高原深水型湖库水体重金属及营养盐耦合关系探究——以乌江构皮滩水库为例

水体富营养化及重金属污染都是严峻的水污染问题,二者可能存在一定的拮抗作用,但关于重金属与营养盐间耦合机理研究相对较少。本文选取乌江高磷背景的构皮滩水库为研究对象,分析2018年1、4、7、10月的支流表层水、库区分层水和下泄水的营养盐、溶解态重金属及相关水化学参数。通过不同组分间的Pearson相关分析及重金属聚类分析,发现As、Ni、Co与Mn可能主要来自于矿山废水,而Zn、Pb、Cd、Cr主要与生活、农业废水排放有关。Fe、DSi可作为指示重金属与营养盐耦合机制的代表元素,Fe用于表征外源及氧化还原条件的贡献,DSi可指示生物作用(包括吸收、分解等)的参与程度。结合DSi/TDN、As/Fe、Zn/As分析,表明该地区重金属及营养盐间的耦合关系主要受径流、硫酸盐还原作用及颗粒态污染物吸附/解吸等综合作用的影响。该研究为重金属及营养盐耦合机制探究提供一定的理论依据,同时对喀斯特深水型湖库复合污染治理具有重要指导意义。     

梯级水库建设对怒江与澜沧江沉积物氮形态分布的影响

为探究梯级水库建设对沉积物氮形态分布的影响,通过分级浸取方法得到沉积物的离子交换态氮（IEF-N）、弱酸提取态氮（WAEF-N）、强碱提取态氮（SAEF-N）以及强氧化剂提取态氮（SOEF-N）,对比研究了有梯级水库建设的澜沧江和干流无水电站建设的怒江沉积物中氮形态的分布特征,分析了可转化态氮的主要影响因素.结果表明,两条流域沉积物赋存环境存在差异,进而使沉积物的理化性质呈现明显的差异,最终导致沉积物可转化态氮的含量及空间分布也不同,澜沧江沉积物可转化态氮的含量高于怒江,且澜沧江的空间变化也大于怒江,怒江IEF-N、WAEF-N、SAEF-N与SOEF-N含量范围分别为1.56~2.55,16.91~46.42,1.83~10.66,486.61~719.27mg/kg,澜沧江IEF-N、WAEF-N、SAEF-N与SOEF-N含量范围分别为1.55~14.35,20.77~83.08,1.36~92.15,562.61~1404.82mg/kg.两条河流的可转化态氮含量大小排列顺序一致,均为SOEF-N > WAEF-N > SAEF-N > IEF-N,怒江与澜沧江上游自然河段可转化态氮含量及空间分布基本一致,但在澜沧江的梯级水库段上,4种可转化态氮空间分布特征发生了较明显的变化,产生这种现象的原因主要是水库的建设导致了沉积物理化性质的改变,总有机碳、粒度、氧化还原电位对可转化态氮的影响不同.     

乌江流域三个梯级水库氮磷形态的比较研究

为揭示河流梯级开发对生源要素氮磷输运的影响,本研究选择乌江流域的普定、乌江渡、思林作为上、中、下游梯级水库的代表,于2020年8月采集各水库水体剖面和沉积物柱样品,测定氮磷含量,并用SMT法提取沉积物磷形态。结果发现,受中下游人为污染输入影响,乌江渡水库水体总氮浓度最高,为3.92±0.50mg/L,总磷浓度在此坝前到下游急剧抬升为上游的2～3倍,达到0.04～0.06mg/L;坝前沉积物含有大量的高释放风险的铁铝活性磷(1310.3±1003.3mg/kg),可能成为下游的潜在污染源。中下游水库较高的生物量加快了氮磷的活化速度,提高了活性磷的浓度,反而减低了沉积物有机磷的生物拦截效率。除乌江渡水库外,其它水库沉积物中以钙结合态磷为主(占无机磷的60%以上)。梯级水库修建后,泥沙含量大幅降低,可能是下游水库沉积物钙结合态磷浓度降低的主要因素。总体上,梯级水库的累积效应使得水库对生源要素的“活化”效率增强、“拦截”效应减弱,增大了富营养化发生的风险。     

