三峡库区香溪河库岸氮磷污染特性及其生态修复

发布时间：2020-04-10 05:00

【摘要】：三峡工程运行后,香溪河由河流生态系统转变成湖泊生态系统,对污染物的自净能力大大降低。由于氮、磷等营养盐不断流入库湾,使得库湾水华现象持续爆发。本论文通过野外监测、室内检测等手段对香溪河库湾水体、沉积物(底泥)、消落带(145~175 m)及上缘(185 m)土壤的氮、磷营养盐分布特征进行了研究,并对沉积物、消落带及上缘土壤的磷形态特征进行分析。根据香溪河的氮、磷污染状况,利用植物修复技术,在室内进行水生植物对土壤氮、磷的吸收和净化能力的对比,筛选优势物种,并结合试验结果,构建了沉积物控磷植物搭配。针对香溪河陈家湾段沉积物污染现状,开展了内源磷控制植物修复示范,为三峡库区内源磷控制提供了理论和技术支持。具体研究内容及结果如下:通过对香溪河消落带及上缘区域的植被调查,同时对消落带土壤及沉积物的理化性质进行分析。共发现和确认的植物有18科34属34种,其中禾本科、菊科为该区的优势科。消落带土壤及沉积物的重金属、有机质等指标对生态环境有影响。通过室内检测,分析香溪河库岸氮、磷营养盐的时空分布特征。香溪河沉积物所选5个断面中,TN含量均属于一级断面,TP含量多数属于三、四级断面,且沉积物TP的实际污染情况高于TN。消落带及上缘土壤TN、速效氮、TP的含量均超标,其中异常值较多,受人类活动影响强烈,区域差异显著。145、155m的消落带TN、速效氮、TP含量都大于消落带平均值,消落带及上缘土壤中氮、磷有被雨水冲刷向下转移的趋势。2016年12月的沉积物各样点扩散通量均值为0.069 mg?(m~2·d)~(-1)(变化范围:0.024~0.140 mg?(m~2·d)~(-1))均表现为磷“源”,由沉积物向上层水体释放磷,且下游释放通量更高。运用SMT法对香溪河库岸的磷形态进行研究,了解库岸磷释放的具体过程。消落带Fe/Al-P含量比上缘高,Fe/Al-P有向下移动的趋势。消落带及上缘土壤OP占TP比例也较高,表明香溪河库湾受人为影响较大,来自于面源污染的比重较大。消落带及上缘土壤Ca-P占TP比例相差不显著,说明消落带及上缘Ca-P较稳定。沉积物中各磷形态占TP比例差异明显,Fe/Al-P/TP均值为32.21%,OP/TP的均值为11.80%,二者均为活跃磷,有向上层水体释放磷的风险。消落带土壤的水淹实验可知,淹水初期是磷释放的高危时期且TP降低的原因主要由Fe/Al-P、OP向水体释放造成。利用室内栽培试验,对植物的生物量和土壤氮、磷消减率等指标进行分析。12种植物的生物量前后变化明显,净生物量增加范围:0.81~42.15 g?pot~(-1),平均净生物量为16.44 g?pot~(-1);TP消减率范围:21.42%~45.70%,TP平均消减率为33.98%;TN消减率范围:26.71%~58.43%,平均消减率为37.74%。通过消减评定指数得出,莲藕(Nelumbo nucifera Gaertn)、香蒲(Typha orientalis presl)、芦苇(Phragmites australias)、美人蕉(Canna indica)、铜钱草(Hydrocotyle chinensis)和喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)对TN、TP的消减效果均属于Ⅴ级强消。运用植物修复技术来筛选水生植物,在香溪河库湾的兴山县峡口镇高岚河库湾陈家湾区域建设示范工程2500 m~2,形成一个由沉积物至水体的立体控制体系,并对内源磷的修复效果进行监测与评价。经过计算平均磷释放控制率达到59.45%,远超过考核目标15%,符合示范工程要求。内源磷控制示范工程为三峡库区支流内源磷污染治理提供新途径,为三峡库区水污染治理提供技术支撑。
【图文】：

香溪河流域,流域

图 1.1 香溪河流域图香溪河流域属于亚热带季风气候，，流域内高山峡谷众多，小气候特征随海拔高变化明显。流域森林覆盖率约 60.3%，是全国均值的 3 倍，素有“天然木园”之称[24]该流域还是极佳的野生动物栖息地，拥有众多国家保护动物，如：华南虎、金丝猴25]。流域共有 7 种土壤类型，其中石灰土和黄棕壤的比例约占总量 78%[26]。香溪

技术路线图,技术路线

技术路线
【学位授予单位】：三峡大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X52

【参考文献】