶解态氮排放负荷占总氮比例的变化范围为55.4%~91.3%,7~9月丰水期总氮排放负荷达853 t·a-1,占全年的59.6%;硝态氮输出浓度与降雨量间存在显著(P0.05)线性相关关系,其他形态氮浓度与降雨量、泥沙量间线性相关关系均不显著.总磷的年排放负荷为563.1 t·a-1,颗粒态是磷的主要排放形态,各月份颗粒态磷排放负荷占总磷比例的变化范围为41.9%~79.5%,丰水期总磷的排放负荷占全年的71.2%,总磷、可溶性总磷和颗粒态磷与降雨量和泥沙流失量之间均存在显著(P0.05)线性相关关系.     

于桥水库周边农业小流域地表径流和亚表层流的磷素流失浓度特征

选择天津市重要饮用水水源地于桥水库周边2个农业小流域,连续5a进行了磷素流失的实验研究.结果表明,地表径流总磷浓度以果园为最高,浓度超过10 mg·L-1;村庄次之;农田最低,浓度在3 mg·L-1左右.降雨后亚表层流中磷浓度以果园为最高,且变幅最大,菜园次之,农田最低.在流域出口处,曹各庄流域地表径流总磷浓度达到10.07 mg·L-1,而桃花寺流域为0.69mg·L-1.土地利用类型格局和迁移廊道性质是造成2个流域磷素浓度差异的主要原因:曹各庄流域中村庄和果园同水库较近的距离(约200 m),以及道路型季节性河流增加了磷素迁移到受纳水体的风险;桃花寺流域中村庄和果园离受纳水体较远(约1500 m),在迁移过程中磷素被小石坝、植被过滤带和干塘等"汇"型结构所持留,从而减少了向受纳水体迁移的风险.     

高岚河不同降雨径流类型磷素输出特征

通过对三峡水库次级支流高岚河流域不同强降水过程中水量、水质变化过程的同步监测,系统分析了产流过程中不同形态磷素浓度及通量变化的规律,解析场次降雨事件点源和非点源磷素入库负荷.结果表明,"矮胖型"降雨径流变化过程表现出迟滞性,而"尖瘦型"降雨径流为快涨快退;强降雨冲刷产生的泥沙携带大量颗粒态磷进入水体,使得总磷含量迅速增加,溶解性总磷和正磷酸磷浓度略微升高;相对于"矮胖型"降雨,"尖瘦型"强降雨产生的总磷浓度及通量极大值均高于"矮胖型"降雨,泥沙侵蚀效果更为明显;不同雨型下,磷通量与浓度随时间的变化过程和流量的变化过程具有大体一致性;各磷素在强降雨过程中流失非点源污染占90%左右,由于"矮胖型"降雨径流历时较长,非点源总磷负荷贡献率大于"尖瘦型".