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長江上游水源地水庫溶解氧變化及驅動因子研究

2025-07-08 00:00:00劉壯張靜怡魏崎廖瑞雪張李玲劉曉聰
人民長江 2025年5期
關鍵詞:營養

0 引言

水庫、湖泊水體停留時間長,流動性差,整體更新緩慢[1],溶解氧(DO)是影響其水生態健康的重要水環境指標之一,早在1957年,Hutchinson指出測定DO可以比其他化學數據更好地了解湖泊的性質[2-3]。天然水體中,DO濃度極易受水溫變化、浮游生物生命活動[4]、耗氧污染物降解[5]等影響,造成時間和空間分布差異。水深超過 7m 的水庫、湖泊等天然水體由于受熱不均還會存在垂向分層[6]。水庫分層現象在夏季尤為明顯,從上至下分為混合層、溫躍層、滯溫層[],同時引發DO垂向產生混合層、氧躍層和滯氧層[8]。夏威等[9]發現江西省仙女湖 DO 春季高、夏季低,浮游植物數量增多是湖區表層溶解氧濃度升高的主要原因;張如楓等[10]發現千島湖存在時間長且穩定的熱力分層和溶解氧分層;董飛等[\"]調研發現全球許多湖庫均存在滯氧層缺氧現象,并且將一直持續到分層狀態被打破。DO降低不利于天然微生物群對有機物的降解利用,Han等[12]發現DO是影響滯氧層水質的主要因素,其濃度降低將導致滯氧層水質惡化。水庫滯氧層長期缺氧將對底層水生態環境造成破壞,Huang等[13]發現滯氧層缺氧會增加錦屏水庫底泥中磷的釋放;Valerio等[14]發現底層缺氧引發的沉積物中還原物質和磷的釋放已成為阿爾卑斯山南麓伊塞奧湖的主要環境問題。

四川省地處長江上游,是長江上游重要水源涵養地和生態建設核心區,其水生態環境質量在國家生態安全戰略格局中具有重要地位。碾子灘水庫地處四川省川南丘陵地區,是典型的丘陵區河流型水庫。該水庫是自貢市沿灘區縣級城市飲用水源,水質目標為Ⅲ類,監測頻次為每季度監測,全年水質能夠達到Ⅲ類,達標率 100% ,但從自動站監測數據看,部分時段仍存在DO低于 5mg/L 現象,存在水質安全風險。本文開展了連續1a的野外監測,對碾子灘水庫溶解氧變化特征和驅動因子進行分析,以期為湖庫型飲用水水源地保護和水生態修復提供支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

碾子灘水庫是四川省自貢市沿灘區縣級城市飲用水源,位于釜溪河支流望子河中游。水庫正常蓄水位339.65m ,控制集水面積 14.9km2 ,總庫容為486.4萬m3 ,設計年供水量520萬 m3 ,實際灌面1.75萬畝( 1166.67hm2 )。庫區最大人庫河流為望子河,望子河主要來水水源為觀音壩水庫和高灘水庫。觀音壩水庫位于望子河源頭,高灘水庫位于其他流域,通過輸水暗渠引水至望子河。

1.2 數據來源和采樣點布置

碾子灘水庫 2021~2022 年表層溶解氧濃度來自于自貢市市控監測站點在線監測數據。在水庫沿水流流向布設4個監測點位開展垂向溶解氧及其他水質指標現場采樣監測,其中庫中兩個(W2、W4),庫尾(W1)和大壩(W3)各一個,采樣點位置如圖1所示。監測指標包括水溫(WT)DO、pH、濁度(Turb)、藍綠藻密度(BGA-PC)、總磷(TP)、總氮(TN)、氨氮( NH3-N) 人亞鐵離子( Fe2+ )、葉綠素a(Chla)、總有機碳(TOC)、高錳酸鹽指數( CODMn )、透明度(SD)共13個指標。垂向監測從表層 0.5m 開始,其中水溫、 DO?pH 、濁度、藍綠藻密度等5個指標采用美國賽萊默多參數水質分析儀(YSI6600V2)沉入水體中現場直接測定,采樣間隔深度為 1m ;其余指標使用有機玻璃采水器采集后,放人保溫箱內 0~4‰ 避光運輸保存,在 24h 內送回實驗室,參照《水和廢水監測分析方法(第四版)》測定。由于采水器具有一定體積,其下沉采樣過程中將對上下一定范圍內水體產生擾動,為避免擾動影響采樣深度下方水質,以 2m 作為間隔深度。

