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科学猜想文集
(389) 《甘肃合水地区500万年古气候分析》之变化分析
甘肃合水地区的古气候，暖季温度不是很高，湿度不是很大，冷季气温不是很低，干燥中帶有一定的湿度，这是植物能四季生长的基本条件。如剑齿象群需要大量植物，三趾马不仅需要大量植物，还是在土壤湿度相对大一些的环境中活动的动物。似双峰骆鸵、安氏鸵鸟是耐旱耐高温的动物，由上述动物综合判断出:合水地区的上述气候应为暖温带气候。170万年的暖温帶气候与今天不太一样。我们再来看看黄万波等科学家对剑齿象生活环境研究，在合水的古河谷边发现一只完整的半躺着的剑齿象骨骼化石。在造山运动还没有形成之前，合水及陕西地区是不可能形成泥石流的，因此，剑齿象是陷入泥泞沼泽之中后被活活饿死埋藏 。而淤泥的形成需要温暖气候及水生草本植物的帮助，生成的淤泥才能将剑齿象陷入进去。剑齿象的大食量与群居生活也证明了该地区的草本植物生长茂盛，而且必须是四季生长茂盛，缺少这个条件剑齿象是无法在秦岭以北获得生存与繁荣。多位科学家对剑齿象生活的时期进行了植物孢粉的分析，结果发现草本植物的孢粉占70%以上，不仅是暖季有一幅风吹草低见牛羊的生态环境，而且四季如此。
仔细分析剑齿象生活环境的年代又与东非草原气候有些不同，东非高原太阳光辐射力度较强，没有暧季与凉季之分，只有雨季与旱季之分；昼夜温差之分。在剑齿象周围的沙土取样中有沙草科植物，沙草科植物属一年生长期，主要生长于热带或亚热带的浅水环境，一年生长期有利于沙草植物在亚热带地区繁荣，如生长于鄱阳湖的沙草植物等，说明剑齿象生活的环境有可能存在暖季与凉季两个生长周期。而发现的蒿草植物则是喜旱凉的草本植物，今天蒿草植物在亚热带地区也有生长，主要分布于长江以北的冷季。蒿草的发现证明剑齿象生活的年代四季气候有一定程度的变化，但变化的幅度不是很大，因为太寒冷的环与太干燥的环境也不适合蒿草的生长。
从古生物的出土分析，动物如似双峰骆驼、安氏鸵鸟、中间原鼢鼠等都是喜干燥环境的动物，但动物对生存环境的要求不是绝对的，例如:非洲象喜干燥环境，亚洲象喜潮湿环境，例如:2021年末，中国一只象群在向北迁徙的过中，中国政府采取保护其自然迁徙行为，但象群感觉到其它地区的气候(如干湿度)并不是它们需要的值，于是又折返回原来的生话居住地。生物对环境适应的多样性给我们提出一个挑战，完全使用将今论古的方法，来论述不同地史时期动物生存环境，其结论并不是完全正确的。亚洲象生存环境就证明剑齿象生活的年代气候环境不能肯定为干燥环，气温也不一定是绝对的热带环境，只要温差幅度不是很大，偏暖偏凉的气候环境都是同种生物种群都能适应的气候环境。
从大气压上看，在地势还处在低海拔位置时，丰富的暖湿气团不断北上，形成的空气湿度应该是非常高的，理论上推出距今500~170万年、合水地区的气候应该是较湿润的，如龟在干燥环境是无法生存的。那么，为什么合水地区会出现大量的喜干旱环境的动植物？如似双峰骆驼、凤杨等等，只有-种大气物理条件可以解释这一混合现象的发生。空气湿度与空气密度存在密不可分的关注。给一组数据，数据来自实验室形成饱和水蒸气压力表(按温度排列):
0 ℃::0.61 (饱和蒸气压)
5 ℃::0.87 (饱和蒸气压)
10 ℃::1.23 (饱和蒸气压)
15 ℃::1.71 (饱和蒸气压)
20 ℃::2.33 (饱和蒸气压)
25 ℃::3.17 (饱和蒸气压)
30 ℃:: 4.25(饱和蒸气压)
35 ℃::5.62 (饱和蒸气压)
这组数据虽然产生于实验室(其中的一小部分数据)，如果我们将地球大气圈层看成是一个封闭的物理环境，那么，这组数据对地球大气环境的演化最一个最好的诠释。如果不同地史时期的大气圈层的空气密度与大气空空间都不一样，不是一个固定模式，而是一个变化模式，那么上述实验数据就是一个有意义的数据。
