基于HJ-1卫星的丹江口库区水质遥感监测研究

丹江口水库作为南水北调中线工程的水源地,其水质安全将直接影响到调水工程的成败。利用不同水质具有不同光谱特征的特点,采用遥感技术对水域水质进行大范围、准确、快速监测。根据丹江口库区2011年3月、7月、2013年3月、9月4景HJ1A/B卫星遥感影像,结合同步的地面实测水质数据,采用经验反演模型对丹江口水库叶绿素a浓度、水体悬浮物浓度和水体透明度进行了定量遥感反演研究。结果显示,由于2011年受到长江中下游区域重大旱情影响,汉江入库流量较小,造成丹江口水域面积减少;同年相比,水体叶绿素a浓度枯水期比丰水期高;2013年相比2011年水体叶绿素a浓度略有上升;丹库、汉库入库口的水体悬浮物浓度要高于其他区域,主要由于入库口的水流量较大,水体扰动较强。入库口区域较高的悬浮物浓度造成水体透明度要低于其他区域,丹库水域面积大,有利于悬浮物沉积,因此丹库水体透明度高于汉库。     

升钟水库生态环境保护与污染防治对策研究

本文主要研究升钟水库生态环境保护与污染防治对策问题。首先,通过资料收集和现场调研,评价升钟水库的环境质量现状;接着,对库区的污染负荷进行分析和预测,制定污染物消减计划;最后,提出相应的污染防治与生态环境保护措施。     

香溪河秋季水-气界面温室气体通量日变化观测及影响因素分析

采用通量箱-气相色谱法对三峡水库香溪河库湾秋季水-气界面温室气体(CO2、CH4、N2O)交换通量进行了连续24 h昼夜观测.结果表明,水-气界面CO2、CH4、N2O的释放通量具有明显的日变化特征:水体除去下午17:00及凌晨05:00吸收CH4外,其余时刻均向外界大气排放CH4,且在凌晨01:00达到排放高峰.CO2和N2O通量的变化规律一致,两者全天均表现为向大气释放;且CO2和N2O通量的昼夜差异较大.CO2白天释放通量范围在20.1～97.5 mg.(m2.h)-1之间,夜间释放通量范围在32.7～42.5 mg.(m2.h)-1之间.N2O白天释放通量范围在18.4～133.7μg.(m2.h)-1之间,夜间释放通量范围在42.1～102.6μg.(m2.h)-1之间.通过相关性分析,秋季香溪河水-气界面CO2交换通量与风速呈显著正相关,与pH值显著负相关,与Chl-a有一定相关性;CH4交换通量与气压有一定的相关性;N2O交换通量与pH值显著正相关.     

三峡库区降水化学组成及时空变化特征

对2000-2009年三峡库区巴南、涪陵和万州3个观测点降水的pH、电导率及其主要化学成分的时空变化进行了分析研究.结果表明,巴南、涪陵、万州降水pH平均值分别为5.76、6.03和5.52,平均电导率分别为117.3、72.3和63.1 μS·cm-1,降水酸化趋势在逐渐增强,污染程度高于北京、成都、深圳、湖南等地.降水中SO42-占阴离子总量的77％,NH4+和Ca2为主要的阳离子.巴南、涪陵、万州3个监测点的[NO3-]/[SO42-]比值较低,分别为0.125、0.164和0.169,表明降水酸化类型为硫酸型.由于排放与气象条件(包括降雨量等)的季节性变化,各离子组分呈现明显的时空变化特征,总体表现为冬春季降水中离子浓度高于夏秋季,污染程度为巴南＞涪陵＞万州.     

香溪河库湾春季pCO2与浮游植物生物量的关系

测定了春季香溪河库湾的水温(WT)、pH、HCO3-浓度、溶氧(DO)及叶绿素a(Chl-a)浓度等参数.根据化学平衡和亨利定律计算二氧化碳分压(pCO2),以薄层扩散模型计算碳通量.结果表明,香溪河库湾春季表层水体pCO2在8.34～168.70μatm间波动,平均为49.01μatm.空间上,pCO2自上游到河口呈明显上升趋势,Chl-a浓度则逐渐下降.时间上,昼夜pCO2在74.43～168.70μatm间波动,平均为117.92μatm,Chl-a浓度在2.22～4.55 mg.m-3之间,平均为3.04 mg.m-3.香溪河库湾春季表层水体pCO2与Chl-a浓度之间存在极显著的负相关关系(r=-0.844,P<0.01),浮游植物光合作用是pCO2的主要影响因子.香溪河库湾春季是CO2的汇,CO2吸收速率为-35.17 mmol.(m2.d)-1.     

龟石水库夏季富营养化状况与蓝藻水华暴发特征

龟石水库是贺州市主要的饮用水源,2014年夏季第一次暴发大规模的蓝藻水华.本研究通过分析水体的富营养化时空变化规律、外源污染来源以及浮游藻类群落结构动态变化特征,进而评价水体的富营养化状况,并提出合理的防控措施.结果表明,水库的氮磷浓度逐年升高,TN含量已远超过地表水Ⅱ类标准,部分样点的TP含量也超过Ⅱ类标准,且主要来源为规模化养殖和农业面源污染.水华期间浮游藻类细胞密度变化范围为8.60×10~6~5.36×10~8cells·L~(-1),水华优势种为惠氏微囊藻,密度最高达到5.36×10~8cells·L~(-1)以上,叶绿素a浓度最高为74.48μg·L~(-1),惠氏微囊藻细胞密度随时间推移呈现逐渐降低的趋势,并且垂直方向集中分布在表层及水下2 m处.水华期间浮游藻类总细胞密度与TN、TP、NO_3~--N和高锰酸盐指数呈现显著正相关,与透明度呈显著负相关.微囊藻毒素监测结果表明龟石水库水质未受到微囊藻毒素的污染.综合分析,对于中营养水平的龟石水库而言,蓝藻水华的防控既要关注气候和气象条件,更要尽量削减氮、磷营养盐入库量,维持较低营养盐水平是防范蓝藻水华的关键.     

