三峡库区澎溪河回水区营养盐分布变化及富营养化成因初探

摘要

长江三峡工程是目前世界上最大的水利水电枢纽工程，建成后的三峡水库具有防洪、发电、供水、灌溉、改善航运交通等巨大综合效益，但是人为地改变河流的自然特性使长江三峡逐渐成为河道型水库的行为，也给库区生态环境保护提出了新的严峻的考验。长江上游重庆段人口密集，由于历史的原因，环境方面基础设施落后，大量未经处理的工业废水、城市生活污水、船舶污染物和大面积的农田地表径流汇入长江及次级河流。特别是三峡大坝建成蓄水之后，主河道和支流水体流动明显变缓，加之长距离回水，部分次级河流自2003起明显富营养化，并有逐渐加重的趋势。目前国内外针对某一条或几条特定支流库湾富营养化的研究比较多，但对重要河流及其支流库湾富营养化总结的报道不多。
　　 本文首先综合了2002～2009年对长江三峡水库32条入库河流营养状态的研究，得出了次级河流水体综合营养状态的评价，并结合三峡库区现有污水和垃圾处理设施处理能力与实际排放量的分析，对库区总体富营养化趋势进行了预测。通过总结可以发现，三峡库区支流“水华”属于季节性“水华”，各次级河流总体营养级别有逐年加重的趋势。因此三峡水库175 m蓄水后，部分区域水体特别是三峡水库支流库湾区发生富营养化的风险将进一步增加，尤其是对于藻类“水华”等极端危害现象的控制和防治问题的研究已经迫在眉睫。
　　 其次，针对近年三峡库区一级支流澎溪河藻类水华频繁且大面积暴发给三峡库区干流及支流的生态环境带来严重影响的现状，本研究在2007～2009年对澎溪河回水区水质进行了连续三年的监测，每个季度采样一次，分别安排在2月、5月、8月、11月，共采样12次，采用《地表水环境质量标准(GB3838-2002)》和卡森指数对澎溪河水质进行富营养化状况评价。实验结果为：叶绿素a(Chla)值范围为13.870～98.550 μg·L-1，总磷(TP)的浓度范围为0.021～0.118mg·L-1，总氮(TN)的浓度范围为0.913～2.023 mg·L-1，透明度(SD)的范围为：0.4～2.5 m，水温的范围为8.5～31℃。Chla与TN、TP均呈极显著性正相关(P＜0.01)，与透明度(SD)呈极显著性负相关(P＜0.01)；TN与SD呈极显著负相关关系(P＜0.01)；TP与SD也呈极显著负相关关系(P＜0.01)，而Chla与TP的相关性较高(p=0.831)、透明度与TP的负相关性较高(p=-0.584)，可以看出TP指标与其他各指标的关系更为密切，由此可推知磷素可能是限制澎溪河回水区水体富营养化的主要限制因素。澎溪河回水区三个采样点按照从上游到下游依次为渠马渡口→高阳平湖→双江大桥；研究结果显示其水体中TN、TP的浓度较高，水质在持续采样的2007～2009年间一直处于中-富营养和富营养状态，从渠马渡口顺流到双江大桥水体富营养程度呈加重趋势。可以预测，在环境条件适宜的情况下，澎溪河回水区有可能再次发生严重的蓝藻水华暴发的现象。在对澎溪河水体富营养化发生的主要限制因子的判定中发现，不同年份、甚至相同年份不同采样位置的水体富营养化限制因子各不相同。但是可以肯定的是，氮素并不是澎溪河水体富营养化发生的限制因子，磷素在特定年份，特定区域可以成为澎溪河水体浮游植物生长的限制因子；且磷素主要来自降雨所导致的面源污染物输入。研究还说明虽然由于三峡水库的蓄水，澎溪河水体流态变缓，但总体还具备河流特征，简单的将湖泊限制性营养元素的判定方法使用在河流中可能还不够准确，针对河流水体的富营养化的限制因子的判定方法还有待进一步的研究。
　　 最后，为了验证温度对于澎溪河水体浮游植物生长影响作用大小，2009年4月9日选取近年来富营养化情况比较严重的澎溪河高阳平湖段做为采样点，利用澎溪河河水为试验水样，通过实验室模拟试验，重点探讨在不同温度条件下三峡库区一级支流澎溪河水体藻类生长情况与温度之间的相关性，以及水体中总氮和总磷浓度的变化情况与藻类生长情况的相关性及温度、Chla、TN、TP之间的相关关系。实验结果显示：5～30℃不同温度条件下，水体中藻类均可生长，且20℃时藻类生长最旺盛，藻类的生长对水体中氮磷营养元素有一定的吸收去除效果，在试验结束后总氮和总磷的含量与初始水样相比最多下降了61.4％和50.6％。同时藻类生物量(Chla表示)与温度之间有一定的相关关系，但相关性不显著(P=0.651)，说明温度条件对澎溪河流域水体中藻类的生长和藻类水的暴发有影响但不是决定性的因素。那么，澎溪河藻类水华暴发的主要因素可能是营养盐、光照和流速中的一种或者是多种共同作用的结果，关于这方面，还有待进一步研究。

目录

文摘

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声明

第1章 文献综述

1.1水体富营养化的概念

1.2水体富营养化的分类

1.3“水华”与富营养化的关系

1.4富营养化发生的条件、相关指标及国内外富营养化调查研究现状

1.5水体富营养化限制因子的概念以及其对于水中浮游植物生长的影响

1.6中国淡水环境现状及长江水系水环境质量状况

1.7三峡库区总体概况与富营养化问题的出现

1.8三峡库区干流与部分次级支流水体营养状态调查

1.9库区废污水和垃圾处理及其水体富营养化趋势预测

第2章 绪论

2.1研究背景

2.2研究内容、目标及意义

2.3技术路线

第3章 试验材料与方法

3.1三峡库区支流澎溪河回水区水质调查与评价

3.2温度条件对澎溪河藻类生长影响的模拟实验

第4章 结果分析与讨论

4.1对三峡库区支流澎溪河回水区营养盐的连续调查结果的分析与讨论

4.2温度条件对澎溪河藻类生长影响的模拟实验研究结果

第5章 结论与建议

5.1结论

5.2建议

参考文献

致谢

发表论文、参与课题和获奖情况