研究生知识库

C、N、P、Si等营养元素在水体中的生物地球化学行为是不同的，流域梯级开发使河流“湖库化”后将会放大这些元素之间的差异，使得元素之间的计量比发生变化，从而对下游水体的生态环境造成深远的影响。我国为了满足社会经济发展对能源的需求，对西南地区的众多流域进行梯级开发，这些大型梯级水库群的建设对天然河水的拦截引起了营养元素的累积效应，放大了各元素间地球化学行为的差异，进而可能对下游水体的生态环境造成重大影响。因此，加强流域梯级水库营养元素的研究，认识梯级水库对营养元素输送运移的影响，揭示这些地球化学过程的生态环境效应，并提出针对性的流域管理方案具有重要的理论和现实意义。N、P浓度增加是引起水体富营养化和蓝藻水华爆发最主要的诱因。N:P是反映水体生态过程与环境相互作用的重要指标，也是反映水体营养盐限制的主要指示剂，因而是生态监测、生态模拟和环境管理的主要参考标准。水库对P的滞留效率远大于N，使得水库出水N:P通常比比入湖水大几倍。对于梯级水库而言，逐级拦截引起营养盐的累积效应，N-P元素的不平衡进一步被放大，可能造成下游水体N:P进一步升高，P限制进一步加剧，从而下水水体生态系统恶化。为此，本研究对乌江流域和澜沧江流域梯级水库的TN、TP进行了系统的分析。得出以下结论：（1） 人为活动是影响两流域梯级水库TN、TP的浓度变化的主要因素。乌江流域TN的含量较高，与该地区人口密度高是完全一致的；下游高的TP浓度与下游的磷矿开采有关。在澜沧江流域也存在同样的情况。TN，TP浓度在小湾水库、漫湾水库快速升高，在糯扎渡水库略有下降这与澜沧江流域内人口分布是一致的，澜沧江流域中游地区人口密度最高，中游的城镇化率明显高于其他地区。在澜沧江下游景洪水库以及以下河段TN、TP再次升高，与下游地区较重的污染是一致的。其次，水动力条件也是影响输入的重要因素，特别是流域内的暴雨对P输入有较大的影响。（2） 梯级水库拦截导致TN:TP升高。乌江流域梯级水库从上游到下游，TN的浓度逐渐降低，不同年份平均每一级水库TN下降了2％～13％， 与三峡水库对N的拦截效率为2％～7％基本一致。对P的拦截比较复杂，从2014年的数据来看，拦截效率超过90%。乌江干流梯级水库由于较强的水动力条件，底部缺少无氧层，限制了反硝化作用，因而对N的拦截效率偏低。而底层水体处于氧化环境有利于对P拦截导致P的拦截效率较高。澜沧江相似的水动力条件使得梯级水库对P的拦截效率高达对N的拦截。水库的N、P拦截的不同效率导致下游水库TN：TP升高。（3） P的补给速度快于N的补给速率，导致上升的TN:TP降低到源头水库。在乌江流域和澜沧江流域梯级水库中，由于水库拦截作用，从上游到下游，梯级水库的TN:TP 逐渐升高，但在某一个水库后TN:TP开始下降，并很快降到比源头水库更低的值。总体上TN:TP呈“∧”型分布。TN:TP降低归结于更快的P补给速率。在乌江流域，下游P矿开采使得P输入增加；在澜沧江流域，从水库下泄水流出的湖水TP浓度快速升高，P的补给明显快于N的补给。这样特征意味着梯级水库不会导致下游大范围水体的TN:TP升高，梯级水库的下游水体的影响很快得到恢复。流域梯级水库TN:TP最大值出现在该流域TP浓度值最低的水库，TP与TN:TP的变化关系密切。（4） 根据梯级水库TN、TP、TN:TP变化，我们提出利于流域盐控制应该采取优先控制P，其次才是控制N的策略。水库N、P的地球化学行为明显不同，相对而言，N的补给速度满，去除的速率也慢，而P的布局速度快，去除也快。所以水库对流域P的响应更加敏感，TN:TP与TP浓度逐渐存在一定的对应关系，而与TN浓度之间没有相关性。因此从控制效率而言，流域控制P的输入将会很快在水库中得到响应，而控制N的响应时间较长，需要一个长期的对策。从生态效果而言，P限制出现在贫营养水体，TN:TP较高，而N限制出现在营养盐高的富营养水体，TN:TP较低的水体，TP浓度较高，说明N限制在高TP浓度下表现活跃。因此，从营养盐限制角度，流域也应该先控制P的输入。