三峡水库“水华”成因初探

2004年3月、5月、7月、8月、10月和2005年5月对长江干流29个站点进行了5次调查。2004年3月（旱季）在三峡库区坝前（秭归）发现藻类“水华”，藻类密度达2.73×106 cells/L，优势种类为拟多甲藻。2004年8月（雨季）和2005年4月（旱季）沿香溪河下游及河口区以及香溪河口到三峡大坝干流江段进行了2次6个断面分层调查，两次调查中在香溪河下游以及香溪河口区发现了严重的藻类“水华”，藻类密度高达1.87×107 cells/L 和1.67×107 cells/L，优势种分别为蓝隐藻（1.84×107 cells/L）和美丽星杆藻 (1.34×107 cells/L)。相关分析结果表明：三峡库区干流藻类数量和生物量与水库的出水流量有着显著的负相关(Spearman，r=-1.000, r=-0.900, p<0.05)，而与可溶性营养盐（NO3 N, PO4 P, SiO3 Si）的浓度无显著的相关性；在2004年7~8月（雨季）香溪河下游及河口区浮游植物生物量与主要营养盐（NO3 N, PO4 P,SiO3 Si）的浓度呈显著负相关（Spearman,p<0.01, p<0.05,p<0.01, n=21）；在2005年4月（旱季）该河段藻类密度与主要营养盐（NO3 N N,SiO3 Si）呈显著负相关 (Spearman, p<0.05，p<0.01,n=28)，但与PO4 P无显著的相关性。香溪河口到秭归的坝前库区河段藻类数量与主要营养盐（NO3 N, PO4 P,SiO3 Si）没有显著相关性(Spearman, │r│<0.2, n=20)。然而香溪河下游及河口区主要营养盐（NO3 N, PO4 P, SiO3 Si）浓度却低于长江干流。可以推断三峡库区蓄水后干流和支流发生“水华”的最主要原因是筑坝后库区内水动力条件的改变而非营养盐浓度较高。随着三峡工程的全面完工，库区内水体滞留时间的进一步延长，三峡库区水体富营养化趋势将会进一步加剧。     

三峡水库小江夏初水华暴发特征及原因分析

2013年5月对三峡水库小江回水区的水华发生过程进行了连续的动态监测与分析,以期了解水华过程中浮游植物群落结构的变化情况、小江夏初水华暴发特征及其主要的影响因素。期间共鉴定出浮游植物8门80属136种(含变种),以绿藻类为主(35属48种),蓝藻类(10属31种)和硅藻类(18属30种)次之,水华发生后期浮游植物及其蓝藻类的种类数少于初期和中期。浮游植物群落组成表现为蓝藻-绿藻型,且蓝藻门微囊藻占绝对优势,细胞丰度最高可达90%以上。浮游植物数量最高达10⁷cells/L以上,表层水体大于中层和底层水体。水华过程中,总氮处于重富营养水平,总磷处于轻-中富营养水平,不同水层的流速变化规律不同,其中中层与底层水体理化因子的变化特征基本一致,与表层水体有显著差异。冗余分析结果表明,浮游植物细胞总数与蓝藻数量及其微囊藻数量密切相关,与溶解氧、氮磷比等呈正相关,与总磷、流速等呈负相关,氮磷比及流速是水华发生的主要环境影响因素。     

三峡水库藻类“水华”预测

根据三峡库区江段16条一级支流以及重庆市35座大中型〖JP2〗水库的调查资料，分析天然河流与水库两种不同水流条件下，水体叶绿素a浓度与总磷和透明度的关系。结果发现,在水库环境中，水体叶绿素a的浓度与总磷以及与透明度都具有较好的相关性，但在河流条件下则没有明显的关系。由于三峡库区江段大多数支流的营养水平已达到富营养化状况，当三峡水库建成、水流条件发生变化后，在支流河口等水域存在爆发“水华”的风险。为此，我们根据1998年枯水期，在三峡库区长江江段流域面积大于100 km2的40条支流河口实测的总磷浓度，利用所建立的水库环境中总磷与叶绿素a 浓度的关系，对三峡成库后在局部水域爆发“水华”的可能性和程度进行了分析，并提出了相应的对策。     

