西藏雅鲁藏布江及狮泉河大坝拦截作用对砷迁移转化的影响

The dammed reservior-river aqueous system is critical to mobility, transformation and transportation of arsenic, but the relative process mechanism is still unclear. Our previous research has identified high arsenic hydrogeochemical background in both Yalutsangpo River catchment and Shiquan River catchment, which are dammed by the Zangmu reservior and Shiquanhe reservoir, respectively, such that the two catchments are excellent sites for study of arsenic biogeochemistry in dammed reservior-river system. This proposed project aims to study arsenic flux and arsenic speciations in the dammed Yalutsangpo River catchment and Shiquan River catchment, by means of seasonal water and sediment sampling, lab test of absorption and desorption of arsenic in sediment, and determination of geochemical modes and speciations of arsenic and relationships with nutrients in both water and sediment. This study also tries to construct the arsenic mobility and transformation process and transportation mass balance model. The findings will help for better understanding of the biogeochemical cycling process of arsenic in the dammed river-reservoir aqueous system, and also help for appropriate evaluation on the arsenic impacted eco-environmental effect in southwest China.

西藏雅鲁藏布江流域上的藏木电站水库和狮泉河流域上的狮泉河电站水库所处的独特地理位置、高砷水文地质背景及环境条件使之成为系统研究河流-水库生态系统中地球化学循环的理想场所。针对大坝拦截调蓄作用对河流系统中砷的迁移转化以及输送过程有重要影响的科学问题，以本项目拟以这两个流域水库为对象，通过连续、系统的样品采集分析、结合不同理化条件下沉积物的吸附-解吸模拟实验及现代砷的形态和结合态分析技术，定量研究藏木电站大坝和狮泉河电站大坝拦截调蓄对其河流砷的输送通量和形态组成变化的影响，阐明河流-水库-河流体系中砷与氮、磷、硫、铁、锰等主要生源变价元素之间的交互耦合关系、迁移转化过程及其影响因素，建立河流-水库-河流体系砷的输送质量平衡模型，为我国西南地区河流大坝拦截作用引起的砷环境质量变化与环境效应评估提供科学依据。

西藏雅鲁藏布江及狮泉河分别是布拉马普特拉河及印度河的上游流域，其下游印度及孟加拉国均存在严重的地下水砷中毒区，备受国际关注。该区分别于2014 年在雅鲁藏布江的加查县建成了藏木水电站，2007年在狮泉河的噶尔县建成了狮泉河水电站，永久性改变了河流原有的水文条件和物质输送方式。本项目通过系统的样品采集和实验分析，对该区大坝拦截调蓄对河流砷的输送通量和形态组成变化进行了深入研究，得到以下主要成果和认识：.1.狮泉河水库和藏木水库入库河流中溶解态砷含量的季节性变化受低砷径流和高砷热泉输入的混合影响。.2.水库沉积物孔隙水中砷含量的季节性差异较大。丰水期（8月）和平水期（5月），砷由沉积物孔隙水向上覆水体扩散，枯水期（1月）砷由上覆水体进入沉积物。水库沉积物-水界面砷的交换对上覆水体砷含量的贡献很小。.3.由于地质背景和沉积物粒径的显著差异，藏木水库沉积物砷含量远低于狮泉河水库。丰水期，藏木水库表层沉积物砷含量降低主要是由于其强水动力条件引起表层沉积物中的细颗粒物质发生再悬浮所致，而狮泉河水库则是由于其沉积物表面氧化层的缺失减少了砷在表层沉积物中的富集。.4.两个水库沉积物中砷的迁移主要受锰氧化物和有机质的控制，锰氧化物是沉积物中砷的主要载体。有机质矿化作用能够影响沉积物中砷的化学相态。两个水库沉积物较高的氧化还原条件和高Fe/S比限制了砷硫化物矿物的形成。.5.吸附沉淀作用是砷滞留的主要机制，水力停留时间长的水库更有利于砷的滞留。狮泉河水库水力滞留时间长（385天），能够有效拦截上游55%的总砷输入；而藏木水库由于水力滞留时间很短（1.1天），对砷没有明显的拦截作用。.本项目首次较为系统地探讨了大坝拦截对河流砷迁移转化过程的影响，建立了该区河流-水库-河流体系砷的输送质量平衡模型，为该区河流水库系统中砷的迁移转化及环境质量变化评价提供了科学依据，具有较为重要的理论和现实意义。