三峡水库支流大宁河水华特征研究

以三峡水库支流大宁河水华敏感期(2007年4~6月和2008年4~5月)水质和水华的调查数据为依据,研究了其水质变化、营养盐构成及水华特征.结果表明,水华敏感期大宁河自回水段以下氮磷含量较高,总氮范围为0.84~3.21 mg/L,总磷为0.011~0.531 mg/L,氮营养盐主要以TDN为主(TDN/TN为84%),而磷营养盐以TDP占优(TDP/TP为60%);N/P值均高于16,藻类生长受磷限制.高锰酸盐指数和溶解氧含量低且变化稳定.叶绿素a为1.41~219.04 mg.m-3.相关性分析表明Chl-a与TP、高锰酸盐指数、DO、pH呈显著正相关(rChla-TP=0.453、rChla-高锰酸盐指数=0.641、rChla-DO=0.584、rChla-pH=0.409,p0.01),与SD呈显著负相关(rChla-SD=-0.392,p0.01);pH受多参数影响,但受藻类生长影响较大.通过显微镜对藻类进行鉴定,发现大宁河自回水段以下水华敏感期藻类分布较广,共发现8门82属124种,其中硅藻门和绿藻门分布最多,其次为蓝藻门和甲藻门,其余藻种较少.大宁河在水华敏感期暴发了3次自回水段以下大规模水华,水华期间藻密度最高值是正常值的14~1427倍,水华优势种主要有绿藻门的波吉卵囊藻、小空星球藻、土生绿球藻、实球藻和小球藻;裸藻门的扁裸藻、矩圆囊裸藻;硅藻门的小环藻、冠盘藻和舟形藻;甲藻门的埃尔多甲藻等;发生多藻种同时水华的情况;出河口处藻类较少.     

三峡水库支流大宁河冬、春季水华调查研究

以三峡水库主要支流--大宁河冬、春季2次不同类型水华的调查数据为依据,分析并比较了不同水华期间水质的变化、营养盐的构成及水华的特征.结果表明,大宁河冬季水华以唐家湾为中心,叶绿素a(Chl-a)含量较高[(Chl-a)_(max)/(Chl-a)_(min)=260];随着藻类的生长总氮(TN)、总磷(TP)和高锰酸盐指数出现富集而含量升高,溶解氧(DO)和pH却出现低值;水华高峰期水体藻类较少,共发现2门4种,水华优势种为铜绿微囊藻和水华微囊藻,藻密度高达3.15×10~7个/L,相关加权综合营养状态指数为80,属于重度富营养化水体.而春季水华属于自回水段以下整体性暴发,Chl-a含量也较高[(Chl-a)_(max)/(Chl-a)_(min)=140];TN、TP和高锰酸盐指数均是随着水华的发生逐渐升高;水华高峰期藻类种群丰富,共发现5门44种,各断面水华优势种和藻密度均不同,相关加权综合营养状态指数显示东坪坝和白水河为轻度富营养化水体.相关性分析表明,冬季水华期间Chl-a与TN、TP、高锰酸盐指数、水温呈显著正相关,与DO、透明度(SD)呈显著负相关;春季水华Chl-a与TP、高锰酸盐指数、DO、pH呈显著正相关,与SD呈显著负相关.冬季水华pH与SD呈显著正相关,与TN、TP、高锰酸盐指数呈显著负相关;而春季水华pH与Chl-a、TP、高锰酸盐指数、DO、气温呈显著正相关,与SD呈显著负相关.     

三峡水库低水位运行时干流回水对支流水环境的影响

三峡水库干流回水对支流水环境的影响研究对水库支流富营养化防治及保障水库水质安全具有重要意义.通过2016年8月7～12日三峡水库低水位运行时对库区长江干流和主要支流进行采样和室内分析,初步揭示了三峡库区低水位运行时水库水体的水化学特征和研究了干流回水对主要支流水化学特征的影响.结果表明,对于EC值变化范围,干流为291～336μS·cm~(-1),支流不受干流回水影响水体为183. 7～518μS·cm~(-1),受干流回水影响水体为267～330μS·cm~(-1),接近干流.对于氢氧同位素特征δD值和δ~(18)O值分布范围,干流为-81. 60‰～-75. 16‰和-11. 57‰～-10. 26‰,支流不受干流回水影响水体为-59. 94‰～-43. 67‰和-9. 00‰～-6. 04‰,受干流回水影响水体为-77. 85‰～-50. 75‰和-11. 06‰～-7. 33‰,接近干流,与EC值和主要阴阳离子质量浓度值表现规律一致,表明干流通过回水影响支流水体组成进而影响支流的水化学特征,且支流受干流回水影响程度与支流河口距三峡大坝距离和支流自身流量大小呈负相关.支流不受干流回水影响的水体水化学特征与支流流域属性有关,人口密度大、耕地比例高的支流流域其水质较差.干流回水对水质较优的支流起污染作用,对水质较差的支流起稀释优化作用.     