从另一个角度看，实验是在地球表层做的，因而，实验给出的数据是在现存重力场基础之上给出的数据，因而实验过程中大气压的强度是一个不变的常数，通过改变气体温度来检测空气密度与水分子的可容量，是研究大气物理环境的有效方法。虽然看上去是实验室的数据，但确实能指导认知现实环境的变化能力，如在30℃时绝对压强是4.25，水蒸汽的密度为0.03ρ/kg•m-3 也就是说气温越高，空气中水分子的容量越大，从上述几个数据就可以看出:这一特征。水分子的空气可容量是随着空气密度的增长而增长，当空气密度越大时，空气中水分子饱和量越大，当空气密度越小时，空气的水分子饱和量越小。剑齿象生活时期的秦岭以北地区，在造山运动发生之前，合水地区的海拔高度相对较低，其空气密度与今天一样的前提下，在暖湿气团不断北上的过程中，秦岭以北广大地区的空气湿度应与现在的长江流域相差无几，甚至可能略高一点，这也是蒿草能在此繁荣的主要因表。合水地区生物的多样性，证明在一个生态环境的，会有不同的生物种群在努力的适应这种生态环境，这就构造在一种生态环境中，会有生物种群多样性的繁荣。喜干燥环境动植物的出现合水地区，证明动植物能适应较为湿润的环境，我们认为只能适合热带地区的象群出现在合水地区，证明剑齿象生活的时期，秦岭以北确并不一定是干燥环境，而这种生态环境可能是空气密度比今天大的结果。
在黄河象(剑齿象的中国命名)身边依次分别呈现着黑土、黄土、粉粘土、红色土、砂质粘土以及白垩紫色、灰蓝色页岩，这些不同颜色的土来自不同的年代，从沉积物的记录来看，黄河象周围的沉积物是一种氧化条件下的沉积环境，如一些红色的、黄色的、粉粘土、紫色的沉积物属于氧化环境，黑土属
氧化还原明显，这些土质的组合指示出当时的气候湿润，剑齿象、长鼻三趾马、沙草科植物、蒿草都适合湿润环境，证明土壤中的水分大。到黑土时，土壤中的水分少、干燥，因此氧化还原效应小。丰富的氧化还原土壤从地质学上证明了黄河象生活的时期雨水充沛，日照强烈。为什么秦岭以北的广大地区，由500万年的热带草原气候演变成今天的半干旱冷凉气候？通过上述分析，我们找到了两个重要因素，一是对流层海拔高度的变化，对流层的海拔高度随纬度的增加而降低，对流层的海拔高度即空间与空气密度存在古今不同。距今500万年前，赤道地区对流层的海拔高度不是18~16公里，而是低于这个海拔高度，对流层的海拔高度到了中纬度地区更低，迫使暖湿气团止步于今天的甘、陕地区，形成秦岭以北500万年至170万年充沛降水。大气圈层的空气密度与对流层的高度继续扩展，暖气团的继续北上阻止了北极冰川的形成，同时也保护了甘、陕地区的温暖气候。
第二重要因素是造山运动对气候的影响，热带暖湿气团在向北运动的过程中呈递减状态，就象冷气团在南下的过程中逐步衰减的状态一样，在中纬度地区冷气团可以形成暴风雪，冷气团到了低纬度附近减弱成微弱的降温现象。今天秦岭以北的广大地区半湿闰半干旱大陆季风气候，是陆地大面积扩展与抬升的结果，构成暖湿气团在冷半年的运动过程中消耗过大，是产生的半年干旱半年湿润气候重要因素。距今500万年至170万年，中国南方或者东南方大部份国土还处在海平面上下，华北平原还没有完全形成，暖湿气团在向北运动的过程中，处在无障碍的条件下能迅速到达秦岭以北的广大地区，是形成充沛降水的基本地理环境、亚热带大陆性季风气候的主要原因。而在造山运动发生之后，中国地块的不断抬升阻止了暖湿气团向北运动的范围，使秦岭以北冷半年逐渐走向干旱气候。
(本篇是观看考古纪录片《古气候探秘》第10集《古象化石中的气侯密码》的观后感）
(389) 《甘肃合水地区500万年古气候分析》之变化分析
