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在喀斯特高原地区水库中,引起水体富营养化的主导环境因子在不同时期的差别较大,由于人类的不合理的开发和利用导致水生态系统恶化。控制外源流域水体和沉积物污染是水库生态环境治理的关键,只有针对性地提高入库支流的水质状况,才能有效治理水库的生态环境。本研究以红枫水库和百花水库外源流域为研究对象,通过现场采样、室内检测和水质模型模拟,对水体和沉积物中营养物质和重金属的时空分布特征进行了深入分析与评价;构建水质模型对未来水体变化趋势进行了预测分析,研究结果对控制红枫水库和百花水库外源流域水体污染具有重要意义。论文的主要研究工作和结果如下:(1)水体理化指标、营养盐指标和重金属指标时空分布研究在2018年9月-2019年9月对红枫水库和百花水库外源流域共36个采样点表层水进行采样监测,分析水体理化指标、营养盐指标和重金属指标的时空分布特征,研究结果表明:红枫水库和百花水库外源流域中各理化指标的季节性分布特征表现为水温表现出春夏季高,秋冬季低(两座水库外源流域变化范围为5.10-37.40℃),电导率表现出冬春季高,夏秋季低(两座水库外源流域变化范围为216.00-979.16),溶解氧则为春夏季低,秋冬季高(两座水库外源流域变化范围为2.39-11.25 mg/L)。红枫水库外源流域中麦翁河的总氮和硝态氮浓度最高,羊昌河的亚硝态氮、氨氮和总磷浓度最高,后六河的磷酸根浓度最高,后湖-将军湾区域的高锰酸盐指数和叶绿素浓度最高;后湖-将军湾区域的总氮、硝态氮和亚硝态氮浓度最低,麻线河的氨氮和磷酸根浓度最低,麦翁河的总磷和高锰酸盐指数最低,后六河的叶绿素浓度最低。百花水库外源流域中宋家冲河的硝态氮浓度最高,花桥-岩脚寨区域的叶绿素浓度最高,其余营养指标的浓度最高值均出现在东门河;长冲河的叶绿素浓度最低,麦西河的总磷、磷酸根和高锰酸盐指数浓度最低,其余营养指标的浓度最高值均出现在花桥-岩脚寨区域。红枫水库外源流域中Hg、Zn、Mn和Pb含量相对较高区域分别集中在麦翁河和后六河,而As、Fe和Cd含量相对较高区域则分别集中在后湖-将军湾区域、麻线河和羊昌河。百花水库外源流域中Fe、Mn、Zn、Hg、Pb和Cd含量相对较高区域分别集中在长冲河和东门河,而As含量相对较高区域则集中在宋家冲河;Hg、Mn和Zn含量相对较低区域都集中在宋家冲河(两座水库外源流域水体7种重金属的平均含量从高到低依次Fe>Mn>Zn>As>Pb>Cd>Hg)。(2)水体水质评价研究采用灰色模式识别模型对红枫水库和百花水库外源流域进行水质评价,结果表明:红枫水库外源流域的平均灰色识别模式综合指数最高的是麻线河,最低的是后六河,波动较大的是后六河;百花水库外源流域的平均灰色识别模式综合指数最高的是花桥-岩脚寨区域,最低的是麦西河,波动较大的是东门河。整体来说,红枫水库和百花水库外源流域的灰色识别模式综合指数先下降后上升,这表明外源流域水体中的污染物质浓度下降,水质状况得到改善,但后期水质状况又恶化。(3)沉积物营养盐指标与重金属指标污染特征研究对红枫水库和百花水库外源流域沉积物中的营养盐指标和重金属指标的污染分布进行分析,研究结果显示:两座水库外源流域沉积物中TN含量范围为1249.33-4443.34 mg/kg,TP含量范围为450.91-2701.27 mg/kg,均处于重度污染状态;两座水库外源流域沉积物7种重金属的平均含量从高到低依次Fe>Mn>Zn>As>Pb>Cd>Hg,地积累指数法评价结果表明:红枫水库外源流域总体污染级别依次为Hg>Cu>Ni>As>Pb>Zn>Cd,百花水库外源流域总体污染级别依次为Hg>As>Cu>Ni>Zn>Pb>Cd,污染程度最严重的均是Hg;潜在生态危害指数法评价结果表明:两座水库外源流域Eri平均值排序为Hg>As>Cd>Cu>Pb>Ni>Zn,其中Hg对潜在生态风险指数的贡献率较高,分别为72.82%和96.29%。(4)水质模型构建与预测研究指数平滑模型验证表明,通过红枫水库和百花水库外源流域共36个监测点5个水质参数的预测值与实测值对比,其相对误差均在±20%以内,符合水质模型计算精度的要求(红枫水库外源流域的相对误差范围为-19.99-19.91%,百花水库外源流域的相对误差范围为-19.84-19.98%);预测结果表明,红枫水库外源流域中麦翁河的总氮、氨氮及溶解氧,后六河的总磷及高锰酸盐指数有恶化的趋势;麻线河的总氮、氨氮,羊昌河的溶解氧以及麦翁河的总磷及高锰酸盐指数有好转的趋势;百花水库外源流域中东门河的总氮、氨氮、总磷及高锰酸盐指数,高家河的溶解氧有恶化的趋势;长冲河的总氮、氨氮及总磷,麦西河的溶解氧以及宋家冲河的高锰酸盐指数有好转的趋势。(两座水库外源流域总氮的均值范围是1.54-6.98 mg/L,氨氮的均值范围是0.17-2.16 mg/L,总磷的均值范围是0.05-0.43 mg/L,溶解氧的均值范围是3.97-13.90 mg/L,高锰酸盐指数的均值范围是1.78-9.01 mg/L)。