（环境科学专业论文）三峡库区富营养化趋势分析.pdf

2 三峡库区泥沙对营养物质吸附研究 在总结前人研究成果的基础上，针对目前国内外泥沙浓度、水相营 养性污染物初始浓度和泥沙粒度对泥沙吸附解吸营养性污染物的影响 缺乏研究的问题，主要结合三峡库区细颗粒泥沙对营养性污染物( 以总 磷为主) 的吸附等温线和吸附动力学进行了详细的实验研究，分析确定 泥沙浓度、水相营养性污染物初始浓度和泥沙粒径对泥沙吸附营养性污 染物的影响。实验结果表明：l a n g m u i r 吸附等温式能较好地描述泥沙对 总磷的吸附过程。在相同实验条件下，水相总磷初始浓度越高，泥沙吸 附总磷达到平衡所需的时间越长，相反地，水相总磷初始浓度越低，则 达到吸附平衡所需的时间越短。相比之下，泥沙浓度对泥沙吸附达到平 衡所需时间的影响很小，可以忽略。 3 建库后营养指标趋势分析 对三峡首期1 3 5 米蓄水后水文水质变化进行了分析研究，并通过蓄 水后水文要素的变化分析可以预测：( 1 ) 蓄水后库区水体水质将会稳步 下降，营养盐指标含量虽因泥沙沉降有所好转，但库区新增的污染源会 抵消这方面的影响，总体含量会逐渐上升。对于营养盐指标含量本就偏 高的库区水体而言，营养盐指标不会成为其富营养化的限制指标。( 2 ) 蓄水后，水文要素发生剧变，某些岸边水体、雍水支流口、水体消落形 成的库湾等水体将具备发生富营养化的水文条件，一旦条件适宜，极有 可能会发生富营养化。 4 库区水体营养状况评价体系 对国内外几种富营养化评价体系进行分析比较的基础上，运用相关 加权综合营养状态指数法对库区水体营养化状况进行了评价。结果表明： 库区富营养化评价能够借用相关加权综合营养状态指数进行评价，评价 结果比较接近。 研究表明：三峡成库后，库区水质状况不容乐观。必须加强流域水 土流失治理，切实作好库区水体功能规划，完善库区水体监测系统，充 分发挥三峡工程的综合效益。 关键词：三峡库区；富营养化：泥沙吸附；相关加权营养状态指数法 s t u d yo nt h et r e n d o fe u t r o p h i c a t i o ni nt h r e e g o r g e s s p e c i a l i t y ：e n v i r o n m e n t a ls c i e n c e r e s e a r c h ：e n v i r o n m e n t a la n a l y t i c a lc h e m i s t r y s u p e r v i s o r ：h o n g q u nl u og r a d u a t e ：f e n gl a n t i a n a l ll i a b s t r a c t c h a n gj i a n gt h r e eg o r g e se n g i n e e r i n gi st r a n s c e n t u r yb i gi n s t i t u t eo f w a t e rc o n s e r v a n c ya n dh y d r o e l e c t r i cp o w e rj u n c t i o ne n g i n e e r i n g a l t h o u g hi t p r o d u c e se n o r m o u sp r o f i t si nf l o o dc o n t r o l ，p o w e rg e n e r a t i n g ，s h i p p i n g ， a q u a c u l t u r ea n dw a t e rs u p p l y ，i tp r o d u c e s ，t h ew a t e re n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n i si nt h ec r u c i b l eo fi t t h en u t r i e n ts a l t sl e v e lo ft h em a j o rp o r t i o no ft h el a k e sa n dr e s e r v o i r s i nc h i n ar e a c h s t h ec o n c e n t r a t i o no f e u t r o p h i c a t i o nf u n d a m e n t a l l y e u t r o p h i c a t i o no fw a t e rb o d yi sv e r ys e r i o u si nm a n yl a k e sa n dr e s e r v o i r s i n r e c e n ty e a r s ，p l a n k t o nb l o o mh a sh a p p e ns u c c e s s i v e l yi nm a n yb r a n c h e so f c h a n gj i a n gs u c h a sw uj i a n g ，h a nj i a n ga n dd a n i