我国南方桉树人工林区水库沉积物污染物的分布特征及迁移规律

桉树人工林区水库水体大面积泛黑引发的水质安全问题是目前关注的热点问题之一,我国南方地区尤其是广西南宁市90%以上的饮用水源水库周边都大量种植桉树,且很多都出现不同程度的水体泛黑现象.已有研究表明水库沉积物对上覆水Fe~(2+)、Mn~(2+)、S~(2-)和DOC的迁移转化过程起着重要作用,探究水体污染物在沉积物-水界面附近的分布特征与迁移规律对揭示库区泛黑机制具有重要意义.本研究利用柱状泥样分层分析方法和高分辨率原位被动采样技术,于2018年7～12月在我国南方典型泛黑水库天雹水库开展3次实验,分析沉积物中铁、锰、硫化物和有机质的分布特征及季节性变化规律,并重点研究泛黑期沉积物间隙水Fe~(2+)、Mn~(2+)、S~(2-)和DOC的剖面分布规律及迁移方向.结果表明:①桉树人工林区水库沉积物中铁和锰含量丰富,远超过全国土壤背景值.表层沉积物中铁、锰和TOC含量随季节同步增加,主要来源于水库周边桉树林区物质(残落物、腐解液和土壤颗粒)的输入与沉降;②桉树人工林区水库泛黑期沉积物间隙水中Fe~(2+)(16.99 mg·L~(-1))和DOC(36.80%)含量显著高于湖泛体系沉积物(12.15 mg·L~(-1)和10.78%),Fe~(2+)/S~(2-)与Mn~(2+)/S~(2-)比值均大于300,缺氧条件下沉积物中以铁锰氧化物的还原反应为主;③桉树人工林区水库沉积物中Fe~(2+)扩散通量[27.4～33.5 mg·(m~2·d)~(-1)]分别是太湖、阿哈水库和红枫湖的32.6、 4.9和30.8倍,具有更强的Fe~(2+)内源释放能力,且间隙水中Fe~(2+)与DOC(r0.904,P0.01)显著正相关,沉积物中铁还原产物与有机质的络合反应是水库突发性泛黑的重要成因之一.     

乌鲁木齐乌拉泊水库水体中重金属健康风险评价

为了解乌鲁木齐市主要饮用水源地乌拉泊水库水体中重金属含量,特对此进行了调查研究,并应用美国环保局(USEPA)推荐的健康风险评价模型对其进行健康风险的初步评价。结果表明,乌拉泊水库由致癌物质Cr、As、Cd通过饮水途径引起的个人年健康风险值表现为CrAsCd,风险值为10-7~10-5a-1,Cr的风险值高于国际放射防护委员会(ICRP)的推荐值(5×10-5a-1),成为乌拉泊水库水体的主要致癌因子;乌拉泊水库由非致癌物Pb、Cu、Zn、Hg所引起的健康危害的个人年风险以Cu为大,Pb次之,Hg和Zn较小,风险水平为10-10~10-8a-1,远低于ICRP和USEPA推荐的最大可接受风险水平。     

白龙江宝珠寺水库库区塌岸模式研究

通过对宝珠寺水库库区塌岸情况的现场调查及其典型塌岸区的工程地质测绘,查明了其塌岸主要发生在第四系残坡积及古滑坡堆积体库岸的规律;建立了库区塌岸的3种主要模式:冲刷塌岸型,蠕动-张裂变形,牵引式滑移-拉裂错落;重点剖析了各模式典型塌岸段的形成发展过程及机制,计算分析出不同水位下的典型滑坡的稳定性变化规律;统计得出冲刷塌岸后各类岸坡的水上稳定坡角、水下磨蚀坡角;最后,阐明了水库岸坡的地层岩性及地质构造条件是塌岸发生的内因,而水库水位消落时岩体中排水不畅所形成的滞后的动水压力,是使滑坡及土体发生蠕动的外因。     

密云水库浮游藻类和细菌污染现状及趋势分析

为评价密云水库水体富营养化的现状及发展趋势,在水库水面不同方位和不同水深分别布点采样,对水库水质的浮游藻类群落结构、密度和卫生学性状进行了初步监测和评价。结果显示,水体浮游藻类总量有增加趋势,但主要群落结构变化不大,仍以绿藻-硅藻型为主;但蓝藻的比例随水温的增加显著;各项卫生学指标基本在正常范围;同时发现其内湖的蓝藻污染较为严重,对大库区水质形成潜在威胁,应予重视。     

流量对三峡库区嘉陵江重庆主城段藻类生长的影响

对于三峡库区,大部分一级支流都具备产生富营养化的营养水平,在水温和光照等气候条件适宜藻类生长的3—5月,水文条件成为影响藻类生长繁殖和诱发富营养化的关键因素.3—5月恰是水库坝前泄水的消落时段,水文条件与一般的湖泊、河流和水库等显著不同. 针对三峡水库特殊的水文情势, 通过现场水质采样,应用质量守恒原理,研究了3—5月上游来水流量对嘉陵江重庆主城段藻类生长的影响. 结果表明:流量对河段的藻类密度和质量净增量有显著影响,3月因较低的来水流量和较小的大坝泄水量使藻类密度和质量净增量最大,5月当流量接近或超过历史同期水平时,河段的藻类质量净增量为负,而当流量偏枯较大时,藻类质量净增量为正.      