三峡库区典型支流春季特征及其水华优势种差异分析

三峡水库蓄水后,多年来众多支流水华频发引起广泛关注。为研究春季三峡库区不同区域典型支流特征及水华的差异性,选取小江、大宁河、香溪河为研究对象,于2015年春季对三条支流进行监测与分析。结果表明:三条支流回水区长度与宽度有所区别,小江、大宁河、香溪河的蜿蜒度分别为2.151、1.384、1.126;长江干流水体以表层倒灌潜入小江,以中上层倒灌潜入大宁河,由中层倒灌潜入香溪河,越靠近库首,其倒灌影响距离相对越远,分别占研究回水范围的61.9%、69.2%和80.7%;温跃层梯度逐渐减小,水温呈现不同的层化结构,回水区上游水温较下游高;三条支流的光混比变化规律相似,水体中的总氮、总磷含量能够为藻类生长提供丰富的营养条件;春季水华的优势藻种及各优势种的分布区域有所不同,回水区上游更易暴发高强度水华,小江水华优势种主要包括蓝藻、绿藻、甲藻、硅藻;大宁河多发生以绿藻为优势藻种的水华,偶尔伴有甲藻、硅藻和隐藻水华,香溪河春季优势共存的水华类型较多见,多发生硅藻、甲藻水华,有时出现绿藻水华。倒灌异重流是三条支流水华暴发呈现分区的主要原因,水温及水动力条件差异是造成三条典型支流水华优势藻种存在差异的主要因素。     

溪洛渡水电工程拦沙对三峡水库富营养化潜在影响的初步研究

从泥沙吸附的角度，探讨金沙江溪洛渡水电站拦沙对三峡水库溶解性磷负荷的影响。2006年11月在金沙江、长江干流和支流岷江、沱江采集了淤积泥沙和水样，测定了泥沙的全磷、有效磷和磷固定量及水的溶解性磷等指标。岷江和沱江泥沙的有效磷含量远高于金沙江和长江干流，反映了四川盆地支流的磷污染较干流严重；干流泥沙的有效磷含量向下游呈增加和磷固定量向下游呈减少的趋势，反映了干流泥沙沿途不断吸附四川盆地支流汇入干流中的溶解性磷，磷固定能力有所降低。根据金沙江宜宾与长江朱沱泥沙的有效磷含量和磷固定量，金沙江来沙年吸附溶解性磷分别为382和6 885 t，分别相当于朱沱站的26%和468％。溪洛渡水库拦蓄泥沙，金沙江来沙吸附长江干流溶解性磷的量将有所减少。水库投入运行后的前50年，以有效磷含量计，金沙江来沙的磷吸附量占朱沱年溶解性磷总量的比例从26%降至10%；以磷固定量计，从468％降至174%。长江干流进入三峡水库的年溶解性磷总量有可能增加16%～294%。金沙江来沙降低三峡入库磷负荷的实际功能，可能介于有效磷含量和磷固定量的计算值之间，具体值还需开展进一步的试验研究。     

武汉东湖富营养化现状分析及治理对策

随着人口的增长和经济的快速发展,东湖的水环境污染日益严重,尤其以富营养化的危害最大。采用营养状态指数法,对武汉东湖十个湖区进行了富营养化评价,得出富营养化的水体占到整个面积的62.21%,中营养的水体占到37.79%。磷是东湖富营养化的主控因素,在明确水体中磷富集的主要原因是点源污染的前提下,分析了东湖现有治理措施和存在的问题,建议东湖富营养化的治理要因湖区而宜,在彻底控制点源污染的同时,结合生态建设,用人工湿地的方法控制面源污染,并对富营养化严重的湖区,采取底泥疏浚工程削减内源营养盐。在东湖富营养化治理的同时,必须加强对东湖的管理,健全环境立法,强化环境监督,将东湖污染的控制纳入法制化轨道。     