n gr i v e r t h et r e n do f e u t r o p h i c a t i o no fw a t e rb o d yg e t sm o r ea n dm o r en o t i c e a b l y w h e t h e rt l f f e e g o r g e s ，w h i c h i st h e b i g g e s tw a t e r w a yt y p er e s e r v o i r s ，m e e t st h es a m e p r o b l e m si s ap r o b l e mw h i c hi s p a i da t t e n t i o nb ye v e r ye n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o ns t a f f t h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t sa n dr e s u l to ft h i st h e s i sa sf o u o w s 1 r e v i e wa n da n a l y s i st h ew a t e rq u a l i t ym o n i t o r i n gh i s t o r i c a ld a t ao ft h r e e g o r g e sr e s e r v o i r b ya n a l y z i n gt h ew a t e rq u a l i t yi n d e x e sa f f e c t i n ge u t r o p h i c a t i o no fw a t e r b o d ya n dt h ec o r r e l a t i o no ft h e s ei n d e x e s ，w ec a nd r a wac o n c l u s i o n ：i nt h e w a t e rb o d yo ft h r e eg o r g e sr e s e r v o i r , i nt h em a i n ，t h en u t r i e n ts a l t si si na h i g ha s s a yl e v e l ，w h i c hi si n d u c e db yt h ec o n t a m i n a t i o nt a k e nb ys e d i m e n ti n t h eu p p e rs t r e a m 2 t h es t u d yo ft h es e d i m e n ti nt h r e eg o r g e sr e s e r v o i rr e g i o ne f f e c t i n go n n u t r i t i o u ss u b s t a n c ea d s o r p t i o n a tt h eb a s eo fs u m m a r i z i n gr e s e a r c h e so fa n c e s t o r s ，a ta tt h ep r o b l e mi n t h el a c ko fr e s e a r c ho ft h es e d i m e n tc o n c e n t r a t i o n ，i n i t i a lc o n c e n t r a t i o no f a q u e o u sp h a s en u t r i t i o n a lc o n t a m i n a t i o na n do p a r t i c l ed i a m e t e ro fs e d i m e n t e f f e c t i n g o ns e d i m e n t a d s o r p t i n g o r s t r i p p i n g n u t r i t i o n a l c o n t a m i n a t i o n ，c o m b i n i n ga d s o r p t i o ni s o t h e r mo f f i n ep a r t i c l e ss e d i m e n tt o n u t r i t i o n a lc o n t a m i n a t i o n ( m a i n l yi n c l u d et o t a lp h o s p h o r u s ) a n d a d s o r p t i o n d y n a m i c s nt oe x p e r i m e n t ，a n a l y z ea n dd e t e r m i n et h ei n f l u e n c eo fs e d i m e n t c o n c e n t m t i o n ，i n i t i a l c o n c e n t r a t i o no f a q