渭河杨凌段橡胶坝修建对河流水质的影响

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiawei0018
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河流生态环境与河道水文特性有关。近年来,为了改善城市生活环境,各地兴建了大量橡胶坝,橡胶坝建设减缓了水流速度,改变了河流水文特性,必然对自然河流水环境产生影响,因此,明确橡胶坝建设对河流环境的影响具有重要的现实意义。本研究以渭河杨凌段橡胶坝为研究对象,连续2年(2019.09~2021.08)对橡胶坝上、中、下游水体水温、p H、DO、EC、N、P、水化学特性(八大离子)与DOC等指标进行取样分析,了解该段河流水质现状与季节性变化规律;探究橡胶坝建设渭河杨凌段水环境的影响;同时分析渭河中DOM的吸收光谱和三维荧光光谱特征,鉴定其DOM的组分,初步探明水体中DOM来源,并通过冗余分析明确DOM与水质参数之间的关系,为该区域橡胶坝建设对水质的影响提供技术支撑。研究主要结论如下:(1)渭河杨凌段水体p H为8.29±0.34,呈现夏秋季高,冬春季低的季节性变化规律;DO为8.10±1.94 mg L-1,比10年前有所增加,季节性差异明显,呈现出冬季高、夏季低的变化规律;EC为629.3±143.91μS cm-1,比5年前有所下降,冬季>秋季>春季>夏季的变化规律,与水温呈负相关关系;TN含量较高,为7.52±2.39 mg L-1,比2014年有了较大幅度的提升,NO3--N与TN相关性强,是水体中TN的主要存在形态;NH4+-N含量较低,为0.355±0.211 mg L-1,比90年代以来均明显降低,TN、NO3--N与NH4+-N均呈现出夏秋季低、冬春季高的特征,与降水量呈负相关关系;TP含量较低,为0.107±0.064 mg L-1,比10年前大幅下降,呈现夏季低、春季高的特征。丰水期水化学类型主要是HCO3·SO4-Na·Mg型,平水期水化学类型主要是HCO3·SO4·Cl-Ca·Mg型,枯水期水化学类型主要是HCO3·SO4-Ca·Mg型,阴离子以HCO3-和SO42-为主导,随着水量减少Ca2+增多。溶解性CO2、CH4与N2O含量分别为45.20±16.79μmol L-1、131.4±109.7 nmol L-1与26.49±11.77 nmol L-1,CH4与N2O饱和度均大于100%,该段河流将成为潜在的CH4与N2O排放源;溶解性有机质DOC含量为2.96±1.52 mg L-1,低于我国主要河流及世界河流均值,呈现夏春季高、秋冬季低的变化特征。(2)渭河杨凌段橡胶坝建设运行后,坝区与下游表层水温均较上游有所上升,下游水温比上游水温增高了0.78℃;p H变化不明显,坝区水体p H比上游略有上升,但下游与上游p H基本相同;DO有所提升,下游水体比上游提升了0.58 mg L-1,各区域水体DO均表现出夏季低、冬季高的规律;EC值有所降低,下游水体EC值较上游降低了50.72μS cm-1,各区域均呈现秋冬季高、夏春季低的变化规律;TN、NO3--N与NH4+-N含量均有所降低,但由于湖库与河流TN在我国《地表水环境质量标准》中采用标准不同,修建橡胶坝导致坝区水体TN远远超出Ⅲ类水标准;TP含量也下降,中游与下游TP分别比上游降低了0.04与0.03 mg L-1,同样由于湖库与河流TP标准不同,导致坝区TP超出Ⅲ类水标准;橡胶坝修建与运行降低了坝区Ca2+相对含量,提高了Na+相对含量;从上游到下游经过坝区,三种溶解性温室气体浓度随着水流方向逐渐下降,但坝区溶解性温室气体降幅变缓;DOC呈现坝区最高,下游最低的变化规律,相比上游,下游DOC有所下降,但下降趋势不明显。(3)利用三维荧光及平行因子模型在渭河杨凌段河流中共鉴别出四种DOM组分,其中两种为类腐殖质组分C1和C4,两种为类蛋白质组分C2(类色氨酸)和C3(类络氨酸)。根据荧光指数(FI、HIX与BIX)分析,渭河杨凌段河流中DOM拥有较强的自生源特征;DOM光谱特征及荧光参数与水质指标的冗余分析表明,NO3--N、Mg2+、DOC对渭河杨凌段河流DOM光谱特征参数解释度最高,C1、C4与荧光指数HIX呈正相关为一组,C2,C3与FI、BIX呈正相关为一组。总体而言,渭河杨凌段水体水质较好,符合我国《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)河流Ⅲ类水标准;修建橡胶坝对渭河杨凌段水环境有一定的改善作用,但由于水体类型由河流变为湖库,使得水质类别有所下降。
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