九龍江河流—庫(kù)區(qū)系統(tǒng)磷循環(huán)及其生態(tài)調(diào)控作用.pdf

1、梯級(jí)電站開發(fā)形成河流-庫(kù)區(qū)系統(tǒng)，由于改變了水文過(guò)程（如增加水力停留時(shí)間）和生物地球化學(xué)過(guò)程（如改變氮、磷、硅生源要素的輸送通量和比例），發(fā)生水華的風(fēng)險(xiǎn)加大。為了認(rèn)識(shí)福建省九龍江北溪梯級(jí)電站庫(kù)區(qū)富營(yíng)養(yǎng)化特征和水華爆發(fā)機(jī)理，本研究以九龍江北溪為整體研究對(duì)象，以中上游的西陂電站庫(kù)區(qū)為研究重點(diǎn)，通過(guò)野外多參數(shù)同步觀測(cè)和室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，全面分析河流表層水和沉積物磷的時(shí)空分布特征及其賦存形態(tài)。綜合葉綠素、理化性質(zhì)和氣象水文等信息，初步探明了河流-庫(kù)區(qū)

2、系統(tǒng)磷的輸送規(guī)律和循環(huán)過(guò)程，并探討了九龍江磷的生態(tài)調(diào)控作用。主要研究結(jié)論如下:
　　 (1)受流域污染負(fù)荷和大壩的綜合影響，九龍江北溪表層水磷在空間上呈現(xiàn)上游高、下游低的分布格局。受流域氣象、水文條件控制，北溪表層水磷的季節(jié)變化明顯，枯水期河流溶解態(tài)反應(yīng)性磷（DRP）和溶解態(tài)總磷(DTP)的含量要明顯高于豐水期。梯級(jí)電站較多的N8-N16段磷含量空間差異較小，說(shuō)明庫(kù)區(qū)對(duì)河流磷的輸送有緩沖作用。北溪溶解態(tài)總氮(DTN)與溶解態(tài)總磷

3、的比值（DTN/DTP，質(zhì)量比）在上游龍巖-漳平段（N1-N6站位平均為27.9）和下游江東庫(kù)區(qū)（2013年1月DTN/DTP值為33.2，接近29）均較低，這些較低DTN/DTP值的河段，在合適的條件下發(fā)生水華的風(fēng)險(xiǎn)較大。
　　 (2)采用沉積物磷形態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法(SMT)，分析了九龍江北溪河流-庫(kù)區(qū)系統(tǒng)的沉積物磷的含量、賦存形態(tài)及其空間分布。沉積物總磷(TP)含量在387-2092 mg/kg之間，平均1032 mg/kg

4、。以無(wú)機(jī)磷(IP)為主要賦存形態(tài)(IP占TP的48％-98％)，IP中以鐵鋁結(jié)合態(tài)磷(Fe/Al-P)為主（占IP的43％-99％），北溪TP含量的高低主要受Fe/A1-P控制?？傮w上沉積物TP和Fe/Al-P含量均呈現(xiàn)上游高、下游低的空間分布規(guī)律，與表層水DTP含量和陸源污染負(fù)荷的分布一致，沉積物磷主要受流域污染輸入影響。沉積物富磷、高Fe/Al-P比例（釋放潛力大）以及“上游高下游低”的空間分布特征，加上九龍江上游水體較低的氮磷比值

5、屬于藻類生長(zhǎng)磷弱限制，極可能是2009年以來(lái)九龍江多次水華事件首先在上游暴發(fā)并向下游庫(kù)區(qū)蔓延的主要原因。
　　 (3)西陂電站庫(kù)區(qū)表層水DRP、總顆粒態(tài)磷(TPP)、TP含量從入庫(kù)到大壩均呈現(xiàn)沿程下降的變化規(guī)律，反映了庫(kù)區(qū)對(duì)磷的截留作用。表層水TP和TPP含量春夏季高于秋冬季，與春夏季降雨徑流沖刷有關(guān)。庫(kù)區(qū)沉積物TP含量為541-1224 mg/kg，平均為892 mg/kg，其中IP是最主要的賦存形態(tài)（占TP的59％-75％）

6、，F(xiàn)e/Al-P占IP的80％以上，具有較大的磷釋放潛力。培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表明，湖泊區(qū)沉積物無(wú)機(jī)磷的釋放通量為0-4.92 mg/(m2·d)，表明沉積物是一個(gè)重要的磷源。湖泊區(qū)藻類年均含量(5.24±5.15μg/L)顯著高于河流區(qū)和過(guò)渡區(qū)(3.44±1.64μg/L)，其中2012年7月最高(15.9-22.9μg/L)，同時(shí)觀測(cè)到表層水NH4+-N和DRP濃度極低、pH和溶解氧(DO)有升高的現(xiàn)象。磷收支估算表明，河流輸入后約1％的磷(3

7、0.29 t)在庫(kù)區(qū)內(nèi)截留，其中藻類吸收磷約為6.57t（約占截留磷量的22％），沉積物釋放磷約1.61 t（約占截留磷量的5％），未平衡磷量25.31 t（約占截留磷量的83％）。
　　 (4)九龍江磷具有顯著的生態(tài)調(diào)控作用。高磷糞污（畜禽養(yǎng)殖、生活污水）排放導(dǎo)致水體具有較低的N/P值，生態(tài)系統(tǒng)總體處于磷的弱限制狀態(tài)，上游龍巖-漳平段和下游浦南以下河段有先暴發(fā)水華的風(fēng)險(xiǎn);加上沉積物無(wú)機(jī)磷特別是Fe/Al-P為主要賦存形態(tài)，為庫(kù)