u e o u sp h a s e n u t r i t i o n a l c o n t a m i n a t i o na n do p a r t i c l ed i a m e t e ro fs e d i m e n to ns e d i m e n ta d s o r p t i n go r s t r i p p i n gn u t r i t i o n a lc o n t a m i n a t i o n t e s tr e s u l ts h o w sl a n g m u i ra d s o r p t i o n i s o t h e r mc a nd e s c r i b et h ep r o c e s so fs e d i m e n ta d s o r p t i n gt o t a lp h o s p h o m s u n d e rt h es a m et e s tc o n d i t i o n s ，t h e g r e a t e rt h ei n i t i a l c o n c e n t r a t i o no f a q u e o u sp h a s e t o t a l p h o s p h o r u si s ，t h el o n g e r o ft h et i m eo fs e d i m e n t a d s o r p t i n gt o t a lp h o s p h o r u st ob r i n gi n t oe q u i l i b r i u m i nc o n t r a s t ，t h ei n f l u e n c e o fs e d i m e n tc o n c e n t r a t i o no ns e d i m e n ta d s o r p t i o ni sv e r yl i t t l e ，w em a y o v e r l o o ki t 3 a n a l y s i st h et r e n do ft h en o u r i s h m e n ti n d e xa f t e ra f t e ri m p o u n d m e n t t h ec h a n g eo fw a t e rq u a l i t ya n dh y d r o l o g ya f t e rf i r s ti m p o u n d m e n tb y 13 5m e t e ri ss t u d i e di nt h ea r t i c l e b ya n a l y z i n gt h ec h a n g eo fh y d r o l o g ya f t e rf i r s ti m p o u n d m e n t ，w ec a l l d r a wac o n c l u s i o n ：( 1 ) a f t e rt h ef i r s ti m p o u n d m e n tt h ew a t e rq u a l i t yi n d e x e s w i l ld e c l i n es t e a d i l y ，t h ec o n c e n t r a t i o no fn u t r i e n ts a l t sw i l lb el o w e r ，b u tt h e t o t a lc o n t e n tw i l lb eh i g h e rt h a nb e f o r ef o rc o n t a m i n a f i v es o u r c eb e i n g e n h a n c e d t h ec o n c e n t r a t i o no fn u t r i e n ts a l t sw i l ln o tb et h er e s t r i c f i v ea c t o r o fw a t e re u t r o p h i c a t i o n ( 2 ) a f t e rt h ei m p o u n d m e n t ，h y d r o l o g yf a c t o rw i l lb e c h a n g e dg r e a t l y ，t h e r ea r eh y d r o g r a p h i c a lc o n d i t i o na ts o m ew a t e rb o d i e s s u c ha sl a n db o r d e r i n gab o d yo fw a t e r ，t r i b u t a r yi n l e to fb a c k w a t e ra n d r e s e r v e o i rr e s u l t e df r o mw a t e rb o d i e sr e g r e t s s i o n i fc o n d i t i o ni sp r o p e rw a t