三峡水库干流倒灌对支流库湾营养盐分布的影响

三峡水库蓄水后,库区普遍存在干流水体倒灌支流的现象。为探明干流倒灌对支流库湾水动力学特性及其营养盐分布的影响规律,于2010年对库区4条典型支流库湾水流速度、水深、总氮(TN)、总磷(TP)等进行了监测。监测结果表明,干支流以异重流形式进行水体交换;大宁河、磨刀溪、小江3条支流库湾水体TN、TP浓度均低于干流水体;香溪河库湾水体TN浓度同样低于干流水体,但库湾上游水体TP浓度高于干流水体;受干流倒灌影响,支流库湾水体主要营养盐空间分布不均,营养盐浓度高的干流水体倒灌进入库湾,对其影响范围内的支流水体的营养盐起到补给作用。     

三峡水库典型支流不同时期的水质污染特征及其影响因素

为探究三峡水库特殊调度运行模式下支流水质分布特征及其主要影响因素,以库区一级支流香溪河和神农溪为例,于2018年7月(汛期)和10月(蓄水期)现场采样分析,利用水质指数(WQI)法进行水质评估和水质特征分析,并综合三维水动力观测资料、干支流水量交换分析识别水质变化的驱动因素.结果表明:①影响香溪河和神农溪WQI的主要参...     

三峡水库对长江江汉平原河段水文过程及临江地下水动态的影响

基于1965—2015年长江江汉平原河段4个水文站实测水文资料,利用Mann-Kendall趋势检验法、突变检验法、小波分析法和数值模拟法,系统分析了三峡水库对长江江汉平原河段水文过程及临江地下水动态的影响。结果表明:1965—2015年宜昌站、监利站、螺山站和汉口站径流量均呈下降趋势,三峡水库运行前后4个水文站点径流量变化分别为-9.1%、-4.3%、-7.6%和-6.1%;4个水文站点径流的突变特征均与三峡水库工程建设和不同蓄水调度模式有关;长江江汉平原河段年径流量在时域中存在多层次的时间尺度结构,变化周期以11~13a和24~27a最为显著;在7~8a尺度下径流小波系数变化过程曲线显示,三峡水库运行是长江江汉平原河段径流振荡变化的主导因素;长江与临江地下水的补排关系取决于三峡水库的调度模式,水库调控改变了汛期和枯水期水位,使临江地下水排泄方式从以向长江排泄和蒸发排泄为主转变为以向附近河流侧向排泄、越流排泄和蒸发排泄为主。     

水温分层对三峡水库香溪河库湾春季水华的影响

三峡水库蓄水以来,其支流库湾年复一年暴发严重的春季水华.为找出支流库湾春季水华的关键影响因子,2010年春季对三峡水库库首最大的支流香溪河库湾进行了原位定点连续监测,主要监测指标包括水温、水体透明度、水下光照及营养盐浓度等环境因子.结果表明,春季水温分层发育导致水体混合层深度突然减小是春季水华暴发的直接诱因,真光层与水体混合层之比(Zeu/Zmix)与叶绿素a(Chl-a)的皮尔逊相关系数达0.934(P<0.01).表明Critical Depth模型可用于解释三峡水库典型支流库湾水华生消机制.本研究将为三峡水库支流库湾水华预报及防治提供重要参考.     