甘肃合水地区的古气候，暖季温度不是很高，湿度不是很大，冷季气温不是很低，干燥中帶有一定的湿度，这是植物能四季生长的基本条件。如剑齿象群需要大量植物，三趾马不仅需要大量植物，还是在土壤湿度相对大一些的环境中活动的动物。似双峰骆鸵、安氏鸵鸟是耐旱耐高温的动物，由上述动物综合判断出:合水地区的上述气候应为暖温带气候。170万年的暖温帶气候与今天不太一样。我们再来看看黄万波等科学家对剑齿象生活环境研究，在合水的古河谷边发现一只完整的半躺着的剑齿象骨骼化石。在造山运动还没有形成之前，合水及陕西地区是不可能形成泥石流的，因此，剑齿象是陷入泥泞沼泽之中后被活活饿死埋藏 。而淤泥的形成需要温暖气候及水生草本植物的帮助，生成的淤泥才能将剑齿象陷入进去。剑齿象的大食量与群居生活也证明了该地区的草本植物生长茂盛，而且必须是四季生长茂盛，缺少这个条件剑齿象是无法在秦岭以北获得生存与繁荣。多位科学家对剑齿象生活的时期进行了植物孢粉的分析，结果发现草本植物的孢粉占70%以上，不仅是暖季有一幅风吹草低见牛羊的生态环境，而且四季如此。
仔细分析剑齿象生活环境的年代又与东非草原气候有些不同，东非高原太阳光辐射力度较强，没有暧季与凉季之分，只有雨季与旱季之分；昼夜温差之分。在剑齿象周围的沙土取样中有沙草科植物，沙草科植物属一年生长期，主要生长于热带或亚热带的浅水环境，一年生长期有利于沙草植物在亚热带地区繁荣，如生长于鄱阳湖的沙草植物等，说明剑齿象生活的环境有可能存在暖季与凉季两个生长周期。而发现的蒿草植物则是喜旱凉的草本植物，今天蒿草植物在亚热带地区也有生长，主要分布于长江以北的冷季。蒿草的发现证明剑齿象生活的年代四季气候有一定程度的变化，但变化的幅度不是很大，因为太寒冷的环与太干燥的环境也不适合蒿草的生长。
从古生物的出土分析，动物如似双峰骆驼、安氏鸵鸟、中间原鼢鼠等都是喜干燥环境的动物，但动物对生存环境的要求不是绝对的，例如:非洲象喜干燥环境，亚洲象喜潮湿环境，例如:2021年末，中国一只象群在向北迁徙的过中，中国政府采取保护其自然迁徙行为，但象群感觉到其它地区的气候(如干湿度)并不是它们需要的值，于是又折返回原来的生话居住地。生物对环境适应的多样性给我们提出一个挑战，完全使用将今论古的方法，来论述不同地史时期动物生存环境，其结论并不是完全正确的。亚洲象生存环境就证明剑齿象生活的年代气候环境不能肯定为干燥环，气温也不一定是绝对的热带环境，只要温差幅度不是很大，偏暖偏凉的气候环境都是同种生物种群都能适应的气候环境。
从大气压上看，在地势还处在低海拔位置时，丰富的暖湿气团不断北上，形成的空气湿度应该是非常高的，理论上推出距今500~170万年、合水地区的气候应该是较湿润的，如龟在干燥环境是无法生存的。那么，为什么合水地区会出现大量的喜干旱环境的动植物？如似双峰骆驼、凤杨等等，只有-种大气物理条件可以解释这一混合现象的发生。空气湿度与空气密度存在密不可分的关注。给一组数据，数据来自实验室形成饱和水蒸气压力表(按温度排列):
0 ℃::0.61 (饱和蒸气压)
5 ℃::0.87 (饱和蒸气压)
10 ℃::1.23 (饱和蒸气压)
15 ℃::1.71 (饱和蒸气压)
20 ℃::2.33 (饱和蒸气压)
25 ℃::3.17 (饱和蒸气压)
30 ℃:: 4.25(饱和蒸气压)
35 ℃::5.62 (饱和蒸气压)
这组数据虽然产生于实验室(其中的一小部分数据)，如果我们将地球大气圈层看成是一个封闭的物理环境，那么，这组数据对地球大气环境的演化最一个最好的诠释。如果不同地史时期的大气圈层的空气密度与大气空空间都不一样，不是一个固定模式，而是一个变化模式，那么上述实验数据就是一个有意义的数据。