丹江口水库淅川库区大气无机氮干沉降特征

大气氮沉降是氮素生物地球化学循环中的重要环节,也是水库水体外源氮输入的重要来源之一。以丹江口水库淅川库区为研究区,在库区周围设置6个采样点,于2019年10月至2020年9月期间采集并分析大气氮干沉降样品,探讨无机氮干沉降的时空分布特征及其对水库水体外源氮输入的贡献。研究结果表明:库区无机氮干沉降量为16.30kg/(hm²·a),其中氨氮占比77%,硝氮占比23%,两者比值的变化范围为2.09(1月)～7.65(7月);氨氮沉降量在季节上表现出极显著差异性,硝氮、氨氮沉降量在空间上表现出显著差异性;气象要素(温度、气压、风向、相对湿度和水汽压)是影响氨氮沉降量的重要因素;无机氮沉降量占河流总氮入库量的7.28%,氨氮沉降量占河流氨氮入库量的38.10%;水库水体氮浓度对无机氮沉降响应的净增量为0.06mg/(L·a);库区氮沉降的削减策略须以农业减排为主,未来水库的水质保护需要重点考虑农业活动的影响。     

基于储层非均质的水淹水窜风险评价

水淹和水窜是油田在水驱开发时常见的安全问题,储层非均质性是引起水淹和水窜的主要原因之一。为研究储层非均质性对于水淹水窜的作用,通过层次聚类分析法建立储层非均质综合指数关系式,并将其转化为水淹水窜风险概率,把水淹水窜风险概率进行分级,以此判断非均质性对于水淹水窜的作用。以BD油田阜二段第三砂层组为例进行水淹水窜风险评估,结果表明:研究区非均质性严重,水淹水窜风险概率均大于80%,储层非均性极容易导致油田在注水开发时发生水淹水窜。该区在注水开发时需要重视工艺设计与防护措施,以降低水淹水窜风险。     

运用主成分分析法研究云南湖库水体中重金属分布

以云南省38个高原湖库为研究对象,测定了表层水体中Cu,Zn,Pb,Cr,Cd,As,Fe,Mn和Ni 9种重金属质量浓度. 运用主成分分析法对水体中的重金属分布情况和来源进行了分析. 结果表明:所调查的云南38个湖库水体中主要重金属的分布可由4个主成分来反映,其贡献率分别为F1(Zn,Mn,Cd)35.23%,F2(Pb,Ni)17.05%,F3(Fe,Cu)15.70%和F4(Cr,Fe)13.10%. 38个湖库表层水中均有多种不同质量浓度的重金属存在,在该调查时段,有8个湖库表层水体中部分重金属质量浓度超过《国家地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅲ类水标准限值,水质不符合饮用水标准;而其他30个湖库表层水体中重金属质量浓度符合Ⅱ类水标准. 在部分湖库中ρ(Fe),ρ(Mn),ρ(Zn),ρ(Cd)和ρ(Ni)超过Ⅲ类水标准限值,在表层水体中ρ(As),ρ(Cu),ρ(Cr)和ρ(Pb)较低,符合饮用水的标准要求. 主成分分析法能够较好地分析云南38个湖库水体中重金属的分布情况.      

Observations on metal concentrations in commercial landings of two species of tilapia (Oreochromis mossambicus and Oreochromis niloticus) from reservoirs in six river basins in Sri Lanka

Samples of the muscle of two species of tilapia (Oreochromis mossambicus and O. niloticus; 17–20 cm length) were obtained from at least one reservoir in each of the six river basins (Aruvi Aru, Kala Oya, Kirindi Oya, Ma Oya, Mahaweli, and Walawe Ganga catchments) in Sri Lanka. The metals Ca, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, and Zn were consistently detected in the muscle tissue. Overall, there were few differences in the concentration of metals between the two species of fish, although there were also some statistically significant differences (p < 0.05) in the concentrations of some metals in fish obtained from some of the reservoirs. Aruvi Aru stands out as a river basin in which the two fish species have significantly lower concentration of metals when compared to other river basins. The concentration of the metals studied were below WHO and FSANZ guideline values for fish, suggesting that the consumption of the metals found in tilapia from these reservoirs poses little risk to human health.     

