三峡水库蓄水前后香溪河氮磷污染状况研究

分别于三峡水库蓄水前的上世纪1996—1997年及蓄水后的2004年采集了香溪河水样及沉积物样,研究了蓄水前后香溪河氮磷的污染状况。结果表明,蓄水前上游总磷浓度低于0.05mg/L,下游在0.22—0.34mg/L之间,其浓度与生活污水及工业废水排放有关;总氮浓度变化不大,在0.7—1.1mg/L之间。蓄水后磷、氮浓度明显升高,但总磷在回水区由于沉降作用反而低于蓄水前。蓄水后下游氮磷比普遍高于10,加之水流变缓,使香溪河库湾发生“水华”的可能性增加。香溪河沉积物磷污染严重,总磷含量高达1221mg/kg,主要以无机磷污染为主。三峡水库蓄水后,对上游库湾水环境的不利影响已开始显现出来,必须采取有效措施,防止水环境的恶化。     

三峡水库香溪河库湾夏季水华调查

以三峡水库支流香溪河为研究对象,以2011年夏季的采样数据为基础,比较分析了水华前后支流库湾营养盐和叶绿素a的时空分布规律及其相关性。结果表明,2011年6月21—29日,香溪河暴发了显著的藻类水华,叶绿素a峰值达到125.8 mg·m-3。相关分析表明,水华过程显著影响可溶性无机N、P的空间分布,营养盐空间分布从中游高、河口低,转变为从河口至上游递减,并且在水华区域锐减;长江干流较高的营养盐本底值增大了支流库湾水华的风险;高营养盐背景值的长江干流水体在香溪河库湾的潜出位置是水华最严重的区域;干流水体对库湾表层的营养盐补给作用是影响库湾水华生消的关键因素。     

三峡水库富营养化问题与对策研究

三峡水库蓄水后,大部分库湾已出现富营养化态势,并暴发了数次以甲藻(拟多甲藻)和硅藻(小环藻)为主的水华现象,特别是在春季。以香溪河库湾为例,分析两周年的营养状态变化,总体上说,除冬季外,大多数月份为富营养,在春季则为重富营养。对三峡水库22条入库支流库湾的营养状态进行综合评价,结果表明,有5条(22.7%)支流库湾为中营养,17条(77.3%)支流库湾为富营养(重富营养化支流库湾有10条,占45.5%);但三峡水库本身水质尚好,仍保持中营养状态。统计分析表明,入库支流流域的年均流量和流域面积与支流库湾叶绿素a存在显著负相关关系,说明支流库湾越小或年均流量越小,藻类叶绿素a浓度就越高,即越容易在春季形成水华。文中讨论了控制和减缓富营养化几项措施。       

香溪河库湾春季叶绿素a 浓度动态及其影响因子分析

2005年3月至4月,对三峡水库香溪河库湾的叶绿素a动态及其与TN、TP等环境因子的关系进行了研究。结果表明,从香溪河库湾下游到上游,叶绿素a存在明显的水平分布。在时间分布上,3月17日暴发一次大规模的水华,4月份水华的暴发有一个明显的平面推移的过程。叶绿素a浓度与TN、TP之间存在着一定的负相关关系,TN与叶绿素a浓度的相关性较显著。香溪河库湾极可能是N限制型水体,而不受P限制。叶绿素a与透明度存在反双曲线关系,与溶解氧呈显著正相关关系。     

香溪河库湾春季水华期间悬浮颗粒物粒度动态的初步研究

水体中的悬浮颗粒物是物质在水环境中迁移转化的载体和蓄积库,是营养成分在水相、沉积物相和食物链中循环的重要载体,是河流生态系统物质循环和能量流动的重要组成部分[1—3],很多学者研究了悬浮物的组成、结构和粒度之间的关系,发现其粒度特征对于了解生态系统内部物质和能量循环转化过程具有重要意义[4,5]。三峡水库蓄水后,香溪河下游部分河段成为库区的一部分,相对于河流来说,流速的减小使更多的悬浮颗粒物发生沉降,营养物质富集,易暴发水华[6]。本研究在三峡水库香溪河库湾水华暴发过程中对不同水深的悬浮颗粒物在24h内的动态分布特征进…     

