竹银水库库底氮磷营养盐释放潜力研究

竹银水库是珠海新建的目前最大的对澳门供水水库,总库容达4500×104 m3。氮和磷是浮游植物生长繁殖的主要限制性营养元素,氮、磷的供应很大程度决定着水生生态系统的初级生产力和有机质的微生物循环,而水体氮、磷营养盐的一个重要来源就是沉积物,即底泥。以竹银水库蓄水前库内不同区域的底泥为对象,对水库内代表不同区域的10个位点底泥进行采样,通过水库蓄水模型装置,模拟无氧条件下各区域底泥在蓄水后短期内向上覆水体释放氮、磷营养盐的情况,并对释放到水体中的总氮、总磷进行2天一次的定期监测,评估该水库底泥氮、磷营养盐的释放潜力。结果表明：竹银水库库底氮、磷营养盐的释放存在空间差异,农业种植区和畜牧养殖区附近的采样点具有较大的总氮和总磷释放潜力;各采样点的总氮平均释放潜力达15 g·m-3,总磷平均释放潜力达30 mg·m-3,磷释放的风险远低于氮,磷仍将是竹银水库最主要的限制性营养元素;预计该水库在蓄水后10 d内最多可释放近1.7×105 kg的氮和1.5×103 kg左右的磷,按满库容计算,则底泥营养盐的释放使水库水体氮、磷营养盐质量浓度分别提高4.25 mg·L^-1和0.038 mg·L^-1。建议对不同区域性质的底泥采取具有针对性的处理措施：对农业种植区与牲畜养殖场区域的底泥应以清淤为主,对于其他区域可采取底泥覆盖等技术降低其营养盐释放风险。     

红枫湖沉积物中汞的环境地球化学循环

基于冷原子荧光测定方法对红枫湖沉积物及孔隙水中总汞、甲基汞浓度的时空分布特征及控制因素进行了分析.红枫湖沉积物总汞含量为(0.392±0.070)μg/g,高于世界其它背景区汞浓度,也高于处于同一流域的乌江渡水库和东风水库,表明红枫湖受到了一定程度的汞污染.2个采样点总汞无明显的季节变化,但其剖面分布都有在上层富集的趋势.沉积物甲基汞浓度在春季最高,其余季节则没有明显差异,甲基汞峰值出现在表层0～8cm以内,与红枫湖沉积物中硫酸盐还原菌活动区域一致.沉积物甲基汞浓度的季节变化和剖面最大峰值分布,主要受氧化还原带的季节性迁移所控制.红枫湖孔隙水中总汞的浓度及在固/液之间的分配系数主要和随季节变化的温度或氧化还原条件有关,与沉积物固相中总汞浓度和分布相关性不大,而孔隙水中甲基汞浓度则和沉积物甲基汞浓度存在着极显著的相关性(r=0.70, p<0.001).沉积物和孔隙水甲基汞浓度除受到固/液分配系数影响外,主要还受到甲基汞产生过程控制.     

韶关市3座供水水库蓝藻种群及微囊藻毒素的季节变化

为了解供水水库的蓝藻种群和微囊藻毒素的季节变化,于2012年1—12月对韶关的苍村、瀑布和花山3座供水水库进行了采样分析。结果表明,3座水库为中营养型水库,监测蓝藻共9属(种),优势种为鱼腥藻和微囊藻,蓝藻最高丰度为5.67×107L-1;降水导致营养盐物质带入水库和水体不稳定性是蓝藻种群和优势种在夏秋两季季节变化和占优势的主要影响因子。3座水库ρ(微囊藻毒素)为0.1~0.9μg/L,最高值接近世界卫生组织对饮用水中MC-LR的指导性限制值(1μg/L)标准。微囊藻与微囊藻毒素呈显著正相关性(R=0.871,P0.01),表明产微囊藻毒素的蓝藻主要为微囊藻,当水库发生微囊藻水华时有发生微囊藻毒素的风险。     

基于结构化设计的湖、库富营养化模型研究

基于结构化设计概念，将LEEDs模型与人工神经网络模型耦合，建立湖、库富营养化模型，模型包含N、P、COD、水温、水深和流速等6个控制模块。并以三峡水库为例预测结果表明，在3月和9～10月，月平均气温约为17℃，水深约为5m，流速约为0．02m／s时，三峡库区水体富营养化指标最大。模型具有可扩展性强，维护、升级容易等优点，可对模型中各个相对独立的模块进行调整，以适应不同湖库的实际情况。     

三峡库区次级河流春季水环境中有机锡在水/SPM间的分配特征

为了解三峡库区次级河流春季水环境中有机锡污染及有机锡在水/SPM(悬浮颗粒物)间的分配情况,于2013年3月分别在大宁河和小江采集地表水样,以三丁基锡(TBT)和三苯基锡(TPh T)及它们的代谢产物一丁基锡(MBT)、二丁基锡(DBT)、一苯基锡(MPh T)和二苯基锡(DPh T)为研究对象,采用固相微萃取处理溶解态样品,液液萃取-固相萃取处理悬浮颗粒态样品,气相色谱-质谱联用技术及内标法定量测定有机锡浓度,调查研究了大宁河和小江春季地表水溶解态和颗粒态样品中有机锡的浓度水平及分配特征.结果表明,该时期大宁河和小江的各监测点都不同程度地检测到了以上6种有机锡,但不同形态的有机锡在水环境中的分配差异较大.大宁河和小江溶解态样品中总有机锡污染水平明显高于颗粒态样品,并且溶解态样品中有机锡污染主要以低取代MBT和MPh T为主,而颗粒态样品主要以高取代丁基锡DBT和TBT为主.     