溪洛渡水电工程拦沙对三峡水库富营养化潜在影响的初步研究

从泥沙吸附的角度,探讨金沙江溪洛渡水电站拦沙对三峡水库溶解性磷负荷的影响。2006年11月在金沙江、长江干流和支流岷江、沱江采集了淤积泥沙和水样,测定了泥沙的全磷、有效磷和磷固定量及水的溶解性磷等指标。岷江和沱江泥沙的有效磷含量远高于金沙江和长江干流,反映了四川盆地支流的磷污染较干流严重;干流泥沙的有效磷含量向下游呈增加和磷固定量向下游呈减少的趋势,反映了干流泥沙沿途不断吸附四川盆地支流汇入干流中的溶解性磷,磷固定能力有所降低。根据金沙江宜宾与长江朱沱泥沙的有效磷含量和磷固定量,金沙江来沙年吸附溶解性磷分别为382和6 885 t,分别相当于朱沱站的26%和468％。溪洛渡水库拦蓄泥沙,金沙江来沙吸附长江干流溶解性磷的量将有所减少。水库投入运行后的前50年,以有效磷含量计,金沙江来沙的磷吸附量占朱沱年溶解性磷总量的比例从26%降至10%;以磷固定量计,从468％降至174%。长江干流进入三峡水库的年溶解性磷总量有可能增加16%～294%。金沙江来沙降低三峡入库磷负荷的实际功能,可能介于有效磷含量和磷固定量的计算值之间,具体值还需开展进一步的试验研究。     

基于Mann-Kendall法的三峡库区长江干流入出库断面水质变化趋势分析

三峡大坝对三峡库区水生态环境的影响广受国际关注,水质问题关乎三峡库区生态环境安全和社会经济发展。基于中华人民共和国生态环保部发布的2004～2017年三峡库区长江干流入库断面(重庆朱沱)和出库断面(湖北宜昌南津关)水质因子(DO、高锰酸钾指数和氨氮)监测数据,采用Mann-Kendall非参数统计检验法分析水库水质变化趋势。结果表明:入库和出库断面DO均保持Ⅰ级水质标准,均呈不显著下降趋势;入库断面高锰酸钾指数呈上升趋势,氨氮呈下降趋势,近年均保持Ⅱ级水质标准;出库断面高锰酸钾指数和氨氮呈显著下降趋势,近年保持Ⅰ级水质标准。相对于入库断面,出库断面水质在逐步改善,近年出库断面水质优于入库断面。突变趋势分析结果表明:入库断面各项水质因子均存在不显著的突变,突变时间主要发生在2005年和2008年;出库断面水质因子无突变,表明出库断面水质维持状况比入库断面平稳。库区水体中DO、高锰酸钾指数和氨氮含量与水情特征和库区生产生活方式密切相关;水库水位抬高,水流速度下降和泥沙沉积,有利于污染物沉入底泥。三峡水库水质维持及改善需要控制和削减农业面源污染、工业污水排放、城镇生活污水排放和船舶污染排放。     

三峡库区消落带富营养化及其危害预测和防治

三峡水库蓄水运行后将出现一个落差达30 m的永久消落带。消落带是水域生态系统与岸上陆地生态系统的交替控制地带,该地带具有生物的多样性、人类活动的频繁性和生态的脆弱性,随着人类活动的影响,已成为湖岸带中生态最脆弱的地带。由于工业和生活用水污染以及水体自净能力下降,消落区富营养化相关物质（如氮和磷）污染会进一步加剧。因此,必须针对库区消落带地区的特殊情况,选择适当的模式对消落带进行超前环境整治和保护,实现三峡库区生态系统的恢复和重建。     

