降雨过程中香溪河流域非点源氮素入库特征研究

在香溪河流域主要支流开展了典型降雨事件过程中的水质水量同步监测,采用数字滤波法得到的基流指数分割了次降雨中的直接径流和基流,并用流量加权平均法估算了基流和直接径流中的氮素浓度,估算了降雨径流过程中点源和非点源氮素的入库(香溪河库湾)变化特征。结果表明:氮素浓度与流量的动态变化趋势基本一致,在降雨初期径流冲刷效应使浓度升高,在流量峰值到达的同时出现浓度最大值,之后随流量的减小而减小,并逐步趋于稳定;各形态氮素直接径流的浓度均大于基流,输出负荷以非点源为主,所占比例均达到70%以上,负荷贡献率表现为:TN>DTN>NO3--N>NH4+-N,TN的输出以DTN为主,DTN的输出以NO3--N为主;氮素输出负荷与径流量存在显著的相关性,TN、DTN、NO3--N、NH4+-N输出负荷与径流量的相关系数R值分别为0.93、0.95、0.98、0.88。有效控制农业非点源氮素输出是防治香溪河流域水体富营养化的关键。     

三峡库区丰水期表层水中酚类的分布特征及潜在风险

采用GC/MS技术对三峡库区干流及22条支流的47个表层水样中的15种酚类化合物进行分析,结果表明库区干流和支流表层水样中酚类总浓度的几何均值分别为52.47和87.99 ng.L-1.干流和支流中非氯酚类总浓度的几何均值均大于氯酚类,库区表层水以非氯代酚组分为主.苯酚、邻甲酚和2-硝基酚是库区干流水样中主要的酚类,分别占干流Σ酚类的79.1%、3.7%和3.6%.苯酚、邻甲酚、2,6-二氯酚和2-硝基酚是库区支流水样中的优势污染物,分别占支流Σ酚类的77.5%、5.4%、3.8%和2.2%.本研究中苯酚和2-硝基酚的检出浓度与《国家污染物环境健康风险名录》中的标准限值相比较,远低于可能导致生物毒性危害的标准限值,与国内外其他地区水体中苯酚含量相比也处于较低污染水平,说明表层水样中苯酚与2-硝基酚污染给研究区水环境带来的潜在风险较小.     

三峡水库香溪河库湾夏季蓝藻水华成因研究

为探讨香溪河夏季蓝藻水华发生过程及主要影响因素,于2010年7月19日~8月30日在蓝藻水华暴发区域开展持续监测,并对水华过程进行分析.结果表明,水华持续25d,自7月23日暴发,8月16日逐渐消退,藻密度最高达到108.03′106cells/L,优势藻种为鱼腥藻(Anabaena);自身悬浮机制、固氮机制、能够产生藻毒素抑制其他藻类生长,是鱼腥藻成为优势藻种的主要原因;充足的营养物质、显著的水体分层是水华暴发的必要条件,水华期间蓝藻对硝氮利用显著;在具备充足的营养盐的稳定水体中,水温持续升高、混合层与真光层比值的降低是诱发蓝藻水华的关键因子,并且在混合层与真光层比值为0.5时对蓝藻增殖影响最大.     

岗南水库沉积物溶解性有机物光谱时空分布特征及环境意义

为探究岗南水库沉积物溶解性有机物（DOM）的时空演变机制,本文使用紫外-可见光谱（UV-vis）和三维荧光光谱-区域积分法（EEM-FRI）,分析了岗南水库沉积物DOM的来源及分布特征.结果表明：岗南水库夏季沉积物DOM的相对浓度显著高于春季、秋季以及冬季（p<0.05）;E₂/E₃值显示岗南水库沉积物DOM分子量为夏季>春季>秋季>冬季;各采样点的紫外可见光谱特征指数存在显著的季节差异（p<0.001）.荧光区域积分显示各组分存在显著的季节差异（p<0.001）,采样点的空间差异不明显（p>0.05）;易降解类物质占比大于腐殖质物质,并呈现出显著的季节差异（p<0.05）,占比大小为春季>夏季>冬季>秋季.沉积物DOM具有高的荧光指数（FI指数均>2.0）以及低腐殖化指数（HIX指数大多数<4.0）,表明岗南水库沉积物DOM呈现出低腐殖化、较强自生源的特征.荧光区域积分各组分与三维荧光光谱指数的相关性表明,易降解类物质（P1、P2、P4以及P1+P2+P4）与BIX、β：α、以及Fn280呈现显著正相关（p<0.05）,与HIX以及Fn355呈现显著负相关（p<0.05）;类腐殖质物质（P3、P5以及P3+P5）呈现出与之相反的变化趋势.聚类分析显示易降解类物质与腐殖质物质明显被分离为两部分.与此同时,综合冗余分析（RDA）、层次聚类分析（HP）、随机森林分析（RF）、集成回归树分析以及多元回归分析,发现氨氮、溶解性总氮、pH值以及温度是影响沉积物DOM荧光区域积分组分演变的关键环境因子.     

