三峡水库蓄水后对支流大宁河富营养化特征及水动力的影响

三峡水库蓄水后支流大宁河水华频发,为了揭示水库蓄水以来,大宁河富营养化变化趋势以及水华暴发期间水动力等环境因子的影响特征,自2005年长期跟踪监测大宁河的水质状况,并于2010年针对东坪坝库湾2次典型水华事件,初步探讨了水华暴发期间的主要影响因素.结果表明:2005年以来,大宁河水体处于中度营养状态,水质尚好,但低估了水华敏感期的富营养化状况.东坪坝3月水华暴发期间,叶绿素a浓度与流速呈显著负相关,与pH、DO也呈显著相关,表明在此次水华期间,流速对藻细胞的增殖或聚集产生直接或间接的影响,pH和DO是引起水华暴发的主要水质因子;5月水华暴发期间,叶绿素a浓度与流速呈显著负相关,与流量呈显著正相关,同时与pH、透明度(SD)呈显著相关,表明在这次水华期间,流速和流量都对藻细胞增殖或聚集产生直接或间接的影响,pH和SD成为水质敏感因子.3月和5月水华暴发时间分别处于水库高水位运行期和泄水期,这可能是导致水华影响因子不同的主要原因,但具体机理还有待于进一步研究.本文结果表明在三峡水库调度运行的不同阶段支流库湾水华暴发的机制不同,需要针对不同时段支流库湾水环境特征分别加以调查研究.     

三峡水库典型支流上游区和回水区营养状态分析

2006年3、5、8月,对三峡水库成库后5条支流的上游区和回水区水质参数及营养因子分布进行了初步研究.研究结果表明,支流高锰酸盐指数范围在1.00-2.50mg/L、COD范围为6.00-26.5mg/L,上游区与回水区有机物含量差异不大,支流目前未受到有机物污染影响.NH_4~+-N范围为0.039-0.367mg/L,各支流含量均为丰水期最大.TN范围在0.58-1.67mg/L,TP范围在0.005-0.133mg/L,支流回水区TN和TP含量均远高于水体发生富营养化的最低限制值,水体存在发生富营养化的风险.大多支流N/P比值处于适宜藻类生长范围.Chl.a浓度范围为0.94-28.9mg/m~3,各支流回水区Chl.a浓度均为5月最大河流回水区Chl.a浓度高于上游区,上游区、回水区Chl.a含量有显著差异.选用修正的Carlson营养状态指数(Trophic State Index)TSI_M法,评价了支流水体营养状态,TSI_M指数范围在36.0-64.2,上游区除龙河、澎溪河5月达到富营养水平外,其余支流均为贫-中营养水平.回水区各支流均达到中-富营养水平.支流回水区营养状态指数均高于上游区,但各支流增加幅度不同.支流回水区水体营养状态明显受三峡水库蓄水水体流速减缓的影响.Chl.a与COD(n=15,P0.01)呈极显著正相关,与其它营养因子无明显相关关系.三峡水库完工后,支流回水区水体流速减缓,富营养化趋势可能加重.     

三峡水库主要支流碱性磷酸酶活性的比较

为进一步认识和理解三峡水库中磷的迁移、转化规律及其与富营养化之间的关系,于2014年7月至2015年7月对三峡水库12条典型支流的水体碱性磷酸酶活性进行跟踪观测与比较分析,同步监测各样点水体的理化指标.结果发现,各支流水体碱性磷酸酶活性的分布呈现显著的时空异质性,该异质性与各支流水体富营养化程度密切相关.从季节上看,春季碱性磷酸酶活性呈逐渐上升的趋势,到夏季达到高峰,秋季碱性磷酸酶活性逐渐下降,冬季降到全年最低点.从空间分布上看,水体碱性磷酸酶活性在各支流的总体分布趋势为：小江 > 香溪河 > 苎溪河 > 童庄河 > 青干河 > 袁水河 > 磨刀溪 > 梅溪河 > 汤溪河 > 草堂河 > 大宁河 > 神农溪.综合营养指数较高的小江、香溪河和苎溪河,其碱性磷酸酶活性较高;综合营养指数较低的大宁河和神农溪,碱性磷酸酶活性较低.相关分析显示,各支流碱性磷酸酶活性与水温、溶解氧、电导率、pH和浊度均存在显著正相关;与透明度呈显著负相关.在营养盐方面,碱性磷酸酶活性与可溶性活性磷呈显著负相关;与高锰酸盐指数、叶绿素a浓度和综合营养状态指数均呈显著正相关.不同时期不同生物的贡献和不同环境因素的影响是导致碱性磷酸酶时空异质性的主要原因.     