三峡水库生态调度试验对四大家鱼产卵的影响分析

2011年以来,三峡水库持续开展了促进长江中游四大家鱼产卵的生态调度试验.采用鱼类早期资源调查方法研究了三峡水库生态调度实施以来四大家鱼自然繁殖、水文环境要素的年际变化特征,采用系统重构方法分析了四大家鱼自然繁殖的关键生态水文要素,提出了宜昌江段涨水过程的生态调度优化条件.结果表明:①2012—2018年三峡水库共开展了11次生态调度试验,生态调度使得宜昌江段持续涨水时间范围为2~9 d,水位日均涨幅范围为0.43~1.83 m,流量日均增幅范围为1 080~5 800 m3/s,起始水温范围为17.5~23.5℃.②沙市江段监测到四大家鱼鱼卵时的水温分布范围为19.2~25.5℃、平均值为22.5℃,流量分布范围为11 000~33 600 m3/s、平均值为16 890 m3/s;水温平均值在各年份间没有显著性差异,流量平均值在各年份间有显著性差异.③沙市江段四大家鱼鱼卵组成以草鱼和鲢为主,二者年均产卵量约占总产卵量的85%,青鱼和鳙年均产卵量约占总产卵量的15%.除2016年外,生态调度期间四大家鱼的产卵量占监测期间四大家鱼总产卵量的比例较大,变动范围为31.90%~66.58%.生态调度期间,四大家鱼自然繁殖性能普遍好于非生态调度时期,表现为产卵持续时间更长、产卵场范围更广、单次洪峰的产卵规模更大,证实了实施生态调度的有效性.④持续涨水天数、初始水位和产卵时序是影响2012—2018年宜昌至沙市江段四大家鱼产卵量的重要生态水文参数.⑤为增加宜昌至沙市江段四大家鱼产卵量,宜昌江段需满足的水文条件为断面初始流量达14 000 m3/s,持续涨水4 d以上,水位日涨幅平均大于0.5 m,流量日增幅平均大于2 000 m3/s,与前一次洪峰的间隔时间在5 d以上.研究显示,三峡水库连续实施生态调度对近年来长江中游四大家鱼的种群恢复起到了一定的作用,未来应将建模和监测手段整合到生态调度试验中以分析长期的生态响应,并建立一套科学的生态调度效果评价体系来评价流量调节对四大家鱼产卵活动的影响.      

农业耕作对三峡水库支流库湾消落带土壤氮、磷含量及流失的影响

三峡水库低水位运行时,消落带由于落干期与作物生长期重叠,常被近岸农民开垦利用,然而传统的农业种植可能会影响库区水环境.为对比农耕和弃耕的水环境效应,选择一级支流澎溪河库湾消落带为研究区域,以玉米、土豆和花生地为研究对象,选择农耕期(2018年3～9月)和退耕期(2019年3～9月)对农耕地和弃耕地土壤各氮、磷形态含量进...     

水体氮磷营养盐水平与氯霉素浓度复合水体对苦草的生理生化影响

通过实验室静态模拟,研究了在不同氮磷营养水平(中营养组、富营养组和超富营养组)和不同浓度(0、0.05、0.1、0.2μg·L-1)氯霉素复合水体中暴露7 d后,苦草叶片中过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)的活力以及丙二醛(MDA)、可溶性蛋白和叶绿素含量的响应.结果表明,富营养和0.2μg·L-1氯霉素组复合水体中,苦草的可溶性蛋白含量显著增加,其浓度为同一营养组中0μg·L-1氯霉素组的2.38倍.POD活力显著降低,富营养和0.2μg·L-1氯霉素组复合水体中活力降为同一营养组中0μg·L-1氯霉素组的33.84%.对SOD的影响随二者联合浓度增大而减小,中营养和0.2μg·L-1氯霉素组复合水体的联合作用对苦草SOD的抑制最大,其活力为同一营养组中0μg·L-1氯霉素组的28.59%.     

三峡水库总磷时空变化特征及滞留效应分析

磷是水域重要的营养或污染物质之一,主要随河川径流循环,河流大型水库建设和运行将对磷的输运和转化产生重要影响.基于三峡水库2008～2016年实测水文和水质资料,建立了总磷(TP)通量和泥沙通量的统计模型,利用模型插补TP的日过程浓度后建立了TP通量计算公式,分析了三峡水库TP浓度时空变化特征、通量变化及滞留效应.结果表明,不考虑区间小支流TP入汇影响, 2008～2012年,三峡入库TP浓度年际变化为0.196～0.290mg·L^-1,年内TP浓度变化趋势呈"M"型,具有明显的双峰特性,三峡干流上游至下游TP浓度基本表现为沿程减小,部分年份清溪场断面TP浓度高于寸滩,该时段三峡年均入库TP通量和滞留率分别为8.23万t和49.76%. 2013～2016年,三峡年均入库TP通量和滞留率明显减小,分别为4.79万t和12.03%.     

