Application of a three-dimensional eutrophication model for the Beijing Guanting Reservoir, China

The Beijing Guanting Reservoir (BGR) is located northwest of Beijing and has been an important water supply reservoir ever since the construction of a dam near the town of Guanting in 1954. As a result of excessive nutrients and organic carbon loadings from the drainage basin over the last several decades, the BGR suffers from eutrophication as well as other contamination problems and has not been used as a drinking water supply reservoir since 1997. As a management step to restore the reservoir's water quality, a numerical model was developed based on the environmental fluid dynamics code (EFDC) framework. The model simulated three phytoplankton species based on the observed cyanobacteria, green algae, and diatom concentrations in 2004 for the Yongding arm of the reservoir, which is separated from the rest of the reservoir by a sand bar. The model was calibrated with vertical temperature profiles as well as the observed chlorophyll a and nutrients concentrations in the water column. The calibrated model was further applied to investigate management scenarios, which include reduction in external loadings of nutrients with constructed wetlands, biomanipulation, and transferring water from CeTian Reservoir. All three scenarios can reduce the peak chlorophyll a levels in the reservoir. The background nutrients were high, and reducing the external nutrients was effective only after a reduction in background nutrients after phytoplankton growth. The biomanipulation and water transfer scenarios could also delay the occurrence of the peak chlorophyll a. Because the model was developed based on one year of data, the model can only reveal the short-term effects of applying the management scenarios. Future studies will consider the long-term processes, such as diagenesis, when data are available to predict the long-term effects of the scenarios.     

重庆大木山木本植物区系及植物资源特点

基于野外调查资料,对位于三峡库区腹心地带的大木山的木本植物区系及资源特点进行研究,以期为该地区生物多样性保护和可持续利用提供依据.野外调查共发现木本植物738种,隶属于86科、288属.其中裸子植物6科、10属、15种,双子叶植物77科、271属、699种,单子叶植物3科、7属、24种.乔木268种,灌木398种,木质藤本72种.科的组成优势现象十分明显,含10种以上的科有26个,包含164属、526种植物,分别占该区木本植物总属数和总种数的56.94%和71.27%,是该区木本植物区系构成的主导成分.木本植物区系成分复杂,属的分布类型有14个,种的分布类型有12个,区系具有明显的过渡性特征.有483个中国特有种分布于该地区,占总种数的65.71%,其中27.12%的物种为华中植物区特有种.13个地区的聚类分析表明大木山与华中植物区和华东植物区关系最为密切.木本植物资源以药用、材用、观赏、食用类为主,古老孑遗植物和珍稀濒危植物丰富.图l表5参35     

综放采空区特性与氧浓度分布关系研究

在现场束管监测实验的基础上,分析总结了综放采空区特性.根据计算流体力学原理,采用FLUENT数值模拟计算软件,针对综放采空区的不同特性,分别对采空区氧化带和窒息带的关键划分指标"氧浓度"进行数值模拟.将模拟结果与实测结果进行比较,讨论了在考虑综放采空区不同特性情况下的数值模拟结果对采空区自燃"三带",即"散热带"、"氧...     

Role of the rhizosphere of a flooding-tolerant herb in promoting mercury methylation in water-level fluctuation zones

The water-level fluctuation zone (WLFZ) has been considered as a hotspot for mercury (Hg) methylation. Flooding-tolerant herbs are gradually acclimated to this water-land ecotone, tending to form substantial root systems for improving erosion resistance. Accompanying rhizosphere microzone plays crucial but unclear roles in methylmercury (MeHg) formation in the WLFZ. Thus, we conducted this study in the WLFZ of the Three Gorges Reservoir, to explore effects of the rhizosphere of a dominant flooding-tolerant herb (bermudagrass) on MeHg production. The elevated Hg and MeHg in rhizosphere soils suggest that the rhizosphere environment provides favorable conditions for Hg accumulation and methylation. The increased bioavailable Hg and microbial activity in the rhizosphere probably serve as important factors driving MeHg formation in the presence of bermudagrass. Simultaneously, the rhizosphere environments changed the richness, diversity, and distribution of hgcA-containing microorganisms. Here, a typical iron-reducing bacterium (Geobacteraceae) has been screened, however, the majority of hgcA genes detected in rhizosphere, near-, and non-rhizosphere soils of the WLFZ were unclassified. Collectively, these results provide new insights into the elevated MeHg production as related to microbial processes in the rhizosphere of perennial herbs in the WLFZ, with general implications for Hg cycling in other ecosystems with water-level fluctuations.     

低分子量有机酸对三峡水库消落区土壤中汞赋存形态及其活性的影响

为研究植物根系分泌物的主要成分——低分子量有机酸对土壤汞的活化作用,利用室内模拟实验,通过分析不同浓度的柠檬酸、酒石酸和草酸溶液对三峡库区消落带土壤中汞赋存形态的影响及其随培养时间的变化特征,探究了低分子量有机酸对汞迁移能力和生物有效性的作用.结果表明,柠檬酸可增强土壤汞的迁移能力,而草酸和酒石酸则表现出软弱的抑制作用.3种低分子量有机酸均能明显地增强土壤中汞的生物有效性,整体活化效果为:柠檬酸酒石酸≈草酸.有机酸对土壤中汞形态的作用随其浓度的增加而增强,且当浓度为15 mmol·L~(-1)(柠檬酸)、10 mmol·L~(-1)(酒石酸和草酸)时开始趋于稳定.在15 mmol·L~(-1)柠檬酸培养的土壤中,汞形态分布的变化随培养时间的延长而愈加显著,直到14d时才基本停止,此时胃酸溶解态汞增加最为明显,其主要来自于部分被活化的强络合态汞.     

