蓄水前后三峡库区香溪河沉积物磷形态分布特征及释放通量估算

三峡库区汛末蓄水过程改变了支流库湾沉积物赋存环境,继而影响沉积物磷形态的分布特征和沉积物-水界面过程.本文通过对2016年8月(蓄水前)和10月(蓄水后)香溪河库湾沉积物和上覆水样品的采集分析,分析了蓄水前后库区干流和支流库湾底部沉积物磷形态分布特征及赋存的环境条件,估算了沉积物-水界面PO3-4-P交换通量.结果表明:蓄水后沉积物上覆水pH增加,碱性增强;Eh减少,还原性增强.沉积物中各形态磷相对含量由Na OH-PHCl-POP转变为HCl-POPNa OH-P,沉积环境的改变是磷形态变化的根本原因.沉积物中TP增加了1.3倍,上覆水ρ(PO3-4-P)是蓄水前3.7倍,间隙水ρ(PO3-4-P)是蓄水前8.3倍,增加了香溪河库湾沉积物营养盐释放风险.蓄水前后香溪河沉积物PO3-4-P总体均表现为"源",但PO3-4-P扩散通量由蓄水前的-0.002 9~0.005 9 mg·(m~2·d)~(-1)增加为蓄水后的0.006 7~0.107 1 mg·(m~2·d)~(-1),蓄水后香溪河库湾底部沉积物磷释放量增加.     

西南山区典型河道型水库藻类功能群时空演替特征及其影响因素:以紫坪铺水库为例

为了解中国西南山区河道型水库——紫坪铺水库的藻种类的构成、演替及其影响因素,于2016年4月~2017年3月对紫坪铺水库8个点位进行采样分析,首次探索该区藻类生物量、藻类构成并进行藻类功能分组、分析环境因子与功能群之间的关系.结果表明,共检出藻类6门49属,其中绿藻门18属,硅藻门15属,裸藻门7属,蓝藻门6属,甲藻门2属,隐藻门1属,可分为21个功能群:B、C、D、F、G、H_1、J、L_0、L_M、M_P、N、P、S_2、T、W_1、W_2、X_1、X_2、X_3、Y、Z.紫坪铺库区一年内不同时期的藻类优势功能群存在明显差异,其中W_2、Y、L_0、W_1、M_P、B是紫坪铺水库的优势藻类功能群.该库区藻类C-R-S生长策略的季节演替过程中,R策略藻种长期占据优势地位,S与C策略藻种占优时间相对较少.紫坪铺库区2016年6月发生轻度水华,水华藻种为甲藻门多甲藻属,其功能群分组为L_0,生长策略为S型胁迫耐受者.藻密度、叶绿素a、水温、五日生化需氧量是主要的影响因子,其中水温的变化对藻类功能群演替影响程度最大.     

三峡库区沉积物中镍污染特征评价

截至2017年10月,三峡库区已连续第8年实现175 m蓄水目标.为了研究三峡库区在175 m运行条件下,基于不同水文情势Ni的时空变化,探求水库调度运行对库区内Ni含量的影响,并建立库区水环境中Ni元素污染评价体系.于2015年12月至2017年6月连续4个水期采集水体表层沉积物共173个,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定了沉积物中的Ni含量,发现三峡库区4个水期沉积物中Ni的平均含量均高于长江流域沉积物背景值和土壤背景值;从空间变化看,干流Ni含量从上游至下游呈增加趋势,支流Ni含量高于干流,且下游支流的Ni含量明显高于上、中游;从时间变化看,在175 m运行条件下,Ni含量较为稳定,且有降低的趋势,此外沉积物中Ni含量并未因枯、丰水期的影响而产生明显变化;同时建立了三峡库区Ni的地球化学基线模型,连续4个水期沉积物中Ni的基线值分别为47. 0、44. 2、42. 9和41. 9 mg·kg~(-1),位于中、下游的干、支流Ni含量明显受到人类活动的影响;分别以Ni的全球背景值,长江沉积物背景值和地球化学基线值为参考值进行污染评价对比,采用地积累指数法研究发现,三峡库区水环境除干流沿岸的丰都县和秭归县归州镇附近存在Ni的无至中度污染,其余均不存在污染;采用潜在生态风险评价方法发现Ni含量存在轻微潜在生态危害.采用地球化学基线值为参考比采用全球背景值和长江沉积物背景值得到的评价结果更科学,更能适应不同地域的时空变化.     