从另一个角度看，实验是在地球表层做的，因而，实验给出的数据是在现存重力场基础之上给出的数据，因而实验过程中大气压的强度是一个不变的常数，通过改变气体温度来检测空气密度与水分子的可容量，是研究大气物理环境的有效方法。虽然看上去是实验室的数据，但确实能指导认知现实环境的变化能力，如在30℃时绝对压强是4.25，水蒸汽的密度为0.03ρ/kg•m-3 也就是说气温越高，空气中水分子的容量越大，从上述几个数据就可以看出:这一特征。水分子的空气可容量是随着空气密度的增长而增长，当空气密度越大时，空气中水分子饱和量越大，当空气密度越小时，空气的水分子饱和量越小。剑齿象生活时期的秦岭以北地区，在造山运动发生之前，合水地区的海拔高度相对较低，其空气密度与今天一样的前提下，在暖湿气团不断北上的过程中，秦岭以北广大地区的空气湿度应与现在的长江流域相差无几，甚至可能略高一点，这也是蒿草能在此繁荣的主要因表。合水地区生物的多样性，证明在一个生态环境的，会有不同的生物种群在努力的适应这种生态环境，这就构造在一种生态环境中，会有生物种群多样性的繁荣。喜干燥环境动植物的出现合水地区，证明动植物能适应较为湿润的环境，我们认为只能适合热带地区的象群出现在合水地区，证明剑齿象生活的时期，秦岭以北确并不一定是干燥环境，而这种生态环境可能是空气密度比今天大的结果。
在黄河象(剑齿象的中国命名)身边依次分别呈现着黑土、黄土、粉粘土、红色土、砂质粘土以及白垩紫色、灰蓝色页岩，这些不同颜色的土来自不同的年代，从沉积物的记录来看，黄河象周围的沉积物是一种氧化条件下的沉积环境，如一些红色的、黄色的、粉粘土、紫色的沉积物属于氧化环境，黑土属
氧化还原明显，这些土质的组合指示出当时的气候湿润，剑齿象、长鼻三趾马、沙草科植物、蒿草都适合湿润环境，证明土壤中的水分大。到黑土时，土壤中的水分少、干燥，因此氧化还原效应小。丰富的氧化还原土壤从地质学上证明了黄河象生活的时期雨水充沛，日照强烈。为什么秦岭以北的广大地区，由500万年的热带草原气候演变成今天的半干旱冷凉气候？通过上述分析，我们找到了两个重要因素，一是对流层海拔高度的变化，对流层的海拔高度随纬度的增加而降低，对流层的海拔高度即空间与空气密度存在古今不同。距今500万年前，赤道地区对流层的海拔高度不是18~16公里，而是低于这个海拔高度，对流层的海拔高度到了中纬度地区更低，迫使暖湿气团止步于今天的甘、陕地区，形成秦岭以北500万年至170万年充沛降水。大气圈层的空气密度与对流层的高度继续扩展，暖气团的继续北上阻止了北极冰川的形成，同时也保护了甘、陕地区的温暖气候。
第二重要因素是造山运动对气候的影响，热带暖湿气团在向北运动的过程中呈递减状态，就象冷气团在南下的过程中逐步衰减的状态一样，在中纬度地区冷气团可以形成暴风雪，冷气团到了低纬度附近减弱成微弱的降温现象。今天秦岭以北的广大地区半湿闰半干旱大陆季风气候，是陆地大面积扩展与抬升的结果，构成暖湿气团在冷半年的运动过程中消耗过大，是产生的半年干旱半年湿润气候重要因素。距今500万年至170万年，中国南方或者东南方大部份国土还处在海平面上下，华北平原还没有完全形成，暖湿气团在向北运动的过程中，处在无障碍的条件下能迅速到达秦岭以北的广大地区，是形成充沛降水的基本地理环境、亚热带大陆性季风气候的主要原因。而在造山运动发生之后，中国地块的不断抬升阻止了暖湿气团向北运动的范围，使秦岭以北冷半年逐渐走向干旱气候。
(本篇是观看考古纪录片《古气候探秘》第10集《古象化石中的气侯密码》的观后感）
#科学出版社##科学社书摘# 三峡库区水环境变化及治理
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随着三峡工程的建设，三峡库区的经济和社会水平也在发生着日新月异的变化。随着社会和国民经济的迅速发展，人们对水资源的需求越来越多，对水资源的质量要求也越来越高。水质变化体现了生态环境受到的影响。作为一项超大型水利水电工程，三峡工程将湍急的长江水截留下来，在很大程度上改变了江水的流态和水文泥沙的特性。此外，长江上游地区经济的无序发展和乱序开发，导致大量污染物排入库区。由于三峡库区水体的湖泊化，其江水自净能力降低，造成三峡库区局部季节性的水质恶化。三峡工程对三峡库区水环境的作用不容忽视，因此，考察三峡库区水质发展变化对三峡库区水环境的保护、预防和治理具有重要的实践意义。
