乌江中上游水库-河流体系夏秋季N、Si分布特征

测定了乌江中上游的洪家渡至乌江渡水库段水体中总氮、氨氮和溶解态硅等营养物质含量，并现场测定水深、温度、溶解氧和叶绿素浓度等理化参数。研究结果表明：在夏秋水库分层现象不断减弱期间，氮、硅的空间分布受水库生物地球化学作用差异的影响，在空间上具有明显不同的分布特征。流域内地表水总氮含量变化不大，水库内垂直分布也较均一；7至9月份河流和水库表层水体总氮含量平均值呈下降趋势，分别为3．47、3．17和3．00 mg／L。7、8月份水库表层水溶解态硅含量明显低于上下游水体，说明水库生物吸收作用强而导致水库滞留溶解态硅；在垂直剖面上，0～30m水体溶解态硅含量随水深增加而增加，30～60m溶解态硅含量变化不大，这反映了水库上层水体生物对硅的吸收，和下层水体溶解态硅的吸收和释放平衡。

乌江中上游鱼体含汞量的研究

以乌江中上游设置的４个采样点所采集的４种底栖性鱼类为材料，进行取样测试，研究了鱼体含汞量差异。结果表明，乌江中上游４个样点的水域底泥含汞量存在显著差异，由此造成４种底栖性鱼类肌肉含汞量在不同样点之间存在极显著性差异。其中乌江镇４种底栖性鱼类肌肉含汞量显著高于六圭河、洪家渡及六广的同种类鱼体的含汞量。在同一样点内的４种底栖性鱼类肌肉含汞量也存在明显差异，其趋势为鲤＜黑尾＜鲇＜黄颡鱼。４种底栖性鱼类肌肉含汞量与体重存在极显著相关性，且同种鱼类在不同样点中汞在鱼体内的积累与它所处的食物链营养级是相一致的，但单位体重含汞量却有明显差异。

乌江中上游水体营养状况底栖硅藻指示性属种的研究

首次对乌江中上游底栖硅藻和水环境因子间关系进行系统定量研究。对底栖硅藻和水环境因子进行主成分分析和相关分析。结果表明,总磷是影响底栖硅藻属种分布的第一显著因子。利用加权平均回归方法,计算出底栖硅藻属种对总磷指标响应的生态最佳值和忍耐值,提取出的Nitzschia frustulum(Kütz.)Grun.、Nitzschia fonticola Grun.、Nitzschiapalea(Kütz.)W.Sminth、Surirella angusta Kütz.Nitzschia amphibia Grun.等17种硅藻是乌江中上游河流富营养化发生的指示性属种。而Achnanthes minutissima Kütz.、Cymbella affinis、Diatoma vulagaris Bory、Navicula protracta(Grun.)Cleve等9种硅藻是乌江中上游中营养化水体的指示性属种,对较低营养水体有一定的指示意义。底栖硅藻指示性属种的提取对富营养化河流的治理和合理利用提供科学依据,为用硅藻监测、评价水质和建立河流水质监测体系提供理论基础。

乌江中上游产沙规律的分析研究

随着人口增加,土地负荷加重,加之土地利用缺乏正确的保护措施,土壤侵蚀加剧。河流输沙的情况如何,是最为客观反映该流域内土壤侵蚀状况的标志。研究河流某一断面的多年径流及输沙的变化规律,探索其与该流域降水的相关性,可为防治土壤侵蚀提供科学依据。

乌江中上游底栖硅藻群落与阴阳离子、重金属间的关系

首次对乌江中上游底栖硅藻群落组成特点进行定量系统研究,得知其组成基本上呈种类多、丰度小,种类少、丰度大的分布状况。对底栖硅藻丰度和八种离子、重金属间关系进行定量分析后知Hg元素是影响底栖硅藻丰度的第一显著因子,建立了底栖硅藻丰度-汞元素曲线回归方程。可为用硅藻监测、评价河流水质提供理论基础,并为水质预警的硅藻生物指标的研究提供科学依据。

乌江中上游地区极端降水特征及未来预估

选取乌江中上游地区1961-2019年的逐日降水数据,采用趋势分析、EOF、小波分析等方法,研究极端降水在时空上的变化特征,同时为了使研究具有整体性,利用CMIP6中5个GCMs下的3种情景数据(SSP126、SSP245、SSP585),在降尺度处理后预估未来(2020-2100年)极端降水的变化。结果表明:1961-2019年整个流域地区极端降水事件虽然有增有减,但无显著性变化;在变化周期上,信号强烈的周期主要在23~30 a的时间尺度上,且贯穿整个时序;5个极端降水指数的第1模态表明其在空间变化上具有一致性,第2模态则有差异;未来极端降水事件整体上随SSPs情景的升高而愈发显著,且多以正趋势为主。研究结果可为乌江流域地区水安全管控、规划建设、防灾减灾等提供参考。

