劉楊, 孫輝,2, 李鑫, 陳玉雯

(1.四川大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程系,成都 610065; 2.四川省土壤環(huán)境保護(hù)工程技術(shù)中心,成都 610065)

水庫(kù)作為調(diào)節(jié)、儲(chǔ)存和控制水資源的人工系統(tǒng),有其獨(dú)特的水文學(xué)特征,水庫(kù)蓄水后將產(chǎn)生一系列復(fù)雜的連鎖反應(yīng)。水庫(kù)除影響水量年出口率外,還調(diào)節(jié)溶解物和顆粒物部分的相對(duì)占比[1],改變河流原有能量場(chǎng)、生物場(chǎng)和化學(xué)物質(zhì)場(chǎng),干擾庫(kù)區(qū)物質(zhì)循環(huán)[2-3]。近幾十年來(lái),為了滿足日益增長(zhǎng)的供水、發(fā)電和防洪需要,世界范圍內(nèi)人工水庫(kù)的建設(shè)急劇增加,預(yù)計(jì)到2050年,人工水庫(kù)建成面積將以每年1.2%的速度從4×105km2擴(kuò)大到近1×106km2[4]。已有研究報(bào)道,因水庫(kù)大壩的攔截滯留效應(yīng),世界沿海水域的沉積物流入減少了20%[5]。水庫(kù)建設(shè)還可能對(duì)水質(zhì)和自然生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力產(chǎn)生一定的負(fù)面影響,如水庫(kù)大壩在蓄水層中截留分解植被、從沉積物中釋放磷、比典型的天然湖泊擴(kuò)散污染物的速度慢等[6-7]。很多水庫(kù)都因水深、流動(dòng)性差、點(diǎn)源非點(diǎn)源多相污染物復(fù)雜傳輸?shù)?存在一定富營(yíng)養(yǎng)化或污染問(wèn)題[8-9]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市化進(jìn)程的加快,水質(zhì)性缺水問(wèn)題日漸突出,水庫(kù)已成為我國(guó)多數(shù)城市地區(qū)的重要飲用水水源地,是地表飲用水源的重要組成部分,關(guān)乎人類健康和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。對(duì)水源型水庫(kù)水質(zhì)的要求高,但對(duì)其開(kāi)展的系統(tǒng)研究和采取的有效控制措施有限。人類活動(dòng)產(chǎn)生的污染物隨地表徑流和大氣沉降等方式進(jìn)入水體,使污染嚴(yán)重的水庫(kù)不能再繼續(xù)供水。目前，水庫(kù)攔截對(duì)地表水溶質(zhì)輸運(yùn)特征及其生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程的系統(tǒng)性研究鮮見(jiàn)報(bào)道,然而受到的關(guān)注卻日益增強(qiáng)。因此,本文對(duì)水庫(kù)系統(tǒng)溶質(zhì)運(yùn)移的生物地球化學(xué)過(guò)程進(jìn)行梳理,以期為水生態(tài)環(huán)境特征的研究、保護(hù)和改善水源水質(zhì)提供理論借鑒。

1 水庫(kù)對(duì)地表水溶質(zhì)的沉淀效應(yīng)

1.1 水庫(kù)對(duì)重金屬的沉淀效應(yīng)

由于重金屬普遍具有毒性、污染持久性、生物蓄積性,而使環(huán)境重金屬污染受到人們的廣泛關(guān)注[10]。重金屬通過(guò)不同的方式和過(guò)程(如降水、徑流、大氣沉積、遷移、吸附、點(diǎn)泄漏等)進(jìn)入地表水,一部分水溶性重金屬被懸浮在水體中的顆粒物所吸附,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間絮凝,然后沉淀累積在底泥中[11]。由于沉積的重金屬在沉積物、沉積物-水界面發(fā)生交換、溶解或者再懸浮,該過(guò)程導(dǎo)致底泥中重金屬富集以及向水體的再釋放,這可能影響到一些種類的重金屬在河流中傳輸?shù)倪^(guò)程和通量。