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三峡水库蓄水后，库区江段由天然河道变成水库，水体流态发生变化，使得境内长江干流及诸多支流的水文特征发生重大变化，三峡库区水环境逐步由急流环境的河流生态系统向静水环境湖泊生态系统演变，氮、磷等营养盐的迁移转化途径和停留时间发生明显改变，支流水体富营养化程度逐渐提高，部分支流回水区藻华频发，对三峡库区水环境产生了一定的影响。同时，随着三峡库区上游经济的快速发展，入库污染负荷不断加大，三峡库区水环境恶化趋势仍未得到遏制。
1.1996～2016 年三峡库区水质变化的主要表现
（1）三峡库区的总体水质从蓄水前到一期蓄水、二期蓄水、三期蓄水呈现出不规律的变化，总体以Ⅱ类水质和Ⅲ类水质为主。三峡库区达到Ⅰ类水质的比例十分小，在1996～2016 年的时间中，只有1998 年、1999 年、2002 年、2009 年、2010 年出现了Ⅰ类水质，且Ⅰ类水质的比例在上升，特别是2009 年达到最高蓄水位175m 后，Ⅰ类水质的比例明显上升，且未到达Ⅲ类水质的比例明显下降，说明三峡工程蓄水对库区水质产生了积极的影响。
（2）从三峡库区长江干流总体水质来看，1996～2003 年，根据三峡库区长江干流监测断面历年监测数据，三峡库区水质主要为Ⅱ～Ⅳ类，总体水质良好；2003 年三峡库区蓄水后，长江干流总体水质和蓄水前相比，没有出现很大的差异，主要为Ⅰ～Ⅳ；2011～2015 年，三峡库区长江干流监测断面总体水质均为Ⅲ类，水质变化比较平稳，并没有随着经济的发展呈现出恶化的趋势。
（3）从主要河流水质来看，三峡库区蓄水前，1996～2002 年，三峡库区13 条主要河流一级支流中，大溪河年度水质为劣Ⅴ类，汝溪河水质为Ⅳ～Ⅴ类，草堂河水质为Ⅳ类，其他水质基本为Ⅱ～Ⅲ类，水质状态较差。三峡库区蓄水后，从整体来看2003～2016 年，嘉陵江的水质主要为Ⅲ类、Ⅱ类；水质基本达标，水质总体情况好于乌江。2005～2008 年，大宁河监测断面香溪河的水质均为Ⅳ类，未达到合格标准，水污染情况较为严重。2011～2013 年，乌江监测断面的水质主要是劣Ⅴ类、Ⅴ类，污染情况较为严重；2014 年，乌江监测断面水质总体为Ⅴ类、Ⅲ类，污染程度有所缓解。
（4）从三峡库区水体污染事件来看，2004～2016 年，三峡库区水华现象逐年增多，主要是因为工程蓄水、流速变缓，三峡库区正由河流转换为湖库，水中氮磷含量有所提高，从而造成了支流、库湾回水区水华发生频率的上升；水华发生的时间呈现出不规律性，主要暴发在春季和秋季。2006～2016 年，水华在时间和地点上都呈现出不规律性特征。其中，2006 年，三峡库区长江支流水华暴发数目最多，水华发生较为频繁的支流主要是大宁河、抱龙河、神女溪、草堂河、梅溪河、澎溪河、大溪河等支流。
（5）从三峡库区水体富营养化现象来看，三峡工程建成蓄水后，水体流速变缓，在支流部分河段形成大面积的静水区域，导致出现富营养化，其中从完成一期135m 蓄水后的2005～2010 年，三峡库区长江一级支流断面水质富营养合计从7.69%增长到34.00%，三峡库区长江支流水体富营养化程度在加重。2011～2014 年，三峡库区77 个断面中处于富营养化状态的断面比例由20.8%～39.0%下降到0%～6.5%，处于中营养化状态的断面由58.4%～77.9%下降到57.1%～75.3%；2011～2016 年，处于贫营养状态的断面比例由0.0%～5.2%上升到20.8%～37.7%，再下降到0.0%～6.5%。总体来看，三峡库区的支流富营养化还没有得到有效的遏制。
2.对三峡库区水环境治理的几点建议