The fate of the herbicide propanil in plants of the littoral zone of the Three Gorges Reservoir (TGR), China

The anti-seasonal hydrology with 30 m water fluctuations in the Three Gorges Reservoir(TGR) of China attracts growing environmental and ecological concerns. We investigated the biotransformation of the herbicide propanil in plants dominating in the littoral zone of the TGR by applying the ~(14)C-ring-labeled herbicide into non-aseptic hydroponic plant systems(Cynodon dactylon, Nelumbo nucifera and Bidens pilosa), aseptic plants(Lemna minor and Lemna gibba) and cell suspension cultures(C. dactylon and L. minor).(1) Propanil absorbed in plants of the hydroponic systems was(12.46 ± 1.63)% of applied radioactivity(AR)(C. dactylon),(52.36 ± 6.38)%(N. nucifera) and(76.55 ± 6.07)%(B. pilosa), respectively. The ~(14)C-residues in the plant extractable fractions and the corresponding media were confirmed by radio-Thin Layer Chromatography(TLC), radio-High Performance Liquid Chromatography(HPLC) and Gas Chromatography-Electron Ionization Mass Spectrometry(GC–EIMS) as propanil,3,4-dichloroaniline(DCA) and N-(3,4-dichlorophenyl)-β-D-glucopyranosylamine(Glu-DCA).(2)About 8% of AR was taken up by both aseptic plants, from which 7.0% of AR was extracted and identified also as propanil, DCA and Glu-DCA.(3) Concerning cell suspension cultures,(39.22 ±9.39)% of AR was absorbed by C. dactylon after 72 hr, whereas the accumulated ~(14)C-propanil by L.minor cell suspension culture amounted to(65.04 ± 1.72)% after 7 days. The identified compounds in cell cultures are consistent with those in the tested plants. Most of the pesticide residues in the intact plants were un-extractable, which are recognized as the end of the detoxification process. We therefore consider these plants as suitable for the phytoremediation of the herbicide propanil in the TGR region.     

三峡库区沉积物秋末冬初的磷释放通量估算

2010年11月～12月在三峡水库开展了沉积物内源负荷调查,对云阳等6个长江干流点和9条支流河口的沉积物-水界面正磷酸盐含量(PO34--P)进行了分析.结果表明,支流上覆水和孔隙水中PO34--P含量略高于干流,其中支流孔隙水中的含量为9.59～29.79μg.L-1,干流孔隙水中的含量为9.01～25.36μg.L-1.根据Fick第一定律公式得到郭家坝和小江河口为PO34--P的"汇",释放通量分别为-0.63 mg.(m2.a)-1和-0.60 mg.(m2.a)-1,其它区域的PO34--P均是由孔隙水向上覆水进行扩散,释放通量的范围为0.15～2.47 mg.(m2.a)-1.假设分子扩算是沉积物营养元素迁移的主要途径,库区水体混合均匀,估算出沉积物孔隙水营养元素在沉积物-水界面的扩散迁移对上覆水体的影响程度较小,仅有-0.011%～0.098%.目前三峡水库沉积物作为内源,释磷作用还未对水质产生较大影响,但不排除水库外部污染源得到控制后,三峡库区沉积物内源营养负荷的潜在释放风险.     

土壤组分对磷形态和磷吸附-解吸的影响——基于三峡库区消落带落干期土壤

通过选择性去除土壤组分的方法,探讨了三峡库区消落带落干期3种典型土壤中有机质、铁氧化物组分对磷形态和磷吸附-解吸的影响.结果发现,三峡库区消落带落干期3种典型土壤去除的有机质以易氧化组分为主,去除有机质后,土壤中各种磷形态的含量变化较小.然而,去除游离铁氧化物后,土壤中各种磷形态的含量均发生明显降低.同时,去除有机质、游离铁氧化物组分后并未改变土壤中各种磷形态的相对大小顺序,均为：钙结合磷（Ca-P） > 有机磷（OP） > 铁/铝结合磷（Fe/Al-P）.此外,黄壤（FJ）、紫色潮土（KX）和灰棕紫泥（FL）去除有机质后对磷的吸附能力较原始土壤仅分别降低0.5%、2.3%、6.5%（P=0.017<0.05,显著性差异）,表明3种土壤中有机质组分对磷吸附的影响较小;而去除游离铁氧化物后对磷的吸附能力分别降低45.6%、51.7%、43.9%（P=0.004<0.05,显著性差异）,表明土壤中游离铁氧化物组分是决定磷吸附大小的重要因素.另外,3种土壤去除游离铁氧化物后较原始土壤吸附磷的解吸能力明显增加,表明游离铁氧化物组分是控制3种土壤吸附磷的解吸的重要因素.FL土壤去除有机质组分后较原始土壤吸附磷的解吸能力略有降低,而KX和FJ土壤去除有机质组分后较原始土壤吸附磷的解吸能力无明显差异,表明有机质组分对土壤吸附磷的解吸的影响与土壤类型有关.     

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.      