于2021年的10月(秋季)12月(冬季)和2022年的1月(冬季)、3月(春季)4月(春季)6月(夏季)、8月(夏季)、10月(秋季)監測水庫垂向溶解氧濃度,其中2021年10月,2022年1月、4月、8月同步監測總磷、總氮、氨氮、亞鐵離子、葉綠素a、總有機碳、高錳酸鹽指數、透明度等指標。

圖1研究區域位置及采樣點布設 Fig.1Geographical map of the study area and location of the sampling points

1.3 研究方法

1.3.1 綜合營養狀態指數

綜合營養狀態指數TLI( )采用《湖泊(水庫)富營養化評價方法及分級技術規定》中的評價方法與標準進行計算。湖泊營養狀態分為5個等級: lt;30 為貧營養, 為中營養, 50? 為輕度富營養, 為中度富營養, 為重度富營養。計算公式如下:

式中: )代表綜合營養狀態指數 ; 為第 j 個指標; n 代表指標個數; ωj 代表指標 j 對應的權重; TLI(j) 代表指標 j 的營養狀態指數。以Chla作為基準參數,則第 j 個指標歸一化的相關權重計算公式為

式中: rij 代表第 j 個評價指標與參照指標Chla的相關系數。本研究選取的水質參數為 CODMn,SD 。

TLI(Chla)= 10×(2.5+1.086×lnChla)

TLI(TP)= 10×(9.436+1.624×lnTP)

TLI(SD)=10×(5.118-1.94×lnSD) (7)式中:Chla單位為 mg/m2 ,SD單位為 m ,其他指標單位均為 mg/L 。

1.3.2 缺氧指數

缺氧區作為人為定義的空間概念,一般指DO濃度低于 2mg/L 的區域[14],為定量化分析水庫缺氧狀況,引入缺氧指數(anoxic index,AI)的概念[15],對水庫缺氧區進行定量化評價。其表達式如下:

式中: Hanoxic 為垂向溶解氧濃度低于 2.0mg/L 的水體厚度, m;Hw 為監測點位的總水深, m 。當 AI=0 時,水體內無缺氧區;當 AIgt;0 時,水體內存在缺氧區。可以根據 AI 大小對水體缺氧程度進行比較, AI 指數越高說明水體缺氧程度越嚴重。

同時,定義不小于 0.5mg/(bfL?m) 濃度梯度作為氧躍層與上、下各層間界面的判別標準[3],計算監測垂線上DO 分層期間混合層、氧躍層和滯氧層厚度[16] 。

1.3.3 熱分層相對穩定性指數

結合研究區域水質垂向變化特征,定義不小于0.5‰ 溫度梯度作為熱分層期溫躍層與上、下各層間界面的判別標準[3],計算監測垂線上表水層、溫躍層和滯溫層厚度。本研究在余曉等[17]研究的基礎上,引人熱分層相對穩定性指數SC,即表水層厚度 (Ze) 與水庫最大深度( Zmax )的比值,其數值越小則熱分層穩定性越強。其表達式如下:

SC=Ze/Zmax

2 結果與分析

2.1 表層溶解氧變化特征

2021年和2022年,碾子灘水庫年均D0濃度分別為 7.31mg/L 和 8.15mg/L ,均能達到Ⅲ類以上水平。從逐月變化趨勢上看,如圖2所示,2021年10月濃度最低,僅 3.99mg/L ,為 IV 類;2月份為全年濃度最高值,2021年2月、2022年2月分別為 12.08mg/L 和9.69mg/L 。從季節上看,如圖3所示,春、夏、秋、冬季溶解氧濃度兩年均值分別為 (8.09±1.59. , (7.41± 1.82), (6.61±2.56) , (8.77±2.55 ) mg/L ,其中秋、冬季DO 濃度變化幅度較大,但DO平均濃度秋季最低,冬季最高。