建议一：从流域视角科学划定三峡库区水环境“大保护”的空间范围，把入库支流纳入后三峡时期三峡库区水环境保护的范围之中。
三峡库区水环境保护的空间范围的划分依据要从过去受三峡工程影响角度转向从流域经济和流域生态的角度。新的三峡库区水环境保护的空间范围除了受工程影响的26 个区县外，入库次级支流及其流经的区域都属于三峡库区水环境保护的重点区域。
建议二：由水利部长江水利委员会成立三峡库区流域综合管理委员会专门机构，下设由省级相关领导组成的高层次省级联席会议和由市级相关政府部门组成的市级联席会议，协同推进三峡库区全流域生态环境管理“大部制”。
由三峡库区流域综合管理委员会统一履行分散在不同部门间的环境监管、环保投入、污染防控等各项环保相关职能，统一制定三峡库区流域保护的中长期发展规划。发挥省级联席会议在流域综合治理的统筹协调功能，市级联席会议具体负责环境管理事务，承担环境建设职能。
建议三：纵深推进入库支流流域的主体功能区划分建设，推进支流流域绿色一体化发展。
综合考虑支流流域内人口、资源、环境和社会等因素，在支流流域建立城市功能核心区和拓展区、城市发展新区、生态保护发展区以及禁止开发区。为此，实行长江上游全流域“规划一张图”，加快编制《三峡库区支流主体功能区实施规划》，促进地方各级土地利用、国民经济与社会发展、城市规划、环境保护等多规融合；针对不同功能区因地制宜地提供差异化的财税金融政策、产业政策、土地政策、人口政策、环保政策等配套服务；根据各个功能区发展定位，建立不同的考核指标体系，对各个功能区的经济增长贡献、生活质量提升贡献和生态环境改善贡献赋予不同的考核权重。
建议四：实施流域产业发展的正面清单和负面清单制度。
一方面，培育以环保产业为龙头的战略性新兴产业作为流域正面清单产业的主要部分。推进生态环境治理与战略性新兴产业深度融合，以新一代信息技术为导向，发展流域大数据产业和智能终端产业；以生物技术为导向，发展生物滞留系统、水体净化装置等生物环保产业；以高端装备制造业为载体，带动高端环保装备制造；以新能源产业为导向，发展新能源汽车产业；以新材料为导向，发展环保新材料。另一方面，促进印染、造纸、化工以及小水电开发等长江上游流域负面清单产业走向正轨。禁止新建使用煤、重油等燃料的工业项目，禁止新建水泥、采石等大气污染项目，禁止新建造纸、印染、化工等水污染项目；对在建或已建布局不合理、生态环保问题突出的负面产业，综合实施压减、转移、改造和提升工程，明确向高端产业发展的重点领域和主要方向。
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本文摘编自《三峡库区水环境演变研究》（文传浩、兰秀娟、杨海林等著）第五章和第八章，标题和内容有调整。
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本书主要对三峡库区的水环境变化情况进行研究，以促进流域可持续发展。本书在界定三峡库区范围的基础上，首先对三峡库区作为独特地理单元生态环境的基本情况进行了介绍，其次是针对三峡库区农业非点源污染、工业点源污染、城镇生活污水污染以及总体水质的变化情况进行了解析，进而对三峡库区的水生态安全及战略环境影响进行了综合评价和预测，最后根据分析结果对未来三峡库区水生态环境保护的重点方向提出了相关政策建议。
本书可供生态学、经济学、管理学、社会学等专业的师生及研究人员使用，也可供三峡库区相关决策部门和对三峡库区问题感兴趣的读者参考。
