干流倒灌异重流对香溪河库湾营养盐的补给作用

三峡水库蓄水以来,其支流库湾每年均暴发严重的春季水华.为研究三峡水库支流营养盐受干流的逆向影响,于2010年对三峡水库库首区域最大的支流香溪河库湾水流特点及总氮、总磷的时空动态分布进行了详细监测.研究发现库湾水体表现为分层异向流动,存在明显的倒灌异重流现象,分别以表、中、底3种形式倒灌入香溪河库湾;特定的水流特性为库湾营养物质的运输提供了水动力基础,香溪河河口处由干流倒灌输入总氮、总磷的平均瞬时通量分别为501.92 g.s-1、48.17 g.s-1,在2010年干流倒灌输入香溪河库湾的总氮、总磷污染负荷分别占总量的43.4%、21.5%.结果表明,倒灌输入的总氮、总磷占有很大的比例,同时加强三峡水库支流及干流上游流域污染控制才是有效控制支流水华发生的根本途径.     

三峡库区大宁河与磨刀溪重金属污染特征

为揭示三峡库区重金属污染的潜在风险,分析了三峡库区大宁河和磨刀溪两条典型支流沉积物和野生鲫鱼体内重金属水平,并分别采用潜在生态危害指数法和综合污染指数法对重金属污染风险进行了评价.结果表明,沉积物中Zn和Cr含量均处于较高水平(大宁河:78.31和83.98 mg.kg-1;磨刀溪:99.03和94.20 mg.kg-1),而Cd含量水平最低(大宁河:0.62mg.kg-1;磨刀溪:0.75 mg.kg-1),并从上游到下游表现为明显的升高趋势.野生鲫鱼各组织以肌肉中各种重金属水平最低,肠最高,但在2条支流中均没有表现出上下游的变化趋势.潜在生态危害指数法评价沉积物重金属污染处于较高风险,综合污染指数法评价鱼体重金属污染的风险低于背景值.     

青草沙水库蓄水期间细菌群落结构变化的初步研究

为调查青草沙水库蓄水及运行初期水质变化和微生物群落的关系,采用微生物培养计数和PCR-DGGE(变性梯度胶凝胶电泳)技术对水库水体中的细菌群落结构进行了研究.结果表明,长江来水进入水库后,氮磷浓度显著降低,水质明显改善;来水和水库中可培养微生物数量随季节变化,春夏季来水明显多于库内,秋冬季少于库内,悬浮于水中的微生物等有机体可通过沉降作用部分进入到底泥中,导致库尾底泥有机质含量增加;PCR-DGGE分析结果表明库中细菌群落结构呈现季节性变化,夏季微生物群落多样性丰度最高,秋季较低;水库运行初期水样和底泥的微生物群落结构聚类分析的相似度可以达到62%,这与来自水中微生物的沉降有关;来水及库中主要的优势微生物与α、β-Proteobacteria、Flavobacterium、Rheinheimera、Prochlorococcus、Synechococcus和海洋宏基因具有很高的相似性,预示着水库存在藻类规模生长和海水入侵的风险,研究结果可为水库的运行管理和深入研究提供参考.     

分层异重流对香溪河库湾主要营养盐补给作用分析

为弄清分层异重流对三峡水库支流库湾主要营养盐的补给过程,通过分析2011年7月19日香溪河库湾常量离子、营养盐等监测数据,利用物质守恒规律,借用常量离子Cl-估算了分层异重流倒灌水量,计算了香溪河上游径流和水库干流倒灌对回水区氮、磷、硅负荷的贡献.研究表明:水库干流中的Na+、Cl-、K+、Ca2+、SO24-等离子浓度比香溪河上游径流高,在香溪河库湾中自河口至上游逐渐降低,Mg2+相反;SO24-、Cl-、Na+等离子空间分布差异显著,能够作为示踪离子;水库干流倒灌流量与上游径流流量比为12.59∶1;由长江干流倒灌输入的TN、TP、D-Si通量分别为54.97、3.53和221.90 t.d-1,香溪河上游径流输入通量依次为3.00、0.57和10.02 t.d-1;干流倒灌输入TN、TP、D-Si贡献率分别高达94.83%、86.13%和95.68%,沿河口逆向上游,干流倒灌对香溪河库湾营养盐的补给作用逐渐减小.     

