三峽庫區(qū)大寧河富營養(yǎng)化和水華研究.pdf

1、目前三峽庫區(qū)面臨的主要水環(huán)境難題就是水體的富營養(yǎng)化和水華，富營養(yǎng)化調(diào)控機(jī)制和水華機(jī)理是三峽庫區(qū)研究和管理的核心問題。本文以三峽庫區(qū)典型支流--大寧河為研究對(duì)象，以現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和圍隔實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，分析大寧河的水動(dòng)力特性、水華特征和富營養(yǎng)化時(shí)空分布特征，同時(shí)運(yùn)用同步性理論、臨界深度理論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法，探討大寧河的水華成因和富營養(yǎng)化調(diào)控機(jī)制。
　　 以2010年野外跟蹤監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)為依據(jù)，分析大寧河的水動(dòng)力特性及其成因。結(jié)果表明：

2、大寧河的水動(dòng)力特性在深度上呈分層異向流動(dòng)。上游主要以順坡異重流的形式流入支流，而干流主要以倒灌異重流形式進(jìn)入支流。不同水體間的溫度差是異重流形成的主因。
　　 以三峽水庫試驗(yàn)性蓄水階段大寧河的歷史數(shù)據(jù)為依據(jù)，分析大寧河富營養(yǎng)化的時(shí)空分布特征及其影響因素。結(jié)果表明：大寧河基本上處于貧-中營養(yǎng)狀態(tài)，時(shí)空差異顯著，從干流至上游富營養(yǎng)化狀態(tài)逐漸降低；汛限期富營養(yǎng)指數(shù)最高，泄水期和蓄水期次之，高水位運(yùn)行期最低。在大寧河，三峽水庫的水力學(xué)特

3、征主要通過影響干支流的懸浮物濃度和有機(jī)污染物濃度來影響水體的營養(yǎng)狀態(tài)，同時(shí)由于干支流的空間差異性導(dǎo)致影響強(qiáng)度的不一致。和懸浮物濃度和有機(jī)污染物濃度相比，營養(yǎng)鹽特征和chl-a受到的水力學(xué)特征季節(jié)動(dòng)態(tài)的干擾強(qiáng)度較小。
　　 以三峽支流大寧河水華敏感期(2008年4～5月)水環(huán)境狀態(tài)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析手段，對(duì)浮游植物的分布特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系進(jìn)行了討論。結(jié)果表明，水溫、總氮(TN)、硝酸鹽氮(NO3--N)、pH

4、和溶解氧(DO)時(shí)空分布差異顯著(ANOVA，p<0.05)。浮游植物細(xì)胞密度時(shí)空分布差異顯著(ANOVA，p<0.05)，最高值出現(xiàn)在大昌樣點(diǎn)，最低值出現(xiàn)在長江干流巫峽口樣點(diǎn)；7個(gè)采樣點(diǎn)藻細(xì)胞密度的最高值均出現(xiàn)在水華期，發(fā)生多藻種同時(shí)同地水華的情況。利用冗余度分析(Redundancy Analysis，RDA)分析浮游植物種類組成與環(huán)境因子之間的關(guān)系，表明營養(yǎng)鹽(TN，TP，NO3--N和NO2-N)、懸浮物和透明度是影響浮游植物的

5、組成的主要因素。浮游植物的大量生長對(duì)環(huán)境因子反饋效應(yīng)顯著：水體的pH值隨著藻類細(xì)胞密度的增加而上升。大寧河水體水生態(tài)環(huán)境特征存在顯著的空間特征異質(zhì)性。浮游植物群落結(jié)構(gòu)組成受到水環(huán)境特征和空間相鄰性的雙重影響。
　　 2009-6-6～2009-6-11(水華期)和2010-1-18～2010-1-22(枯水期)對(duì)三峽支流大寧河回水區(qū)進(jìn)行了初級(jí)生產(chǎn)力及相關(guān)環(huán)境因子的研究，分析了初級(jí)生產(chǎn)力的季節(jié)變化及影響因素。結(jié)果表明：水溫、DO飽

6、和率、SPC(電導(dǎo)率)、pH和TUR(濁度)在不同水文期差異顯著。水華期的初級(jí)生產(chǎn)力和葉綠素a(Chl-a)含量顯著大于枯水期(ANOVA，p<0.05)?？菟贑hl-a和PN(凈生產(chǎn)量)、PG(毛生產(chǎn)量)的垂直分布差異不顯著，PN、PG的垂直分布和Chl-a不存在明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，Chl-a含量的最大值大多出現(xiàn)在水面下9m，而PN、PG的最大值出現(xiàn)在水面下0～3.0m之間。水華期Chl-a和PN、PG的時(shí)空分布差異顯著(ANOVA，p

7、<0.05)，PN、PG和Chl-a垂直分布表現(xiàn)出對(duì)應(yīng)關(guān)系。最高值均大多出現(xiàn)在水面下0～0.8m之間。進(jìn)一步研究分析表明TUR(水中懸浮顆粒)和溫度是影響大寧河回水區(qū)初級(jí)生產(chǎn)力的主要因素，pH、SPC和DO飽和率在一定程度上受到浮游植物生理作用影響。
　　 大寧河浮游植物垂直分布特征及其影響因素的分析結(jié)果表明：水文因素在一定程度上直接或間接的能夠影響浮游植物的垂直分布和聚集。夏季由于氣溫驟升和適宜的水文條件導(dǎo)致大寧河水體中出現(xiàn)溫

8、躍層現(xiàn)象，水體穩(wěn)定分層的出現(xiàn)導(dǎo)致理化指標(biāo)的分層，此時(shí)浮游植物基本在表層分布。春季水華的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，大寧河在不存在穩(wěn)定分層的條件下，仍然爆發(fā)春季水華，臨界深度理論對(duì)大寧河不具備普適性。
　　 通過模擬不同混合強(qiáng)度的圍隔實(shí)驗(yàn)，分析混合強(qiáng)度對(duì)浮游植物的細(xì)胞密度，垂直分布和群落結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明：混合強(qiáng)度對(duì)水柱中葉綠素總量有一定的影響，適當(dāng)?shù)幕旌蠌?qiáng)度促使水體中營養(yǎng)鹽均勻分布，促使葉綠素總量達(dá)到最大值；當(dāng)混合強(qiáng)度超過一定值時(shí)，葉綠