香溪河库湾枝角类的种类组成及垂直分布

枝角类在水库生态系统的物质循环和能量流动过程中具有重要的作用, 有关水库枝角类的研究在水库水生生物研究中历来备受重视。枝角类在深水水体中具有垂直分布的特性, 生物和非生物因素影响着包括枝角类在内的浮游动物垂直分布及垂直分布的时空变化。香溪河河口至兴山峡口段在2003 年6 月三峡水库蓄水后被没,形成香溪河库湾。因受干流库区的水体顶托, 库湾水体流速缓, 更新时间长, 容易产生富营养化现象, 香溪河库湾2004 年春季就有藻类异常繁殖现象发生。       

香溪河库湾春季水华期间硝酸盐、磷酸盐的时空分布

在三峡水库香溪河库湾春季水华连续暴发期间(2005年2月26日—4月28日)对香溪河与长江汇合处(河口)至香溪河库湾上游库尾处总计14个采样点进行连续监测,结果表明硝酸盐和磷酸盐在库湾中存在明显的时空分布规律。在空间上,河口的硝酸盐浓度高,库尾浓度低,其变化趋势是随着与河口距离的增加而降低;磷酸盐的分布规律是库尾的浓度高,河口的浓度低,其变化趋势与硝酸盐恰好相反。各采样点硝酸盐和磷酸盐浓度在时间上也呈现出明显的规律。河口硝酸盐的浓度在不同时间变化幅度较小,库尾采样点的硝酸盐浓度的变化幅度较大,随着与河口距离的增加硝酸盐浓度在不同时间的变化幅度逐渐增大。各样点磷酸盐在时间上的变化趋势是样点S04-S08的变化幅度较大,位于香溪河库湾河口和库尾的变化幅度较小。     

三峡水库香溪河库湾夏季藻类水华的时空动态及其影响因素

2008年6-8月,三峡水库香溪河库湾相继暴发蓝藻和绿藻水华.依据香溪河库湾夏季的每周监测,对研究区2次水华分别进行聚类和判别分析,研究了2次水华的时空动态及其影响因素.结果表明：研究区2次水华过程均可划分为无水华组、过渡组和水华组;2次水华的暴发对可溶性硅(DSi)、硝态氮与亚硝态氮(NO₃--N+NO₂^--N)和磷酸盐(PO₄^3--P)3种营养盐的吸收程度不同;蓝藻水华暴发期间的DSi、总氮/总磷(TN/TP)、DSi/TN和DSi/TP值均低于绿藻水华;判别蓝藻水华暴发的参数为叶绿素a(Chl a)、TN和PO₄^3--P,而Chl a和DSi则是绿藻水华暴发的判别因子,将2次水华过程划分为水华组和无水华组的判别效果更好;判断蓝藻和绿藻水华暴发的叶绿素a临界浓度分别为40和20 μg·L^-1.     

香溪河库湾春季水华期间水体光学特征及相关分析

研究了香溪河库湾春季水华期间(2006年3月3日—4月16日)透明度水层可见光衰减系数KSd的时空特征,分析其与表层水叶绿素a浓度、DOC浓度和透明度Sd的相关关系。结果表明:香溪河库湾春季水华可见光衰减系数KSd时空变异很大;除峡口河段(样点X7—X8)外,可见光衰减系数KSd的变化特征取决于叶绿素a浓度和DOC浓度的时空变化,类似于深水湖泊;除峡口河段(样点X7—X8)外,香溪河库湾可见光衰减系数KSd和透明度之间呈反比的关系具有显著的相关,但它们之间的反比关系因水体叶绿素a和无机悬浮颗粒的空间差异而有所不同。       