三峡水库长江干流及其支流枯水期浮游植物多样性与水质

2010年4月对长江干流和26条支流未淹没区与回水区的浮游植物进行调查.结果表明,硅藻、绿藻和蓝藻共占浮游植物种类的93.33%～93.88%.干流优势种类有1门1种、未淹没区有3门6种、回水区有5门6种,出现率分别为15.38%、9.23%和25.00%.回水区现存量平均值最高、未淹没区其次、干流最低.现存量组成在干流、未淹没区和回水区之间有差异,绿藻所占比例干流最高,硅藻所占比例未淹没区最高,隐藻、蓝藻和甲藻所占比例均在回水区最高.Shannon-Wiener多样性指数(H’)和Pielou均匀性指数(J),未淹没区最高、干流次之、回水区最低.17条支流回水区H’和8条支流回水区J均低于未淹没区.水质评价显示,轻或无污染断面(采样点)的比例,干流为76.92%,未淹没区为84.62%,回水区为47.06%.19条(73.08%)支流回水区出现中污染或重污染,7条(26.92%)支流未淹没区出现中污染或重污染.三峡工程蓄水对回水区浮游植物与水质影响比长江干流更大.     

三峡水库水环境相关研究文献计量分析与未来展望

自三峡工程论证以来,其建设和运行可能引发的问题成为相关领域研究的热点.2003年6月,三峡水库开始一期蓄水.检索发现,2002年之前有关三峡的研究绝大部分集中于移民和工程建设风险等方面,与水环境相关的论文数量不足5%,相对较少.因此,本文重点对2002-2017年期间,在SCI-E/SSCI上刊发的520篇研究型英文论文和在中国核心期刊上刊发的777篇中文论文进行计量分析.结果表明:关于三峡水库水环境的研究论文数量整体呈逐年递增趋势,中国在三峡水库水环境研究中占据主导地位;ENVIRONMENTAL SCIENCE AND POLLUTION RESEARCH和《环境科学》分别是刊发英文论文和中文论文最多的期刊;中国科学院、重庆大学和三峡大学是三峡水库水环境研究最活跃的机构;"消落带"、"水华"、"浮游植物"、"营养盐"和"水温分层"等方面是三峡水库水环境近几年研究的热点.分析关键词还发现,来自不同学科背景的学者关注的兴趣点和重点不同.一方面,这有利于更全面的研究和多学科之间的碰撞交流;另一方面,即使是表达同一事实,由于学科差异而采用了不同的学术术语和关键词,又妨碍了学科之间的顺畅交流.因此,从科学凝炼不同类型水域共性问题和整合及运用多尺度、多维度的研究手段两个方面着手,不仅可以深度融合不同学科的理论和学术思想,还能深化三峡水环境的研究并提升我国在水库环境生态学研究领域的国际影响力.     