2.2 溶解氧垂向變化特征

碾子灘水庫DO垂向分布季節性差異較大,如圖4所示,春季兩次監測DO平均濃度在 0~13m 間呈明顯下降趨勢, 13m 以下趨于穩定,最大值(11.13mg/L )出現在水下 2m ,不存在缺氧區,最小值(2.86log/L )出現在底層 16m 。夏季兩次監測DO平均濃度在 0~6m 間呈明顯下降趨勢, 6m 以下趨于穩定,最大值( 11.27mg/L )出現在表層 1m 處, 4m 以下為缺氧區,最小值 (0.33mg/L) 出現在底層 18m 處。秋季兩次監測DO平均濃度在 0~10m 間呈明顯下降趨勢,10m 以下趨于穩定,最大值 (3.91mg/L )出現在表層0.5m 處, 9m 以下為缺氧區,最小值( (0.84mg/L) 出現在底部 16m 處。冬季兩次監測DO平均濃度在整個垂向上存在下降趨勢,最大值( (4.97mg/L) )出現在表層 0.5m 處, 14m 以下為缺氧區,最小值(1.46mg/L )出現在底層 17m 處。水溫垂向變化趨勢與溶解氧濃度基本一致,如圖5所示,春、夏、秋、冬季最大值分別為 23.7,31.1,20.3,12.9‰ ,均出現在表水層0.5m 處;最小值分別為 ,均出現在底部 15~18m 處。

圖2表層水溶解氧逐月變化 Fig.2Monthly changes characteristics of dissolved oxygen in surface water
圖3表層水溶解氧季節分布特征 Fig.3Seasonal distribution characteristics of dissolved oxygen in surface water

總體而言,碾子灘水庫DO濃度隨水深呈現下降趨勢,下降幅度為夏季 gt; 春季 gt; 秋季 gt; 冬季。夏季、春季、秋季均觀察到明顯的氧躍層,其中夏季最明顯, 3m 以下出現低DO現象( D0lt;5mg/L ), 4m 以下出現缺氧區,其他季節受水溫影響,低DO現象和缺氧區出現深度有所差異。

圖4溶解氧垂向分布特征
Fig.4Characteristicsofthevertical distribution of dissolved oxygenFig.5Characteristics of the vertical distribution of water temperature

2.3 水庫熱分層及氧分層時間演化

碾子灘水庫熱分層季節性演替規律十分明顯,按照分層特征可分為分層期和混合期,分層期水庫垂向可見明顯的表水層、溫躍層和滯溫層,而混合期基本不存在溫躍層。由圖6可知,春、夏、秋季的 3~10 月屬于分層期,秋季的11月和冬季的12月至次年2月屬于混合期。混合期后,隨著春季氣溫升高,水庫表、底層溫度差異日益增加,表水層、溫躍層和滯溫層的垂向分層結構逐漸形成,最終在春季3月形成明顯的熱分層狀態,并一直持續到秋季10月,隨著11月氣溫下降,表水層、滯溫層溫度差異縮小,水體垂向混合作用加強,分層結構逐步消退。從表水層溫度分布看,水溫受氣候變化影響,年內變化明顯,由冬季1月 11.3°C 變為夏季8月 34.4°C ,變化幅度達 23.1°C ;然而滯溫層水溫基本保持不變,由3月的 10.5°C 變為10月的 ,變化幅度僅