三峡水库蓄水后香溪河库湾底栖动物群落结构的变化

2003年8月到2004年8月对长江三峡水库香溪河库湾的底栖动物进行了定量研究。共采到底栖动物26种,隶属4门6科,总平均密度为276ind./m2,总平均生物量为0.301g/m2,优势种为霍甫水丝蚓和前突摇蚊幼虫。与其他同类型的水库比较香溪河库湾的现存量相对较低。研究结果同时显示随着蓄水时间的延长,底栖动物的现存量在逐渐增加。霍甫水丝蚓和前突摇蚊幼虫等耐污种发展为优势种,表明水质有恶化的趋势,寡毛类的平缓发展说明目前香溪河库湾的沉积情况尚不严重。     

三峡成库后香溪河库湾底栖动物群落演变及库湾纵向分区格局动态

水库生态系统演替是水库生态学研究及水库管理过程中都比较关注的问题。三峡水库自2003年6月成库以来,有关水库生态系统演替的研究却鲜见报道。以三峡水库香溪河库湾底栖动物为研究对象,分析了自2003年8月—2010年7月3个不同蓄水阶段底栖动物群落的演变状况,并对库湾纵向分区格局的动态变化进行了探讨。结果表明,水库蓄水后,摇蚊科和颤蚓科成为第一批定殖者,并以摇蚊科为主;随后,颤蚓科中的霍甫水丝蚓逐渐成为优势类群;直到2004年4月仙女虫科的肥满仙女虫与霍甫水丝蚓共同主导群落。一期蓄水后约1a,底栖动物密度和物种数呈现出明显的增长趋势,空间上呈现出"中间高、两头低"的格局。库湾总体密度于2006年4月达到最高值,高达24146个/m2。二期蓄水导致底栖动物总密度显著降低,而三期蓄水后则变化相对较小。随着时间的增长,库湾底栖动物偶见种出现的频率逐渐降低,群落逐渐趋于稳定。基于TWINSPAN(two-way indicator species analysis)的分析,一期蓄水后期,香溪河库湾纵向上底栖动物群落结构呈现出稳定的分区格局,库湾中部区域呈现出相同的群落类型,无季节变化;而自二期蓄水开始,库湾纵向上大部分样点的群落类型发生改变,表明二期蓄水的干扰较强;之后呈现出季节性波动,此种格局与水位的季节波动相关联,表明三峡水库底栖动物逐渐适应水库周期性的调度,群落结构呈现稳定的季节性周期波动。     

香溪河库湾水体异养细菌及无机磷细菌分布特征

2003 年三峡水库蓄水后, 香溪河入库区段形成典型的水库型库湾, 磷污染严重, 导致水华频发。异养细菌是水体物质循环的重要参与者, 其中无机磷细菌释放结合态磷加重了水体富营养化。为了研究异养细菌和无机磷细菌对水体富营养化的影响, 在库湾设置7 个采样点, 2015 年 4 月、6 月、9 月和12 月分别采集水样, 测定样品总氮(TN)、总磷(TP)、磷酸盐(PO₄-P)及表层(水面下方0.5 m)水体叶绿素a(Chl.a)浓度, 实验室培养异养细菌及无机磷细菌。利用SPSS 17.0 对水体可培养异养细菌和无机磷细菌的时空变化进行单因素方差分析, 并用SPSS 软件分析细菌含量与总氮浓度、总磷浓度、磷酸盐浓度和叶绿素 a 浓度的相关性。结果显示: 异养细菌和无机磷细菌含量与叶绿素 a 浓度无显著相关性; 无机磷细菌与氮磷相关性均高于异养细菌, 说明香溪河库湾无机磷细菌与水体氮磷关联性大于异养细菌。     

香溪河库湾浮游藻类种类演替及水华发生趋势分析

三峡水库一期工程蓄水前半年(2003年1月—2003年6月)和蓄水后(2003年7月—2004年12月)期间,香溪河库湾浮游藻类的种类演替和数量变化的调查结果。与蓄水前的数据相比,蓄水仅半年绿藻的种类数就明显增加,约相当于蓄水前的3倍;硅藻的种类数略有减少;其余各门藻类的种类数亦有轻度变化。整个调查期间,藻类细胞密度和生物量的最高峰值均出现在S6采样点,细胞密度达6.93×107cells/L(2004年6月),生物量达87.24mg/L(2004年3月),其余采样点基本显示由北向南依次递减的趋势。本文参考早期资料并比较不同类型水域中藻类的种类演替和垂直分布情况,对三峡湖北库区水域水华的发生趋势进行了分析,初步认为三峡干流江段形成藻类水华的几率较小;流动的支流水域,在阳光充足、水温逐渐升高的春季容易发生藻类水华;在较封闭的静水区则随时都有发生藻类水华的可能性。     