e r e u t r o p h i c a t i o nw i l lh a p p e nt h e r e 4 t h es y s t e mo fa s s e s s m e n to fn u t r i t i o n a lq u a l i t yi nr e s e r v o i rr e g i o n a tt h eb a s e o fa n a l y z i n ga n dc o m p a r i n gs e v e r a ls y s t e m so f e u t r o p h i c a t i o na s s e s s m e n ta th o m ea n da b r o a d u s i n gc o r r e l a t i o nw e i g h t e d n u t r i t i o ns t a t u si n d e xm e t h o dw ee s t i m e n tn u t r i t i o n a lq u a l i t yo fw a t e rb o d y t h er e s u l ts h o w st h es y s t e mo fa s s e s s m e n to fn u t r i t i o n a lq u a l i t yi nr e s e r v o i r r e g i o nc a nb ee s t i m e n tu s i n g c o r r e l a t i o nw e i g h t e dn u t r i t i o ns t a t u si n d e x m e t h o d ，a n dt h er e s u l ti sc o m p a r a t i v e l yc l o s e t h es t u d ys h o w e dt h ew a t e rq u a l i t yw i l lb en o to p t i m i s t i ci ft h r e e g o r g e sb e c o m e sr e s e r v o i rr e g i o n w em u s ts t r e n g t h e nt r e a t m e n to fs o i la n d w a t e rl o s s ，p l a nw e l lt h ef u n c t i o no fw a t e rb o d y ，p e r f e c tm o n i t o r i n gs y s t e m f o rw a t e rb o d yi nr e s e r v o i rr e g i o na n dg i v ef u l ls c o p et ot h e s y n t h e t i c b e n e f i to ft h r e eg o r g e se n g i n e e r i n g k e y w o r d s ：t h r e eg o r g e s r e s e r v o i rr e g i o n ；e u t r o p h i c a t i o n ；s e d i m e n t a d s o r p t i o n ；c o r r e l a t i o nw e i g h t e d n u t r i t i o ns t a t u si n d e x m e t h o d 西南师范太学化学化工学院研究生论文 第一章绪论 i 1 三峡工程概况 长江二峡t 程是跨世纪的特大型水利水电枢纽工程，是当今世界上最大的水利枢纽工 程，规模宏人，举世瞩目。三峡水利枢纽位于长江三峡之一的西陵峡中段，坝址在湖北省宜 昌市的三斗坪镇，距下游己建成的葛洲坝水利枢纽约4 0 k m ，坝址控制流域面积约1 0 0 万l c i n 2 ， 多年平均年径流量4 5 1 0 亿m 3 ，多年平均年输沙量5 3 亿t 。三峡工程是一座具有防洪、发电、 航运、环保、养殖、供水等巨大综台利用效益的特大型水利水电枢纽工程。三峡工程设计正 常蓄水位1 7 5 m ，汛期防洪限制水位1 4 5m ，枯季消落最低水位1 5 5m ，相应的总库容、防洪 库容、兴利库容分别为3 9 3 亿m 、2 2 1 5 亿一、1 6 5 亿一，分别i i 坝址年径流量的8 7 、 4 9 、3 7 。水库为季澜 5 性质。 三峡水库按照满足防洪、发电、航运、排沙和环保等的综合要求，进行水库调度。水库 水位年内变化过程见图卜l 。 差 * 1 月j 一3 片一，一鼻，鼻1 月一忡再i i 膏n 再 图2 1 水库水位年内变化过程图 三峡水库正常蓄水位1 7 5 m ，相应的库区范围从坝址至上游江津境内约6 6 0 k m 。三峡水库 穿行于川东低山丘陵和川鄂中低山峡谷区，平均宽度约i 1 0 0 米，较天然河道宽度 增加约一倍。干流库面宽一般为7 0 0 1 7 0 0 m ，大部分库段河面宽不超过1 0 0 0 m ，宽于1 3 0 0 m 的库段仅仅分布在万县至丰都约1 5 0 k m 库段；支流库面宽一般为3 0 0 6 0 0 m ；水库库面面 积i ，0 8 4k m 2 。