圖6水庫熱分層時間演變過程Fig.6Process of thermal stratification in the reservoir

與熱分層演化過程對應,DO濃度也體現出明顯季節演替。由圖7可知,秋季D0濃度總體偏低,混合層平均厚度為 7m ,冬季有所升高,混合層平均厚度達到 10m ,氧躍層下移,垂向摻混作用逐步增強。后期春、夏季氣溫逐步升高,水庫表層DO濃度較大幅度升高,甚至出現過飽和狀態,混合層厚度減小,氧躍層位置上移,特別是夏季的6月和8月,混合層平均厚度僅2m ,氧躍層厚度分別為 3m 和 2m ,深度 4m 以下均為缺氧區。從DO濃度垂向分布看,表層DO濃度受大氣復氧、藻類光合作用等因素影響,由2021年10月3.24mg/L 變為2022年8月 13.01mg/L ,變化幅度達9.77mg/L ;底層DO濃度變化幅度相對較小,由2022年4月 4.98mg/L 變為6月 0.33mg/L ,變化幅度僅4.65mg/L 。

圖5水溫垂向分布特征圖7水庫DO分層時間演變過程Fig.7Process of DO stratification in the reservoir

2.4 水質變化特征

水庫營養狀態一般分為貧營養、中營養、富營養,其中富營養又分為輕度、中度和重度。水庫營養狀態的演變對滯溫層DO濃度產生直接影響,一般情況下,貧營養水庫生產水平低,底部DO相對充足;然而隨著外源污染物輸入量增加,水庫表層藻類繁殖,有機物向下擴散,底層DO逐漸被消耗;外源輸入進一步增加,水體呈現富營養狀態,底層DO持續消耗,出現缺氧甚至厭氧狀態,磷及銨、錳、亞鐵等還原性物質得到釋放[18],這些物質在水庫熱分層消失時與表層水混合,將加劇富營養程度。因此,水庫底層DO濃度也可以在一定程度上反映該水庫營養狀態[19]。從營養狀態上看,夏季營養狀態指數最高,表現為輕度富營養,其次為秋季、冬季、春季,營養狀態指數依次降低,但均表現為中營養(表1)。綜合營養狀態指數越高,底層DO濃度越低,這與在潘家口水庫[16]、珠江口[20]等的研究一致。

表1水庫綜合營養狀態季節變化Tab.1 Comprehensive nutritional status of reservoirs in different seasons

圖8顯示了在不同季節主要水質指標在垂向上的分布及變化。春季熱分層初步形成,總有機碳垂向濃度差異不明顯;氨氮、總氮、總磷、亞鐵垂向濃度由表層向底層逐步升高,滯溫層濃度最高,分別為0.91,1.37,0.153,0.13mg/L ;葉綠素a垂向變化不明顯,集中在表水層和溫躍層內,表水層濃度最高,為 1μg/L 。夏季各水質指標在垂向上均出現明顯濃度差異,總有機碳在表水層濃度更高,滯溫層偏低,最高值出現在溫躍層內,達 9.20mg/L ;氨氮、總氮、總磷、亞鐵呈垂向濃度由表層向底層逐步升高特征,最高值均出現在滯溫層中且在水深最深處,分別為2.19,2.66,0.310,0.89mg/L ;葉綠素a垂向變化與總有機碳一致,表水層濃度較滯溫層更高,最高值出現在溫躍層內,達 24μg/L 。總有機碳與葉綠素a的相同變化趨勢可能和藻類死亡下沉有關,其死亡殘體堆積在溫躍層內,導致總有機碳與葉綠素a均在溫躍層內出現最高值。秋季熱分層開始消退,各項指標濃度表底層差異縮小,由于藻類殘體大量下沉,底層總有機碳較表層更高;氨氮、總氮、總磷、亞鐵仍然呈垂向濃度由表層向底層逐步升高的特征,最高值均出現在滯溫層內且較春季更高;葉綠素a垂向變化不明顯。冬季熱分層消退,水庫垂向水質混合,各項指標表底層濃度差異不明顯,氨氮、總氮、總磷底層濃度下降到全年最低值,表層濃度升高,其中總氮、總磷升至全年最高值;亞鐵混合后被氧化,表底層濃度均明顯下降,達到全年最低水平。

