基于格局和过程的流域生态系统减轻入库泥沙服务及价值-以雅砻江二滩水库为例

基于径流泥沙的运移过程,构建了沿汇流路径,结合不同土地覆被对泥沙拦截能力系数模拟每个像元截留泥沙使其不进入水库量的模型.结合单位体积淤泥的清淤费用、水库使用年限及贴现率进行构建价值量模型,并在二滩水库的集水区进行了模型的运用.结果表明:2000~2005 年,土地覆被格局的变化主要体现在雅砻江中上游草地向林地的转化和下游亲水区林地向农田和草地的转化.由此影响到2000和2005年土壤侵蚀总量变化不大,但2005年集水区向水库输沙总量有较大增加,农田也成为二滩水库最为主要的产沙源.多数被侵蚀的土壤在向二滩水库的运移过程中被各类生态系统截留,截留泥沙量的高值集中分布于二滩库区周边.林地平均截留泥沙绝对量较低,截留泥沙的能力未能得到有效发挥.集水区对于减轻进入二滩水库泥沙服务的总经济价值在2000和2005年分别达到442.2和785.8亿元.     

湖北枝江市石子岭水库蓝藻水华研究

2009年8月21日对枝江市作为饮用水源的石子岭水库浮游植物和水体营养盐状况进行了调查.结果表明,该水库已经发生了微囊藻水华;浮游植物群落结构定量分析和多样性指数计算表明石子岭水库明显富营养化,惠氏微囊藻是是群落中绝对优势种.同时浮游植物生态位测度值表明微囊藻等蓝藻在时下的生态因子作用下将呈现逐渐衰退,而绿藻种群扩张,水库中浮游植物明显呈现由蓝藻优势向绿藻优势群落演替趋势.测定叶绿素荧光参数,以了解微囊藻水华的生长状态,比较研究中午强光下和经过24 h暗恢复及与室内培养的惠氏微囊藻三者的差异,表明夏末秋初阶段水库中微囊藻受到了一定的光照胁迫.水库中营养盐分析表明过高的总氮、总磷浓度和适宜的N/P比可能是水华暴发的主要原因,同时也是导致石子岭水库浮游植物呈现特定的群落结构特征的关键因素.     

三峡小江回水区磷素赋存形态季节变化特征及其来源分析

磷被普遍认为是富营养化的限制性因子,但河道型的三峡水库支流回水区在变化的水动力条件下磷的季节变化有其独特性.对2007年3月～2008年3月三峡小江回水区磷素的跟踪观测结果进行了分析.研究期间小江回水区总磷(TP)平均浓度为(61.7±2.7)μg·L~(-1),虽然各采样断面磷浓度差异不大,但其季节变化明显,大体上冬季最高、夏季较高、春季次之、秋季较低.颗粒态磷占TP平均浓度的54.05%,是TP的主要组成部分.结合同期对叶绿素a、悬浮无机颗粒物、悬浮有机颗粒物、河口流量、河口水位等主要环境变量的跟踪观测结果发现,颗粒态磷以吸附于泥沙颗粒表面或同矿质相结合的无机形态为主,并在降雨、径流的作用下进入水体使水中TP含量增加,该现象在低水位运行状态下更加明显.而在高水位运行条件下水动力条件的改变使磷素赋存形态向溶解态形式转变.小江回水区藻类生长对溶解性磷酸盐的生物利用过程十分明显,溶解性磷酸盐浓度同叶绿素a显著负相关.TP亦同叶绿素a呈负相关关系.研究认为,降雨、径流强度的加大及水位的降低虽然带来丰富的营养物,但亦使河道型的回水区水体更新周期缩短;而悬浮颗粒浓度升高导致的水体光学透射性能的下降以及洪水脉冲带来的不稳定的生长环境却阻碍了浮游植物的进一步生长和繁盛,这两方面综合作用的结果可能是小江回水区TP-Chla负相关的原因.     