Pelagic-benthic coupling of the microbial food web modifies nutrient cycles along a cascade-dammed river

• Structure of multi-trophic microbial groups were analyzed using DNA metabarcoding. • Discontinuity and trophic interactions were observed along the dam-fragmented river. • C, N and P cycles are driven by top-down and bottom-up forces of microbial food web. • Pelagic-benthic coupling may intensify nutrient accumulation in the river system. Cascade dams disrupt the river continuum, altering hydrology, biodiversity and nutrient flux. Describing the diversity of multi-trophic microbiota and assessing microbial contributions to the ecosystem processes are prerequisites for the restoration of these aquatic systems. This study investigated the microbial food web structure along a cascade-dammed river, paying special attention to the multi-trophic relationships and the potential role of pelagic-benthic coupling in nutrient cycles. Our results revealed the discontinuity in bacterial and eukaryotic community composition, functional group proportion, as well as α-diversity due to fragmentation by damming. The high microbial dissimilarity along the river, with the total multi-trophic β-diversity was 0.84, was almost completely caused by species replacement. Synchronization among trophic levels suggests potential interactions of the pelagic and the benthic groups, of which the β-diversities were primarily influenced by geographic and environmental factors, respectively. Dam-induced environmental variations, especially hydrological and nutrient variables, potentially influence the microbial food web via both top-down and bottom-up forces. We proposed that the cycles of carbon, nitrogen and phosphorus are influenced by multi-trophic groups through autotrophic and heterotrophic processes, predator–prey relationships, as well as the release of nutrients mainly by microfauna. Our results advance the notion that pelagic-benthic trophic coupling may intensify the accumulation of organic carbon, ammonium and inorganic phosphorus, thereby changing the biogeochemical patterns along river systems. As a consequence, researchers should pay more attention to the multi-trophic studies when assessing the environmental impacts, and to provide the necessary guidance for the ecological conservation and restoration of the dam-regulated systems.     

中国农业非点源污染控制的经济措施探讨--以北京密云水库为例

针对我国农业非点源污染特征,提出污染控制经济政策体系,包括基于限制和约束功能的税费政策,基于引导和鼓励功能的补贴、补偿等优惠政策,以及创建基于流域的使污染削减总成本最小化的排污权交易市场。选择北京市重要水源地———密云水库的2大汇水流域之一的潮河流域(密云县境内)为政策设计示范区,从经济、技术及制度方面分析了各经济政策的功能和适用情况,提出本区以鼓励扶持引导为主、收费惩罚为辅控制削减农业非点源污染的经济政策构想,并估算了对农民环保行为给予补贴和补偿的额度。     

于桥水库底泥磷分级及其释放能力

取样测定了于桥水库底泥无机磷各组分含量及其平面和竖向分布,无机磷总量为284～704 mg/kg,平均为485.70mg/kg,其中Ca2-p、Cag-P、Al-P、Fe-P、O-P和Ca10-P所占质量分数平均分别为3.5%、2.9%、0.3%、48.5%、2.9%和41.9%.通过模拟释放实验得出,在pH<8和pH=9.10条件下,由于厌氧使得底泥磷释放的启动溶解氧分别为<1、<2 mg/L.底泥磷在pH=6.50、DO<1 mg/L,pH=9.10、DO>5 mg/L,pH=9.10、DO<1 mg/L的3种条件下的极限释放量为0.24、0.17、0.33 mg/g,分别占底泥无机磷总量的41.7%、29.5%和57.3%(质量分数).释放的磷主要来自Fe-P,但Fe-P也只能部分释放.酸性条件下,有部分Ca2-P、CaB-P、Ca10-P和Al-P释放,对于AI-P,低pH酸溶作用要远大于高pH下OH-置换作用.     

汾河水库周边土壤重金属含量与空间分布

基于95个表层土壤样品重金属实测含量,运用多元统计和地统计相结合的方法,对汾河水库周边土壤重金属含量的分布特征和来源进行分析.结果表明,研究区土壤重金属Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的平均含量分别为38.45、19.09、24.02、11.98、55.01 mg.kg-1,均没有超过国家土壤环境质量一级标准和山西省土壤背景值,但各元素均有部分样品含量超过山西省土壤背景值,其中Pb、Cr和Cu的超标率较为显著,分别为28%、14%和13%.相关分析和因子分析结果显示,各元素超标部分的来源可分为三类,Cu、Ni和Zn为一类,Cr和Pb分别单独为一类.分析各重金属空间分布图发现,第一类元素的超标部分主要来源于城镇区域内的日常生活和生产活动,Cr和Pb的超标部分则分别主要来源于农业生产活动和交通运输等.Cr和Pb元素的高值区分别位于汾河水库的上游和下游区域.     

平寨水库荧光溶解性有机质的来源、特征及其动态转化

利用三维激发发射矩阵光谱(3-D EEM)和平行因子分析,研究了三岔河流域平寨水库溶解有机质的来源、组成和转化情况。在平寨水库的入库水、表层水(0～5 m)、深层水(10～60 m)和出库水中,检测到了几种荧光溶解有机质组分,分别为陆源类腐殖质、自源类腐殖质和浮游植物源的类蛋白质(或类色氨酸或类酪氨酸)。陆源类腐殖质的荧光强度在入库水中略高于出库水,表明陆源类腐殖质在水库系统中相对稳定,大坝截流对其影响不大。自源类腐殖质的荧光强度在库区明显高于入库水和出库水,表明自源类腐殖质既由自源有机物分解产生,又在光化学、微生物和大坝物理拦截过程的影响下发生分解;其他荧光组分中也检测到相似的结果。水温、pH、溶解氧和有色溶解有机质表现出相似的季节变化,光化学和微生物以及大坝拦截是引起水库入库水、库区表层水、库区深层水和出库水中荧光溶解有机质时空动态变化的主要原因。