三峡水库小江回水区不同TN/TP水平下氮素形态分布和循环特点

TN/TP的变化是水中浮游植物营养结构特点的重要反映.对2007年3月至2008年3月三峡水库小江回水区的TN、TP和TN/TP的跟踪观测结果进行总结,发现小江回水区TN平均浓度为1553±43μg/L,TP平均浓度为61.7±2.7μg/L.二者季节变化过程相似,但季节差异明显:2007年春季保持较低水平,在春末夏初出现较大幅度的增加,并在夏季达到全年的较高水平.入秋后TN、TP浓度逐渐下降,但入冬后继续缓慢上升.研究期间TN/TP平均值为30.6±1.4,总体表现为磷素限制,且季节变化不显著.TN与TP显著正相关,说明氮、磷输入和输出的途径大体相同.TP的波动是调控该水域TN/TP的主要因素.对不同TN/TP水平下各形态氮素和TP、TN/TP的相关性分析发现,当TN/TP≤22时,TN是调控水体营养结构特点的主要因素,生物固氮作用有可能发生以调节TN/TP、消纳水中相对丰足的TP.当22相似文献   

长江全流域大洪水下三峡水库对洞庭湖区防洪贡献分析

基于长江中下游一、二维耦合水动力学模型,以1954和1998年洪水为典型,模拟了三峡水库调蓄前后洞庭湖区的洪水过程,定量分析了三峡水库对洞庭湖区防洪的贡献.结果表明:在长江发生1954和1998年全流域大洪水期间,三峡水库实施兼顾对城陵矶河段的防洪补偿调度,可有效缓解荆南三口河系及湖区的防洪压力,减少荆南三口 1.58...     

近20年来三峡水库水动力特性及其水环境效应研究：回顾与展望

三峡水库自2003年蓄水以来,水库干支流水环境状况及水华已成为广泛关注的问题,国内外不少学者对此开展了大量研究。本文回顾了近20年来三峡水库水环境相关研究,系统总结了三峡水库干支流水动力特征及其生态环境影响,并展望了三峡水库水动力相关研究的新视角、新内容、新方法、新技术。结果表明:(1)三峡水库蓄水后干支流水流分化特征明显,干流水体从上游的河流型水体逐渐转变为坝前的过渡型水体,而支流库湾则更偏向于湖泊型水体特征;(2)干支流密度差(温度差)驱动的分层异重流,水库日调节调度驱动的高频水流振荡,气象驱动的近表层水体混合是三峡水库支流库湾普遍存在的水动力现象,主导着支流库湾的水温分层和混合过程;(3)三峡水库特殊的水动力现象对支流库湾水温分层结构、营养盐输移补给、水华生消过程、温室气体排放等产生深远影响,应用生态调度调控支流库湾水动力过程来改善其水环境问题已成为该区域生态环境修复的重要技术手段。如何将上述新发现上升为具有三峡水库特色的系统理论与方法,并形成大型深水水库生态环境研究技术体系,服务于大型梯级水库群联合多目标优化调度实践,仍是今后努力的方向。     

湖、库水体CH4冒泡排放研究进展

冒泡排放是湖、库水体CH₄排放的主要方式之一,其排放通量和占CH₄总排放量比例均具有极其显著的时空差异性,是当前水体CH₄排放估算不确定性的主要来源之一。然而,目前关于湖、库水体CH₄冒泡排放通量监测、时空分布规律、过程机制和模型模拟的系统梳理鲜有报道。本研究对比了目前水体CH₄冒泡的监测方法技术的适用性及优缺点,分析总结湖、库水体CH₄冒泡排放及通量的时空分布特征,梳理CH₄气泡在沉积物-水体中的产生-成长-迁移-释放的过程、影响因素及模型,并提出了水体CH₄冒泡过程模型框架。最后,本研究提出未来研究应基于湖、库水体分类、设备开发和改进来构建适应性的湖、库水体CH₄冒泡排放监测标准体系,开发基于过程的CH₄冒泡机理模型,为认识变化环境下湖、库水体CH₄冒泡过程和准确估算CH₄排放量提供支撑。     

持续性高藻输入河道温室气体时空排放特征及其影响因素

淡水水生生态系统是大气中温室气体气体重要的"源",对于城市的动脉——城市河流(尤其是持续性高藻输入河道)温室气体的研究比较匮乏.太湖梅梁湖的高藻水排入地梁溪河是典型的高藻输入河道,月均藻密度为3.6×107 cells/L,夏季日均藻密度为1.2x108 cells/L.本文以梁溪河为研究对象,采用静态箱法测定了梁溪河...     