淹没的陆地面积6 3 2k m 2 ，增加的水面面积亦不到一倍。三峡 水库是典型的河道型水库。 建库前，库区河道夏季汛期水位最高，冬季枯季水位最低；建库后，改变了库区的水 位变化特征，由图i - i 可以看出，一般在夏季汛期最低，冬季枯季反而由于蓄水水位最高。 库区高水位比天然洪水位抬高情况大致是：坝址抬高1 0 0 余m ，万县约4 0 m ，涪陵约l o m 长寿约3 m 建库前，天然情况下，重庆至宜昌干流段水流流速一般为2 3 m s 遇到峡谷急 滩更人：建库肝，过水面积增夫，险滩消除，比降减小在流量不变的情况下，流速自库尾 至坝前逐渐减缓。 经水库调节后，下泄的年径流量不变。i 0 月因水库蓄水，月下泄水量 略有减少：i 一5 月枯季月下泄水量略有增加：均在各月天然径流量的变 幅范围内从而，三峡水库对坝下游至入海口的长江水文情势的变化和影 响是不大的。 根据三峡水库调度方案，在蓄水后的枯水期，水库尾端延伸至重庆江津市， 其它水期由于水库调度水位低于寸滩的同期水位，重庆江段呈现天然河流状态 对于库中涪陵江段和万州区江段，由河道转为水库，水文情势发生了很大变化。 西南师范大学化学化工学院研究生论文 2 1 1 1 三峡工程对库区生态环境的影响 k 江二峡水利枢纽是我国最人的水电j 二程。也是治理和开发长江的关 键性骨干t 稚，建成后可有效地控制长江上游洪水，提供巨大的电力，改 善k = 江航运，综合效益巨人。与此同时，二峡上程建成后将部分改变长江 水文情势，引起生态b 环境系统的变化，对库隧、长江中下游及河口地区 产生不同程度的影响。畋期以来，水利部艮江水利委员会、中国科学院和 其他有笑部门、科研尊位、大专院校进行了数十年的研究t 作，提出了一 批l 程对生态与环境影响的相关研究报告和评价报告。这些报告参加的单 位多，覆盖专业面，“，基础资料详实，为编制环境影响报告书奠定了基础。 1 9 9 2 年2 月，国家环保局止式批准了由中国科学院环境评价部和k = 江 水资源保护科学研究所共同编写的长妇：三峡水利枢纽环境影响报告书。 其屙，l ，江水利委员会负责三峡枢纽的初步设计，并将环境保护单独作为 一篇编入长江三峡水利枢纽初步设计报告( 枢纽1 j 拌) 。 k 江二峡水利枢纽环境影响报告如将k 江流域作为一个完整的人系 统。对三峡建库引起的库区、长江中f 游及河口地区的自然环境、社会环 境的影响进 j 了全面的分析和研究。根据国家环保法规并参照国际经验。 对包括气候、水质、生物、自然景观和文物、水库淹没和移民安置等十余 个子系统的数十环境闻子。用数学模碰、特征指标、有关j 二程类比等定最、 定性疗法进行了全面评价，对不利影响提出了减免的措施，升对建立生态 与环境监测系统提i l j 了具体的规划意见。 长i 1 ：三峡水利枢纽环境影响报告书的主耍结论是：兴建三峡丁程对 生态与环境的影响有利有弊，主要有利影响在& 江中游地区；主要不利影 响在库区：大部分不利影响采取恰当的对策措拖后可以得到减免；只要对 不利影响从政策上、从：程措施上、从监督管理上以及从科研和投资等方 面采取得力措施并切实执行使其减小到最低限度，生态与环境问题不致 影响二峡j ：程的可行性。 1 1 2 建设三峡工程的主要环境效益 二峡：程具有防洪、发屯、航运等多种功能，不仅有巨人的经济效益和 社会效益，同时会带来较大的环境效益。 兴建二峡，l 程的首要目标是防洪。经二峡水库调蓄，荆江河段的防洪标 准可由目前的不足十年一遇提高到百年一遇：遇千年一遇或历史上曾经发 生过的1 8 7 0 年特人洪水，配合分蓄洪1 = 程的运用，可防止荆江两岸发生人 量人员伤i 、：祠l 巨额财产损火的毁灭性灾害：可减轻或避免生态与环境的恶 化：避免洪灾带来的饥荒、疾病流行等社会与环境问题。 三峡水电站将提供巨额的清洁能源。以发电量相当的火电站相比较，每 年可以减少原煤消耗4 0 0 0 5 0 0 0 万吨，少排放二氧化硫约1 0 0 万吨( 随煤 的含硫量而变) 、二氧化碳约l 亿吨、一氧化碳约l 万吨、氮氧化台物3 7 万吨并减少人培的飘尘、降尘等。这对丁：改善华东和华中地区的环境， 特别是防i t 酸雨危害和温室效应，将起到重大的积极作用。 三峡水库建成后。将在一定程度上改变库区的局地气候，气温等变化有 利丁农业发腱，并可改善重庆、万州等地炎热的生活环境：扩大鱼类及水 生物生活环境为水库渔业发展提供有利条件；改善k 江中f 游及河口枯 水划水质，减轻i 乏江口成潮入侵，有利丁提高上海市供水的水质。 西南师范大学化学化工学院研究生论文 1 1 3 三峡工程对生态环境的不利影响 ( 1 ) 、水库淹没耕地，移民和城镇迁建，会加剧本来就已十分突山的人 地矛盾，并由此而可能加剧植物的破坏、水土流失和生态恶化。 ( 2 ) 、目前库区的工业和生活废水年排放龋已超过1 0 亿t ，沿江城市的 局部江段已形成了较严重的污染带。建库后，库区水体流速减缓，复氧和 扩散能力卜降将加重局部水域污染。 ( 3 ) 、三峡t 程将改变库区及长i ：中下游水生生态系统的结构和功能； 些珍稀、濒危物种的生存条件进一步恶化：对四大家鱼的自然繁殖也会 带来不利影响。 ( 4 ) 、二峡水序运行后，江中f 游河道出现冲淤变化：对长江中游平 原湖k 低洼农田士壤潜育化、沼泽化有一定影响：f 游河u 的海水入侵危 害有可能增加。 ( 5 ) 、三峡建坝后，库区水面抬高加宽，沿江部分文物古迹将被淹没， 二峡自然景观也会收到影响。 ( 6 ) 、三峡t 程运行后。将导致重庆市江段泥沙淤积、水质下降，现有 给排水设施受到影响。 ( 7 ) 、三峡。丁：稃对局部地质灾害番1 人群健康等也有一定影响。 1 2 水体富营养化 水体富营养化( e u t r o p h i e a t i o n ) 是指在人类活动的影响下。过多的氮、磷等营养物质 进入湖泊、水库、海湾等缓流水域，引起大量藻类及其他浮游生物迅速繁殖。藻 类通过与其它水生生物的生存竞争，逐渐取得优势并占据其它水生生物的生存空间，同时也使 自身种属减少，少数藻类恶性增殖，进而造成水中溶解氧的急剧交化。使鱼类等水生生物因缺 氧而死亡，最终导致水体老化和衰亡的一种自然现象。其实质在1 ：水体营养物人艟蓄积 而健使藻类等白养型生物大量生k 的一种过科。“。 一般认为，缓流水体中的臼养型生物主要是藻类，通过光合作用，以太阳光能和无机物 合成本身的原生质，这就是富营养化过程：106c 0z + l6nos 一+ hpo - ”+ 122h ： 0 + l8h + + 能量+ 微量元素一c 。o 。hze ，o ，n tsp - ( 藻类原生质) + 138o ? 自然界的富营养化过程是非常漫长的，因为生成有机物( 藻类) 的速度和有机物被水体中 微生物呼吸消耗的速度大致相当。如果没有异常的因素，如各种灾害等，并非所有缓流水体都 会发生富营养化。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，不过这种自然 过程非常缓慢。但是水污染破坏了这一生态平衡关系，结果导致藻类在水体中的迅速积累 人为摊放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。 水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，形成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同， 水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮。 水体富营养化的结果，不仅会因藻类的迅速繁衍，使水质污浊发臭，透明度 r 降，感观性状恶化，而且还会因这些藻类及其他生物死亡之后，被需氧微生物 分解使水中溶解氧不足，造成鱼类及其他生物大蕾死亡，同时也会因生物残体或 排泄物沉积水底而加速水域的消亡过程等，而出现一系列的生态环境问题这已 引起人们的广泛芙注成为当前水污染防治与控制的重要课题与研究重点目前 我国许多城市的城近郊区的湖泊、海湾都出现有不同程度的水体富营养化问题 “七五”研究结果表明，我国湖泊属贫营养的只有5 5 6 ，中营养的占4 4 4 富营养的占 5 0 近年来，在河流中发生富营养化( 水华) 的现象在国内外也频繁发生。1 9 9 2 年2 3 月， 西南师范大学化学化工学院研究生论文4 长达二百余公里的汉江武汉段水体颜色出现从未有过的异常黄褐色现象造成汉江水色变化 的直接原因是藻类的大量繁殖藻类个体数达2 x1 0 7 个升“。2 0 0 1 年3 月， 乌江流域发 生大规模的水体变黑，历时近2 个月。使鸟江从贵州到重庆市涪陵乌江河口的河道水体呈墨 绿色- 这种现象的发生是由于水体中浮游藻类过多，引起水体变黑”1 。此外，三峡库区一 些支流，如小江、大宁河、香溪河等，也受到了富营养化的影响。 1 2 1 水体畜营养化的机理 在地表淡水系统中，磷酸盐通常是植物生长的限制因素，而在海水系统中往往是氨氮和 硝酸盐限制植物的生长以及总的生产量。导致富营养化的物质，往往是这些水系统中含量有 限的营养物质，例如，在正常的淡水系统中磷含量通常是有限的，因此增加磷酸盐会导致植 物的过度生长，而在海水系统中磷是不缺的而氮含量却是有限的，因而含氮污染物加入就 会消除这一限制因素，从而出现植物的过度生长。生活污水和化肥、食品等工业的废水以及 农田排水都含有大量的氨、磷及其他无机盐类。天然水体接纳这些废水后，水中营养物质增 多，促使自养型生物旺盛生长，特别是蓝藻和红藻的个体数量迅速增加，而其他藻类的种类 则逐渐减少。水体中的藻类本来以硅藻和绿藻为主，蓝藻的大量出现是富营养化的征兆，随 着富营养化的发展，最后变为以蓝藻为主。藻类繁殖迅速，生长周期短。藻类及其他浮游生 物死亡斤被需氧微生物分解，不断消耗水中的溶解氧，或被厌氧微生物分解，不断产生硫化 氢等气体，从两个方面使水质恶化，造成鱼类和其他水生生物大量死亡。藻类及其他浮游生 物残体在腐烂过程中义把大鲑的氮、磷等营养物质释放入水中供新的一代藻类等生物利 用。因此，富营养化了的水体，即使切断外界营养物质的来源，水体也很难自净和恢复到正 常状态。 关于水体富营养化问题的成冈有不同的见解。多数学者认为氮、磷等营养物质浓度升高， 是藻类大量繁殖的原因，其中又以磷为关键因素。