水庫(kù)對(duì)流經(jīng)河流中的重金屬具有沉淀效應(yīng)。金曉丹等[12]研究發(fā)現(xiàn),水庫(kù)區(qū)域水體中As、Fe、Cr、Pb的沉降率分別為41%、79%、47%、23%;在墨西哥的Alzate水庫(kù)中,Zn從上游到下游的分布特征是在Lerma河入口濃度最高、壩前附近濃度最低,其他重金屬如Cu、Fe、Cr和Pb的濃度也表現(xiàn)出明顯的沿程下降的特征[13]。這表明水庫(kù)對(duì)水體輸入重金屬具有自凈效應(yīng),一部分重金屬沉降到底泥的過(guò)程使水體中重金屬的濃度降低。水體中重金屬的沉積速率隨河流水力情況而變化[14],當(dāng)上游來(lái)水量小或水庫(kù)蓄水完成時(shí),水庫(kù)流速降低，導(dǎo)致吸附溶解性重金屬的懸移質(zhì)沉降作用增強(qiáng),再懸浮作用減弱,從而有利于水體中重金屬濃度降低。盡管因水庫(kù)沿程的水動(dòng)力學(xué)特征差異和沉積過(guò)程分異,導(dǎo)致從壩前到庫(kù)尾的底泥中重金屬含量存在差異,但是底泥(沉積物)不可避免地成為了湖庫(kù)水體系統(tǒng)中重金屬的重要“匯”。底泥和上覆水體之間存在溶解和解析等過(guò)程,導(dǎo)致底泥中的重金屬再次進(jìn)入水體,這使得底泥成為上覆水體的潛在重金屬源。盡管底泥中重金屬釋放的強(qiáng)度和通量取決于水庫(kù)的水動(dòng)力學(xué)條件、底泥物質(zhì)生物地球化學(xué)過(guò)程和水庫(kù)環(huán)境條件,但是目前針對(duì)重金屬在沉積物(底泥)和上覆水體之間的遷移還缺乏比較系統(tǒng)的定量評(píng)估[15]。

1.2 水庫(kù)對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的沉淀效應(yīng)

水庫(kù)是水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)沉積的重要場(chǎng)所,當(dāng)河流進(jìn)入庫(kù)區(qū),水流流速減緩,水力停留時(shí)間增長(zhǎng),導(dǎo)致河流沖入水庫(kù)的大量顆粒態(tài)養(yǎng)分負(fù)荷懸浮在地表水中或通過(guò)沉淀作用轉(zhuǎn)移至庫(kù)區(qū)沉積物中[16]。由于營(yíng)養(yǎng)鹽沉降過(guò)程的復(fù)雜性,而沉積物(底泥)又可通過(guò)非生物吸附、生物吸收、有機(jī)物分解或還原釋放回水體來(lái)保留-釋放營(yíng)養(yǎng)鹽類物質(zhì),因此,水庫(kù)中營(yíng)養(yǎng)鹽總輸出量可能會(huì)極大偏離營(yíng)養(yǎng)鹽總輸入量負(fù)荷,從而充當(dāng)營(yíng)養(yǎng)鹽物質(zhì)的“匯”或“源”。

水庫(kù)蓄水后水動(dòng)力條件的改變使?fàn)I養(yǎng)鹽類物質(zhì)也會(huì)加速沉積。研究顯示,青草沙水庫(kù)對(duì)長(zhǎng)江來(lái)水水質(zhì)有較強(qiáng)的水體自凈功能,其營(yíng)養(yǎng)鹽中總磷、總反應(yīng)磷、總非反應(yīng)磷的沉降率分別為69.28%、80.38%、41.24%,營(yíng)養(yǎng)鹽中總氮、硝酸氮和氨氮的沉降率分別為43.44%、45.71%和40.00%[12]。上游輸入到鐵門水庫(kù)的營(yíng)養(yǎng)鹽已經(jīng)很少,是水庫(kù)內(nèi)部生物和非生物過(guò)程對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的滯留沉淀效應(yīng)導(dǎo)致下游營(yíng)養(yǎng)鹽輸出通量的減少,而不是蓄水規(guī)?？刂茽I(yíng)養(yǎng)鹽的收支[17]。由于水體中顆粒態(tài)磷遠(yuǎn)多于可溶性磷,因此磷主要是通過(guò)沉積和掩埋作用被去除。水庫(kù)中大約60%的磷是通過(guò)沉積作用被去除掉的,具體表現(xiàn)為被藻類吸收或被懸浮物質(zhì)吸附；總磷、無(wú)機(jī)磷和有機(jī)磷的平均沉積速率在水庫(kù)進(jìn)水口處最高,在大壩出水口處最低[18]。