3討論

一般情況下,水庫缺氧問題受氣溫、水文條件、耗氧物質輸入、沉積物污染[21-22]、浮游植物死亡分解[23-24]等影響,不同水庫熱分層和缺氧區時空演化規律存在差異。

圖8水庫主要水質指標不同季節垂向變化Fig.8Vertical variation of main water quality indicators of the reservoir in different seasons

3.1 熱分層對水庫缺氧區驅動分析

在水庫水體熱分層時期,溫躍層的存在限制了表底層水體交換,表層DO無法跨越溫躍層向滯溫層補充,滯溫層內部由于沉積物耗氧物質分解,DO不斷被消耗,最終導致水庫底部缺氧。從表2水庫表層DO濃度與水溫相關性分析可以看出,在各采樣月份,DO濃度與水溫呈顯著正相關關系,表明DO濃度極易受水溫影響,其年內演變規律是建立在水溫演變規律基礎上的。

表2不同采樣月份表層DO與水溫相關關系

Tab.2 Correlation between DO and water temperature in different months
注:*表示顯著性 plt;0.01 。

為進一步分析熱分層對水體缺氧區演變的驅動作用,分析水庫熱分層相對穩定性指數與缺氧指數變化趨勢。從圖9可以看出,總體上熱分層與缺氧指數在時間上變化趨勢相反,表現為熱分層越穩定,缺氧指數越高,缺氧層厚度越厚。在熱分層期間,溫躍層在很大程度上隔絕了表層光合作用和大氣復氧作用對底層滯溫層DO的補充,滯溫層有機質等還原性物質不斷耗氧,DO濃度不斷降低,在無氧氣補充的情況下,缺氧現象開始出現。從監測數據上看,在冬季尤其是1月,熱分層現象消退,缺氧區也隨之消失;進入3月后,氣溫回升,熱分層現象產生,缺氧區也隨之出現。但值得注意的是水庫水文條件對缺氧區也存在一定影響。為保障下游生態流量和農業用水,碾子灘水庫每年4月放水會對水庫垂向交換產生影響,導致4月水庫雖呈現穩定熱分層,但未出現缺氧現象。

3.2 藻類密度對水庫缺氧區驅動分析

水庫表層藍綠藻密度與缺氧指數變化趨勢如圖

10所示。從圖10可以看出,在冬季表層藻類密度越高,光合作用越強,底層滯氧層DO得到補充,缺氧指數為0,缺氧區消失;在春夏秋季節表層藻密度越高,缺氧指數越高,缺氧區厚度越厚。春夏秋季節溫躍層阻隔了藻類光合作用產生DO向下補充,但是藻類生長演替過程中,死亡殘體及產生的胞外聚合物將在重力作用下向水庫底層擴散,擴散過程中分解耗氧。藻類密度越高,死亡后遷移至底層的有機質越多,耗氧強度同步增加,導致缺氧區厚度增加。

3.3 水質對水庫DO驅動分析

根據 2021~2022 年水庫水質自動監測數據,按季節分析水質指標之間相關性,結果如圖11所示。

(1)水溫。庫區表層水溫度與大氣溫度直接相關,大氣溫度越高,表層水溫越高。一般情況下,水溫與DO呈負相關關系,水溫越高,DO溶解度降低,水體中飽和DO濃度越低。本研究中水溫和表層DO呈顯著正相關,且在夏秋季節水溫較高時,相關性越強,這表明水溫可能通過影響浮游植物生命活動影響DO濃度。

(2) pH 。不同季節 pH 均與DO濃度存在顯著正相關( plt;0.01 ),且春、冬季相關性較低,夏、秋季節相關性更高,其中秋季最高。相關研究表明,溶解氧升高會對 ΔpH 產生影響,這主要是由于浮游植物的呼吸作用和光合作用影響[25]。光合作用過程中,水體中大量游離二氧化碳被吸收,碳酸平衡遭到破壞,氫氧離子累積, ΔpH 升高。錢旭等26]發現浙江省銅山源水庫藻類光合作用效應大于水體水生動植物呼吸作用時,水體ΔpH 出現升高。