河流型硅藻水华研究进展

通过对硅藻水华发生机制相关文献的研究分析,对硅藻水华发生机制做了一般性探讨,并重点关注了河流型水华的发生机制的独特点。河流水华种类主要为中心硅藻纲,静水生态系统水华种类除中心硅藻纲还包括部分羽纹硅藻纲种类。河流水华硅藻种类对营养盐浓度、温度和光照等环境因子具有一定的适应范围。与静水生态系统相比,河流硅藻水华受气象和水文等物理指标的影响更为明显。河流硅藻水华中常具有时滞现象,其中由气象和水文因素引起的时滞现象最为明显。目前河流硅藻水华的防治仍然以上游水库下泄稀释为主,但是这种方法会造成一定的水资源浪费。河流水华硅藻的生理属性、硅藻水华对生态系统的影响、节水与抑制水华的统筹以及其他控制水华的方法都是未来河流硅藻水华研究的重点。     

三峡水库水质保护与渔业利用关系探讨

捕捞渔业和不投饵养鱼对水体不会造成污染,并在一定程度上具有抑制藻类生长、减缓和控制富营养化发生的功能。投饵养鱼和施肥养鱼可增加富营养化发生的几率,但通过控制网箱的数量和布局,限定养殖种类和密度,提高低污染饲料质量,采取科学的投喂方式等措施,可减少对水体的负面影响。适度发展渔业是利用三峡水库水、土地和生物资源的有效途径之一,不仅可促进库区产业发展,增加库区移民就业和收入,而且对水库水生态环境有一定的保护作用。 要做到有序利用水面资源,必须尽快制定科学的渔业发展规划,加强渔业管理指导渔业生产,使渔业生产与环境保护、移民安置和水库其他功能相协调。     

三峡水库蓄水前库区水质状况研究

采用单因子评价法,对长江三峡库区1996～2001年的水质监测资料进行水质状况分析,结果表明三峡库区江段水质状况总体良好,参与评价的各项指标多年均值均符合Ⅱ类水体标准;部分水质参数测值超Ⅱ类水体标准,其中高锰酸盐指数、总铅、氨氮为库区江段的主要污染因子;汛期水质劣于非汛期水质。采用PWQTrend水质污染发展趋势分析专业软件,对长江三峡库区6年来的水质监测资料进行水质趋势分析,结果显示库区江段水质参数浓度及污染物输送率趋势均以无显著变化为主,表明库区江段总体水质状况6年来保持基本稳定。     

三峡水库水质变化趋势研究

为全面研究三峡水库蓄水之前至175 m蓄水运行期库区水质变化趋势和因蓄水导致水文条件变化后悬浮物、高锰酸盐指数、总磷等主要污染因子变化及其相互关系,通过对2000~2015年三峡水库水体水质状况进行分析,得出如下结论:三峡水库干流水质较好,其受水期及水库蓄水调度影响明显但逐渐减弱。受蓄水导致的水流条件变化、上游来水、支流汇入及沿程点面源污染等因素影响,干流沿程各断面水质变化趋势不完全一致;除清溪场和沱口断面外,从库尾到库首水质评价结果优于Ⅲ类的比例总体呈上升趋势。受蓄水影响,御临河、小江、大宁河及香溪河河口断面水质均呈下降趋势。三峡水库上游来水悬浮物含量变化与水期存在较好相关性,但自2013年开始上游来水各水期悬浮物含量均下降,悬浮物通量较2013年之前平均降低约80%。水库库中、库首断面近年来悬浮物含量在丰水期和平水期下降,其后逐渐趋于稳定,枯水期变化不明显。蓄水后主要支流河口悬浮物含量大部分时段低于库区干流同期,上游支流河口断面悬浮物含量受水期影响较库区中下游支流河口明显。干支流各断面高锰酸盐指数和总磷在各水期变化趋势各异,上游断面丰水期变化较下游断面明显;随着蓄水进程,各断面高锰酸盐指数和总磷在平水期和枯水期之间、断面间差异越来越小。悬浮物含量与高锰酸盐指数、总磷等参数之间存在一定的相关性,但在较长时间范围,不能通过拟合等手段将水样一种状态的测定结果推出样品另一种状态近似检测结果。     

