三峡库区水华敏感期水质和浮游植物时空分布研究

【摘要】三峡工程是世界上最大的水利工程,在防洪、发电、航运等发面发挥了巨大的经济和社会效益。但蓄水后引起的水环境恶化问题却超出设计之初的预料,特别是在每年的3月至l0月,频繁发生的水华引起了各方的高度关注。有关三峡水库水环境问题的研究有很多,但总体来看,绝大多数研究仅限于单条或少数支流的回水区,或仅限于干流若干断面和部分支流河口的重点监测。涉及三峡库区水体大面积调查特别是各支流来水区的研究较少。除干流倒灌以外,支流来水是回水区营养和生物的重要来源。将支流来水与回水、河口以及干流水体纳入到统一的考察中,对于全面了解三峡库区水环境现状,促进该区域水环境研究,制定和实施相应的水环境保护政策和措施都具有十分重要的意义。本文以三峡库区水华敏感期的3月、9月的两次大规模采样调查为基础,比较来水、回水、河口和干流4类断面营养盐和浮游植物的空间差异,了解三峡库区水体营养盐和浮游植物现状并探讨空间差异形成的可能原因。以期为进一步的研究提供借鉴,为三峡库区水环境保护工作提供参考。结果显示,在水华敏感期,三峡库区水体电导率时空差异不大,水温、pH、溶解氧、浊度等物理指标空间差异明显,支流回水-河口区域pH明显高于干流和来水,溶解氧也表现出类似的特征。回水-河口区域浊度低于干流和来水。春季水温空间差异不大,但秋季空间差异明显,来水显著低于其他区域。研究期间库区水体氮磷营养盐含量均较高。其中,春季TN、TP分别为1.83mg/L,0.171mg/L,秋季分别为2.02mg/L,0.11mg/L。4类区域TN、TP差异不显著。春季支流TN从来水至干流逐渐升高,秋季逐渐降低。春季回水-河口TP最高,秋季TP空间差异不明显。春季干流从上游至下游营养盐总体呈升高趋势,秋季干流营养盐趋势不明显。硝态氮和溶解性正磷酸盐分别是TN和TP的主要形态,春季平均NO3和PO4分别为1.29mg/L和0.129mg/L,秋季分别为1.54mg/L和0.05mg/L。春、秋两季平均N03/TN分别为69.2%～76.8%,70.2%～82.1%；平均PO4/TP分别为47.3%～65.0%,30.4%～60.5%。氮磷比空间差异明显,从来水至干流呈下降趋势,无论是TN/TP还是NO3/PO4,来水断面均显著高于其他断面,回水、河口和干流断面氮磷比差异不显著。4类区域氮磷原子比均高于16,表明P素是库区水体浮游植物生长的限制因子。三峡库区水体浮游植物种类丰富,春季检出浮游植物8门98属,秋季检出8门93属。绿藻、硅藻和蓝藻是最主要的浮游植物门类。从种类组成上看,来水和干流水体是硅藻-绿藻型,回水-河口为绿藻-硅藻型。春季蓝藻种类较少,而秋季蓝藻种类比例升高。优势藻时空特征明显,在春季,硅藻是来水和干流的绝对优势种类,回水-河口优势藻差异较大,主要是隐藻、甲藻、绿藻和硅藻。秋季来水和干流优势藻仍为硅藻,回水-河口则为绿藻、蓝藻和隐藻,未见甲藻为优势藻的现象。秋季浮游植物丰度高于春季。春季丰度为17×103～5.5×107cell/L,平均5.3×106cell/L:秋季丰度为2.4×104～1.1×108cell/L,平均1.4×107cell/L。不同断面浮游植物丰度差异较大,总体上呈干流丰度远低于支流,来水丰度低于回水-河口的分布特征。在浮游植物生物量的空间分布上,叶绿素a与丰度一致,回水-河口区域浮游植物生物量远高于来水和干流。但在时间上,叶绿素a分布与浮游植物丰度相反,秋季叶绿素a明显低于春季。这与春秋两季优势藻种类不同有关。研究期间干流和典型支流的来水均未见水华,回水-河口区域是发生水华的主要区域。春季水华较秋季水华程度更重。.春季水华类型多样,主要的水华藻类有拟多甲藻,隐藻,小球藻,衣藻,伪鱼腥藻以及星杆藻水华等。秋季水华类型相对单一,主要为水华为伪鱼腥藻水华,直链藻水华以及隐藻水华。回水-河口区域的浮游植物多样性和群落均匀度均明显低于来水和干流。这可能与该区域水华有关。研究期间大部分断面为中营养水平,回水-河口区域富营养化水平比来水和干流高。秋季支流富营养化水平比春季低,而干流比春季高。库首支流比库尾支流富营养化水平略低,这可能是大坝水位调度作用的结果。浮游植物丰度和环境因子排序分析表明,春季主要影响浮游植物丰度分布的环境因子数量比秋季少。对于水华高发的回水区,春季主要的环境因子为溶解氧、水温和浊度,秋季主要的影响因子为除总氮和电导率的其他环境因子。秋季TP影响浮游植物丰度分布的作用增大。春季回水区影响浮游植物丰度分布的主要环境因子数较少,是水华监测和预警的重点。
【作者】夏志强；
【导师】张磊；
【作者基本信息】西南大学，微生物学，2014，硕士
【关键词】三峡库区；干流；支流；来水；回水；水华CCA排序；

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