(3)濁度。濁度代表了庫區水體懸浮顆粒濃度的高低,取決于水動力條件和泥沙含量,浮游植物對其也有一定影響。有學者研究表明,由于水體中顆粒物質會吸收和反射進入水體中的光量子,降低水體透明度,導致初級生產力降低,因此,通常情況下濁度將對DO產生負面影響[9]。但本研究中,不同季節濁度均與DO呈顯著正相關( ),濁度越高,DO濃度越高,這表明碾子灘水庫濁度可能在一定程度上受浮游植物影響。

圖11不同季節水庫表層水各指標相關系數 Fig.11Correlation coefficient between the main indicators of reservoir surface water in different seasons

(4)氨氮。氨氮、總磷等作為生物生命活動的重要生源要素,也是限制生物生產力的一種重要營養元素[27]。 2021~2022 年,碾子灘水庫 DO 與氨氮濃度呈顯著負相關( plt;0.01 ),DO越高,氨氮濃度越低。任夢甜[28]發現藻類對氨氮的優先吸收不受水體中硝酸鹽氮與氨氮的比值影響,只有在氨氮濃度降低到檢測限下時才吸收硝酸鹽氮;許海等[29]也發現銅綠微囊藻更喜歡利用還原態的氯化銨和尿素。此外,氨氮作為還原性物質,在微生物作用下會進行硝化反應,將氨氮轉化為硝酸鹽氮,尤其是溫度適宜時微生物活動增強,這一過程將加速進行。因此,可以說明氨氮濃度降低與藻類和微生物存在較大程度關系,藻類生長大量吸收氨氮,同時釋放氧氣,促進微生物活動,進一步導致氨氮降低。

(5)總磷。DO濃度與總磷在春、冬季呈顯著負相關 (plt;0.01) ,在夏、秋季呈顯著正相關 (plt;0.01) 。在湖泊水庫中,總磷通常是藍藻水華的主要限制因子,一般認為總磷超過 0. 02mg/L ,水體極易發生水華[30]。水庫總磷主要來源于外源輸入和底泥釋放,表層水總磷年內濃度變化為 0.04~0.06mg/L ,整體變化不明顯,而在分層期底層總磷較表層高 0.10~0.28 mg/L ,這與玉溪市撫仙湖[31]、武漢市東湖[32]、北京市密云水庫[33]等湖庫總磷垂向分布基本一致,說明底泥是總磷的重要來源。在春、冬季節,水庫DO濃度相對較高,垂向分層現象不明顯,尤其是在冬季,水庫處于混合期,水庫表底層混合,總磷濃度較為均一,此時水庫表、底層DO都處在較高濃度水平,底泥和水體中的聚磷菌等微生物活性也因此增強,吸收固化總磷能力增加,出現DO與總磷呈負相關現象。在夏、秋季節,由于冬春季節特別是冬季水庫表底層混合后,表層水總磷濃度有所升高,在氣溫升高情況下,藻類大量繁殖。研究表明溫暖平靜的天氣有利于藍藻的生長,許多可以形成水華的藍藻在 以上能夠達到最大生長速度[34]。適宜的溫度和營養物質促進藻類大量生長,夏季水庫表層葉綠素a濃度達到 ,遠高于冬季和春季,此時DO濃度也出現較大幅度升高,部分時段出現過飽和狀態,但由于藻類生長具有周期性特征,降雨、氣溫降低等引起藻類消亡也會導致大量耗氧,引起部分時段出現缺氧狀態。

4結論

(1)碾子灘水庫作為四川省典型的丘陵地區水源地型水庫,其DO濃度在年內呈現冬春季高、夏秋季低的特征,其中秋季最低且變化幅度最大。在垂向上,受熱分層現象影響,水庫季節變化差異較大,春夏秋季均有明顯分層特征,能夠觀察到明顯氧躍層,垂向上均存在缺氧區,其中夏季最為明顯,冬季摻混作用強烈,分層不明顯,不存在缺氧區,底層缺氧現象得到緩解。