三峡水库蓄水后期香溪河库湾浮游甲壳动物群落结构

为了解三峡水库蓄水后期香溪河库湾浮游甲壳动物群落结构及其时空变化, 于2015年1月至2017年12月对香溪河库湾浮游甲壳动物进行了逐月采样分析。共鉴定出浮游甲壳动物23种, 其中枝角类10种, 桡足类13种。出现频率较高的物种均为长江流域常见种, 生物量和密度峰值分别出现在5月和6月, 在1月和2月则未能采集到标本, 生物量和密度在年际间差异显著, 但群落组成差异不显著, 群落季节变化规律表现为春季-夏季以蚤状溞(Daphnia pulex)和僧帽溞(Daphnia cucullata)大型枝角类占优势, 秋季以简弧象鼻溞(Bosmina coregoni)小型种占优势。库中生物多样性指数高于库首和库尾, 库首和库尾生物多样性指数差异不明显, 生物多样性在季节上同样具有一定差异。CCA分析表明水温、叶绿素浓度和水深是解释浮游甲壳动物群落变化重要因素。我们的研究结果表明尽管香溪河库湾营养盐、水温、浮游甲壳动物生物量和密度均未达到稳定状态, 但群落组成在年际间无显著性差异, 浮游甲壳动物物种丰富度也高于蓄水初期, 生物多样性指数存在一定的时空差异, 适当程度的干扰有利于维持浮游甲壳动物较高的生物多样性。     

三峡水库及香溪河库湾理化特征的比较研究

根据2003年6月三峡水库初期蓄水后对香溪河库湾的常规监测,对该水域的理化特征及其动态进行了分析,并与三峡水库库首的数据进行了比较研究。结果显示库湾TN、NO3-N浓度要显著低于库首,前者两周年平均值为1.29mg/L,0.88mg/L,后者两周年平均值为1.62mg/L,1.22mg/L。而PO4-P则是库湾显著高于库首,并且在7—9月库首的TP/PO4-P有显著提高。结果同时表明库首的水土流失较严重,而库湾则有较好的水土保持。最后对TSIM的计算结果表明,由于TP、TN都处于高水平,库首呈现中营养化(TSIM>37),而库湾则呈现严重富营养化(TSIM>53)。     

在不同蓄水位下三峡库区春季水华特征及趋势分析

基于2004—2015年三峡库区支流春季水华的监测数据,开展了三峡库区不同蓄水位下春季水华特征及趋势分析。结果表明:总共有26条支流发生春季水华,香溪河为水华发生概率最高的支流。水华藻类优势种主要是硅藻和甲藻,甲藻水华出现的概率随着蓄水位的增加而增加,但是在持续几年175 m蓄水之后,甲藻水华出现的频率下降,硅藻水华出现的频率增加。在175 m蓄水之前,水华发生期藻类密度、叶绿素a含量及水体营养盐水平相对较低,此后都有了较高的提升,但是在持续几年175 m蓄水之后,藻类密度、叶绿素a浓度以及营养盐浓度都有下降趋势。对藻密度及叶绿素a含量与主要环境因子进行主成分分析(Principal components analysis)发现,藻密度和叶绿素a与总磷、总氮、高锰酸盐指数聚类一簇,藻密度、叶绿素a浓度与总磷、溶解氧、高锰酸盐指数显著正相关。在蓄水之后,三峡库区支流营养水平有所增加,随着蓄水位的增加,三峡库区支流断面的平均流速降低,在合适的温度下,三峡库区支流水华易发生。     