2 水庫(kù)對(duì)地表水溶質(zhì)的轉(zhuǎn)化

2.1 水庫(kù)對(duì)氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽的轉(zhuǎn)化效應(yīng)

地表水系中的氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽在輸移過(guò)程中,會(huì)發(fā)生形態(tài)變化,例如,無(wú)機(jī)物—有機(jī)物與溶解顆粒物之間的轉(zhuǎn)化,或者從水系中被去除,這些過(guò)程對(duì)水庫(kù)中自養(yǎng)浮游生物、水生植物和異養(yǎng)微生物都有重要作用[19]。一般來(lái)說(shuō),水庫(kù)蓄水后地表水停滯較長(zhǎng)時(shí)間,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在水體的輸移過(guò)程中會(huì)經(jīng)物理過(guò)程和生物過(guò)程轉(zhuǎn)化,對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽循環(huán)產(chǎn)生干擾[16]。水庫(kù)攔截時(shí)間越長(zhǎng),營(yíng)養(yǎng)水平就會(huì)逐漸增高,其演化水平也越高[20]。

由于庫(kù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育,水體中氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽將產(chǎn)生一系列連鎖反應(yīng),使下游物質(zhì)輸出量減少。三峽水庫(kù)上游輸入的溶解態(tài)無(wú)機(jī)氮和磷部分被浮游植物通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化為顆粒態(tài)有機(jī)氮和磷,據(jù)估算,水庫(kù)對(duì)溶解態(tài)氮和溶解態(tài)磷的轉(zhuǎn)化率分別為2%～7%和13%～42%[21]。大量懸沙在被攔截沉降的過(guò)程中,使得在三峽庫(kù)區(qū)生成的顆粒態(tài)氮、磷,以及由溶解態(tài)氮、磷轉(zhuǎn)化而來(lái)的生物有機(jī)態(tài)氮、磷被持留,從而使向海洋輸送的氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽的通量減少。水庫(kù)下游處的硝酸鹽濃度一般都有所降低,雖然大幅降低的情況只發(fā)生在個(gè)別水庫(kù)[2]。磷在生物新陳代謝過(guò)程中起重要作用,對(duì)于富營(yíng)養(yǎng)化的水庫(kù),即使控制了外源污染,也不可能很快恢復(fù)到污染前的狀態(tài)。原因在于,水體可溶性磷含量并不高,不同形態(tài)的磷又可以相互轉(zhuǎn)化,沉積在底泥中的大量磷會(huì)釋放到水體中[22]。三峽全庫(kù)區(qū)在枯水期和豐水期,泥沙輸運(yùn)系數(shù)、顆粒磷輸運(yùn)系數(shù)都小于1,說(shuō)明兩個(gè)時(shí)期庫(kù)區(qū)輸沙量和顆粒磷因重力或泥沙沉降滯留明顯,也說(shuō)明庫(kù)區(qū)溶解態(tài)磷被泥沙吸附轉(zhuǎn)化為顆粒磷的作用更強(qiáng)[23]。

2.2 水庫(kù)對(duì)碳的轉(zhuǎn)化效應(yīng)

水庫(kù)的建設(shè)在區(qū)域尺度上能增加有機(jī)質(zhì)沉降,因此造成的水體碳形態(tài)轉(zhuǎn)化及庫(kù)區(qū)沉積物中有機(jī)碳礦化對(duì)碳循環(huán)和輸移有強(qiáng)烈的影響。水庫(kù)在許多情況下被視為大氣中CO2的人為碳源[24],其單位面積排放的CO2比天然湖泊的多[25],水庫(kù)蓄水后淹沒(méi)陸地意味著植被光合作用停止,有機(jī)碳源在植被淹沒(méi)后分解產(chǎn)生大量CO2[26]。影響水庫(kù)碳排放量的因素包括:外源有機(jī)碳輸入、淹沒(méi)土地有機(jī)碳的沉積量和類型、水庫(kù)的年齡和水溫[24]。

