三峡成库后,三峡水库(Three Gorges Reservoir)长江干、支流水系水文情势发生了巨大的变化。天然河流系统物质、能量输移、传递的连续性、脉动性被打破,并迫使生源要素(碳、氮、磷、硅等)生物地球化学循环发生显著改变。消落区作为长江水陆自然景观的重要组成部分和库区流域中水陆相互作用的交错带,在反季节性的蓄水泄水机制作用下,其生态系统由于受到来自水陆两个界面的交叉影响而变得尤为复杂。本文选取三峡水库典型消落区土壤中重金属和溶解性有机物(DOM)的迁移动态和环境变化特征进行跟踪,重点研究了三峡水库试验性蓄水期间消落区土壤中重金属、溶解性有机物DOM的时间-空间分布及其变化趋势,并建立模拟实验研究土壤介质中重金属的吸附行为及其与溶解性有机物的相互作用机理,以期为消落区生态环境保护和决策提供科学依据和数据基础。　　 ①淹水前典型消落区土壤中重金属含量背景值调查典型消落区淹水前重金属含量背景值调查选取三峡水库忠县环城区消落区、忠县石宝镇干支流消落区、万州长江干支流消落区(城市区域,包含苎溪河支流)、万州新田干流消落区、开县小江消落区、云阳县小江消落区、巫山大昌消落区等区域全面开展,总共布点121个。对7个典型消落区淹水前重金属分析结果为:Cd含量平均值0.53mg/kg,Cr含量平均值为67.23mg/kg,Cu含量平均值为33.14mg/kg,Pb含量平均值为33.37mg/kg,Zn含量平均值为76.43mg/kg;　　 忠县石宝、万州新田、开县小江消落区综合污染程度尚属于低值区间,但都已经较为接近中度污染的临界值。万州干流、云阳小江、巫山大昌消落区综合污染程度已经达到中度污染。消落区土壤中重金属分布受到采样点周边环境、外源性污染输入的影响极大。淹水前万州干流消落区受到的外源性污染最为严重。消落区土壤中5种重金属的潜在生态风险因子大小顺序为:Cd>Cu>Pb>Cr>Zn；Cd为最主要的生态风险贡献因子,Cd在大部分断面都达到或接近中等生态风险,其余重金属的单因子生态风险目前还较低。综合考虑消落区重金属累计生态风险目前还不高。　　 ②淹水前后小江消落区土壤中重金属的时.空变化特征小江流域作为三峡水库在同一地理位置和气候条件下的“缩小模型”。对于重金属、DOM的时间-空间分布采样实时河岸线-175m区域,包括开县、云阳主要10个断面。　　 研究结果表明:三峡水库试验性蓄水期间,小江消落区土壤中Cd呈现明显增加的趋势,Cr的均值和中位数都呈现下降的趋势,土壤表层的Cr有向水体释放或向底层土壤沉积的可能,消落区土壤中Cu和Zn的均值和中位数变化不太明显,在较小范围有一定的波动。Pb在第一次蓄水过程在消落区表层土壤有一定的富集,而在第二次蓄水后存在一定程度的释放或向底层土壤沉积的趋势。　　 退水过程水动力对消落区的重金属的形态存在一定影响。淹水后期Cd的可交换态有降低的趋势,有机结合态变得更加活跃。淹水后期Cr的可交换态变化不是太大,有机结合态在淹水退水初期分布相对均衡,在后期消落区土壤上游区域有所下降,在小江下游段有所增强的趋势。淹水后期Cu、Pb、Zn的可交换态没有明显的变化。Cu有机结合态在后期消落区土壤少数区域明显有下降趋势。Pb有机结合态在后期消落区土壤中略显增加的趋势。　　 在三峡水库消落区污染物空间分布研究中,首次引入了地统计学和GIS空间预测技术。GIS空间预测技术尽管在国内外已有大量的研究成果,GIS空间插值算法广泛适用于长宽在同一尺度的地形,消落区处于145-175m高程空间,在沿江方向的长度远远大于消落区宽度,整个地形呈带状分布。本研究中采用地统计学和GIS空间预测技术相结合,建立基于消落区带状地形的污染物空间分布格局预测模型和最优算法,并对Kriging插值法进行优化,预测了小江消落区土壤重金属、溶解性有机物的空间分布格局。对于这种带状分布的地形进行GIS预测目前国内还未见文献报道,是本文的创新点之一。　　 ③淹水前后小江消落区土壤中溶解性有机物的时-空变化特征小江消落区土壤中溶解性有机物的荧光光谱特征主要为类腐殖质荧光峰A和C、类色氨酸荧光峰B和D,荧光峰B和D检出率分别为70.3％,72.6％,仅在少数土壤样品DOM中出现类酪氨酸荧光峰E和F,检出率分别为为20.7％,20％。　　 小江消落区土壤溶解性有机物不同荧光峰的平均强度大小依次为:C>A>B>E>D>F。消落区土壤DOM中基本都检出类腐殖质荧光,土壤腐殖质是土壤DOM的主要来源。　　 荧光强度相关性分析表明:荧光峰A与紫外区类腐殖质荧光峰C强度之间存在较强的正相关(相关系数R2=0.51,sig.<0.001).荧光强度峰C强度与DOC之间存在一定的正相关,但相关性不呈明显的线性(R2=0.227,Sig.>0.001).类色氨酸荧光峰B与紫外区类腐殖质荧光峰D强度之间也存在一定的正相关,相关系数为R2=0.38,sig.<0.001.　　 淹水前后消落区土壤样品荧光特征峰A和C的光谱范围和检出情况没有明显变化,淹水后4次测试的结果类腐殖质荧光峰A、C的强度均值增加了40％左右,且随退水时间延长强度略有所下降。淹水后消落区土壤样品类蛋白荧光峰B、D检出率有小幅增加的趋势,随退水时越长荧光峰B、D强度略有所下降。退水后随消落区土壤露出时间越长类蛋白荧光峰E、F的检出率大幅增加。　　 建立了基于GIS的小江地形图,并采用Simple Kriging最优内插法预测了小江消落区土壤中各荧光强度的空间分布格局。　　 ④土壤介质中DOM对重金属的吸附解吸与迁移行为的影响论文设计土柱模拟实验研究了土壤介质中DOM对重金属的吸附解吸及迁移行为的影响。吸附试验结果表明:Cd2+、Cr(Ⅵ)、pb2+、Zn2+在消落区土壤中的吸附行为符合Langmuir、Frundlich等温吸附模型,Cu2+在消落区土壤的吸附行为符合Temkim等温模型。　　 DOM对于Cd2+在土壤介质中的吸附和传输行为影响较为复杂,较高含量的DOM可以阻滞Cd2+向水体释放,在受到入渗水(降雨、淹水等行为)的冲击时,DOM浓度降低,有可能会与Cd2+形成复合共迁移,有加速Cd2+向水体释放的风险。温度升高和降低都有加速DOM-Cd2+在土壤介质中复合迁移的可能。酸性条件将极大的增加DOM-Cd2+在土壤中共迁移能力。DOM有利于阻滞Cr(Ⅵ)、Cu2+在消落区土壤中释放。DOM对pb2+的淋溶影响不大,酸性条件下能够形成DOM-Pb2+的共迁移,Zn2+-DOM在土壤中存在共迁移现象。