影响藻类生长的物理、化学和生物因素( 如 刚光、营养盐类、季节变化、水温、p h 值，以及生物本身的相互关系) 是极为复杂的。因此， 很难预测藻类生欧的趋势，也难以定出表示富营养化的指标。不同的国家和不同的学者对于 水体中的营养物质达到富营养化水平的量也提出了不同的标准。 表1 1 、美国环保局的富营养化标准 项目贫营养中营养富营养 总磷恤g l l ) 0 0 2 一 叶绿素a ( ug l ) 1 0 透明度( m ) 3 7 2 o 一3 7 8 0l o - 8 0 4 4 _ 2 2 一l l - 0 5 o 0 2 m g l ，n 0 3 m g l 时是最适合藻类增长的营养盐 浓度，就容易山现富营养化现象：对湖泊富营养化程度的评价或决策，如采用 森指数 t s i 或修止的夤森指数t s i m 评价描述湖泊富营养状态；采用多准则神经网络法、人工神经 网络决策模型评价湖泊水质富营养化；对湖泊富营养化的模型模拟等： 对湖泊富营养化的 影响冈素的研究，负荷因素如外源负荷、内源负荷的影响；理化、生物因素。如温度、p h 、 底栖生物在底泥释放营养物质过程中的重要作用以及含砂量、风力扰动等对富营养化的影响 等：对富营养化湖泊的人1 二调控措施，如清淤、冲水、围隔、除藻等等。 过左人们关注的重点是湖泊的富营养化的问题，而对河流的富营养化研究不够。值得注 意的是随着河流的污染加剧，人”已开始注意河流及库区的富营养化的问题，如南水北调库 区的富营养化、珠江河段水体富营养化研究等。但是，这些研究基本上是沿用湖泊富营养化 的研究方法、研究内容。河流的各种边界条件与湖泊有很大的差别，湖泊富营养化的形成条 两南师范大学化学化t 学院研究生论文7 件、机理也不完全适用丁i 河流及库区的寓营养化的情况，囡而，河流及库区的富营养化的研 究麻予特别的关注。 富营养化发生所需的必要条件基本上是一样的最主要影响因素可以归纳为以下三个 方面： ( 1 ) 总磷、总氮等营养盐相对比较充足； ( 2 )缓慢的水流流态 ( 3 )适宜的温度条件。 只有三方面都比较适宜的情况f ，才会出现某种优势藻类疯长现象，爆发富营养化。 其中水流流态主要指流速、水深为要素的水流结构。 据有关研究成果分析”“一般发生“水华”的水域要同时具备的具体特征是：氮、磷营 养物质水平达到湖泊富营养化标准水平，水深不超过l o m ，平均流速小于0 0 5 m s ，水温在 1 0 2 5 ，气候温暖，日照充足等。冈此，= 峡水库蓄水后是否会发生富营养化及“水华” 现象也将取决丁以上二个因素的共同作用。 西南师范大学化学化工学院研究生论文 8 第二章三蛱库区及其上游区水环境概况 2 1 三峡库区概况 2 1 1 三峡库区自然地理概况 三峡库区作为一个现代地理概念，系指按照位于宜昌县中堡岛的三峡人坝蓄水1 7 5 米 方案，因水位升高而受淹没影响的有关行政区域。根据测算，受三峡工程淹没直接影响的区 域共计2 0 个县、市、区，即湖北省宜昌市所属的宜昌县、秭归县、兴山县和恩施土家族苗 族自治州所属的巴东县；重庆巫山县、巫溪县、奉节县、万州区、云阳县、开县、忠县，石 柱士家族自治县丰部县、涪陵区、武隆县，长寿区、渝北区、巴南区、重庆市市区、江津 市。以上2 0 个行政区域就是三峡库区的地理范围。 三峡库区处于大巴山褶皱带、川东平行岭谷和川鄂湘黔隆起褶皱带二大构造单元的交汇 处，山地的隆起伴随河流的切割，形成高耸的壮观山系，形成著名的长江三峡。库区内地形 复杂，奉竹以东属川i 东鄂西山地，奉节以两属川东平行岭谷低山丘陵区，高差悬殊，山高坡 陡，河谷深切。河谷平坝约l i 总面积的4 3 ，丘陵占2 1 7 ，山地【1 i7 4 。 序两属中孵热带湿润季风气候，地形比较复杂，相对i 鲁差大，气候垂直变化显著。库 区北有巴山地阻挡，冬季北方寒流不易浸入，夏季南方湿热气候越过云贵高原产生焚风效应， 致使本区气候有冬暖、春早、夏热、伏旱、袱雨、光照少、云雾多、生长期长、霜雪少的特 点。本区年平均气温1 7 1 9 。c 冬季短，约6 0 7 0 大，极端最低气温一4 左右，秭归达一8 一9 c ，霜雪很少。本区夏季炎热，长达1 4 0 1 5 0 天，最热月七月份平均气温2 8 3 0 ，极 端最高气温4 2 6 c ，稳定通过1 0 的初日在三月初，终日在十二月初。海拔5 0 0 m 以下的河 谷地带的 1 0 度积温达5 2 0 0 6 9 0 0 c ，无霜期长达2 9 0 3 4 0 天。本区地处长江河谷，云雾 多，日照较少，一般为1 5 0 0 h 以下日照百分率约为3 0 。库区降水丰沛，年降水量1 0 0 0 1 2 0 0 m m ，但季节分配不均，四月至十月为雨季春末夏初多雨，七月、八月连晴高温，常发 生伏旱；年平均相对湿度较大，达8 0 。 二峡库区主要士壤类型有黄壤、黄棕壤、紫色土、黄色石灰土、棕色石灰土、水稻土、 冲积十、粗骨十和l 潮十等。在海拔较高的山中还有棕壤、暗棕壤和山地草甸十。耕地多分布 在民江干、支流两岸，火部分为坡耕地和梯田。库区_ 十地睦殖率高，耕地以旱坡地为主。耕 地质量较差，陡坡地与薄土地多。库区早耕地资源中，坡度2 56 的陡坡耕地占坡耕地的 副，耕层 2 c 左右；冬春季月平均气温增高0 3 1 o c ；复季平均降低0 9 1 2 c 。