溶解性有機(jī)碳含量隨水深的增加而減少,顆粒態(tài)有機(jī)碳含量隨水深的增加而增加,向沉積物貢獻(xiàn)大量碳,水庫(kù)對(duì)碳轉(zhuǎn)化有重要影響。據(jù)估算,水庫(kù)沉積物每年可固定0.16～0.2 pg有機(jī)碳,這一數(shù)量可能還被低估了[27-28]。研究顯示,沉積物有機(jī)碳礦化和地表水CO2分壓測(cè)量值之間存在正相關(guān)關(guān)系,相比水庫(kù)壩尾河流入口及庫(kù)中過(guò)渡區(qū)域而言,離大壩最近的地方CO2的飽和度最低[29],沉積物中有機(jī)碳的礦化約占水庫(kù)釋放到大氣中CO2的28%,因此,沉積物的礦化率對(duì)水體向大氣排放的CO2量有重要影響。在曼索水庫(kù)的3個(gè)不同區(qū)域中,有機(jī)碳礦化平均速率約100 mg/(m2·d),整個(gè)水庫(kù)的面積約360 km2,則每年從沉積物向水中釋放的碳約13 Gg[30]。天然湖泊中的CO2分壓與溶解性有機(jī)碳(Dissolved Organic Carbon,DOC)濃度之間呈正相關(guān),說(shuō)明夏季湖泊CO2排放的主要來(lái)源是上層湖水中DOC的礦化作用,但在水庫(kù)中CO2的主要來(lái)源是沉積物而不是湖水[31]。

3 水庫(kù)對(duì)地表水溶質(zhì)的傳輸效應(yīng)

3.1 水庫(kù)對(duì)氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽的傳輸效應(yīng)

水庫(kù)的修建極大程度上改變了河流的水文及水動(dòng)力狀況,導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)鹽輸運(yùn)發(fā)生顯著變化。水體中氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在傳輸過(guò)程中的持流和去除主要通過(guò)沉積掩埋、初級(jí)生產(chǎn)者(藻類及水生植物)的吸附和氮的反硝化作用實(shí)現(xiàn);顆粒物攜帶的氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽則會(huì)加速沉積,臨時(shí)或永久埋藏在水庫(kù)中,可降低水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度[32]。相反,一些沉積物在生物擾動(dòng)、水體自身和外界環(huán)境的影響下,也會(huì)發(fā)生再懸浮,重新釋放營(yíng)養(yǎng)鹽到水體中。在水庫(kù)庫(kù)尾到壩前的連續(xù)水體中,營(yíng)養(yǎng)鹽負(fù)荷率和持留率共同決定其營(yíng)養(yǎng)鹽的濃度[33],水庫(kù)對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的輸出特征也顯示了上下游營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)變化和水體輸送之間的關(guān)系。

水庫(kù)對(duì)河流營(yíng)養(yǎng)鹽具有明顯的稀釋作用,是主要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)庫(kù)。資料顯示,在馬恩、塞納、奧布3個(gè)水庫(kù)中,硝酸鹽、磷酸鹽的持留和消除作用都很明顯,硝酸鹽和磷酸鹽的持留率分別占到輸入通量的40%和60%[34]?？偭住⒖?cè)芙庑粤?、顆粒磷含量從上游河段到下游呈下降趨勢(shì),原因在于隨著流速的下降,顆粒磷沉降導(dǎo)致總磷濃度下降[35]。長(zhǎng)江口青草沙水庫(kù)水體磷的最高濃度點(diǎn)在庫(kù)尾后,庫(kù)區(qū)內(nèi)濃度從上游到下游依次下降,最低濃度出現(xiàn)在壩前區(qū)域[12]。磷在水庫(kù)的停留時(shí)間受沉積物-水界面磷的遷移轉(zhuǎn)化速率、生物可利用性速率和水體磷沉降過(guò)程等的影響,作為“源”和“匯”的沉積物對(duì)磷的吸附和釋放能力與環(huán)境條件有密切的關(guān)系。顆粒態(tài)磷在輸送過(guò)程中,由于物理、化學(xué)和生物作用,其賦存形態(tài)發(fā)生變化,鐵錳結(jié)合態(tài)磷和鋁氧化合物結(jié)合態(tài)磷在氧化還原條件或pH值變化幅度較大環(huán)境下,會(huì)與碳酸鈣發(fā)生共沉淀[36-37]。水庫(kù)中部分顆粒物在重力作用下隨距離的遷移逐漸沉降,與珠海大境山水庫(kù)總磷沉降速率在進(jìn)口高、出口低的結(jié)論相似[18]。對(duì)英國(guó)伊普斯維奇線型水庫(kù)的研究也發(fā)現(xiàn),沿著水流流動(dòng)方向總磷含量是在下降的[38]。氮在水庫(kù)中的傳輸同樣是一個(gè)復(fù)雜的生物化學(xué)過(guò)程。硝酸鹽是氮進(jìn)入水庫(kù)的主要形式;水庫(kù)對(duì)氮也具有水體自凈功能,能降低氮在庫(kù)區(qū)的濃度;硝化和反硝化作用是氮遷移和交換的主要形式[39]。