沉积物硝酸盐异化还原过程的温度敏感性与影响因素——以长江口青草沙水库为例

水生态环境中硝酸盐异化还原过程反硝化、厌氧氨氧化和硝酸盐异化还原成铵（DNRA）,对氮循环起着重要作用.采用泥浆培养实验,并结合¹⁵N同位素示踪技术对长江口青草沙水库沉积物硝酸盐异化还原过程的温度敏感性及影响因子进行了研究.结果表明,原位温度10℃时沉积物中反硝化、厌氧氨氧化和DNRA速率分别是0.18～6.86、0.26～3.16和0.09～0.25μmol N/（kg·h）.当培养温度升高到20℃和30℃时,反硝化速率分别是0.43～6.22和0.68～6.56μmol N/（kg·h）,平均比10℃时升高了15.7%和21.6%;厌氧氨氧化速率分别是0.61～3.2和0.77～3.54μmol N/（kg·h）,平均比10℃时升高了27.8%和42.6%;DNRA速率分别是0.09～0.23和0.1～0.18μmol N/（kg·h）,均比10℃时降低了4.2%.沉积物厌氧氨氧化对温度最为敏感,其次是反硝化,均随温度升高而增大;而DNRA最不敏感,随温度升高而减小.相关性分析结果发现有机碳、氨氮、二价铁和硫化物是影响硝酸盐异化还原的主要环境因子.反硝化和厌氧氨氧化硝酸盐还原的贡献分别是34%～71%和28%～49%,而DNRA为2%～17%.青草沙水库沉积物反硝化和厌氧氨氧化过程每年可去除活性氮大约为3.25×10³t和1.68×10³t,约占库区输入氮的54.17%.     

Sediment-associated trace and major metals in the headwaters of a tropical reservoir

Bed sediment samples of the two headwaters of a tropical reservoir in Southwestern Nigeria were analysed for some metal concentrations using ICP-OES for a period of one year. Sediment samples were collected bi-monthly from both the lower and upper reaches of the streams from May 2013 to March 2014. Sediment samples were microwave-digested and analysed using ICP-OES. Concentrations of metals were higher in the lower reach than in the upper reach, and wet season concentrations were higher than in the dry season with the exception of Fe and Mn. The annual mean metal concentrations were as follows: Fe (121.72?±?6.82?µg/g); Mn (9.34?±?2.57?µg/g); Na (6.20?±?2.29?µg/g); K (0.65?±?0.57?µg/g); Mg (8.07?±?1.36?µg/g); Ca (13.92?±?2.85?µg/g); Ba (0.17?±?0.17?µg/g); Al (106.54?±?5.55?µg/g); and Se (0.6?±?0.19?µg/g). These values were lower in comparison with the baseline concentrations of elements on the earth’s crust. Contamination assessment of all the metals investigated in this study showed that metals in the bed sediments of the two headstreams had not reached pollution status with the exception of Se.     

水库堤坝渗漏的探地雷达探测研究

以甘肃省民乐山丹地震时受到一定破坏的李桥水库为对象,用探地雷达对水库大坝填土不密实引起的渗漏病害进行了探测研究。探测表明壤土心墙填土总体密实性差,松散、不均匀、裂隙较多,坝身长期渗漏已在部分区域形成洞穴。利用探地雷达技术对该水库东、西段坝顶下和坝后道路下心墙内的渗漏通道进行了诊断,进而提出了水库堤坝渗漏破坏经历3个发展时期及其对应的雷达图像特征。