分层型水库暴雨潜流诱导内外源耦合铁锰污染
The coupled internal and external source pollution by storm-flow induced density stratification in Xi’an Jinpen reservoir作者机构：西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西省环境工程重点实验室西安710055 西安建筑科技大学环境与市政工程学院西北水资源与环境生态教育部重点实验室西安710055 西安建筑科技大学陕西省水污染控制与水质安全保障协同创新中心西安710055 西安建筑科技大学秦岭水源地水质陕西省野外科学观测研究站西安710055
出 版 物：《环境科学学报》 (Acta Scientiae Circumstantiae)
年 卷 期：2024年第44卷第11期
页 面：193-204页
核心收录：
基 金：国家重点研发计划(No.2022YFC3203602) 国家自然科学基金(No.52200023) 陕西省自然科学基础研究计划项目(No.2022JQ-504) 中国博士后科学基金面上项目(No.2021M702552)
摘 要：汛期暴雨径流入库过程含大量污染物的入流在水库水体密度分层的影响下,以层间流或底部潜流的形式进入库区,对水体、沉积物环境及污染物形态分布产生显著影响,并诱发了外源输汇入-内源加剧的耦合污染.本研究以西安金盆水库为例,对汛期暴雨径流潜流过程水质及沉积物进行了监测,探究潜流内外源耦合污染条件下的水质响应.结果表明:暴雨径流潜流过程,大量颗粒态污染物随径流潜入库区,潜流层浊度由15 NTU增加至274 NTU;铁、锰含量由0.19 mg·L^(-1)和0.03 mg·L^(-1)突增至4.93 mg·L^(-1)和0.17 mg·L^(-1),其中汇入后颗粒态铁锰占比分别为90.5%和96.7%.潜流入库过程同时对金盆水库水体热分层产生显著影响,其中表层水体由21.21℃降低至17.74℃,潜流层温度由9.99℃上升至13.36℃,等温层厚度由10 m降低至5 m,等温层以上水体温差由11.22℃降至4.38℃;潜流携带颗粒态污染物显著增强了底部水体厌氧环境.颗粒态污染物的沉降对表层沉积物污染分布产生显著影响,并加剧了还原性铁锰释放通量:表层沉积物中总铁总锰含量分别由15.25 g·kg^(-1)增长至21.09 g·kg^(-1)和0.94 g·kg^(-1)增长至0.97 g·kg^(-1).新形成的表层沉积物中可交换态占比由14.7%~23.0%升至21.6%~26.1%;表层沉积物中铁锰释放通量分别由0.170 mg·m^(-2)·d^(-1)和5.149 mg·m^(-2)·d^(-1)增长至0.889 mg·m^(-2)·d^(-1)和19.228 mg·m^(-2)·d^(-1).在内外源耦合污染条件下导致水质恶化迅速且持久,同时促进沉积物内源释放,增加水体二次污染风险,因此降低水中颗粒物浓度和提高底部溶解氧是汛期水质保障的关键措施.
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