Methane Oxidation in the Water Column of Xiangxi Bay,Three Gorges Reservoir

Four field campaigns are carried out to quantify the methane (CH₄) oxidation rate in Xiangxi Bay (XXB) of the Three Gorges Reservoir (TGR), China. The water depth of the sampling site varied from 13 to 30 m resulting from the water level fluctuation of the TGR. The CH₄ oxidation rates are measured in situ as the decline of dissolved CH₄ concentration versus time in incubated, and those rates. The CH₄ oxidation rates range from 1.18 × 10^?3 to 3.69 × 10^?3 µmol L^?1 h^?1, with higher values and stronger variation during summer. A static floating chamber method is used to measure CH₄ emitted to the atmosphere resulting in an annual mean flux of 4.79 µmol m^?2 h^?1. The CH₄ emission rate is significantly negatively correlated with the water level. The results show that a large fraction of CH₄ is consumed in the water column with a range of 28.97–55.90 µmol m^?2 h^?1, accounting for ≈69–98% of the total CH₄ input into the water column, and more than 90% is consumed outside the summer, when the water level is lowest. Water depth, which is dominated by water level of the TGR, is a potentially important driver for CH₄ oxidation and atmospheric emission in the tributary bay.     

三峡水库CO2、CH4通量监测分析研究

自成库以来,三峡水库CO₂、CH₄等温室气体通量较蓄水前发生明显改变。如何科学认识和客观评估三峡水库修建及运行对其CO₂、CH₄等温室气体通量的影响备受关注。本文简要回顾了自2009年以来在三峡水库开展CO₂、CH₄等温室气体通量监测与分析工作,综述认为,现阶段三峡水库温室气体排放以水-气界面扩散释放为主要途径。陆源输入的有机碳是主导三峡水库CO₂、CH₄产生的主要碳源,但在局部区段或时段自源性有机碳的贡献亦十分显著。同蓄水前相比,三峡水库碳排放量呈现为净增加,淹没效应约占水库C净增量的20%,库区内点面源污染负荷并未对CO₂排放的净增量产生显著贡献,阻隔效应和生态系统重建效应对三峡水库碳排放的净增量产生显著贡献。近10年来,监测方法比对、监测点位优化等工作在一定程度上完善了三峡水库温室气体通量监测体系。新方法、新技术的引入也为三峡水库温室气体通量监测分析提供了有利支撑和保障,但复杂水文环境...     

三峡水库童庄河浮游植物及其与水质的关系

通过对三峡水库支流童庄河库区的浮游植物进行调查,共检出浮游植物132种,其中蓝藻门23种,隐藻门2种,甲藻门3种,硅藻门55种,裸藻门3种,绿藻门46种.其中硅藻门的种类居首位,甲藻和隐藻则在数量上占优势.主要优势种为飞燕角甲藻(Ceratium hirundinella)和隐藻一种(Cryptomonas sp.).浮游植物的种类和数量随季节和水域不同而呈现差异.应用水质理化指标、污染指示种和污染指示群落评价童庄河水质,显示其水质为Ⅴ类,为β-中污型水体.     