香溪河库湾轮虫现状及水质评价初探

香溪河是长江三峡水库湖北省最大的支流。通过对香溪河库湾(下游河段)一周年的调查,发现轮虫80种,其中占优势的有13种。轮虫密度在不同样点差异显著,样点Ⅸ最低(仅为68.96 ind./L),样点Ⅵ最高(为1505.83ind./L);对9个样点进行聚类分析,可分为4组,第1组为样点Ⅰ至Ⅴ,第2组为样点Ⅵ,第3组为样点Ⅶ、Ⅷ,第4组为样点Ⅸ;除样点Ⅸ外,沿着水流方向,轮虫密度逐渐降低;在时间上差异也显著(P<0.01),9月份最高(2664.17ind./L),12月份最低(85.00ind./L)。水质评价表明香溪河库湾属于中污染。     

三峡水库香溪河库湾底泥中总氮、总磷含量的时空分布

2004年10月-2006年7月,对三峡水库香溪河库湾底泥中总氮(TN)、总磷(TP)含量的时空分布特征及其影响因素进行了分析.结果表明：香溪河库湾底泥中TN、TP含量均表现为“中间高,两头低”的空间分布规律,其中,TN含量最高值为1.08 mg·g^-1,出现在库湾中部区域,最低值为0.89 mg·g^-1,出现在河口附近区域;TP含量最高值为1.07 mg·g^-1,最低值为0.80 mg·g^-1,分别出现在库湾中部和库尾.TN含量按秋季、冬季、春季的顺序依次降低,从春季到夏季则大幅上升,夏季达最高值;TP含量的季节波动较小,以春季最高.研究区底泥中TN、TP含量的年际差异均达显著水平.香溪河库湾底泥中总氮、总磷含量的空间分布主要受水体中悬浮物质沉积率的影响,沉积率较高区域的TN、TP含量较高;TN含量的季节波动主要受上游来水量季节变化的影响,而TP含量 的季节变化主要源于点源污染.     

三峡水库香溪河鱼类资源现状及渔业管理建议

于20122013 年对香溪河鱼类组成及资源量进行了周年季度调查, 结合历史资料, 分析了三峡水库成库前后香溪河鱼类资源的变动情况, 以期为保护和利用三峡库区的鱼类资源提供依据。共采集鱼类48 种,隶属于 3 目 8 科 35 属, 以湖泊定居性鱼类为主;发现香溪河鱼类优势种是光泽黄颡鱼、鳙、鲢、达氏鲌、贝氏 、大眼鳜、翘嘴鲌、瓦氏黄颡鱼、银 、蛇;肉食性鱼类(达氏鲌、翘嘴鲌、大眼鳜等)占总渔获量的31.54%, 生物量相对较高;对单位捕捞努力渔获量的调查显示, 夏季日均单船渔获量最高, 达到(69.4546.61) kg/(船d)。与历史记录比较, 三峡水库成库后, 香溪河的鱼类群落组成已经发生了显著变化,湖泊定居性鱼类成为优势种群。基于此次调查结果, 文章提出了禁渔期调整、小型鱼类资源利用和肉食性鱼类合理放养等渔业管理建议。       

三峡坝区干流及香溪河库湾水体秋季二氧化碳分压

于2009年9月对三峡水库坝区干流以及坝区主要库湾-香溪河流域水体中溶解CO2分压(pCO2)进行了走航观测。结果表明:秋季香溪河表层pCO2为150～240μatm,三峡水库坝区干流表层pCO2为920～1140μatm;在干、支流交汇处的水柱剖面上,表层水体pCO2最低为368μatm,随着水深的增加,pCO2急剧增大,在10m达到最大值1300μatm,10m后保持不变;通过计算,香溪河和三峡水库坝区干流河道的CO2释放通量分别为-4.74±1.15和(83.7±14.1)mmol.m-2.d-1。香溪河表现为CO2的"汇",而三峡水库坝区干流表现为CO2的"源"。在评价水库建设对周边区域CO2通量影响时,不仅要考虑局部流域,更需要对整个研究地区进行综合考察。