“人造洪峰”期間黃河入海重金屬變異及影響因素研究

《“人造洪峰”期間黃河入海重金屬變異及影響因素研究》是依託中國海洋大學，由劉明擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：“人造洪峰”期間黃河入海重金屬變異及影響因素研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉明
• 依託單位：中國海洋大學

中文摘要

黃河調水調沙“人造洪峰”深刻改變了黃河入海水沙的輸送狀態，進而影響重金屬的搬運形式和通量，對脆弱的河口生態環境造成潛在的威脅。然而迄今為止對“人造洪峰”引起的重金屬輸送的變異及其控制因素尚不清楚。為此，本申請項目擬針對“人造洪峰”階段性排水、排沙的特徵，選取中游水庫下泄控制水文站（花園口站）和入海控制水文站（利津站），開展水體、懸浮體樣品和水文數據的採集與分析工作，查明黃河入海重金屬在顆粒態、溶解態間的配比和顆粒態重金屬的賦存相態，估算重金屬入海通量；通過對洪峰時期入海水體物理化學性質、懸浮泥沙屬性與重金屬輸送特徵關係的分析，以及花園口站和利津站重金屬輸送差異的對比研究，闡明“人造洪峰”期間入海重金屬輸送變異的主控因素，構建入海重金屬輸送特徵對洪峰不同階段的回響關係。預期成果可為黃河下游、河口和近海環境保護提供科學支持，並為最佳化黃河調水調沙方案提供參考。

結題摘要

自2002年開始實施的黃河調水調沙，深刻改變了黃河入海水沙的輸送狀態，進而影響重金屬的搬運形式和通量，對河口以及渤海的生態環境產生深遠影響。本項目通過對“人造洪峰”前後、行洪、排沙及洪峰末期等不同階段黃河入海重金屬的研究，結合小浪底水庫和黃河口沉積物的調查分析，查明了洪峰不同階段重金屬的輸送形態、入海通量和主要來源，構建了重金屬輸送的源匯過程及其對洪峰階段性過程的回響關係，闡明了制約洪峰期間重金屬輸送的影響因素。結果表明，該期間黃河入海物質組成、重金屬及同位素、有機碳氮及其同位素等的輸送與來源等與調水調沙實施階段有著良好的回響關係。在調水調沙第一階段入海徑流量和懸沙濃度較高，懸浮沉積物粒徑增大，溶解態和顆粒態重金屬含量較高；第二階段水沙通量逐步減小，懸浮沉積物進一步增粗，溶解態和顆粒態重金屬含量持續減小。2015年該階段黃河入海重金屬通量占到全年的42.4%~54.2%，重金屬輸送以顆粒態為主。溶解態重金屬不僅繼承了中上游水庫的特徵，也受到了下遊河道沉積物釋放的影響，顆粒態重金屬則以下遊河床沖刷來源為主。小浪底水庫、利津站、黃河口沉積物中Pb同位素組成均符合黃河源Pb演化規律，在調水調沙前期和後期，受到中上游沉積物來源影響，含量和同位素組成較高；在調水調沙中間的主要時段，Pb主要來自洪水對下遊河床的沖刷。2018年調水調沙期間，POC與PN含量隨著輸沙量的增大和洪峰的到來，含量迅速升高，δ13C發生較大負偏，與下遊河道的粗顆粒植物碎屑沖刷有關；第二階段POC與PN始終保持較高水平，主要來自小浪底水庫沉積物；末期明顯下降並基本穩定。調水調沙期間重金屬的搬運特徵受到黃河水沙通量、沉積物性質（碳酸鹽含量、礦物組成、有機碳氮組成）等的重要影響。本研究對認識強人類活動影響下大河流域-海岸帶之間的物質交換作用及重金屬的“源-匯”過程具有重要的科學價值，可為黃河下游、河口以及近海海洋環境的可持續發展提供科學依據。