3.2 水庫(kù)對(duì)碳的傳輸效應(yīng)

人們一直努力探索水庫(kù)的碳循環(huán),然而,碳傳輸?shù)穆窂胶头绞教貏e是與水庫(kù)沉積物相關(guān)的方面仍不確定,外來(lái)碳的流入、輸送與埋藏在水庫(kù)沉積物中有機(jī)碳礦化的比例關(guān)系尚未得到很好的量化[40]。水庫(kù)中隨水流進(jìn)入沉積物的有機(jī)碳有3種主要遷移方式:被好氧或厭氧細(xì)菌礦化,并以CO2和CH4的形式釋放回水體;在水體中重新懸浮和礦化;永久埋藏在沉積物中,這個(gè)過(guò)程會(huì)影響水庫(kù)系統(tǒng)作為溫室氣體的碳凈匯或碳源對(duì)大氣的整體作用[41]。水體內(nèi)部生物光合作用、呼吸作用及有機(jī)質(zhì)的降解礦化過(guò)程, 也會(huì)影響水體碳的輸移循環(huán)。

溶解性無(wú)機(jī)碳(Dissolved Inorganic Carbon,DIC)是水體中最重要的碳組分,占比最大[30]。由于受到梯級(jí)水壩攔截的影響,水流進(jìn)入庫(kù)區(qū)后水勢(shì)相對(duì)平緩,水量較大,加之水庫(kù)內(nèi)部水生植物的光合作用,必將對(duì)河流攜帶進(jìn)來(lái)的DIC起到稀釋作用,因此,DIC含量從水庫(kù)上游到下游整體上呈減少趨勢(shì)。同時(shí),由于水庫(kù)內(nèi)部過(guò)程的影響,表層水體主要以光合作用為主,使得大量CO2被吸收,而下層水體以呼吸作用為主,導(dǎo)致溶解CO2增加,所以表層水體的DIC含量較下層水體的低,但這一現(xiàn)象會(huì)隨著河流遠(yuǎn)離庫(kù)區(qū)而不斷減弱[42]。

3.3 水庫(kù)對(duì)重金屬的傳輸效應(yīng)

在水環(huán)境中,重金屬分布主要表現(xiàn)為水溶性、膠態(tài)、懸浮態(tài)和沉積相,自然分解過(guò)程并不能去除重金屬,通常是被生物體或其他化合物富集在沉積物中[43]。然而重金屬不能永遠(yuǎn)被固定在沉積物中,隨著水體物理化學(xué)特征的變化,部分被固定的重金屬能通過(guò)有機(jī)質(zhì)礦化和一系列生物過(guò)程重新進(jìn)入水體[44],導(dǎo)致水體二次污染,降低水體功能,通過(guò)食物鏈累積,甚至?xí)a(chǎn)生生物毒性效應(yīng)。

受庫(kù)區(qū)水位周期性漲落的影響,消落區(qū)將呈現(xiàn)夏季出露、冬季覆水的反季節(jié)干濕交替狀態(tài),伴隨水庫(kù)消落過(guò)程的進(jìn)行,不同重金屬元素會(huì)以不同方式發(fā)生形態(tài)組成的變化,從而影響水庫(kù)對(duì)重金屬的傳輸。雖然目前對(duì)三峽庫(kù)區(qū)消落區(qū)水體重金屬含量有較多研究,但對(duì)沉積于消落區(qū)的沉積物重金屬遷移轉(zhuǎn)化還沒(méi)有相關(guān)報(bào)道。消落區(qū)沉積物重金屬具有活化并向水體遷移的趨勢(shì),Cu、Pb、Cd、Cr的平均遷移率分別為30.50%、26.10%、33.50%和11.77%,但消落區(qū)重金屬的輸移尚不足以影響庫(kù)區(qū)水質(zhì),水體重金屬含量較低[45]。