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.     

降雨径流过程中土地利用优化配置对磷流失的影响

为了探究土地利用优化配置对三峡库区小流域径流过程中磷素流失的影响,选取重庆忠县石盘丘小流域内传统农业模式集水区（CG）和土地利用优化配置后的集水区（EG）为研究对象,分别在两个集水区出口采样,监测降雨事件中径流过程和不同形态磷素,分析土地利用配置对磷流失规律的影响.结果表明：（1）监测的10场降雨径流过程中,EG的ρ[总磷（TP）]均低于CG,两者范围分别为0.09～0.75 mg·L^-1和0.13～2.82mg·L^-1;相对于CG, EG显著降低了TP浓度峰值.（2） EG的TP、可溶性磷（TDP）、无机态磷（DIP）和颗粒态磷（PP）在降雨径流过程中的浓度平均值EMC均较CG低,且EG与CG在TP、 TDP和DIP的EMC上均呈现显著差异（P<0.05）;降雨径流过程中两个集水区磷流失的主要形式均为TDP,但EG的TDP/TP平均值更大.（3） EG比CG的TP、 TDP、 DIP和PP的输出负荷降低45%、 43%、 57%和47%,EG和CG各形态磷素输出负荷均与径流总量极显著相关（P<0.01）, CG各形态磷与径流总量...     

三峡水库不同支流库湾蓄水期溶解氧分层特性及差异性

以三峡水库典型支流库湾小江和香溪河为例,通过2020年蓄水期不同阶段的野外监测,对比分析了两条支流库湾的水动力过程、热分层、溶解氧时空差异及其对蓄水过程的响应.结果表明：（1）蓄水初期,小江库湾表层受大气复氧和浮游植物影响溶解氧较高(7.00～13.00 mg·L^-1,其氧跃层出现在水深3～5 m处,5 m以下水域出现大面积缺氧(DO<2.00 mg·L^-1),甚至无氧现象.香溪河库湾溶解氧在垂向上大致可以分为3层：表层富氧水体(8.00～12.00 mg·L^-1)、中层水体(6.00～8.00 mg·L^-1)和底层低氧水体(4.00～6.00 mg·L^-1).（2）稳定的热分层为底层厌氧的形成提供了稳定的物理环境,而小江上游来流以及消落带植被分解增加了水体有机质的含量,可能是造成小江水体耗氧量增大、形成厌氧的内因;而香溪河因为长期存在的顺坡异重流补给,底层水体缺氧的风险较低.（3）持续的跟踪监测发现水库蓄水对支流库湾溶解氧起到了显著的补给作用,促使小江库湾厌氧现象在短期...     

化肥减量配施生物炭和秸秆增加了坡耕地壤中流磷流失风险

紫色土坡耕地是中国西南地区的重要农耕用地,也是三峡库区农业非点源污染的主要来源地之一,采取合理的措施控制其土壤养分流失对该区域非点源污染治理具有重要意义.以紫色土坡耕地为研究对象,通过3 a(2018～2020年)大田试验,设置不施肥(CK)、常规施肥(CF)、优化施肥(OF)、生物炭+优化施肥减量15%(BF)和秸秆+优化施肥减量15%(SF)这5个处理,对自然降雨条件下坡耕地地表径流(0～20 cm)和壤中流(20～60 cm)磷流失规律进行监测与评估.结果表明,施肥减少了紫色土坡耕地产沙量和地表径流流失通量,但增加了壤中流流失通量.地表径流正磷酸盐(PO^3-₄-P)、全磷(TP)和颗粒态磷(PP)总流失通量以BF处理最高,SF处理最低.各施肥处理壤中流磷流失通量均高于CK处理,且PO^3-₄-P和TP流失通量以BF处理最高(213.88 g·hm^-2和694.54 g·hm^-2),其次为OF和SF处理.冗余分析(RDA)结果表明,地表径流流失通量和生物...     

地势起伏度对三峡库区人口及经济发展水平的影响

在1[DK]∶10万三峡库区DEM的基础上,采用窗口分析等方法提取了地形起伏度,利用均值变点分析方法确定三峡库区地势起伏度的最佳统计单元是015 km2。首次绘制了基于最佳统计单元的三峡库区地势分布图,确定地形起伏度是影响三峡库区人口分布和经济发展的重要因素之一。在系统分析了三峡库区地形起伏度的分布规律基础上,选择城镇化率、农村居民恩格尔系数、经济密度、人口密度等指标,定量揭示地形起伏度对人口和经济发展的影响。结果显示三峡库区的地形总体以起伏山地为主。地形起伏度与人口密度、经济密度呈极显著的负相关,地势起伏度大的区域,人口密度较小,经济发展相对滞后,农村居民生活相对贫困。地势起伏度小的区域,人口密度较大,经济相对发达。这对认知山区人口和经济的空间格局,将三峡库区资源开发利用以及产业布局在适度的地势起伏度范围,对于有效进行三峡库区资源开发、促进区域经济效益最大化具有重要的参考价值