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三峡水库成库初期重庆段水体氮、磷的时空异质性

刘景红  
【摘要】:水体富营养化是普遍存在的生态问题。富营养化是由于水体中氮、磷营养物质的富集而使水质恶化的过程,表现出水生生物生长繁殖能力提高、藻类异常增殖等现象。根据国际经济合作与开发组织(OECD)研究表明,80%的湖泊富营养化受磷元素制约,大约10%的湖泊富营养化与氮元素和磷元素直接相关,余下的10%的湖泊富营养化与其他因素有关。 长江三峡工程自2003年6月完成一期工程并蓄水发电,库区水域的水文特征发生了重大改变,特别是2009年三峡工程完工,正常蓄水位达到175m,回水区长约657km,水流流速由2ms~(-1)降至0.1~0.3ms~(-1),水流速度大幅度减缓使水体泥沙易于淤积,水质变清,透明度增加,创造了有利于水生藻类生长繁殖的条件,增加了三峡库区水体发生富营养化的可能性。以往对三峡水库富营养化的研究大多集中于对175m蓄水后水质预测以及次级河流的研究,对营养盐季节变化、营养盐结构的研究也主要集中于长江口区域,而对三峡库区长江干流水体营养盐的系统研究鲜见报道。 三峡水库成库后特殊的水文条件决定了对库区水体富营养化的研究既不能完全等同于一般河流,也不能完全等同于一般水库。因此,从富营养化产生的原因及结果分析,研究三峡水库营养元素(主要为N、P)的分布特征对深入研究三峡水库富营养化现状及趋势变化有重要现实与理论意义。论文采用实地采样分析的方法,通过系统对135m成库前后三峡水库长江干流水体营养盐的浓度及其时空分布规律的对比研究,分析由于三峡水库一期蓄水对水库区域水质的影响。通过对库区不同污染源营养盐输入负荷的对比研究,确定不同污染源输入负荷对库区水体的贡献,可为控制水体富营养化、保护库区水质提供参考数据。 营养盐季节变化研究表明,三峡水库不同采样断面上游区(朱沱)、回水区(清溪场)、水库区(万州)营养盐季节变化趋势比较相似,不同断面因蓄水带来的水文环境差异没有影响到营养盐的季节变化。不同断面TN(总氮)、NO_3-N(硝态氮)季节变化趋势相平行,基本规律为春夏季高于秋冬季;TP(总磷)、PP(颗粒态磷)季节变化趋势相平行,季节变化规律明显,即丰水期(7~9月)浓度显著高于枯水期、平水期。 三峡库区长江干流与我国很多湖泊、河流一样,无机氮以NH_3-N、NO_2-N和NO_3-N三种形式存在,NO_3-N为主,NO_3-N约占无机氮的60%~90%。无机氮的含量顺序为:NO_3-NNH_3-NNO_2-N,不同季节无机氮结构存在一定差异,但没有呈现明显的规律。上游区、回水区和水库区营养盐结构差异较小。营养盐P结构季节变化规律明显,丰水期(7~10月)PP占TP比例人,范围介于75%~95%之间:枯水期(1~5月)DTP(溶解态磷)占TP比例大,DTP占TP百分比例介于300%~78%之间;就全年均值而言,三个采样点PP占TP百分比例大小顺序依次为:朱沱清溪场万州。水体TN/TP比值基本介于13~24之间,在最适宜藻类生长的氮磷比值范围之外,这可能也是水体营养盐浓度达到富营养化水平,但暂时未发生大面积浮


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