3.4 水庫(kù)對(duì)持久性有機(jī)污染物的傳輸效應(yīng)

持久性有機(jī)污染物(Persistent Organic Pollutants，POPs)普遍具有致畸、致癌、致突變性效應(yīng),在環(huán)境中殘留會(huì)對(duì)人體健康和生態(tài)系統(tǒng)造成重大負(fù)面影響,加之POPs具有較高的生物穩(wěn)定性和脂溶性,極易貯存在生物體內(nèi)的脂肪組織中,可通過(guò)食物鏈及生物富集作用進(jìn)一步擴(kuò)散和富集,水生生物(如魚(yú)類)體內(nèi)的富集倍數(shù)很高,進(jìn)而威脅到人類[46]。我國(guó)持久性有機(jī)污染物排放量大面廣,環(huán)境和健康風(fēng)險(xiǎn)突出。

水庫(kù)在對(duì)持久性有機(jī)污染物的傳輸中,一定程度上會(huì)起到緩沖稀釋的作用。在對(duì)濟(jì)南市南部臥虎山水庫(kù)水體中含氯POPs(多氯聯(lián)苯和有機(jī)氯農(nóng)藥)的研究中發(fā)現(xiàn),豐水期水庫(kù)上游含量最低(5.351 5 ng/L),水庫(kù)出水口的總殘留量(6.351 1 ng/L)低于水庫(kù)中心水樣的(7.039 6 ng/L);枯水期水庫(kù)上游的殘留量(1.621 8 ng/L)高于出水口的(1.618 7 ng/L)和高于中游區(qū)域的(1.431 2 ng/L)。豐水期雨水充足,日溫度高,有利于污染物在環(huán)境和水體中的遷移,枯水期水體經(jīng)常處于好氧狀態(tài),所以豐水期POPs的遷移和殘留高于枯水期的[47]。關(guān)于水庫(kù)中新出現(xiàn)污染物(Emerging Pollutants,EPs)的行為和現(xiàn)狀資料很少,在Guarapiranga水庫(kù)中雨季共檢測(cè)到31種EPs和農(nóng)藥,旱季共檢測(cè)到27種EPs和農(nóng)藥,在水庫(kù)中呈梯級(jí)變化,從庫(kù)尾到壩前濃度逐漸降低,但不同季節(jié)其存在和濃度呈現(xiàn)出不同模式,并不總與人類活動(dòng)的影響直接相關(guān),其可能原因是水庫(kù)水量的季節(jié)性變化等影響擴(kuò)散源的污染輸入。改變水庫(kù)水動(dòng)力學(xué),及物理、化學(xué)和生物過(guò)程等也會(huì)導(dǎo)致污染物降解或消除速度不同[48]。

4 結(jié)論

1)水庫(kù)對(duì)地表水中溶質(zhì)運(yùn)移過(guò)程的生物地球化學(xué)行為影響顯著,河流中部分重金屬、顆粒態(tài)營(yíng)養(yǎng)鹽在流經(jīng)水庫(kù)的過(guò)程中會(huì)沉淀下來(lái)被持留,部分被持留的會(huì)再懸浮重新進(jìn)入水體,因此會(huì)減少河流向下游的物質(zhì)輸出。水庫(kù)中溶解態(tài)氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽、碳、持久性有機(jī)污染物在運(yùn)移過(guò)程中會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜的連鎖反應(yīng)被轉(zhuǎn)化或者去除,仍然會(huì)減少下游物質(zhì)的輸出通量,水庫(kù)的“源”“匯”角色可能會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化。

2)人類活動(dòng)已成為河流物質(zhì)輸送的重要干擾因素,河流水生態(tài)化學(xué)環(huán)境逐步受其嚴(yán)重影響,常伴隨水庫(kù)污染和富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。然而,關(guān)于水庫(kù)如何影響河流營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、重金屬等的遷移轉(zhuǎn)化,從而影響河口、下游的物質(zhì)流量,這些方面的系統(tǒng)研究甚少。水庫(kù)的捕獲轉(zhuǎn)化機(jī)制、沉積物-水界面實(shí)際吸附-解析的反應(yīng)機(jī)制復(fù)雜,尚待深入研究。