论文部分内容阅读
三峡水库是世界上最大的水利工程，总面积1084平方公里，淹没陆地面积632平方公里，涉及湖北省和重庆市的21个县市;175米正常蓄水位高程的总库容393亿立方米。三峡工程在防洪、发电、航运等方面取得了巨大的社会效应和经济效应，同时，大坝建设也对库区生态环境带来了深远影响。三峡水库蓄水后，水文情势、悬浮颗粒物及营养盐输入发生显著改变，导致了水环境的显著变化，这些变化直接影响水生态系统的结构和功能。为了解悬浮颗粒物在三峡水库的时空分布特征及其对水域生态系统的影响，本论文对三峡水库的悬浮颗粒物进行了深入研究调查，以下为主要研究结果: 1.开展了三峡水库悬浮颗粒物的时空分布特征及其影响因子的周年调查，结果表明，雨季的悬浮颗粒物浓度高于旱季，干流的悬浮颗粒物浓度高于支流。悬浮颗粒物中的营养元素与悬浮颗粒物浓度呈显著相关(p＜0.05）。支流的藻源性悬浮颗粒物占总悬浮颗粒物的比例要高于干流的藻源性悬浮颗粒物占总悬浮颗粒物的比例。水库悬浮颗粒物大部分来自于外源输入。调查结果确认了三峡水库悬浮颗粒物的时空异质性，并证实这一特征由三峡水库的水动力特征决定。 2.为了解悬浮颗粒物对藻类生长的影响，在三峡库区干流、支流和库湾开展了悬浮颗粒物与叶绿素a的调查。结果发现，叶绿素a浓度的空间分布表现为库湾＞支流＞干流;支流的叶绿素a浓度与TN和TP呈显著正相关关系(p＜0.01），干流和库湾的叶绿素a浓度与TN、TP无显著相关性(p＞0.05）。支流与库湾叶绿素a浓度都与PN、PP呈显著正相关关系(p＜0.01），干流的叶绿素a浓度与PN、PP无显著相关性(p＞0.05）。干流、支流与库湾的叶绿素a浓度都与BAP/PP呈显著正相关关系(p＜0.01）。这说明悬浮颗粒物能够为藻类提供生长所需的营养盐。 3.研究了降雨对悬浮颗粒物以及藻类群落结构的影响。结果发现，表层水体的悬浮颗粒物浓度雨后显著低于雨前和雨中;雨前的颗粒营养盐浓度显著高于雨中和雨后的颗粒营养盐浓度;雨前的藻类生物量显著大于雨中和雨后的藻类生物量;综合富营养化指数在本次研究中雨前比较高，雨中最低，雨后出现回升。这说明降雨过程中带入的悬浮颗粒物释放的营养为藻类生长提供了良好的营养条件，同时，雨后悬浮颗粒物沉降，透明度增大，为藻类生长提供良好的光照条件。鉴于香溪河流域是亚热带季风气候，降雨多发在4-10月，气温较高，藻类在降雨过后将迎来迅速增殖。因此，降雨引起的悬浮颗粒物入库对三峡水库香溪河流域的藻类群落结构产生了显著的影响。 4.为了解悬浮颗粒物对水质的影响，在香溪河开展了悬浮颗粒物对香溪河水自净能力的影响实验。结果表明，沉降过程中，在同一沉降时刻，垂向上悬浮颗粒物浓度基本上是中层＞上层＞下层，形成垂向浓度梯度;同时，各水层的悬浮颗粒物浓度随时间增加而逐渐减小。香溪河悬浮颗粒物的平均沉降速率为0.00225 cm/s。水柱的悬浮颗粒物浓度对沉降速率有显著影响(p＜0.05）;当悬浮颗粒物浓度较低时(＜100 mg/L)，沉降速率随悬浮颗粒物浓度增大而增大;当悬浮颗粒物浓度较高(＞100 mg/L)时，沉降速率不再随悬浮颗粒物浓度升高而增大。添加悬浮颗粒物的硝化常数和反硝化常数比不添加悬浮颗粒物的香溪河原水的硝化常数和反硝化常数高。悬浮颗粒物浓度较高时对磷酸盐的吸附和解吸速率大于悬浮颗粒物浓度较低时的磷酸盐吸附和解吸速率。悬浮颗粒物浓度为0.5g/L时解吸速率为0.221μg/g·h，悬浮颗粒物浓度为0.2 g/L时解吸速率为0.207μg/g·h。不同悬浮颗粒物浓度的单位吸附量不同，悬浮颗粒物浓度为0.5 g/L时的磷吸附量比悬浮颗粒物浓度为0.2 g/L时的磷吸附量低，分别为0.036 mg/g和0.040mg/g。 本研究调查了水库不同水域中颗粒物理化特性的差异，分析了悬浮颗粒物对藻类生长的影响和水环境的作用，研究了颗粒物对水体营养和污染物的吸附动力学和释放动力学，为三峡水库的水污染防治以及富营养化的防控提供参考依据。未来需要进一步加大对悬浮颗粒物的来源、迁移转化与沉降归趋的研究，确认其对不同水域以及不同生物类群的具体生态效应，以全面评估悬浮颗粒物对水域生态系统结构和功能的影响。