三峡库区发展态势与问题

近10年，三峡库区经济得到较大发展，GDP总量，人均GDP成倍增长，基础设施建设成绩斐然。但与全国和发达地区比较，差距仍在扩大。产业结构层次低，效益低，外资投资和外贸投资环境差等问题依然十分突出。山地灾害，环境污染，生态退化等问题仍十分严重，对重庆未来发展造成巨大压力。因此，对三峡库区近年的发展应有客观的评估。应该认识到，三峡库区发展滞后是自然因素，历史因素长期综合过程的产物，三峡库区的发展需要经历长期艰苦奋斗的过程，不可能在短期内就能“赶超”，更不可能仅靠一个特大工程的带动而导致改观。当前，加大国家对三峡库区的投入，特别是扶持库区基础设施建设是必要的，但库区的发展不能长期依赖国家的投入，应该培育自身的发展能力，改善投资环境，吸引外资，吸引私人和集体投资；要在竞争中求发展。发展过程中，要十分重视库移民的可持续发展问题，及生态安全，环境污染治理和山地灾害控制问题，应进行产业重构，培植优势产业，名牌企业和名牌产品；合理利用劳动力资源；发挥重庆主城区和三峡工程对经济的拉动作用。     

水位变动下三峡库区消落带植物群落特征

水位变动是湿地的基本特征之一,对湿地生态系统意义重大。为了解水位变动对三峡库区消落带植物群落的影响,于2010年8月对白夹溪消落带植物群落进行调查,采用TWINSPAN分类法对植物群落进行分类。结果表明:共发现维管植物85种,隶属34科70属;植物群落可划分为18个类型,狗牙根等5种群落为白夹溪消落带代表性植物群落;随着淹水程度的加深,群落组成呈现出由旱生植物到湿生植物的过渡趋势;植物群落香农指数、均匀度指数、丰富度指数和生物量指数随水位梯度呈“∧”型变化趋势,辛普森指数呈“∨”型变化趋势。与156 m蓄水周期相比,植物物种数量、群落类型及组成、多样性均发生改变。水位变动是消落带新生湿地植物群落变化的主要驱动因子     

三峡库区腹心地带消落区土壤氮磷含量调查

消落区土壤中氮磷是上覆水体营养物质的潜在来源之一。在2008年底三峡蓄水至172 m之前,采样分析了小江（澎溪河）等库区5条典型支流淹没前的消落区土壤氮磷含量分布情况。在研究样区范围内,消落区土壤全氮均值为1317±0484 mg/g,变化范围在0459~2735 mg/g,而土壤全磷均值为0676±0282 mg/g,变化范围在0314~2799 mg/g。不同的土地利用方式消落区土壤全氮含量有明显差异,耕地消落区和园林地消落区的全氮值明显高于河滩地消落区。不同流域之间氮素差异也达到极显著水平,朱衣河和大宁河流域消落区土壤氮素要明显高于其他3条支流。但是,不同土地利用方式的消落区之间全磷差异不显著,不同流域之间磷素差异也不显著。相比长江中下游一些浅水湖泊的底泥,库区消落区土壤中全氮和全磷含量水平已处于偏高状态,向上覆水体释放的风险较大。小江流域的丰乐镇和养鹿镇、朱衣河的胡家坝地区是研究范围内释放风险高的区域.     

三峡库区水源涵养重要区生态系统格局动态演变特征

利用三期遥感分类数据为基础数据源,结合野外地面核查和生态空间分析方法,对三峡库区水源涵养重要区2000~2010年生态系统格局时空动态变化进行了分析。结果表明:研究区内各类生态系统空间分布差异较大,以森林和农田为主体生态系统;10a间,由于三峡水库蓄水淹没了大量农田和林地,导致森林生态系统和农田生态系统分别向湿地生态系统转化了179.99km2和191.27km2;其他生态系统(主要是人工表面)面积在时段内增加了506.63km2,主要是城镇建设占用部分森林和农田转换而来;时段内森林生态系统总的面积未发生较大减少主要是由于近年退耕还林、森林工程等生态工程的实施获得了大量补充;研究区后期的生态系统转化强度在逐渐增强,生态系统动态类型相互转化强度也显示出研究区生态系统类型的转化总体变差。