一种气泡释放过程连续监测方法及其在三峡水库香溪河CH4通量监测的应用

气泡释放是天然水体释放CH₄的主要途径之一,准确量化水体气泡释放量对于辨析其“汇、源”特性至关重要。自然水体释放气泡的不连续性、不确定性使得监测其过程较为困难。本研究针对水体气泡释放监测难题,通过改进倒置漏斗型气泡通量监测装置提出了一种气泡释放过程连续监测方法。本方法测量对象为定长时间监测水域释放气泡的体积,经室内外实验验证,其理论量程为3.6～132 mL/(m²·min),测量结果能够较好的表征10～40 m水深缓流水体气泡体积通量变化特征。运用该方法于2021年6—11月对三峡水库支流香溪河库湾开展CH4气泡通量连续监测,并分析不同环境因子对其产生的影响。结果表明:监测期间,研究水域CH₄气泡通量变化范围为0.02～8.13 mg/(m²·d),且各采样点间CH₄气泡通量呈现较高的时空变异性;CH₄气泡通量与水温、水体pH呈显著正相关关系,与水深及水体电导率呈显著负相关关系。其中,水深可能是决定水体是否通过气泡形式释放CH₄的重...     

三峡水库水环境与水生态研究的进展与展望

伴随着举世瞩目的三峡工程全面竣工,三峡水库于2010年正式进入年水位落差达30 m的正常运行阶段.水库湖沼学可为环境友好型大坝建设和水库可持续管理提供科学依据.本文在三峡成库8 a以来生态系统长期监测与研究的基础上,对三峡水库水环境现状进行了归纳和总结,分析了水环境动态的时空异质性、水库纵向分区与群落组成、垂向分布及藻类水华的成因和动态,并对三峡水库藻类水华预警与生态-水文调控机制展开了论述.最后,本文尝试给出以下两方面的展望:1)大型水库湖沼学观测研究应有长期的策略;2)近期研究应重点关注水华暴发水动力学机制的量化和水华预警模型及生态水力调度平台的耦合.     

蓄水初期三峡水库草堂河水-气界面CO2和CH4通量日变化特征及其影响因素

为查明三峡水库蓄水初期典型支流水-气界面CO_2和CH_4通量的日变化特征,采用LGR在线分析仪-通量箱法,于2015年9月初在库腹一级支流草堂河回水区开展连续24 h的定位观测.结果表明,24 h监测期内,支流库湾水-气界面CO_2通量变幅为-81.642~180.991 mg/(m~2·h),呈"昼吸夜放"特征,均值为17.346 mg/(m~2·h),总体为释放特征;CH_4全天均表现为释放状态,释放通量均值为0.064 mg/(m~2·h),呈"昼弱夜强"变化.相关分析结果表明,CH_4和CO_2释放通量与风速呈正相关,与表层水温、溶解氧浓度、叶绿素a浓度呈负相关,说明风速物理扰动、浮游植物光合作用是控制草堂河水-气界面气体通量最重要的环境因素.同时,干-支流相互作用形成的特殊水环境(如异重流、水温分层)也与水-气界面温室气体通量过程密切相关,但是其作用机制更为复杂,应开展进一步系统观测和深入研究.     

三峡库区浮游植物群落结构特征及水生态评价

2020年是长江禁渔开局之年,三峡库区作为长江的重要生态屏障,其水生态环境健康对长江大保护的实施具有重要意义。本文于2020年8月、11月及2021年1月、4月在三峡库区干支流共设置19个断面探究浮游植物群落结构特征,并利用生物量、多样性指数、综合营养状态指数和浮游植物Q指数等多种评价方法评价三峡库区水生态健康并分析其影响因素。结果表明:(1)三峡库区共鉴定出浮游植物8门105属266种,年平均丰度为6.4×10⁴ cells/L,年平均生物量为0.038 mg/L。不同季节优势种组成不同,变异直链藻(Melosira varians Agardh)、骨条藻(Sheletonema spp.)、脆杆藻(Fragilaria spp.)为全年优势种。(2)三峡库区共划分24个功能群,B、D、MP、S1、P、Y为优势功能群。RDA分析表明,电导率、总氮、化学需氧量、总磷、pH、总溶解性固体与三峡库区四季功能群呈现显著关系。(3)相较于丰度、生物量和多样性水质评价结果,浮游植物Q指数更适用于三峡库区水生态评价,显示三峡库区干流水生态环境总体较好,但春、夏两季支流浮游植物...