三峡库区柑橘园施肥量对土壤氮淋失及残留量的影响

本试验以三峡库区秭归县生态站所在流域内的柑橘园土壤作为研究对象,通过0～20、0～40、0～60 cm深度的原状土柱淋溶试验对不同施肥量对柑橘园土壤中氮素淋失及残留量的影响进行研究.试验中设置4种施肥处理,为不施肥处理(CK)、低氮施肥处理(T1:250 kg·hm~(-2))、中氮施肥处理(T2:500 kg·hm~(-2))、高氮施肥处理(T3:750 kg·hm~(-2)).结果表明:①柑橘园土壤中氮素淋失的主要形态为硝态氮(NO_3~--N),占总氮(TN)淋失量的36. 93%～60. 07%,铵态氮(NH_4~+-N)的比例为4. 40%～5. 79%.土壤中NO_3~--N残留量占TN残留量的比例为11. 31‰～45. 66‰,NH_4~+-N残留量的比例为1. 05‰～2. 07‰;②相同深度的柑橘园土壤中,氮素的淋失量和残留量与施肥量呈显著正相关.不同施肥量下土壤中TN的淋失量和残留量分别为11. 35～30. 11 kg·hm~(-2)和0. 30～1. 86 g·kg~(-1).其中,NO_3~--N和NH_4~+-N的淋失量占TN淋失量的比例在T2处理下达到峰值,NO_3~--N和NH_4~+-N的残留量占TN残留量比例峰值分别出现在T1和T2处理;③相同施肥量下,土壤中氮素不同形态的淋失量和残留量受土壤深度影响的差异较大.施肥后,NO_3~--N淋失量和残留量的峰值分别出现在20cm和40 cm深度,NH_4~+-N淋失量和残留量的峰值主要出现在20 cm深度.从试验中的结果推论,0～40 cm土柱中的中氮处理更有利于肥料氮向无机态氮转化以供植物吸收并降低施肥后氮素淋失的风险.     

思林水库荧光溶解性有机质的特征、来源及其转化动力学

利用三维荧光光谱(EEM)结合平行因子分析(PARAFAC),研究了思林水库冬季(1月)、春季(4月)、夏季(6月)和秋季(10月)上游入库水体、库区表层水(0 m)、库区深层水(20 m)、出库水体的荧光溶解性有机质(FDOM)不同组分的特征、来源及其转化动力学.结果表明,思林水库的溶解性有机质由3种荧光组分组成,分别是:陆源类腐殖质(C类,C1)、浮游植物源的微生物类腐殖质(M类,C2)和浮游植物源的类蛋白或类色氨酸或类酪氨酸(C3).其中陆源类腐殖质的荧光强度随着入库水、库区表层水、库区深层水和出库水逐渐减少,这表明由于光化学作用、微生物作用、大坝拦截效应等环境因素的影响,类腐殖质随着水体由入库向出库的流动而逐渐降解.相反,微生物类腐殖质(M类)的荧光强度结果表明,在入库-出库过程中,微生物类腐殖质处于产生及部分或完全降解的波动中,这表明微生物类腐殖质是浮游植物的原生产物,并且对于光化学作用、微生物作用和大坝拦截效应有很强的不稳定性.类蛋白或类色氨酸或类酪氨酸主要新产生于夏季和秋季的表层水体中,在冬季和春季表层和深层水体中也有产生;并在出库过程中逐渐减少.这表明类蛋白或类色氨酸或类酪氨酸是浮游植物的原生产物;并且它们受到光化学作用、微生物作用和大坝拦截效应的共同影响,在表层和深层水中生成和降解.因此,这些结果意味着通过平行因子分析确定的荧光溶解性有机质组分的方法,对于更好地理解溶解性有机质在水库水体的转化动力学机制至关重要.     

梅江流域清凉山水库沉积物重金属污染、生态风险评价及来源解析

水库沉积物是重金属等污染物重要的汇,在酸碱及氧化还原条件变化下沉积物存在污染物释放的潜在风险,释放到水环境中的重金属通过食物链的传递,对人类的健康造成威胁.据此,本文以梅江流域清凉山水库为研究对象,围绕沉积物重金属含量水平、形态分级、污染和潜在生态风险评价及污染溯源展开调查.结果发现,库区沉积物中重金属含量大小依次为溪田支流 > 坝前及库中心 > 新田-白水支流.沉积物重金属生物有效态占比差异较大,质量分数依次为：镉（Cd,89%） > 铅（Pb,76%） > 锌（Zn,54%） > 铜（Cu,43%） > 镍（Ni,28%） > 铬（Cr,10%）.采用地累积指数法开展重金属污染评价,采用潜在生态危害指数法开展重金属生态风险评价.地累积指数法显示,水库沉积物重金属元素污染程度依次为：Cd > Pb > Zn > Cu > Cr > Ni;潜在危害生态指数法显示,重金属潜在生态风险程度依次为：Cd > Pb > Cu > Ni > Zn > Cr,水库沉积物Cd的潜在生态风险最大,对生物影响最大.相关性分析和主成分分析结果表明,水库沉积物重金属Cu、Zn、Pb和Cd主要来源于农业施肥的外源污染输入,Ni和Cr主要来源于区域后边林地等背景区土壤水土流失.库区沉积物重金属污染存在显著空间差异性.新田-白水河补给区域污染最轻,与控制流域土地利用主要为林地,污染源较少密切相关.溪田河补给区域污染最重,其控制流域多茶园及农田,外源肥料污染负荷最大.库区坝前及中心重金属污染程度介于两支流补给区之间,表现为明显的混合作用.     