气候变化对于桥水库总磷与溶解氧的潜在影响分析

对于桥水库1992~2011年20年间的气候要素和水质指标进行数理分析,探求气候变化对该库总磷与溶解氧的潜在影响.首先,根据气温MK突变检验和距平分析,将研究期划分为1992~2001低温低风速年和2002~2011高温高风速年两个时段;其次,在应用上改进非参数回归分析法,图示比较两个时段各要素非线性趋势,获取气候要素在两个时段间的季节性变化规律;最后,通过比较两个时段气候要素对水质指标潜在影响的可能性,利用双k值潜在影响判别法揭示潜在影响规律.结果表明,气候要素在各季节的变化有可能对水库总磷和溶解氧浓度造成潜在影响.通过探讨入库负荷和库总磷浓度的年际变化差异,以及观测高温年、低温年水生植物春季物候和总磷浓度,证实春季气温升高降低了水库总磷浓度.该研究为探究气候变化对于桥水库水质的影响机制和规律提供参考依据.     

三峡水库不同运行状态下支流澎溪河水-气界面温室气体通量特征初探

水电是具有显著减排效益的清洁能源形式,但水库潜在的温室气体效应近年来备受关切,在一定程度上影响了人们对水库清洁能源属性的认识.本研究分别于2010年8月水库低水位运行期及12月高水位运行期,对三峡库区典型支流——澎溪河上游温泉至下游双江6个沿程断面进行水样的采集及温室气体通量的监测研究.结果表明,在河流纵向上,表层水体水温、pH逐渐沿程增加,而CO2分压(pCO2)和碱度(TA)则有相反趋势.在低水位的8月,开县以下断面CO2通量为负,且浮游植物可能是控制水体CO2通量及营养盐的关键因素之一.澎溪河回水区CO2通量相对天然河道背景断面(温泉)平均降低了3.26 mmol.(m2.h)-1,而CH4通量却大幅度增加了.在高水位运行的12月,澎溪河各断面均为CO2释放通量,CH4通量相比低水位则明显降低.相比较天然河道的温泉断面,澎溪河回水区在高水位运行状态下CO2与CH4通量分别增加了4.16mmol.(m2.h)-1和0.007 mmol.(m2.h)-1.初步的净通量分析发现,该水域较加拿大实验水库的净通量特征低.     

三峡库区长江干流入出库水质评价及其变化趋势

水质问题关系着三峡工程的安全运行与库区社会经济的可持续发展.选取重庆朱沱断面和湖北南津关断面分别代表三峡库区长江干流的入出库断面,在对DO、COD_(Mn)和NH_3-N的年均、季均值统计基础上,运用基于灰色关联系数矩阵的TOPSIS法评价入出库水质,运用R/S法查明入出库水质的未来变化趋势.结果表明:入出库水质在2004—2014年间均介于Ⅰ、Ⅱ类间(《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)),其中,2004—2007年、2012—2014年均为Ⅰ类,2008年均为Ⅱ类,2009—2010年均在Ⅰ、Ⅱ类间变动,且均距Ⅰ类较近;入出库断面每年4个季度水质的相对贴近度均在Ⅰ、Ⅱ类间波动,但更偏近于Ⅰ类,这一趋势在多年平均情况下最为显著,2005—2007、2009、2010和2013年整体上两断面水质在4个季度中存在着相反的变化趋势;年均入库水质变化明显呈现良好趋势,而出库水质变化趋势基本不变.入出库季均水质变化呈现明显的阶段性差异,入出库过去的水质变好趋势会延续到未来相同的时间序列里,但这种水质变好趋势在将来的变化中并不稳定,具有一定的随机性.本研究结果有助于提高人们对三峡工程阶段性的蓄水对长江干流水质产生明显影响的认识,丰富人们对近年实施的环库生态治理工程成效的理解.     

