乌江流域不同演化阶段水库汞的质量平衡研究

摘要

研究汞的质量平衡在于了解水库生态系统中汞的迁移、转化和生物地球化学循环过程，为研究该系统中汞的甲基化机制提供理论依据。过去十多年来，天然水体中汞的循环研究在国外迅速开展，并逐渐重视水库中汞的甲基化作用和生物地球化学循环研究。我国是水库大国，仅长江流域就建成4.8万座水库，其中大型水库137座，随着西部开发水电建设的深入，还有很多水库正在建设或即将建设，但国内对水库生态系统中汞的质量平衡和甲基化研究才刚刚起步，且相关报道较少，可以利用的基础数据非常有限，因此加强水库汞生物地球化学循环的研究，对于评价和防治我国水库汞污染都具有十分重要的理论与实际意义。 本文以乌江流域不同演化阶段的6个水库为研究对象，其中洪家渡、引子渡、索风营水库处于初级演化阶段，普定、东风水库为中级演化阶段，乌江渡水库为高级演化阶段，考察6个水库中总汞和甲基汞的输入和输出通量，探讨处于不同演化阶段的水库对总汞和甲基汞的“源/汇”作用和质量平衡，取得了如下的主要研究成果： 1．河流是总汞、甲基汞、颗粒物通量的主要输入源，水库输出总汞、甲基汞、颗粒物通量以下泄水为主，河流、下泄水总汞通量与其浓度、流量、颗粒物通量和颗粒物浓度呈极显著的正相关关系，甲基汞和颗粒物通量与流量和浓度均有很好的正相关关系，受河流流量和各自浓度的共同控制，总汞、甲基汞、颗粒物通量的输入输出都受流量的控制。 2．各水库均表现为河流颗粒物和总汞输送的“汇”；对于甲基汞，处于初级演化阶段的引子渡、洪家渡、索风营水库表现为“汇”，而处于中级和高级演化阶段的普定、东风、乌江渡水库表现为“源”。 3．普定、引子渡、洪家渡、东风、索风营、乌江渡水库对总汞的储存率分别为77％、51％、94％、35％、23％、2％；对颗粒物的储存率分别为86％、63％、98％、73％、54％、56％。6个水库对总汞和颗粒物都具有“清除”作用，其中以最上游的普定、洪家渡水库的储存率最大，“清除”作用最强。但在上游有水库的情况下，下游水库的总汞储存率逐渐下降，水库对总汞的“汇”作用明显降低，对总汞的“清除”作用逐渐减弱。 4．处于初级演化阶段的引子渡、洪家渡、索风营水库甲基汞净通量分别为-37.7g/yr、-286.3g/yr、-813.5g/yr，表现为甲基汞的“汇”；3个水库的甲基汞储存率分别为9.7％、43.7％、51.3％。中级演化阶段的普定、东风水库甲基汞净通量分别为20.5g/yr、433.3g/yr，甲基汞产生率为6.6％、43.9％。处于高级阶段的乌江渡水库甲基汞净通量和产生率分别为786.2g/yr和58.0％。随着水库库龄的增加，乌江流域水库中汞的甲基化作用加强，甲基汞有从“汇”转变为“源”的趋势。 5．对比分析入出库河流中不同形态汞的浓度及其所占总汞比例和沿程甲基汞浓度的变化，发现水库对溶解态汞、活性汞浓度的影响不大，但出库河流中溶解态汞、活性汞和甲基汞占总汞的比例升高，使乌江多个断面甲基汞浓度升高。河流输送的汞在形态组成及其空间分布上发生变化，改变了河流汞的原有分布和输送过程，且不同演化阶段的水库对河流的这种影响不同，输出的甲基汞浓度有随水库库龄的增加而增加的趋势。

目录

文摘

英文文摘

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第1章文献综述

1.1汞的理化性质和危害

1.2水库中汞的迁移转化

1.3水库汞的来源和输出

1.4水库汞质量平衡的研究进展

1.5小结

第2章 引言

2.1立题背景

2.2研究意义

2.3研究内容

2.4技术路线

第3章材料与方法

3.1区域概况

3.2采样点选择

3.3.1主要仪器

3.2.1主要试剂

3.4研究方法

3.4.1样品的采集

3.4.2样品分析

3.4.3数据处理

第4章结果与讨论

4.1水库汞输入输出通量估算的理论基础

4.2乌江流域各水库水量的输入-输出

4.2.1河流输入

4.2.2大气输入

4.2.3地表径流

4.2.4水库水量输出

4.3乌江流域各水库水量输入-输出平衡

4.4各水库输入输出汞通量估算

4.4.1河流输入总汞、甲基汞和颗粒物通量

4.4.2降水直接输入总汞、甲基汞和颗粒物通量

4.4.3地表径流输入总汞、甲基汞和颗粒物通量

4.4.4下泄水输出总汞、甲基汞和颗粒物通量

4.4.5其它输出的总汞、甲基汞和颗粒物通量

4.4.6水气界面挥发总汞通量

4.5总汞、甲基汞、颗粒物的净通量

4.6乌江流域水库汞的质量平衡分布模型

4.6.1乌江流域水库的总汞质量平衡分布模型

4.6.2乌江流域水库的甲基汞质量平衡分布模型

4.7梯级水库的修建对汞迁移转化的影响

4.7.1水库对总汞和颗粒物的“清除”作用

4.7.2梯级水库的修建对河流甲基汞分布的影响

第5章结论与建议

5.1结论

5.2存在的不足与建议

参考文献

致谢

发表论文及参加课题