乌江中上游段河水主要离子化学特征及控制因素

开展人类活动影响下乌江中上游段河流水化学特征研究,有助于流域地表水资源有效开发利用和保护.本文采用主成分分析法对乌江中上游段的六冲河、三岔河、猫跳河、清水河的主要离子化学特征及控制因素进行了定量评价.结果表明,乌江上游段4条河流优势阳离子均为Ca^(2+)、Mg^(2+),两者占全部阳离子的70%以上,阴离子以HCO^-_3、SO^(2-)_4为主,两者占总阴离子的85%以上.与乌江1999年水化学数据相比,本次样品的阴阳离子浓度出现了明显增加,主要表现在NO^-_3、SO^(2-)_4等受人为活动影响显著的离子方面.受流域碳酸盐岩地层的控制,4条河流水化学类型以HCO_3^-Ca为主,少部分样点为HCO_3·SO_4-Ca型,反映出部分样点可能受到人类源的SO^(2-)_4影响.河水中Na^+、K^+、Cl^-主要来源于大气输入,Ca^(2+)、HCO^-_3、Mg^(2+)主要来源于碳酸盐岩的溶解;NO^-_3和SO^(2-)_4主要来源于人为活动.主成分分析法和相关分析得出:六冲河、三岔河、清水河上游水化学成分主要受大气降水及碳酸盐岩的溶解因子的控制,向下游受人为活动因子影响均增强;猫跳河上游、下游水化学组成主要受大气降水及碳酸盐岩的溶解控制,而中游湖泊受人为活动影响明显.清水河支流南明河中下游水化学组成主要受人为活动因子控制.

硫酸对乌江中上游段岩溶水化学及δ^(13)C_(DIC)的影响

对乌江中上游段地表和地下水水化学、溶解无机碳(DIC)同位素组成(δ13CDIC)进行了测试,探讨流域水化学特征及主要影响因素,利用化学计量法对硫酸溶蚀碳酸盐岩的比例及对HCO-3离子的贡献比例进行了计算.结果表明:1乌江上游段地表和地下水优势阳离子均为Ca2+,分别占全部阳离子的50%以上,阴离子以HCO-3、SO2-4为主,两者占总阴离子的85%以上,水化学类型主要为HCO3-Ca,部分为HCO3·SO4-Ca型,反映出部分地下水和地表水可能受到人类源的SO2-4影响;2地下水和地表水的δ13CDIC值介于-12.98‰^-6.36‰,且[Ca2++Mg2+]/[HCO-3]当量比值介于1.11~1.90,H2SO4对流域水化学和δ13CDIC具有重要影响;3硫酸溶解碳酸盐岩对地下水(Ca2++Mg2+)和HCO-3的贡献变化分别介于20.59%~92.87%(平均贡献率为51.50%)和11.47%~86.69%(平均贡献率为36.90%);对地表水(Ca2++Mg2+)和HCO-3的贡献变化分别介于56.14%~94.55%(平均贡献率为76.89%)和39.02%~89.66%(平均贡献率为64.24%),显示硫酸显著地影响到流域碳酸盐岩的风化过程.研究结果对乌江流域水资源的保护和开发利用及岩溶碳循环研究意义重大.

人为活动对乌江中上游段岩溶地下水δ13CDIC及碳汇效应的影响

定量评价人为活动对岩溶碳汇效应的影响有助于提高岩石风化碳汇通量估算精度，对当前全球气候变化研究意义重大。本文选取乌江中上游段岩溶区为研究对象，在雨季和旱季对研究区68个岩溶地下水（雨季42个，旱季26个）的水化学、溶解无机碳（DIC）同位素组成（δ13CDIC）进行了测试，利用化学计量法计算了H2SO4和HNO3对流域岩溶碳汇效应的影响程度。结果表明：1）雨季和旱季岩溶地下水中阴离子均以HCO3-和SO42-为主，两者占总阴离子的85%以上；阳离子以Ca2＋和Mg2＋为主，两者占总阳离子的55%以上。Ca2＋＋Mg2＋相对于HCO3-过量，过量的Ca2＋＋Mg2＋与SO42-＋NO3-相平衡。2）雨季和旱季岩溶地下水的δ13CDIC值分别介于-14.19‰^-8.27‰和-12.98‰^-9.09‰之间。总体上，雨季的δ13CDIC更为偏负，且变化范围较大，均与[SO42-＋NO3-]/[HCO3-]呈正相关性，证实H2SO4和HNO3参与了流域碳酸盐岩的溶蚀并使δ13CDIC值增加。3）由于H2SO4和HNO3参与，雨季碳酸盐岩溶蚀消耗的CO2（CO2ATM-SOIL）占水中HCO3-的比例（CO2ATM-SOIL/total HCO3-）平均值为33.83%，旱季平均值为35.84%，与H2CO3溶蚀碳酸盐岩的CO2ATM-SOIL/total HCO3-理论值（50%）相比，分别减少16.17%和14.16%。因此，雨季岩溶碳汇效应将减少32.34%，旱季将减少28.32%。