面向流域水质安全预警的土地开发压力源评估方法及其应用

为适应水环境风险管理中压力源风险的快速识别需求,构建了土地开发压力源评估方法,并以三峡库区为案例区进行应用研究. 土地开发压力源评估方法首先是基于不同土地利用类型的排污参数来确定敏感土地利用类型和不利转移方向,再采用状态和趋势兼顾的原则筛选流域内敏感单元,然后根据各单元的实际特征逐一确定预警指标,以进行压力源评估和预警级别划分. 案例研究结果表明:重庆市辖区控制单元、涪陵区万州区控制单元和澎溪河开县控制单元是库区水质安全预警的3个敏感单元;其中,重庆市辖区控制单元和涪陵区万州区控制单元的预警指标均为敏感土地类型面积比例和发生不利转移的土地面积比例,其中重庆市辖区控制单元的2个预警指标值分别为42.17%、3.43%;涪陵区万州区控制单元分别为32.86%、1.74%;而澎溪河开县控制单元的预警指标仅为敏感土地类型面积比例,其值为32.31%. ③重庆市辖区控制单元、涪陵区万州区控制单元和澎溪河开县控制单元的预警指标最大超标率分别为163%、33%和19%,相应各单元土地开发压力分别为红色预警(重警)、橙色预警(中警)和黄色预警(轻警)级别. 从管理意义上,重庆市辖区控制单元和涪陵区万州区控制单元未来需要从优化当前土地利用方式、合理控制未来土地开发的双重角度来降低压力;澎溪河开县控制单元未来应重点关注和降低当前土地利用状况对水质安全的压力. 研究认为,所提出的面向流域水质安全预警的土地开发压力源评估方法具有可操作性,其案例研究结果可为三峡库区案例区水环境风险管理提供决策支撑.      

三峡库区水环境风险评估与预警平台总体设计与应用

为保障三峡库区水环境安全,提高环保部门的环境预警和应急科学处置能力,根据“平战结合”的平台建设思路,提出了基于面向服务(SOA)可扩展的架构、Webservice数据服务调用模式和模块化功能的平台构建技术,集成了地方环保业务系统的成果,设计和实施了一个体系、一张网、一张图、一张表、一个流程的“五个一”平台工程,研发了集污染源风险识别、环境预警监控、模拟预测、应急评估处置和信息发布5项功能为一体的三峡水环境风险评估与预警平台,并在重庆市环保部门实现了业务化运行应用. 平台研究成果可支撑应急管理和日常管理,并在一系列突发性事件中得到业务应用验证和应用,环境应急响应时间从1~2 h缩短至10~20 min,应急处置时间从原来的1~2 d缩短至1~2 h,显著提高了三峡库区水环境风险评估、预警和防范能力.      

三峡水库沉积物不同赋存形态磷的时空分布

为了认识三峡水库沉积物磷的赋存状况,利用磷形态标准测试程序SMT法对干流和三条代表性支流(香溪河、大宁河、小江)的柱状沉积物进行了总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、铁/铝磷(Fe/Al-P)、钙磷(Ca-P)的测定,结果表明干流沉积物TP含量为781~1026 mg·kg-1,支流沉积物TP含量为382~1085 mg·kg-1.TP主要由IP组成,OP所占比例较低;IP主要由Ca-P组成,Fe/Al-P所占比例较低.干流TP含量空间差异不显著,但各赋存形态磷的含量普遍高于支流,支流中香溪河磷含量高于大宁河和小江.垂直方向上各赋存形态磷含量在不同沉积深度没有明显规律;TP、IP、Ca-P三者变化趋势较一致,主要受Ca-P含量的影响.鉴于支流的独特水文条件,相比于干流,更应警惕支流沉积物磷的释放风险及其对水体的环境化学效应.     