河道型水库中谢才-曼宁公式的适用性研究

文章通过对谢才-曼宁公式进行理论分析,并对照实际测流结果,得出结论认为在修建水坝后河流水动力条件显著改变,谢才-曼宁公式不适宜用来计算修建水坝后的河流各断面内的流速分布。在用累积流量法模拟计算水库型河流水动力水质时,应当用实际测流结果来绘制各计算断面累积流量曲线。     

Flooding and the interannual variability of hydrologic quantities in the Missouri River basin

The six mainstem reservoirs in the Missouri River basin (MRB) are managed mainly to prevent flooding from snowmelt and heavy rainfall, a goal for which the interannual variabilities of precipitation ($P$), evapotranspiration ($\mathit{ET}$), and surface air temperature ($T_{\mathrm{air}}$) are vitally important. We tested the hypothesis that under the expected higher variability owing to global climate change, the months with the highest contributions to the interannual variability of $P$, $\mathit{ET}$, and $T_{\mathrm{air}}$ in the MRB will remain unchanged and quantified likely temporal trends in these quantities. Using high-resolution, downscaled Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 multi-model ensemble data sets, we compared the multi-year ratio of monthly and annual interannual variability and temporal trends in $P$, $\mathit{ET}$, and $T_{\mathrm{air}}$ during 2011–2020 with three future decades. Results showed that the 6 months with the highest interannual variability in $P$ and $\mathit{ET}$ (April–September) are the same in all four decades. However, for $T_{\mathrm{air}}$, only 4 months (December–March) retain their status as highly variable throughout the four decades; September and October variability is exceeded by the variability in other months. This implies that, compared to $P$ and $\mathit{ET}$, the cyclical change in the probabilities of $T_{\mathrm{air}}$ in the MRB is less stable under future global climate change. This finding can be used to consider the need to alter existing strategies for reservoir release while minimizing the likelihood of aggravating flooding below the reservoirs.     

三峡库区面源污染的时空特征及EKC分析

在全面核算2008~2018年三峡库区19个区县农业面源污染TN、TP排放量的基础上,分析了其时空变化特征.基于环境库兹涅茨曲线(EKC)理论,构建了基于面板数据的回归模型,探究了库区农业经济发展与面源污染排放强度的演替关系.结果显示,库区农业TN排放波动减少,TP波动增加.各区县的TN和TP年均排放量分别在374~6046t和105~1267t之间.其中,农田化肥与畜禽养殖单元的总产污贡献率达80%以上.库区TN排放强度、畜禽养殖与农村生活单元的TN、TP排放强度均存在显著的"倒U型"EKC关系,目前已跨越拐点.农田化肥TP排放强度、水产养殖与农田固废单元的TN、TP排放强度呈现显著的"直线型"EKC关系,处于与经济同步增长的阶段.建议重点升级农田化肥单元的污染防控能力,以配套推进农村人居环境的改善,促进区域氮磷减排.     

水源水库暴雨径流过程水体锰的迁移及其影响

针对西安金盆水库2017年汛期出现的锰浓度超标问题,对水库上游至主库区沿程多个监测点垂向锰浓度及其赋存形态进行监测,研究暴雨径流对水中锰含量的影响以及径流中锰的形态,估算单次典型暴雨径流过程水库水体锰的汇入、输出与沉积量,根据实测数据与计算结果,从运行调度角度提出了暴雨时期高浊、高负荷径流入库的规避方案.结果表明,强降雨过程引起的高浊径流汇入显著增加了西安金盆水库水体总锰浓度,导致水库水质严重恶化,2017年10月12日至2017年10月14日单次降雨径流总锰的输入负荷为9. 11 t,泄洪和出水输出的总锰为6. 22 t,净沉积量(锰)为1. 47 t.水库上游沿程水体锰含量及形态变化表明,连续降雨过程对土壤的冲刷和侵蚀作用导致大量颗粒态污染物随径流汇入水体,占水体中总锰的质量分数大于70%,铁锰氧化物结合态为其主要形态.通过与不同粒径范围的颗粒进行相关性分析,颗粒态锰粒径约为2～20μm.暴雨径流入库时期采取泄洪排浊的措施可以有效减小锰的污染负荷,降低供水安全风险.     

基于碳氮同位素的澜沧江水库TOC来源差异性分析

水库建设所导致的生态问题正引发前所未有的深度思考,梯级水库在时间和空间尺度上的影响效应更加值得探究.为揭示新老水库有机碳分布特征及其沉积物TOC来源的差异,于2017年11月采集了苗尾、功果桥和大朝山这3个不同时期建设的水库的水样和沉积物样柱.测定了水体的温度(T)、溶解氧(DO)、总有机碳含量(TOC)、沉积物总有机碳(TOC)、氧化还原电位(ORP)、总氮(TN)和总磷(TP)等指标,并利用15N和13C同位素,结合Iso Source软件,解析沉积物中TOC来源及其来源物质对相应水库沉积物中TOC的贡献量,从而探究其内在的碳循环机制和梯级水库演进模式.结果表明,苗尾、功果桥和大朝山水库水体有机碳质量浓度平均值分别为0. 95、1. 97和4. 64 mg·L-1.对应水库沉积物中有机碳含量变化范围分别为4. 41～81. 63、18. 30～28. 42和9. 16～14. 46 g·kg-1.水库的梯级建设,使得新老水库的沉积物来源,周围补给等出现差异,使得新老水库TOC出现巨大差异.对于水体TOC,水体热力学状态和溶解氧的差异从而间接影响了水体中TOC的分布趋势.沉积物中主要考虑生源要素的影响,即沉积环境对有机质的保存能力是造成DCS、MV和GGQ沉积物垂向分布有差异的主要原因.而梯级水库的演进模式中,MV时空尺度上处于第一级段,是以累积上游来流TOC为主; GGQ处于第二级段,是以主要消耗分解上游来流TOC; DCS处于第三级段,是以主要积累水库周边TOC来源.