极端最高气温下降4 c ，极端最低气温可增高3 c 左右。 建库蓄水后，由下水面拓宽，风速有所增加。冬季库水位较高，水面增宽较多，风速变化 率较大；夏季库水位下降水面增宽较小，风速变化也较小。建库后库区的风速和极大风速 均不人。 三峡i ：稗的建设，导致库区地表的改变和人类活动的增加，势必将引起三峡库区降水的变 化。对降水鼙的影响涉及库周几公里至十儿公里。对影响范罔内的降水总母影响很小，年平 均仅增加3 m m ，对j 空间分布的影响相对较人，水库上空及沿岸气流的背风地段降水会有所减 少，气流方向的迎风坡降水将增加。 二峡建库后水体增大，江水总蒸发域增加，导致平均水气压增大。研究结果表明：绝对 湿度冈受温度变化的控制，冬季和夏季虽有着差别，但各季增加幅度均不大，一般在o 。4 s k g 以f 。相对湿度夏季增大6 左右，春、秋两季增加1 3 ，冬季则减少2 。 水库建成蓄水屙平均雾1 5 变化不大，每年增加1 2 天。 两南师范大学化学化工学院研究生论文 1 0 2 2 三峡库区及其上游区水环境现状 二峡库区及其上游区范围包括四川i 宜宾到湖北宜吕的长江干流江段，并汇集了上游区四 j i l 、云南、贵州= 省岷沱江、金沙江、嘉陵江、乌江几人流域来水，总面积7 9 万平方公里 属于我国西部地区，整体上经济欠发达。三峡库区及其上游区人口1 5 4 亿，其中农业人口 超过6 0 9 6 。国内生产总值约5 3 0 0 亿元，人均国民生产总值仅3 4 4 1 元人，远远低于全国平 均水平。耕地面积1 0 6 0 万公顷，人均耕地面积0 6 6 亩仅为全国平均水平的5 7 。 = 峡库区水环境保护的范闸包括二峡库区和重庆主城区( 本规划以f 统称库区) 、三峡 库区影响区( 以下简称影响区) 、三峡库区上游地区( 以下简称上游区) 。 2 0 0 0 年三峡库i x 及其上游区废水排放总量为“1 亿吨( j 二业废水排放量2 3 4 亿吨、生 活污水排放量2 0 7 亿吨) ，其中库区废水排放量为1 1 0 亿吨，占总量的2 5 ：影响区废水排 放量为8 1 亿吨，占总量的1 8 ：上游区废水排放量为2 5 0 亿吨，占总量的5 7 。 三峡库区及其上游区2 0 0 0 年c o d 排放总量为1 3 5 6 万吨( 工业c o d 排放量6 8 4 万吨、 生活c o d 排放龄6 72 万吨) ，其中库区排放量2 2 4 万吨，占总量的1 6 ；影响区排放量2 9 2 万吨占总量的2 2 ：上游区排放量为8 4 0 万吨，占总鼍的6 2 。 二峡库区及其上游区2 0 0 0 年氨氮排放量为l i 4 万吨( 一【：业氨氮排放晕4 8 万吨、生活 氦氨排放域6 6 万吨) 其中库区排放培为1 5 万吨，占总量的1 3 ；影响区排放量为3 6 万 吨，i 总昔的3 2 ；上游区排放量为6 3 万吨占总量的5 5 。 三峡库区及其上游区2 0 0 0 年生活垃圾产生量为6 6 8 6 万吨。其中库区产生量为1 1 1 6 万吨，- 1 i 总量的1 6 ；影响区产生量为9 1 9 万吨，占总最的1 4 ；上游区产生量为4 6 5 1 万吨， 1 1 i 总量的7 0 。 二峡库区及其上游区2 0 0 0 年j ：业i 舌1 体废物年排放量为9 7 7 8 万吨，其中库区排放量为 2 2 3 万吨，l i 总鼙的2 3 ；影响区排放量为4 5 8 万吨，占总量的5 ：上游区排放量为7 0 8 万 吨。总量的7 2 。此外，三峡库区及其上游区危险废物年产生量也不容忽视，仅库区危险 废物年产生量约4 0 万吨，其中= 业危险废物年产生量3 9 4 万吨，医院有毒有害废物年产生 量0 6 万吨。 三峡库区及其上游区经过多年的污染治理，取得了一定的成效。但由于环境保护基础比 较薄弱，环保投入有限，库区仍然面临严峻的污染问题： 一是库区废水达标率低，污水处理设旌严重不足，水体污染趋势加重。排放的工业废水 中，近三分之一来达标排放：库区生活污水集中处理率不到1 0 。根据2 0 0 0 年库区水质监 测，k 江干流水质以i i i 类为主，土要城市江段超过1 1 1 类水质。库区次级河流严重污染， 5 6 的河段水质不能满足水域功能要求。同时，重庆土城区、涪陵区、万州区等城市江段已 经形成岸边污染带。 二是库医生活垃圾、工业固体废物岸边随意堆放，处理率低。城市生活垃圾目前仅基本 做剑清运出城进行简易处理，生活垃圾无害化处理率不足7 ，大部分是沿江堆存，极易冲 入江中。仅库区1 7 5 米水位以f 堆存的垃圾就达3 7 9 万吨，其中1 3 5 米水位以下堆存的约 2 1 0 万吨；i ：业固体废物历年堆存量达3 0 0 0 多万吨，多数就地堆积，部分排入江河a 船舶 垃圾污染朱得剑有效控制，随意沿江丢弃垃圾现象普遍，影响了葛州坝水利枢纽工程的正常 运行。 三是三峡库区汇集了岷江、沱江、嘉陵江、乌江、金沙江、赤水河六犬支流的来水以及 若干小支流的来水，目前各个支流沿江城镇的生活污水和垃圾基本未处理，沿岸堆放垃圾现 象普遍，水污染问题日趋严重。 岷江水污染壁加重趋势。岷江沿岸接纳成都、眉山、乐山三地市工业废水以及生活污水。