摘要
随着社会经济的不断发展，河流被开发的力度不断增大，其中闸坝建设对航运、水利以及水文调控等方面做出突出贡献的同时，也严重破坏了河流生态系统的物质循环与能量流动。基于此本研究以多闸坝河流贾鲁河中牟段为对象，通过开展实地调研、实验模拟、模型计算、现场监测、基因测序等工作，研究了贾鲁河中牟段的水文、水质及闸坝特征，对关键污染因子降解系数进行计算，识别了影响污染物降解的主要环境因子，探讨了扩散、沉降、复氧-耗氧、微生物群落的空间差异及其与污染物降解的关联性，并提出相关建议，旨在为多闸坝河流自净能力的提升提供研究参考，本研究的主要结论如下: （1）通过实地调研与实验模拟发现，贾鲁河中牟段水质状况整体较差，流量与水质在空间上差异较大，且关键污染因子为COD、氨氮与TP。对关键污染因子的降解系数进行计算、校正与检验，得出不同点位的COD、氨氮和TP综合降解系数分别为 0.0443～0.1707 d-1、0.1233～0.2729 d-1、0.0697～0.2558 d-1,校正综合降解系数分别为 0.1134～0.3186 d-1、0.2023～0.5346 d-1、0.1426～0.3516 d-1,均具有有效性。依据点位位置及受闸坝调控影响大小将上述点位分为闸前点位（FR）与闸后点位（BE）、受闸坝调控的高扰动点位（HI）与受闸坝调控的低扰动点位（LO）进行空间差异分析，结果表明受溶解氧与流速影响，氨氮降解系数在FR与BE间存在显著差异，受溶解氧影响，COD与TP降解系数在HI与LO间存在显著差异。 （2）通过模型计算与现场监测发现，利用偏最小二乘回归（PLSR）得出流速与溶解氧的变量投影重要性（VIP）值分别为1.28、1.05,为影响降解系数的重要环境因子。结合紊动能、颗粒物沉降系数、复氧系数以及耗氧量研究分析，上述因子在FR与BE间以及HI与LO间存在空间差异，其数值分别为0.006～0.050 m2/s2、0.84～2.66 m/d、0.013～0.052 d-1 以及 0.038～0.149 mg/L/d。以紊动能表征水体扩散能力,COD和氨氮降解系数与水体扩散能力显著相关;COD和TP降解系数与沉降能力显著相关;复氧-耗氧能力对三种污染物降解过程的关联性较弱。基于上述结果提出了提升贾鲁河中牟段污染物降解系数可从合理调控闸坝开合方式、控流截污等途径入手的建议。 (3)通过基因测序发现，α多样性指数表现为FR大于BE,HI小于LO;硅藻属(Bacillariophyta)为贾鲁河中牟段的第一优势菌属，不同功能的菌属在FR与BE及HI与LO间具有空间差异性;非度量多维尺度分析(NMDS)显示β多样性仅在HI与LO间存在显著差异;微生物群落差异在属水平上受河道纵向距离、闸坝数量与环境变量影响，环境变量为主要影响因素，环境变量中溶解氧、ORP与流速是影响生物群落空间差异的主要环境因子。此外，三种污染物的降解与微生物群落关联性存在差异，氨氮降解与微生物群落关联性最大，TP降解与微生物群落关联性最小，COD介于两者之间。基于上述结果提出了提高贾鲁河中牟段污染物降解系数可从有效抑藻、改善生境等途径入手的建议。
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