万峰湖水库回水区二氧化碳分压及扩散通量特征时空变化

为了解喀斯特高原水库回水区丰枯水期水体二氧化碳分压变化规律及二氧化碳扩散通量特征,本文以云贵高原喀斯特水库--万峰湖为例,于2016年9月和2017年2月对该水库回水区水体表层进行走航监测和采样,利用水质参数仪现场测定水体参数,其余水体参数于实验室做进一步测定分析,pCO2通过水化学平衡原理和亨利定律计算得到.结果表明,丰水期回水区表层pCO2变化范围为124.84-374.06 Pa,均值为219.580 Pa;枯水期回水区表层pCO2变化范围为210.19-371.53 Pa,均值为290.607 Pa,丰水期pCO2值小于枯水期.相关性分析得出,枯水期pCO2与T(温度)呈负相关,且pCO2与Cond(电导率)和TDS(总溶解固体物含量)呈正相关.而丰枯水期pH与pCO2都呈显著负相关.丰水期和枯水期pCO2均为过饱和状态,表现为大气CO2的源(大气pCO2值为40.63 Pa).通过计算得出该研究区CO2扩散通量(F)丰枯水期分别为49.27-193.82 mmol·m^-2·d^-1、54.02-102.83 mmol·m^-2·d^-1,平均通量为104.998 mmol·m^-2·d^-1和76.822 mmol·m^-2·d^-1.与世界其他水库相比,库区水体丰枯水期CO2扩散通量低于热带地区,普遍高于亚热带、温带地区.

万峰湖水库冬季CO2通量与p(CO2)分布特征及形成机制

为研究万峰湖水库冬季CO2通量与p(CO2)分布特征及形成机制,作者于2017年2月对万峰湖水库进行走航采样研究,结果表明:水平方向上,p(CO2)取值范围为158.65~371.53 Pa,均值为254.17 Pa;CO2通量取值范围为39.35~102.83 mmol/(m2·d),均值为65.21 mmol/(m2·d)。垂直剖面上,CO2分压与CO2通量随水深增加而增加,均值分别为423.50 Pa、114.87 mmol/(m2·d),总体表现为CO2的"源",且回水区>干流>马岭河支流。表水层p(CO2)和CO2通量变化速率为F-1>F-4>F-2>F-3,温跃层为F-1>F-3>F-2>F-4,低温层为F-4>F-1。与其他气候带河流、湖泊、水库相比,CO2通量处于中等偏高水平。马岭河支流、干流和回水区p(CO2)形成机制分别与浮游植物的呼吸作用、有机质的降解、外源河流的输入、碳酸盐的沉淀及底泥溢出的CO2有关。同时,回水区封闭库湾的"死水"区域也是导致p(CO2)及CO2通量高的又一原因。

万峰湖水库溶解性无机碳来源及时空变异特征

溶解性无机碳(DIC)的通量和形式在水生态系统的生物地球化学循环中起关键作用,是碳收支的重要组成部分。通过分析万峰湖水库库区水体理化参数、DIC和稳定碳同位素(δ13C(DIC))特征,揭示了DIC的行为和来源。结果表明:1)在表水层,整个库区pH变化较保守,均呈弱碱性。硝酸盐氮(NO3^--N)有最大变异系数,具有高度的时空变异性。由于稀释效应的存在,电导率(EC)、二氧化碳分压(pCO2)和DIC的最低值均出现在夏季高径流量阶段。在水柱面上,夏季氧化还原电位(Eh)和NO3^--N随水深增加无显著变化,其余指标均变化明显,且在温跃层变异程度最大。两季节的水温(T)、pH和Eh均随水深增加而降低,pCO2则与之相反。EC、总碱度(TA)和DIC在夏季随水深增加而降低,冬季变化梯度较小。两季节的DIC与pH、Eh呈负相关,与EC、pCO2呈正相关。2)夏季DIC为2.66~4.9 mmol·L^-1,而冬季为3.38~4.52 mmol·L^-1。水体热分层期间,DIC和δ13CDIC在温跃层的变化梯度最大,DIC与δ13CDIC在夏季表水层呈正相关。两个季节水柱面上及冬季表水层的DIC和δ13CDIC均呈负相关,但冬季DIC和δ13CDIC值随水深变化趋势不明显。3)夏季δ13CDIC较高,为-7.71‰^-1.38‰,表明碳酸盐矿物的溶解占优势。冬季δ13CDIC为-16.93‰^-9.44‰,显著低于夏季且范围更宽,生物源CO2的输入和有机质矿化是主要来源。δ13CDIC在不同季节和水深均差异显著,一方面是碳的来源不同;另一方面归因于碳来源的相对贡献比例的变化。

降低水库富营养化风险的生态调度方式探讨

大型水库一般位于流域中、上游,不具备靠上游水库调度补水解决其富营养化问题的条件,本文选取万峰湖水库作为大型流域点源和内源为主的典型水库进行分析研究。万峰湖水库叶绿素浓度的主要因子为总磷和水龄,富营养化易发生在枯水期,为此,制订了后汛期增加蓄水,加大枯水期水体交换率的优化调度方案,以达到生态效益与社会效益共赢的目标。

万峰湖水质以及经济可持续发展研究

万峰湖在大西南旅游经济发展的同时,由于库区生态环境恢复、环境保护工作的滞后,沿湖城镇生活污水、工业废水的排放,致使万峰湖水质逐年恶化、污染严重。本文从万峰湖的污染问题出发,提出合理的解决措施,改善库区生态环境,促进少数民族地区社会、经济和环境保护的可持续发展。