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《南昌大学》 2010年
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鄱阳湖水环境特征及演化趋势研究

胡春华  
【摘要】: 在经济社会快速发展的同时,水资源需求量的缺乏和水环境问题变得越来越严峻,严重制约了世界经济的发展。解决水资源与水环境问题成为21世纪全球资源环境的首要问题。当前,全球水资源和水环境问题日益突出,其中人类驱动因素对其的影响不断加剧。为保护日益紧缺的水资源,必须对湖泊水环境特征及其演化进行系统全面的研究,为水资源的保护和管理提供科学的理论依据。 近年来,鄱阳湖水域面积逐年缩少,水土流失严重致使河道和湖底淤积,河床和湖床抬高,从而导致鄱阳湖调蓄洪水的能力大大降低,湖区洪涝灾害发生越来越频繁,呈逐渐加重的趋势。不良的农业生产和土地利用方式、日益严重的大气污染以及农药化肥的大量施用,使入湖的营养物质(如氮、磷等)和POPs输入量增大,鄱阳湖水环境日益恶化。本文在国际科技合作项目“鄱阳湖区水环境及生物多样性研究”、国家自然科学基金“鄱阳湖边缘深水区同位素水文学研究”和江西省经济社会发展重大课题“鄱阳湖生态环境保护和资源综合开发利用研究”的基础上,以鄱阳湖为例,对流域内水化学及同位素水文学、水质特性、水文特性和水环境演化驱动因素及趋势等问题进行研究,揭示鄱阳湖的水化学时空分布特征、水循环特征和同位素水文学特征;分析鄱阳湖湖区及五条主要入湖河流水环境水质状况,并对其水环境功能进行评价;分析边缘深水区氮、磷营养盐的特征及季节变化规律、污染物的来源及运移机制;从自然、人文因素出发探究鄱阳湖流域水环境演化的驱动因素及鄱阳湖流域未来水环境的演化,并为鄱阳湖流域可持续发展提供可行性措施。得出如下主要结论: 鄱阳湖流域pH属微酸性至弱碱性,具有较大的缓冲能力;电导率(EC)均低于世界河流EC平均值;鄱阳湖湖区矿化度平均值为75.50mg/L;鄱阳湖湖区水体整体上硬度分布为湖中总硬度较低,各入湖口总硬度较高。鄱阳湖水化学类型总体上以CⅠCa型为主,其次是CⅠNa型,极少部分出现CⅡCa型水;流域水体阳离子主要以Ca2+为主,占总阳离子总当量浓度的55.0%以上,阴离子以HCO3-、SO42-为主。鄱阳湖流域水体中硅酸盐的风化作用对鄱阳湖流域水体化学组成起着主要的控制作用,周边河流(以赣江北支入湖口为例)中的87Sr/86Sr明显高于湖区,但中央深水区又呈偏高的态势,且边缘区87Sr/86Sr的比值远远低于深水区的值。 从整体上看,鄱阳湖五大流域的18O主要集中在-6.5%0—4.0‰之间,且年平均变化不大,三个时期的同位素构成亦相差不大。相较其余四大流域,赣江的趋近大气降雨线,这与赣江流域的广阔、流量大以及相对较高的年平均气温有关。鄱阳湖的丰、枯、平水期的稳定同位素的组成差异较大,有明显的季节性变化。鄱阳湖的中心区域(航道)的同位素的含量偏低,越往湖泊外围延伸浓度越来越高,入湖口处水域有明显的稀释效应,最高值主要出现在鄱阳湖边缘的湖汊形成的小湖泊。 鄱阳湖己局部具备了发生富营养化的氮磷条件,有逐步向富营养化的趋势发展。鄱阳湖流域富营养化程度在时间和空间上差异较大,枯水期一般大于丰水期污染物的浓度,其富营养物质的输入主要来自五大河流。鄱阳湖流域水环境中重金属污染较轻,存在水相与固相之间的迁移转化,湖区的水生植物及水生生物都处在不同程度的富集现象。鄱阳湖流域有机氯农药污染也较轻,其水体及沉积物中DDT除了来自历史的残留,还有新的污染源输入;不同种有机氯农药的降解程度及方式都不相同,有机氯农药污染存在一定的生态风险。从水环境功能区分析看,自然保护区和景观用水区污染较重,渔业用水次之,而其余水域污染较轻或不受污染。 边缘型水体中主要离子来自碳酸盐岩的化学风化过程,该水体在水循环方面与过渡型水体和河道型水体有较大差异,其水的来源主要为周边的径流与降水,且在大部分时间内边缘型水体没有新鲜水来源,‘无法进行外部交换。边缘型水体营养盐浓度在逐年增加,且已经达到富营养的指标;同位素研究表明,边缘型水体的污染主要来源于:工业废水、生活污水、农田污水和水土流失。 鄱阳湖流域温度增长趋势将愈加明显,而流域内水量将趋于减少。预计鄱阳湖水位将持续走低,水环境将逐步恶化;鄱阳湖区生活污水和工业废水排放量将面临快速增加的压力,且农业面源污染逐步加重,将造成湖泊水质恶化,水生生态系统结构遭到破坏,湖泊的净化和综合功能减退,进而导致一系列环境问题。 结合鄱阳湖及其流域的实际情况和上述关于鄱阳湖水环境的结论,对实际结论进行深一层次的分析研究,得出以下理论层面的结论: 处在降雨充沛、工业落后、农业发达地区的季节过水性湖泊,其水环境中富营养化问题最为突出,其所引起的生态风险较高;人文驱动因素中水利设施建设、城市发展和经济发展对其水环境的影响最为突出,且应控制好农业非点源污染。边缘型水体的水质、水文特性与河道型和过渡型水体存在较大的差异,边缘型水体、河道型水体和过渡型水体的水化学类型相似,而在水循环方面存在较大差异;边缘型水体营养盐浓度会逐年增加,发生富营养化等生态风险的概率较河道型水体和过渡型水体高出许多,其污染主要来源于工业废水、生活污水、农田污水和水土流失。
【学位授予单位】:南昌大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X52

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