清水江河道深潭―急流―河滩系统水质差异.doc

1、1清水江河道深潭急流河滩系统水质差异摘要：指出了天然河流是由深潭-急流-河滩不断重复出现构成的系统，深潭-急流-河滩是河流的基本结构单元。在清水江上、中、下游选取 9 个基本结构单元为对象，测定水质指标、模拟底质氮磷释放，分析了山区典型河道基本结构单元与水质变化之间的关系。研究表明：深潭和急流水体中各指标浓度 TN（0.900.84） 、NO3-N（0.500.45） 、NH4+-N（0.2250.195） 、TP（0.01720.0148） 、DO（8.50急流， TN、NO-3-N、NH+4-N 在枯水期与丰水期的急流与深潭差异性均不显著（n=9，P0.05） ，TP 在枯水期差异性极显著

2、（n=9，F=0.903，P原河水避光 101.12 mg/（m2?d）原河水见光 93.77 mg/（m2?d） ，上游 123.15 mg/（m2?d）中游 121.37 mg/（m2?d）下游 117.21 mg/（m2?d） 。见图 4。 3.3.2 不同上覆水以及不同光照条件下的磷释放 上覆水磷浓度与上覆水-底泥系统中发生的沉淀-溶解、吸附-解吸及有机磷的矿化等过程有关。土壤淹水后上覆水磷浓度受氧气扩散的影响产生波动。不同处理条件下的上覆水中磷浓度也会有所差异。研究结果表明：不同上覆水以及不同光照条件下的总磷释放规律在上、中、下游相似，均有两个释放高峰和一个释放低谷。释放高峰分别出现

3、在第 18 d和第 24 d，释放低谷出现在第 21 d。从释放通量上看：蒸馏水 1.8984 mg/（m2?d）原河水避光 1.5398 mg/（m2?d）原河水见光 1.2739 mg/（m2?d） ，下游 2.4298 mg/（m2?d）上游 1.1522 mg/（m2?d）中游81.1299 mg/（m2?d） 。见图 5。 4 结语 本研究对形态结构具有差异的深潭和急流 2 种结构中水体的 7 个主要水质指标及底泥氮磷释放进行分析，探讨河道形态结构变化对河道水质的影响。清水江河道系统水质差异主要表现在 TP、DO、BOD5 及 COD，而 TN、NO-3-N、NH+4-N 差异性不显

4、著。上世纪末清水江部分流域受磷、氨氮及有机物污染，自本世纪加强治理后，污染物大量减少，水质得以改善。溶解氧（DO）是健康的水生生态系统的基本条件之一。急流中的水可从大气中直接吸收氧气，深潭中的氧气主要通过植物的光合作用获得15。溶解氧的浓度随温度的升高而降低，丰水期比枯水期水体温度高，浓度低，证明水生物的存在消耗掉了大量氧气。 丰水期水量变大，水生生物大量繁殖，一方面对氮磷有稀释作用，另一方面也有固定作用，导致水体中氮磷浓度降低。深潭水生植物多于急流水生植物，植物的存在会固定水体中的磷，导致深潭与急流中的磷产生明显差异。水生植物的光合作用，以及动物、植物、微生物的呼吸作用都会影响水中的 DO

5、含量，在溶解氧浓度较低的条件下，反硝化细菌可以进行反硝化作用，将NO-2 和 NO-3 转变成大气中的 N2，同时这类细菌会产生有害气体或释放出污染水体常有的恶臭气体16。 河流沉积物是河流氮、磷蓄积的主要形式，在排入河流的营养物质减少后，沉积物中的氮、磷会逐步释放，成为河流富营养化的主导因子。氮、磷释放的差异间接体现出水质的变化，因此，研究沉积物中的氮、磷释放对水质影响有重要意义17。光照对氮磷释放有抑制作用，但是同在见光条件下，蒸馏水比原河水更9能促进氮磷释放，就变化趋势而言，变化的幅度因不同条件而异 1822。在通气培养前期，底泥中的有机质会受到好氧微生物的好氧分解，总氮中的 N 被分解

6、成 NH3，使上覆水中 NH3 的浓度迅速增加出现波峰，后期随着有机质的消耗，NH3 释放量降低，出现波谷，可能与 NH3 被胶粒吸附、沉淀有关23。在相同条件下，好氧微生物的好氧分解使不溶性的有机磷变成无机磷，易于释放出来。大量实验研究表明 pH 对沉积物释磷有重要影响，pH 值在中性左右释磷量最低，pH 值升高或者降低都会使释磷量倍增24。有研究者发现，对富含有机物的沉积物好氧条件比厌氧条件更有利于沉积物中磷的释放25。 急流-深潭-河滩系统和河流生态修复设计施工在尺度上是相似的，研究数据直接可以应用。 建立急流-深潭-河滩系统形态结构与功能模型，完善流域生态学体系的范畴。如果研究证明了水

7、流会塑造出形态结构上呈某种比例和大小的急流-深潭-河滩系统，物理化学环境和生态功能会对急流-深潭河滩系统形态结构做出响应，并获得形态结构比例关系和各种生态功能数据，那么研究工作可建立该条河流一定流域面积和来水来沙条件的急流-深潭-河滩系统优化的形态结构-功能模型，为河流修复提供参照。 参考文献： 1 邹丛阳，张维佳，李欣华等. 城市河道水质恢复技术及发展趋势J. 环境科学与技术，2007，30（8）：99102. 2王兆印，程东升，何易平等.西南山区河流阶梯深潭系统的生10态学作用J. 地球科学进展，2006，21（4）：409416. 3徐 江，王兆印. 阶梯-深潭的形成及作用机理J. 水利

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