三峡库区典型消落带CH4排放的变化特征及影响因素

为了探讨亚热带水库消落带CH_4的排放规律,选取三峡库区王家沟一典型消落带内5个高程(180、175、165、155及140 m)为研究对象,其中175、165和155 m位于消落带上,180 m高程为永不淹水的陆地,140 m高程为永久淹水对照区.采用静态暗箱、浮箱/气相色谱法对各高程生态系统CH_4的排放进行了为期两年的连续观测.结果表明,175 m和165 m高程在实验观测的第一年CH_4排放通量变化不明显,而155 m和140 m高程处表现为单峰型的夏季CH_4排放高峰;次年在三峡水库实现最高蓄水位175 m后,175 m高程在淹水期间CH_4排放呈现单峰态,之后表现为源汇交替的无规律排放,而165m、155 m以及140 m高程均大致呈现出冬季高CH_4排放的单峰态;在整个观测期间,180 m高程CH_4排放通量较为稳定,未出现明显峰值.另外,位于消落带上的175、165和155 m高程均表现为淹水期CH_4排放大于落干期.各高程处CH_4年累积排放量为140 m(99.58 kg·hm~(-2))155 m(82.98 kg·hm~(-2))165 m(65.38 kg·hm~(-2))180 m(6.32 kg·hm~(-2))175 m(4.27 kg·hm~(-2)),表明淹水时间越长的土壤,其环境更有利于CH_4的产生.相关性分析显示,陆地与消落带落干期的CH_4排放与土壤碳组分及pH无显著相关性,但CH_4排放通量随土壤含水率的增加而增大;水-气界面上,140 m高程CH_4排放通量与水深有显著线性负相关关系;表明土壤含水率是影响消落带落干期CH_4排放的关键因子之一,而水-气界面上CH_4的排放则受到淹水深度的调控.     

有机磷酸酯在三峡库区土壤中污染特征

本研究首次检测分析了三峡库区农田和消落带河段土壤样品中12种有机磷酸酯(organophosphate esters,OPEs)单体的含量水平,探讨了其组成特征,通过相关性和主成分分析阐明了其可能的来源.结果表明,Σ12OPEs在三峡库区农田和消落带土壤中的含量(以干重计,下同)范围分别为52.1~680 ng·g~(-1)和156~1 428 ng·g~(-1),均值分别为272 ng·g~(-1)和498ng·g~(-1),处于国内外研究的中等水平;OPEs在农田和消落带土壤中表现出不同的空间分布模式;在各个采样点中,OPEs在消落带土壤中的含量显著高于农田土壤中的含量;TCP和EHDPP是最主要的OPEs单体,两者贡献率超过90%,这可能与工业产品中OPEs不同的单体组成有一定关系,此外TBEP在土壤微生物中降解也不能完全排除;相关性分析结果显示OPEs在农田和消落带土壤中存在显著相关性(P0.05),表明农田和消落带土壤中OPEs具有一部分相似的来源;主成分分析结果显示三峡库区农田土壤中OPEs主要来自建筑装潢材料以及室内源排放,而消落带土壤中OPEs可能是建筑材料以及交通源排放的复合来源.     

Methane Emissions from Large Dams as Renewable Energy Resources: A Developing Nation Perspective

By means of a theoretical model, bootstrap resampling and data provided by the International Commission On Large Dams (ICOLD (2003) World register of dams. http://www.icold-cigb.org) we found that global large dams might annually release about 104 ± 7.2 Tg CH₄ to the atmosphere through reservoir surfaces, turbines and spillways. Engineering technologies can be implemented to avoid these emissions, and to recover the non-emitted CH₄ for power generation. The immediate benefit of recovering non-emitted CH₄ from large dams for renewable energy production is the mitigation of anthropogenic impacts like the construction of new large dams, the actual CH₄ emissions from large dams, and the use of unsustainable fossil fuels and natural gas reserves. Under the Clean Development Mechanism of the Kyoto Protocol, such technologies can be recognized as promising alternatives for human adaptations to climate change concerning sustainable power generation, particularly in developing nations owning a considerable number of large dams. In view of novel technologies to extract CH₄ from large dams, we estimate that roughly 23 ± 2.6, 2.6 ± 0.2 and 32 ± 5.1 Tg CH₄ could be used as an environmentally sound option for power generation in Brazil, China and India, respectively. For the whole world this number may increase to around 100 ± 6.9 Tg CH₄.     

三峡库区出露期消落带沉积物磷分布特征

为了揭示经历完整反季节干湿交替周期消落带沉积物磷的源汇转化趋势,分析了三峡库区出露期消落带沉积物中磷酸盐的分布特征及含量变化.结果表明,首次经历完整反季节干湿交替的消落带宏观上表现出沉积物总磷(TP)累积现象,但覆水沉积物TP>落干沉积物TP,表明夏季水库开闸放水排沙,且消落带夏季出露期降雨资源丰富,有利于出露消落带表层沉积物被冲刷排除.有机磷(Or-P)含量升高是导致首次经历完整反季节干湿交替的消落带沉积物总磷积累的主要原因.消落带反季节干湿交替有利于沉积物中活性较高的活性磷(Ac-P)、Or-P的累积,有利于相对稳定的闭蓄态磷(O-P)、钙磷(Ca-P)排出.