水源水库铁还原反硝化菌群的筛选及其脱氮特性研究

为削减水源水库中氮素的浓度,对西安市李家河水库沉积物进行富集驯化,筛选出以Dechloromonas、Acidovorax、Vogesella、Azoarcus等为优势菌属的铁还原反硝化菌群FL6,探究了该菌群的铁还原及反硝化特性.结果表明,在初始pH 7.00±0.2,温度30℃,以硝酸钠为唯一氮源的培养条件下,菌群FL6具有明显的铁还原功能,且表现出高效的反硝化能力.在96 h时菌群FL6对总氮和硝酸盐氮的去除率分别为69.56%、95.23%,且在反应过程中无中间产物的积累,同时nirS型反硝化基因被扩增检测到.响应曲面法（RSM）实验结果表明C/N比5.95,温度24.33℃,初始pH 5.88是菌群FL6去除总氮的最优条件,同时菌群FL6可以耐受低温条件.菌群FL6可以为贫营养水源水库利用无机电子供体强化生物脱氮提供菌源保障.     

利用UV-vis及EEMs对比冬季完全混合下两个不同特征水库溶解性有机物的光学特性

结合紫外吸收光谱(UV-vis)与三维荧光光谱技术(EEMs),并利用平行因子分析的方法,对两个混合型水库(周村水库和金盆水库)水体中DOM的来源及差异性进行了分析.结果显示,两个水库水体均存在3个荧光组分,分别为长波类腐殖质(350/460 nm)、可见类富里酸(335/410 nm)和类蛋白(260,285/360 nm).但是两水库水体的DOM荧光强度及组分构成比例均存在显著差异(P0.01),两个水库均以类腐殖质为主,但相比金盆水库,周村水库水体中类腐殖质含量相对较低,类蛋白含量较高.周村水库DOM组分间的相关性大于金盆水库,表明后者的DOM来源更为复杂.通过荧光指数FI,自生源指标BIX,腐殖化指标HIX以及新鲜度指数(β∶α)综合对比表明:冬季,在径流量小的情况下,以耕地、畜牧、居民用地为主,沉积物内源污染严重的周村水库水体的DOM以自生源为主;沿岸以森林生态系统为主的金盆水库的DOM则来自混合输入.结果表明混合型水库水文条件及沿岸生态环境特征是决定DOM来源与特征的关键因素之一.     

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.     

人工强制混合充氧对分层型水库细菌群落演替的影响

为深度解析人工强制混合充氧过程中细菌群落的演替，以西安金盆水库为研究对象，对2018年8月~2019年4月水库主库区垂向细菌种群结构进行连续监测.结果表明，受人工强制混合充氧作用影响，水库水体中的优势菌群蓝细菌门（Cyanobacteria）的丰度由11.7%~19.2%降至6.3%~8.9%.其中，表层、中层和底层水体蓝细菌的丰度分别由18.3%、11.7%、19.2%降至8.9%、6.3%、7.9%.人工强制混合作用使垂向水体细菌的种群结构差异降低，样本之间的离散度逐渐减小，其中优势菌群放线菌门（Actinobacteria）和变形菌门（Proteobacteria）在水体垂向的丰度分别由"中 > 底 > 表"和"表 > 底 > 中"，逐渐变为表、中、底层趋于均一.人工强制充氧作用使底部水体溶解氧（DO）含量逐渐升高，好氧型细菌的丰度得到明显的增加，其中Polynucleobacter的丰度从0.06%增加到1.06%，甲基孢囊菌属（Methylocystis）的丰度由0.18%增至2.20%，甲基杆菌属（Methylobacter）的丰度由0.02%增加到1.96%.通过冗余分析可知，影响细菌群落组成的主要因素为水体热分层稳定性、水温、DO、总磷（TP）和总氮（TN）.     

湖泊水库水体氮、磷允许纳污量定量研究

在充分考虑湖库水体污染物实际自净能力、并分析其出流污染物浓度分布规律的基础上,根据风险分析理论和Monte Carlo模拟方法,提出了湖库水体氮、磷允许纳污量计算方法,指出:在满足湖库水体污染物浓度达标率90%以上的条件下,所对应的水体污染物降解量才是湖泊水库水体氮、磷允许纳污量.通过实际算例对水库总氮、总磷允许纳污量的计算,说明了所提出的计算方法的适用性.