滇池流域宝象河水库沉积物中多环芳烃的垂直分布特征及来源解析

采用GC-MS检测了滇池宝象河水库沉积物中16种美国环保署(US EPA)优先控制的多环芳烃(PAHs)的含量,并对其垂直分布特征及来源进行分析,以此了解宝象河水库近年来PAHs的变化.结果表明,水库沉积物中16种PAHs均有检出,其含量范围为162.26~762.24ng·g~(-1),平均值为423.30 ng·g~(-1).自底层50 cm至表层,沉积物中PAHs含量呈上升趋势.从多环芳烃环数来看,沉积物中的PAHs以2~3环为主,其含量为128.34~518.81 ng·g~(-1),平均值为279.88 ng·g~(-1),占PAHs总量的42.2%~84.1%,平均值为67.6%.FLA/(FLA+PYR)、Ba A/(Ba A+CHR)和Icd P/(Icd P+Bghi P)3组比值及PAHs各组分的分析结果表明,燃烧过程是沉积物中PAHs的主要来源,主要为煤炭、生物质的燃烧.PAHs含量与总有机碳(TOC)之间有显著正相关关系,TOC影响宝象河水库沉积物中PAHs的分布.     

三峡库区香溪河流域非点源氮磷负荷分布规律研究

三峡水库蓄水后,水动力条件改变,营养盐不断累积,导致库区部分支流库湾水华现象及水体富营养化问题严重.本文以香溪河支流为研究区,以氮磷为研究对象,应用SWAT模型进行不同时空尺度非点源氮磷分布式模拟和分析.结果表明:径流和营养盐负荷受降雨影响并与其呈正相关关系,丰水年总氮(TN)和总磷(TP)负荷分别为3.48×103t和0.40×103t,枯水年分别为2.04×103t和0.23×103t,在4—9月丰水期,TN和TP贡献率分别为84.1%和89.4%;TN和TP负荷强度空间差异较大,差异系数分别为0.34和0.58,TN最大值和最小值分别为29.39 kg·hm-2·a-1和3.86 kg·hm-2·a-1,TP最大值和最小值分别为4.900 kg·hm-2·a-1和0.535 kg·hm-2·a-1;TN以硝氮(NO-3-N)为主,TP以矿物磷(MIN-P)为主,TN与TP的相关系数r为0.9258,TP与MIN-P的相关系数r为0.8596,有机氮(ORG-N)与有机磷(ORG-P)的相关系数r为0.9839,氨氮(NH+4-N)与亚硝氮(NO-2-N)的相关系数r为0.9723;污染控制的重点支流是高岚河流域和古夫流域,尤其是耕地面积比例较大的水月寺,黄粮、榛子、古夫4个乡镇,以及库湾周边的七里溪.     

惠女水库氮、磷控制方案工程措施研究

惠女水库是惠安县的主要水源.近年来统计分析表明,总氮、总磷是造成惠女水库水质超标和轻度富营养化的最主要因子.惠女水库上游流域已无工业污染源.流域上游的污染源主要来自畜禽养殖污水、城镇生活污水、农村生活污水、农村生活垃圾、农田径流、城镇径流等.为保护惠女水库水源地,本文估算了汇入惠女水库流域的总氮、总磷量,从源头控制、中间过程控制和末端处理的方法削减氮、磷入库污染负荷,开展氮、磷控制方案研究,提出氮、磷控制的工程措施.     

Assessment of impacts of invasive fishes on the food web structure and ecosystem properties of a tropical reservoir in India

A network model of trophic interactions in a tropical reservoir in India was developed with the objective to quantify matter and energy flows between system components and to study the impact of invasive fishes on the ecosystem. Structure of flows and their distribution within and between trophic levels were analysed by aggregating single flows into combined flows for discrete trophic levels. The trophic flows primarily occurred in the first four trophic level (TL) and the food web structure in this reservoir ecosystem was characterized by the dominance of low TL organisms, with the highest TL of only 3.57 for the top predator. Highest system omnivory index (SOI) was observed for indigenous catfishes (0.422), followed by the exotic fish Mozambique Tilapia (0.402). Nile Tilapia and Pearl spots show the highest niche overlap which suggests high competition for similar resources. The mixed trophic impact routine reveals that an increase in the abundance of the African catfish would negatively impact almost all fish groups such as Indian major carps, Pearl spots, indigenous catfishes and Tilapines. The other invasive fish Mozambique Tilapia adversely affects the indigenous catfishes. The most interesting observation in this study is that the most dominant invasive fish in this reservoir, the Nile Tilapia does not negatively impact any of the fish groups. In fact it positively impacts the Indian major carps. The direct and indirect effects of predation between system components (i.e. fish, invertebrates, phytoplankton and detritus) are quantitatively described and the possible influence and role in the ecosystem's functioning of the invasive fish species are discussed.