三峡水库水环境中内分泌干扰物TBT的多介质迁移和归趋模拟

运用环境多介质QWASI等量浓度模型模拟了三峡水库水环境中内分泌干扰物TBT在各环境介质中的浓度分布及迁移归趋,同时讨论了三峡水库运行方式对库区水环境中TBT环境行为的影响.结果表明,QWASI模型能够较为合理地给出各个物理化学过程的速率参数,可对TBT在三峡水库这种超大型河道型水库中跨介质间的迁移传输、各环境相分布等作出定性和定量的模拟估计,模型输出结果与实测结果较为吻合.研究表明,三峡水库的运行方式对TBT在库区水环境中沉积物和水相间的迁移转化有重要影响.     

三峡库区沉积物中镍污染特征评价

截至2017年10月,三峡库区已连续第8年实现175 m蓄水目标.为了研究三峡库区在175 m运行条件下,基于不同水文情势Ni的时空变化,探求水库调度运行对库区内Ni含量的影响,并建立库区水环境中Ni元素污染评价体系.于2015年12月至2017年6月连续4个水期采集水体表层沉积物共173个,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定了沉积物中的Ni含量,发现三峡库区4个水期沉积物中Ni的平均含量均高于长江流域沉积物背景值和土壤背景值;从空间变化看,干流Ni含量从上游至下游呈增加趋势,支流Ni含量高于干流,且下游支流的Ni含量明显高于上、中游;从时间变化看,在175 m运行条件下,Ni含量较为稳定,且有降低的趋势,此外沉积物中Ni含量并未因枯、丰水期的影响而产生明显变化;同时建立了三峡库区Ni的地球化学基线模型,连续4个水期沉积物中Ni的基线值分别为47. 0、44. 2、42. 9和41. 9 mg·kg~(-1),位于中、下游的干、支流Ni含量明显受到人类活动的影响;分别以Ni的全球背景值,长江沉积物背景值和地球化学基线值为参考值进行污染评价对比,采用地积累指数法研究发现,三峡库区水环境除干流沿岸的丰都县和秭归县归州镇附近存在Ni的无至中度污染,其余均不存在污染;采用潜在生态风险评价方法发现Ni含量存在轻微潜在生态危害.采用地球化学基线值为参考比采用全球背景值和长江沉积物背景值得到的评价结果更科学,更能适应不同地域的时空变化.     

三峡库区重庆市内重点工业园区氮、磷排放特征

为了解三峡库区重点工业园污水排放现状,以重庆长寿工业园区、涪陵工业园区和万州工业园区为研究对象,对园区各主要污水处理厂排水口、排污口、入库河流以及毗邻长江干流的48个采样点进行取样并分析水质。结果表明:污水处理厂排水口$NH^{+}_{4}$-N、TN和TP年均浓度分别为2.58、13.91和0.43 mg/L;园区排污口$NH^{+}_{4}$-N、TN和TP浓度分别为18.88、29.38和4.42 mg/L;主要入库河流$NH^{+}_{4}$-N、TN和TP浓度分别为5.48、12.89和0.78 mg/L;毗邻长江干流$NH^{+}_{4}$-N、TN和TP浓度分别为0.32、5.12和0.22 mg/L。工业园区主要污水处理厂排水口及排污口氮、磷污染非常严重,是毗邻长江干流水体中的1.93~59.59倍,说明外源污染的输入对库区水质有影响。建议重庆市合理规划工业园区建设,严格控制不同工业行业废水达标排放,减少入河污染负荷,降低库区水环境风险。     

三峡水库蓄水不同阶段总磷的变化特征

基于三峡水库2003年后的蓄水特点,本文将2003~2017年划分为4个蓄水阶段.根据三峡水库2003~2017年每月的水文水质数据,分析了自蓄水以来不同蓄水阶段总磷的变化特征.研究发现,首次蓄水阶段,三峡水库的滞留效应从2005年开始凸显.蓄水试运行阶段,干流断面总磷年均浓度在2008年沿程明显降低,此后清溪场断面受到乌江高浓度总磷汇入的一定影响.高水位正常运用期,除清溪场断面外,从铜罐驿至官渡口断面,总磷年均浓度呈现沿程降低的现象.上游梯级电站运行后,除官渡口断面外,干流其余断面总磷年均浓度随时间逐渐减小.官渡口断面于2016年首次出现总磷年均浓度高于沱口断面的现象.且总磷丰水期年均值不再明显高于枯水期.同时,在此蓄水阶段总磷浓度与流量相关性不显著,朱沱,铜罐驿和官渡口断面总磷浓度与悬浮物浓度相关性不显著.