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澜沧江流域蕴含着丰富的水能和生物资源。随着流域内水电建设以及人为活动的影响,改变了流域内原有的水文及水生态条件,进而改变了流域内生源物质(氮、磷、碳、硅)的循环过程。因此研究澜沧江流域内各形态氮素的分布及影响因素,水库建设对各形态氮素循环的影响机制,对流域内梯级水库生态系统维护具有重要的意义。本文以澜沧江流域云南段为研究对象,分别于2017夏季以及2018年冬季,对流域进行了全方位的野外采样及监测分析:分析了流域内环境因子及各形态氮素浓度的分布规律;分析了不同样品稳定同位素值的分布规律;通过质量守恒原理对澜沧江流域不同断面氮污染来源进行了定量计算;利用同位素分馏机制分析了大坝建设对流域内氮素迁移转化的影响。本文对于缓解流域内环境污染,及从源头上缩减污染源的输入具有重要的意义。本文的具体工作及成果如下:(1)流域内上、下游断面各环境因子指标变化较大,从水温上来看,上游段水温在3.75~15.63℃之间,下游段水温在10.31~31.68℃之间,下游段水温较高,且冬夏水温差异较小,水温的变化主要受气温变化,及梯级水库带来的滞温及水温均化效应的影响;流速分布较广,在0.07~0.62m·s-1之间,上游自然河道段内流速较大,平均流速为0.36 m·s-1,下游河面宽度增大,且水库建设拦截水体降低流速,导致下游水库段内流速明显降低,平均流速为0.15m·s-1;从浊度分布上看,上游自然河道段内浊度较高,在8.55~28.70NTU之间,下游段由于水体总量变大,同时水库建设导致悬浮物沉降,浊度在0.23~6.74NTU间,较上游段面明显降低;叶绿素a无明显变化规律,上游自然河道段内叶绿素a值在0.41~2.30μg·L-1之间,下游水库段内大坝的建设使得水体滞留时间增大且大坝滞留的有机质有利于藻类的繁衍,导致下游段叶绿素a浓度上升,值在0.85~10.21μg·L-1间。水库的建设改变了下游断面原有的水文及水动力条件,从而影响下游段水生态活动,打破了流域内生态系统原有的连续性,使得上下游各环境指标产生较大变化。(2)澜沧江流域1月份水体总氮在0.33~1.76mg·L-1之间变化,其中硝氮浓度在0.11~1.12mg·L-1之间,6月份总氮在0.22~0.95mg·L-1之间,其中硝酸盐浓度在0.11~0.50mg·L-1。流域内各溶解氮素浓度在两个季度内均呈现沿程增加的趋势,流域内沿程氮污染逐渐加重。(3)流域内悬浮颗粒物氮同位素值在2.3‰~15.6‰之间,夏季同位素丰度明显重于冬季,两个季节内氮同位素值均延程增大;悬浮颗粒物的碳同位素值在-28.61‰~-23.21‰之间,两个季度碳同位素值呈现变轻的趋势。来源计算结果表明,自然河道段内上游断面悬浮颗粒物的输入以及岸边土壤有机质为水体中悬浮颗粒物的主要来源,分别占到总来源的33.7%与34.3%;下游水库段内影响悬浮颗粒物的主要因素为生活污水和上游断面输入,二者分别占总来源的28.0%、25.2%,同时沿程存在生活污水排放增加的趋势。(4)硝酸盐中氮同位素值在2.1‰~6.2‰之间,沿程呈增大趋势,硝酸盐中氧同位素值在4.0‰~8.4‰间波动,沿程呈现变轻的趋势。来源计算结果表明:上、下游两个断面内硝酸盐构成存在差异,上游自然河道段内上游断面输入的硝酸盐和土壤是影响硝酸盐的主要因素,二者的平均贡献率分别文35.5%、30.4%,影响下游水库段硝酸盐组成的主要来源为生活污水和上游断面输入的硝酸盐,二者占到下游段总贡献率的25.5%、26.9%。(5)通过计算硝酸盐中氮氧同位素的△δ15N∶△δ18O值发现上游自然河道段内水中硝酸盐的△δ15N∶△δ18O值在-0.244~0.394之间,表明上游段受到同化、硝化反硝化的作用较小;下游水库段△δ15N∶△δ18O值在-1.98~3.33之间,且其值均与0值相差较大,其中苗尾、糯扎渡、大朝山、景洪这四个水库△δ15N∶△δ18O大于0,存在较明显反硝化作用,起到氮“汇”的作用;功果桥、小湾、漫湾这三个水库△δ15N∶△δ18O小于0,存在明显的硝化及固氮的过程,呈现出氮“源”的作用。(6)反硝化作用在苗尾、糯扎渡、大朝山、景洪这四个水库中对氮同位素的分馏作用在1.91‰~3.33‰对氧同位素的分馏作用在-4.5‰~-1.49‰,在祛除分馏作用影响的条件下利用多元混合模型对坝前水体各来源进行分析,结果表明不同水库中反硝化作用的影响不同,在苗尾、糯扎渡、大朝山、景洪这四个水库中硝酸盐主要受到反硝化作用及生活污水的影响,二者所占平均的比率分别为36.9%与21.9%,其中不同水库间反硝化作用的影响差别较大,其值在19.1%~65.4%之间。(7)不同断面水体中气泡氮气含量在0.41~3.21mmol·L-1之间,表层水体中气泡氮气的浓度在均高于底层气泡中氮气的浓度;水体气泡中氮气的氮同位素值在10.64‰~20.28‰之间,表层气泡中氮气的氮同位素值均低于底层氮气同位素值。(8)苗尾、黑惠河与大朝山这几个点位中,中层及表层水体存在明显的反硝化作用,反硝化对表层氮气的贡献量分别为41.7%、41.7%、35.5%;功果桥水库中反硝化作用贡献量为9.8%,该点表层氮气主要来源为沉积物反硝化的氮气,其贡献率为78.0%;小湾的反硝化作用较弱,空气中沉降的氮气是该点表层氮气的主要来源占到总来源的48.3%。(9)上游游自然河道段内,水体中硝酸盐及有机氮的主要去路为输出和沉降,断面内的脱氮反应主要发生在潜流带中,同时水体流速较大,滞留时间较短,同时水温较低,溶解氧含量较高,水体中脱氮作用较小。水库建成后,大量有机氮沉积、潜流交换减弱,加之水深增大、水体分层凸显、浮游植物颗粒增多,理论上脱氮将重点在沉积物-水界面、水体中浮游植物颗粒甚至水体好氧/厌氧微生物上发生,且脱氮机制也将发生本质改变。