三峡水库硅的分布特征及其收支与循环

论文摘要

大型水利工程(如大坝、水库等)的兴建,往往会对河流水文环境以及生态系统产生重要的影响,使得河流在径流分配和营养盐输送等方面均发生了很大变化。三峡工程是世界上最大的水利枢纽工程,随着其蓄水水位不断升高,水流进一步减缓、水力滞留时间延长、水库泥沙淤积量增大。这一系列水文水力学重大变化将导致长江干流水体中硅的浓度、结构、时空分布、输送通量等发生巨大变化。本论文在2006年4月、9月及2007年4月现场调查的基础上对长江干流及三峡水库各形态硅的时空分布与变化特征进行了研究,同时结合历史资料对水库中硅的收支和循环过程进行了探索,初步估算了“水库效应”对硅的滞留。长江干流的溶解态硅酸盐和悬浮颗粒物在涪陵至大坝之间浓度有明显的降低,中下游受“两湖”、汉江等的添加作用,浓度得到一定程度上升。而生物硅则表现为大坝以上江段含量较低,中下游江段浓度较高的特征。三峡水库干流平水期的研究中,悬浮颗粒物沿水流方向存在一个明显的降低过程,其中,木桐至万州江段悬浮颗粒物降幅明显,梯度变化较快,万州至大坝江段悬浮颗粒物相对稳定,变化幅度很小。这反映了三峡水库沉积的特征,即上游“过渡段”河流沉积明显,且沉积速率较快,大部分颗粒物在经过“过渡段”后得以沉降。而后,“湖泊段”悬浮颗粒物存在一个相对高值,可能表明此江段存在颗粒自生以及沉降现象。垂向分布上表现为表层浓度相对较低,底层浓度相对较高的特征。生物硅浓度在三峡水库中分布较均匀,而溶解态硅酸盐沿水流方向呈下降趋势,垂直分布上表底层均一。且与叶绿素无明显的相关性。表明水库干流浮游植物消耗并不是控制水库溶解硅分布的主要因素。相对于三峡水库而言,库区支流生物硅含量较高,尤其是香溪河库湾,生物硅含量明显高于干流以及其他库湾且与叶绿素a表现出一定的相关性,但在其他水域则未发现这种关系。这表明,生物硅的含量不仅与现存生物量有关,而且水体中的硅质生物碎屑及悬浮物的沉降均有关。香溪河库湾高的生物硅以及相对高的Chl a,反映了高的硅藻生物量。库湾有可能是DSi“滞留”和BSi产生的重要场所。对三峡水库中硅的收支与循环的估算结果表明,在2007年4月,通过径流输送的DSi和BSi在水库中的“表观滞留量”大约为3%和63%。对因硅藻类浮游植物初级生产所形成的BSi的量的估算表明水库中的生物作用对硅的捕获还是相当可观的。以水库中生物硅的净沉积通量与输入的DSi和BSi总量之比作为水库对硅的滞留效率,三峡水库中硅的滞留并不明显,大约为5.0%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 文献综述
• 1.1 长江流域概况
• 1.2 三峡工程概况
• 1.3 水体中硅的形态与分类
• 1.4 生物硅的研究及其意义
• 1.4.1 生物硅的测定方法
• 1.4.2 生物硅测定的生物地球化学意义
• 1.5 筑坝对河流水环境的影响
• 1.6 筑坝对硅的滞留的研究
• 1.7 长江流域硅的研究
• 1.8 研究意义和研究目的
• 2. 实验部分
• 2.1 样品的采集
• 2.1.1 站点布设
• 2.1.2 样品的采集和保存
• 2.2 沉积物培养实验
• 2.3 分析方法
• 2.3.1 溶解态硅酸盐的测定
• 2.3.2 颗粒硅、成岩硅和生物硅的测定
• 2.3.3 沉积物中生物硅的测定
• 3. 长江硅的时空分布与变化特征
• 3.1 长江干流硅的时空分布与变化特征
• 3.1.1 长江干流平水期硅的变化特征
• 3.1.2 长江干流丰水期（汛期末）硅的变化特征
• 3.2 长江三峡水库硅的时空分布与变化特征
• 3.2.1 三峡水库干流硅的断面分布特征
• 3.2.2 三峡水库支流硅的分布特征
• 3.3 小结
• 4. 三峡水库硅的收支与循环的初步研究
• 4.1 三峡水库溶解硅和生物硅的入库、出库通量及“表观滞留量”
• 4.2 沉降到水库底部的生物硅
• 4.3 硅在沉积物－水界面的交换
• 4.4 三峡水库生物硅的收支
• 4.5 三峡水库硅的收支
• 4.6 小结
• 5. 结论
• 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文