摘要
河流上拦水筑坝的水利工程发挥着巨大的综合效应，同时改变了河流原有的水文特征和物质输移转化特征。向家坝水库作为金沙江下游梯级水库群的末级，库区内营养物质的迁移转化对整个流域水环境的影响是十分重要的。基于此，本文对向家坝库区水体中营养盐赋存形态的垂向分布特征及沉积物-水界面氮磷的迁移过程进行研究，为了解向家坝水库在建成投运后对水生态系统中营养盐循环的影响，以及对水环境产生的生态效应提供科学依据。研究成果如下： （1）向家坝库区水体中营养盐的垂向分布特征表明：库区水体中NH4+-N的垂向分布特征整体上不显著，三条支流氮的主要赋存形态为颗粒态，PTN占TN的52.31%以上，而干流氮的形态以溶解态为主，占TN高达69.31%以上。向家坝库区水体中磷营养盐的垂向分布波动较大，DTP普遍表现为表层大于底层，PP和TP的垂直分布特征具有极好的相似性。SS整体上随水深增加呈增大趋势，且表现为底部富集；溶解性SiO2和KMnO4指数垂向分布特征随水深增加而呈现不同程度的波动，但整体变化范围小；整个研究区域内COD的分布呈明显的空间异质性。向家坝库区的水质符合地表水的II类。PTN占颗粒物的比重较大，SS和PTN的响应更明显，颗粒态氮磷营养盐呈底部累积效应，沉降性好。 （2）采用室内控制试验对向家坝库区沉积物-水界面氮磷吸附-解吸过程研究，结果显示：在一定范围内，温度的升高、水力扰动的增强、水土比的减少和有机质含量的增加，均加快沉积物-水界面氮磷的交换作用，影响沉积物-水界面氮磷的迁移过程。本研究区域沉积物-水界面氮磷的迁移呈现沉积物向水体释放氨氮、磷酸盐的状态。模拟试验中沉积物对 NH4+-N、H3PO4的吸附-解吸过程整体上符合 Henry 模型，拟合效果较佳，R2≥0.9348；模拟试验主要表现为吸附状态时， Langmuir模型不符合向家坝库区沉积物吸附NH4+-N的规律，Freundlich模型较好的描述了向家坝库区沉积物吸附NH4+-N的过程，R2为0.9700-0.9967；而Langmuir模型较Freundlich模型符合表征向家坝库区沉积物对H3PO4的吸附特性，R2为0.9951-0.9998。向家坝库区各监测点间沉积物-水界面氮磷的迁移行为受温度、水力扰动、水土比和有机质含量的影响差异较大，可见向家坝水库的建成投运对营养盐的输移产生了明显的影响。 （3）通过Henry等温吸附模型对热力学数据拟合得出的平衡浓度与上覆水氮磷浓度之差，估算出向家坝库区沉积物中氨氮、磷酸盐的释放通量分别为0.56~3.76mg/L、-0.01~1.51mg/L。沉积物氨氮释放通量受水力扰动的影响较大，而沉积物磷酸盐的释放通量整体上受各因素的影响较小。向家坝库区沉积物氨氮、磷酸盐释放风险变化幅度分别为-79.63%%~87.37%、-93.33%~2.5，沉积物氨氮释放风险水平较沉积物磷酸盐释放水平低，改变基准以外条件，沉积物氨氮的释放风险整体上下降，而沉积物磷酸盐的释放风险加大。
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