春季潘家口水库沉积物-水界面氮磷赋存特征及迁移通量

以春季潘家口水库沉积物为研究对象,分析了水库整体营养盐污染现状及内源释放特征.通过高分辨率间隙水采样器（HR-Peeper）获得沉积物间隙水,以此分析营养盐垂向分布特征及空间差异性;以原柱样沉积物静态释放试验获取沉积物-水界面营养盐迁移通量,并分析了潘家口水库内源负荷特征.结果表明：库区沉积物营养盐释放风险较高,TN、TP含量分别为3701.59~8221.28和756.28~1696.15mg/kg.通过C/N比确定2017年以前的网箱养殖残留的饲料和鱼粪是水体富营养化的主因.原柱样静态释放结果表明,NH₄⁺-N、NO₃^－-N、NO₂^－-N、SRP交换通量分别为23.71~156.80,-7.37~-161.78,1.64~33.4和0.56~2.86mg/（m²·d）,潘家口水库内源负荷相对较高.该结果与水库本身的高有机质及氮磷赋存量、生物分解耗氧及春季逐步提高的水温有关,导致营养盐加速释放进入上覆水柱.潘家口水库的内源负荷能够加速水库的富营养化进程,应采取措施控制潘家口水库内源负荷.     

三峡库区典型粮菜轮作系统施肥管理及环境代价评价

为明确三峡库区两种典型轮作系统的施肥管理现状及其环境代价,随机抽样选取三峡库区腹地涪陵区175个农户进行施肥管理现状调查,从生产力、肥料种类与用量、环境代价和经济效益四个方面进行对比分析榨菜-玉米和榨菜-水稻两种典型粮菜轮作模式,同时设计情景分析,评价优化施肥及新型肥料的施用在降低环境代价方面的作用.结果显示,两个粮菜轮作系统生产力差异不显著,但施肥总量榨菜-玉米轮作系统比榨菜-水稻轮作系统高68.4%,主要原因是玉米种植过程中的氮肥、磷肥和钾肥用量比水稻种植分别高出305kg/hm²、92.3kg/hm²和66.6kg/hm².在施肥过程中,单位收益（每1000元）上榨菜-玉米轮作产生的活性氮损失、酸化效应和富营养化效应分别比榨菜-水稻轮作高147%、73.1%和146%,温室气体效应比榨菜-水稻轮作低38.9%;单位面积（每hm²）上榨菜-玉米轮作体系造成的活性氮损失、酸化效应和富营养化效应比榨菜-水稻轮作体系分别高出44.6%、27.1%和44.1%,而造成的温室气体效应比榨菜-水稻轮作体系低33.3%.运用情景分析方法模拟发现,优化施肥量可以显著的降低环境代价,在优化施肥基础上添加硝化抑制剂可以进一步降低整个轮作体系的活性氮损失、温室气体效应和富营养化效应.本研究为实现源头减量技术防控面源污染提供了理论支撑.     

三峡水库汛后蓄水期典型支流溶解氧与叶绿素a垂向分布特征

采用2018年9月对三峡水库典型一级支流——香溪河和神农溪回水区水质监测数据,分析和对比了香溪河和神农溪的溶解氧和叶绿素a等指标垂向分布特征,讨论了影响其垂向分布的环境因子.结果表明,香溪河与神农溪的溶解氧含量在表层0～10 m和0～12 m水体分层现象明显,且随水深增加而递减.其表层水体的溶解氧饱和度S_(DO)分别为139.20%和107.78%,已经达到过度饱和状态(S_(DO)100%);中层与底层水体溶解氧浓度较稳定,无分层现象.香溪河和神农溪回水区水体中叶绿素a垂向分布与溶解氧分布的规律一致,表层水体中叶绿素a浓度整体上表现为中度富营养化(5μg·L~(-1)Chl-a20μg·L~(-1)).Pearson相关性分析显示,香溪河与神农溪水体中的溶解氧与水温、浮游植物垂向分布之间存在显著相关性,水温分层以及浮游植物的生命活动是影响溶解氧垂向分布的关键因素.叶绿素a与水温和pH呈现出显著的正相关性,与浊度表现为显著负相关性,表明浮游植物垂向分布主要受光照强度沿水深衰减和水温分层现象的影响.