(2)從垂向水質變化上看,庫區營養狀態與底層DO濃度變化高度一致,綜合營養狀態指數越高,底層DO濃度越低。在熱分層影響下,各項水質指標垂向分布季節差異較大,春、夏、秋季垂向差異明顯,底層比表層濃度更高,冬季垂向水質混合,底層水質濃度下降,表層濃度升高,各項指標表底層濃度差異不明顯。

(3)熱分層是水庫垂向D0濃度變化的重要驅動因子。熱分層與缺氧指數有較強的時間一致性,表現為熱分層越穩定,缺氧區厚度越厚。同時,在春夏秋季節熱分層穩定,此時表層藻密度也較高,藻類產生的有機物及死亡殘體向下遷移過程中耗氧,導致表層藻密度越高,缺氧區厚度越厚。

(4)藻類生長變化過程是水庫表層DO濃度變化的重要驅動因子。DO與水溫、pH、濁度均呈正相關,而水溫、pH、濁度與浮游植物即藻類存在一定相關性,表明DO受到藻類影響的可能性較大。DO與氨氮呈負相關,藻類生長過程吸收氨氮,同時釋放氧氣。在春、冬季D0與總磷呈負相關,藻類密度較低且氧氣充足的情況下總磷在庫區內被聚磷菌吸收固化;而在夏、秋季呈正相關,藻類在溫度適宜條件下周期性生長、死亡導致總磷在表層聚集,同時高濃度總磷又促進藻類繁殖釋放氧氣。

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(編輯:劉媛)

Variation characteristics and driving factors of dissolved oxygen in water source reservoirs of upper Changjiang River:case of Nianzitan Reservoir

LIU Zhuang,ZHANG Jingyi, WEI Yao,LIAO Ruixue,ZHANG Liling,LIU Xiaocong

SichuanProvince Enginering TechnologyResearchCenterof Emerging Contaminants TreatmentandEnvironmentalHealth,Si chuan Academy of ECO -Environmental Sciences,Chengdu 61oo46,China)

Abstract:Dissolvedoxygen(DO)isacriticalindicatorofeologicalhealthinlakesandreservoirs,servingasapvotaltric forassessingtheself-purificationcapacityofwaterbodies.Inparticular,thereductionofDOindrinking watersources would leadtothedeclineofwaterqualityandaffectthesafetyofdrinkingwater.TheNizitanReservoiriSichuanProvince,locatedin theupperreachesof theChangjiang River,wasselectedasthestudyarea.Thetemporalandspatialvariationcharacteristicsand stratificationcharacteristicsoftheDOconcentrationinthereservoirwereanalyzedthroughcontinuousfieldmonitoring,andthe correlation betweendisovedoxygenand waterqualitywasidentifiedusingPearsoncorrelationanalysis.Theresultsshowedthat: (204號 ① The DO concentration inthereservoir was higherinwinterandspring thaninsummerandautumn,withalargerangeof variationinautum.Infuencdbythralstratification,theverticalstratificationofwaterqualiyindexesandDOadsigcanteasonal differences.There was obvious stratification and anoxic zones across all seasons except winter. ② The analysis on the relationshipbetweenthebottmDOconcentrationandthetropicstateofthereservir,thethealstratificationidexandthehypoxiaindex,as wellasthesurfacealgaldnsityndtheypoxiaidex,evealedtatthralstratificatioasanimportantdriingfactorforthe change of DO concentration inthereservoir's vertical direction,especiallyat the bottom. ③ The correlation analysis between DOconcentrationand waterqualityinthereservoirshowed thatDOconcentrationwas positivelycorelatedwith wateremperature,pHandturbidityandnegativelycoelated withammonianitrogenconcentrationDOalsohadangativecorelationwith totalphosphorusconcentrationinthesringandwinterbutapositivecorelationinthesummerandutum,hichindicatedthat surface DO concentration was directly affected by algal reproduction.

Key words:watersource area;disolvedoxygen;thermalstraification;algae;drivingfactor;Nianzitan Reservoir;upperreaches of the Changjiang River

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