台风强降雨输入水源水库悬浮泥沙的氮磷吸附特性

为研究台风强降雨后输入水源水库的悬浮泥沙对水体氮磷的吸附特性,本文于2015年10月强台风"彩虹"登陆粤西期间,采集高州水库原水和表层沉积物泥沙样品,模拟悬浮泥沙对氮磷的吸附动力学过程,对比分析不同粒径和不同含量悬浮泥沙对磷的吸附等温线.结果表明,高州水库悬浮泥沙不具有明显的氮吸附动力学特性,对磷的吸附动力学平衡时间为10 h;泥沙粒径小于0.25 mm时,对磷的平衡吸附量随着泥沙粒径的减小而增大;泥沙含量在0.2~2.0 kg·m-3时,对磷的平衡吸附量随着泥沙含量的增大而增大;悬浮泥沙对磷的吸附等温线符合Langmuir及Freundlich模型,最大吸附量随泥沙粒径的减小而增大,随泥沙含量的增大而增大,悬浮泥沙对磷的最大吸附量为0.073~1.776 mg·g~(-1).台风强降雨作用导致高州水库水体悬浮泥沙含量增大,促进对磷营养盐的吸附作用,对高州水库富营养化有一定的改善作用.     

三峡库区蓄水175m对汉丰湖不同生物类群δ13C、δ15N值的影响

于2010年蓄水前(7月)和蓄水后(12月)应用稳定碳、氮同位素方法对汉丰湖食物网中初级生产者和消费者δ13C、δ15N值变化规律进行了调查分析.结果显示:汉丰湖初级生产者颗粒有机物(POM)、固着藻类和水生植物δ13C、δ15N值分别为-28.45‰~-24.78‰、3.72‰~5.76‰,-25.81‰~-21.22‰、3.23‰~4.81‰,-27.99‰~-23.74‰、8.06‰~12.48‰.从蓄水前到蓄水后初级生产者(POM、固着藻类、水生植物)δ13C、δ15N(除水生植物)值均呈现贫乏趋势;消费者δ15N值变化规律与初级生产者一致,但其δ13C值无明显变化;汉丰湖鱼类食物网营养级长度均为3级,消费者中杂食性鱼类居多其碳源主要来源于固着藻类.新形成的汉丰湖水生生态系统已经形成了相对稳定的食物网结构.     

三峡支流大宁河库湾水质分布变化原因及其生态效应

为探讨三峡支流大宁河库湾水体水质分布变化的原因及其产生的生态效应,从大宁河库湾污染源、三峡干支流水体交换等视角,建立三峡干流与大宁河库湾交换水量的计算公式,监测大宁河库湾表层水样水质的逐月变化情况,重点分析不同调度期三峡干支流水体交换变化驱动下大宁河库湾水质时空分布的响应变化.结果表明:①三峡干流回水倒灌、大宁河上游来流是大宁河库湾水量、TN、TP等的主要来源,干流表层水体EC（电导率）、ρ（TP）和ρ（TN）均高于大宁河上游来流.②蓄水期至高水位期,在干流回水倒灌作用和库湾水量滞留作用的影响下,库湾表层水体EC、ρ（TP）和ρ（TN）高值分布向上延伸至距离入江口0~20 km及以上的库湾水域.泄水期至低水位期,干支流交换水量为负值,表示库湾流出水量高于干流回水倒灌水量.这两个时期库湾表层水体EC、ρ（TP）和ρ（TN）高值分布首先集中于距离入江口0~5 km的库湾水域,随后向库湾中游方向延伸,可能因泄水后期、低水位期仍有少量干流回水从中表层方向倒灌以及库湾中游藻密度高引起.③5-9月距离入江口0~20 km的库湾中游、下游水域藻密度明显高于其他时期其他水域,与水温适宜、非氮非磷限制的营养结构[TN/TP（摩尔比）为30~40]促进藻类生长繁殖有关.研究显示,不同调度期干支流水体交换是驱动大宁河库湾水质分布变化的重要因素,进而库湾水体氮、磷营养结构的时空变化一定程度上影响着浮游藻类生长分布.