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随着三峡工程的建设，三峡库区的经济和社会水平也在发生着日新月异的变化。随着社会和国民经济的迅速发展，人们对水资源的需求越来越多，对水资源的质量要求也越来越高。水质变化体现了生态环境受到的影响。作为一项超大型水利水电工程，三峡工程将湍急的长江水截留下来，在很大程度上改变了江水的流态和水文泥沙的特性。此外，长江上游地区经济的无序发展和乱序开发，导致大量污染物排入库区。由于三峡库区水体的湖泊化，其江水自净能力降低，造成三峡库区局部季节性的水质恶化。三峡工程对三峡库区水环境的作用不容忽视，因此，考察三峡库区水质发展变化对三峡库区水环境的保护、预防和治理具有重要的实践意义。
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三峡水库蓄水后，库区江段由天然河道变成水库，水体流态发生变化，使得境内长江干流及诸多支流的水文特征发生重大变化，三峡库区水环境逐步由急流环境的河流生态系统向静水环境湖泊生态系统演变，氮、磷等营养盐的迁移转化途径和停留时间发生明显改变，支流水体富营养化程度逐渐提高，部分支流回水区藻华频发，对三峡库区水环境产生了一定的影响。同时，随着三峡库区上游经济的快速发展，入库污染负荷不断加大，三峡库区水环境恶化趋势仍未得到遏制。
1.1996～2016 年三峡库区水质变化的主要表现
（1）三峡库区的总体水质从蓄水前到一期蓄水、二期蓄水、三期蓄水呈现出不规律的变化，总体以Ⅱ类水质和Ⅲ类水质为主。三峡库区达到Ⅰ类水质的比例十分小，在1996～2016 年的时间中，只有1998 年、1999 年、2002 年、2009 年、2010 年出现了Ⅰ类水质，且Ⅰ类水质的比例在上升，特别是2009 年达到最高蓄水位175m 后，Ⅰ类水质的比例明显上升，且未到达Ⅲ类水质的比例明显下降，说明三峡工程蓄水对库区水质产生了积极的影响。
（2）从三峡库区长江干流总体水质来看，1996～2003 年，根据三峡库区长江干流监测断面历年监测数据，三峡库区水质主要为Ⅱ～Ⅳ类，总体水质良好；2003 年三峡库区蓄水后，长江干流总体水质和蓄水前相比，没有出现很大的差异，主要为Ⅰ～Ⅳ；2011～2015 年，三峡库区长江干流监测断面总体水质均为Ⅲ类，水质变化比较平稳，并没有随着经济的发展呈现出恶化的趋势。
（3）从主要河流水质来看，三峡库区蓄水前，1996～2002 年，三峡库区13 条主要河流一级支流中，大溪河年度水质为劣Ⅴ类，汝溪河水质为Ⅳ～Ⅴ类，草堂河水质为Ⅳ类，其他水质基本为Ⅱ～Ⅲ类，水质状态较差。三峡库区蓄水后，从整体来看2003～2016 年，嘉陵江的水质主要为Ⅲ类、Ⅱ类；水质基本达标，水质总体情况好于乌江。2005～2008 年，大宁河监测断面香溪河的水质均为Ⅳ类，未达到合格标准，水污染情况较为严重。2011～2013 年，乌江监测断面的水质主要是劣Ⅴ类、Ⅴ类，污染情况较为严重；2014 年，乌江监测断面水质总体为Ⅴ类、Ⅲ类，污染程度有所缓解。
（4）从三峡库区水体污染事件来看，2004～2016 年，三峡库区水华现象逐年增多，主要是因为工程蓄水、流速变缓，三峡库区正由河流转换为湖库，水中氮磷含量有所提高，从而造成了支流、库湾回水区水华发生频率的上升；水华发生的时间呈现出不规律性，主要暴发在春季和秋季。2006～2016 年，水华在时间和地点上都呈现出不规律性特征。其中，2006 年，三峡库区长江支流水华暴发数目最多，水华发生较为频繁的支流主要是大宁河、抱龙河、神女溪、草堂河、梅溪河、澎溪河、大溪河等支流。
（5）从三峡库区水体富营养化现象来看，三峡工程建成蓄水后，水体流速变缓，在支流部分河段形成大面积的静水区域，导致出现富营养化，其中从完成一期135m 蓄水后的2005～2010 年，三峡库区长江一级支流断面水质富营养合计从7.69%增长到34.00%，三峡库区长江支流水体富营养化程度在加重。2011～2014 年，三峡库区77 个断面中处于富营养化状态的断面比例由20.8%～39.0%下降到0%～6.5%，处于中营养化状态的断面由58.4%～77.9%下降到57.1%～75.3%；2011～2016 年，处于贫营养状态的断面比例由0.0%～5.2%上升到20.8%～37.7%，再下降到0.0%～6.5%。总体来看，三峡库区的支流富营养化还没有得到有效的遏制。
