水库化对长江流域与河口重金属污染形态与季节分配的影响

In the recent decades, sediment load from the Yangtze River has drastically decreased due to dams construction, resulting in significant environmental changes. Industrialization of Changjiang River basin along with dams construction has imposed potential threaten to endangered environment. This project will engage in observation on middle and low reach of Changjiang River, together with long term monthly observation in the river mouth. Based on analysis of data of high resolution and long time series of riverine/estuarine heavy metal concentration, speciation, and stable isotopic composition, the relation tributary and main stream heavy metal fluxes in response to sediment flux adjustment will be revealed. Furthermore, the seasonal fluctuation of heavy metals concentration, speciation and fluxes will be addressed. Thus, the impact of the construction of water management infrastructure and industrialization and its trend will be discussed. The result will provide foundation on water resources management, and environmental pollution control. And finally, provide science data for a recovery study of nature environment of the Changjiang River, and provide scientific supports for catchment-estuary/delta comprehensive management of the Yangtze River.

近年来长江流域水库化导致中下游泥沙急剧减少，流域与河口环境正发生显著变化。工业化人类活动污染输入增加与水库化的环境效应叠加，给流域脆弱的生态系统带来潜在危胁。本项目拟从通过对长江流域中下游、河口定点站连续观测，在高密度，长时间序列的流域-河口元素含量、元素赋存形态、以及稳定同位素组成及其影响因素综合分析的基础上，研究支流与干流水沙通量关系调整对各支流人类活动重金属输入的浓度、形态及其通量的影响，及其在河口的季节分配规律。探讨流域水利建设、工业化等人类活动对研究区的影响与演变趋势。为长江流域及河口的水资源合理利用，及环境污染控制，促进自然生态的逐步恢复和改善，建立健康、和谐的环境保护体系提供基础科学依据与技术支撑。

本项目通过研究长江流域中下游干支流、河口定点连续观测、以及河口与近海区域，悬浮颗粒物的元素地球化学特征及其季节变化规律，探讨近年来流域人类活动，包括水库泥沙拦截以及人类活动输入等因素，对流域与近海水环境的影响。在流域物质输送方面，干支流对比结果表明，中下游主要汇入支流与湖泊，包括洞庭湖、汉江、鄱阳湖重金属元素浓度均显著低于干流，而下游支流河网则与长江干流相近。洪季高浊度悬浮颗粒物及其元素组成贡献主要来自上游，中下游支流汇入的贡献较少，重金属的总量与形态组成沿程变化不大，Cu、Pb、Zn向下游略有减少，而Cd则略有上升。枯季受河床侵蚀与鄱阳湖低重金属浓度沉积物输入的影响则均呈现出向下游减小。经过河床侵蚀输入与鄱阳湖等支流泥沙稀释作用的调节，进入河口的重金属元素与各形态组成的变化小于流域干流中游，由此看来尽管近年来长江流域来沙大幅减少，泥沙对水环境的稀释自净作用仍比较显著。但值得关注的是，徐六泾定点站连续逐月观测结果总体已呈现出洪季低而枯季高的趋势，表明流域减沙对河流自净能力的下降的影响不容忽视。河口与近海区域元素浓度与形态组成的主要控制因素有泥沙再悬浮作用、盐度效应与沉积物粒级效应。口门内淡水端元区，各可提取态重金属元素含量枯季高于洪季，表明人类活动污染输入在枯季更为显著。口门最大浑浊带起着调节入海物质浓度与通量的作用，经过口门再悬浮高浓度泥沙的稀释，元素浓度与各形态组成的季节差异不明显。口门向外随着盐度的增高，呈现出典型的低盐度絮凝——浓度增加，高盐度解吸附浓度减小的趋势。在盐度大于20的区域，重金属浓度又明显上升，且有较大幅度变化，可能是工业化以来淤积的污染沉积物再悬浮混合的结果。本研究的相关结果可为流域与河口水资源安全评估与环境治理提供参考。