2.对三峡库区水环境治理的几点建议
建议一：从流域视角科学划定三峡库区水环境“大保护”的空间范围，把入库支流纳入后三峡时期三峡库区水环境保护的范围之中。
三峡库区水环境保护的空间范围的划分依据要从过去受三峡工程影响角度转向从流域经济和流域生态的角度。新的三峡库区水环境保护的空间范围除了受工程影响的26 个区县外，入库次级支流及其流经的区域都属于三峡库区水环境保护的重点区域。
建议二：由水利部长江水利委员会成立三峡库区流域综合管理委员会专门机构，下设由省级相关领导组成的高层次省级联席会议和由市级相关政府部门组成的市级联席会议，协同推进三峡库区全流域生态环境管理“大部制”。
由三峡库区流域综合管理委员会统一履行分散在不同部门间的环境监管、环保投入、污染防控等各项环保相关职能，统一制定三峡库区流域保护的中长期发展规划。发挥省级联席会议在流域综合治理的统筹协调功能，市级联席会议具体负责环境管理事务，承担环境建设职能。
建议三：纵深推进入库支流流域的主体功能区划分建设，推进支流流域绿色一体化发展。
综合考虑支流流域内人口、资源、环境和社会等因素，在支流流域建立城市功能核心区和拓展区、城市发展新区、生态保护发展区以及禁止开发区。为此，实行长江上游全流域“规划一张图”，加快编制《三峡库区支流主体功能区实施规划》，促进地方各级土地利用、国民经济与社会发展、城市规划、环境保护等多规融合；针对不同功能区因地制宜地提供差异化的财税金融政策、产业政策、土地政策、人口政策、环保政策等配套服务；根据各个功能区发展定位，建立不同的考核指标体系，对各个功能区的经济增长贡献、生活质量提升贡献和生态环境改善贡献赋予不同的考核权重。
建议四：实施流域产业发展的正面清单和负面清单制度。
一方面，培育以环保产业为龙头的战略性新兴产业作为流域正面清单产业的主要部分。推进生态环境治理与战略性新兴产业深度融合，以新一代信息技术为导向，发展流域大数据产业和智能终端产业；以生物技术为导向，发展生物滞留系统、水体净化装置等生物环保产业；以高端装备制造业为载体，带动高端环保装备制造；以新能源产业为导向，发展新能源汽车产业；以新材料为导向，发展环保新材料。另一方面，促进印染、造纸、化工以及小水电开发等长江上游流域负面清单产业走向正轨。禁止新建使用煤、重油等燃料的工业项目，禁止新建水泥、采石等大气污染项目，禁止新建造纸、印染、化工等水污染项目；对在建或已建布局不合理、生态环保问题突出的负面产业，综合实施压减、转移、改造和提升工程，明确向高端产业发展的重点领域和主要方向。
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本文摘编自《三峡库区水环境演变研究》（文传浩、兰秀娟、杨海林等著）第五章和第八章，标题和内容有调整。
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本书主要对三峡库区的水环境变化情况进行研究，以促进流域可持续发展。本书在界定三峡库区范围的基础上，首先对三峡库区作为独特地理单元生态环境的基本情况进行了介绍，其次是针对三峡库区农业非点源污染、工业点源污染、城镇生活污水污染以及总体水质的变化情况进行了解析，进而对三峡库区的水生态安全及战略环境影响进行了综合评价和预测，最后根据分析结果对未来三峡库区水生态环境保护的重点方向提出了相关政策建议。
本书可供生态学、经济学、管理学、社会学等专业的师生及研究人员使用，也可供三峡库区相关决策部门和对三峡库区问题感兴趣的读者参考。
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