随着2003年南水北调中线工程的正式开工，汉江流域开发从此跨入国家开发战略层面。跨流域的大规模调水以及一系列工程建设的进行势必将改变汉江流域的水资源量及时空分布，同时也将对水源区和汉江中下游的供水安全和生态环境产生不可忽视的影响。消落带指的是由于季节性水位涨落或水库调蓄而使周边被淹没土地周期性地出露于水面的一段特殊区域，消落带是一种十分重要的生态过渡带，也是非点源污染进入水体的缓冲区域。本文选取丹江口水库与汉江中下游为研究区，以富营养化的限定因子磷作为切入点，分析梯级水利开发背景下磷素在消落带底质、水体中的分布和吸附解吸特征，探索磷素在消落带环境中吸附释放的影响因素及作用机制，从而为消落区生态修复与管理提供决策依据，进而为水库河流水环境质量保障提供基础。　　本研究获得的主要结论如下:　　1、丹江口水库新生消落带底质的化学组成60％以上是Si、Al氧化物，样品中Fe、Al元素的平均含量较高;底质样品孔隙分布以中孔为主，在样品表面分布不均匀，主要为平行板狭缝状;样品颗粒形状不规则，表面粗糙不平，包含的有机组分主要包括醇、酚、酰胺、脂肪醚、多糖等。　　2、丹江口水库在4到6月份之间保持低水位运行，8月到次年3月之间处于高水位运行，目前水位持续上涨，已有部分新生消落带进入了淹没区。下游各站点的水位变化和水库的水位变化规律不同步。汉江中下游6个站点中，汉川站点的水位波动最大，相应的消落带高程差在7～9m左右，襄阳站点水位变幅很小，消落带高程差在1m左右。　　3、水库和汉江中下游消落带水体呈弱碱性，pH值稳定在8左右，水温和水体氧化还原电位在不同时期间差异明显。总氮和总磷的含量均为12月高于5月和7月。总氮主要以硝酸盐氮的形式存在，同时含有部分铵氮，能检测到的亚硝态氮的含量几乎没有。各形态氮的季节变化规律和总氮相同，其中硝酸盐氮的变化幅度比铵氮更大。溶解态活性磷随时间的变化规律与总磷相反，下游河段中含量增幅明显。总磷中的颗粒态磷是主要成分，溶解氧和温度对除颗粒态磷以外的其它参数如总氮、总磷、溶解态磷等有显著影响。　　4、丹江口水库及汉江中下游消落带底质呈弱碱性，落干区底质样品中总有机质和全氮的含量均值高于淹水区底质样品组，而全磷的含量则是淹水区部分略高于落干部分。全氮和总有机质含量有显著的正相关关系，全磷含量和总有机质没有明显相关性。底质样品质地组成中主要是砂粒（粒径在0.05mm以上），占总质量的50％以上，少数样品粘粒(＜0.002mm)含量较高。样品中各形态磷含量依次表现为盐酸提取态磷＞有机磷＞氢氧化钠提取态磷。上游到下游，淹水区和落干区的氢氧化钠提取态磷呈现出富集的趋势，有机磷含量都呈现明显下降趋势。底质中的氢氧化钠提取态磷含量越高，对应水体中的溶解态活性磷含量越高。　　5、交叉型Langmuir吸附解吸等温线能够较好地描述丹江口水库及汉江中下游消落带底质对磷的吸附过程，吸附解吸参数中最大吸附量Qmax和底质样品自身持有的可交换态磷NAP、分配系数Kp三者之间互为正相关。底质对磷素的吸附过程经历先快速吸附后慢速吸附的过程，大多数样品的吸附速率转折点发生在平衡浓度1 mg/L附近。丹江口水库和汉江中下游消落带底质的平衡临界点的平衡浓度EPC0都明显高于水体中的溶解态活性磷，说明消落带底质处于对磷素的解吸区内，有向水体释放磷素的潜能。Qmax、NAP、Kp等吸附参数主要受到底质中粒径小于0.05mm的细颗粒所占比重的影响，细颗粒物所占比重越高，底质样品对磷素的吸附能力越强，其自身持有的NAP含量也越高。　　6、消落带底质的化学组成对其与磷的吸附解吸特性有着决定性的影响，化学组成相似的样品往往具有相似的吸附特性。铁含量是控制吸附特性的重要因素，铝含量对吸附参数的影响主要表现在含铝高的底质中NAP更高。底质比表面积和平衡吸附量之间呈正相关。温度对吸附的影响表现为高温有利于磷素的吸附，不同样品的吸附过程受温度影响的范围有所不同。一定pH值范围内(4～8)底质对磷素吸附量保持稳定，在极端酸性条件下(pH＜2)无法吸附外源磷，同时可能会释放内源磷。碱性处理后的部分样品形貌表现为表面皱褶、层叠进一步增多，对应的吸附量有所增加;酸性溶液处理后的样品则显得相对光滑，对应的吸附量为负值，表现为对磷素的释放。　　7、消落带底质对磷素的吸附过程中存在明显的固体浓度效应，且消落带底质各个不同粒级颗粒物中均存在固体浓度效应。粗颗粒样品中固体浓度效应证实了即使在不存在絮凝作用的吸附体系中，固体浓度效应仍然存在，因此絮凝作用不是引起固体浓度效应的必要条件。本文基于“第三相理论”对平衡浓度的校正能够较好的解释体系中的固体浓度效应，通过该方法得到的归一化等温线能够较好地描述消落带底质对磷素吸附体系中的饱和特征吸附量。不同粒径范围的样品中，颗粒较粗的样品饱和特征吸附量较大。消落带底质对磷素的吸附可能会受到粗颗粒上富集的重金属影响，由于目前相关研究还较为缺乏，其深入的机理还需要设计更多的实验以及微观测试来探讨。　　本研究的主要创新点包括:　　1、在研究土壤/沉积物对磷素的吸附解吸行为时，以往的研究主要关注在颗粒物粒级分布、环境理化因子等对吸附体系的影响，而针对固体浓度影响的研究较为缺乏。本研究发现固体浓度效应广泛存在于各粒级范围的底质对磷素的吸附体系中。并且，利用机理模型对固体浓度效应进行描述和解释，给出了消落带底质对磷素的饱和特征吸附量的预测方法以及计算实例。与用单一固体浓度下的吸附数据拟合出的最大吸附量相比，饱和特征吸附量是能够真正代表吸附剂吸附能力的参数。通过研究不同粒级中的固体浓度效应，证实了在难以发生絮凝作用的粗颗粒底质中仍然存在明显的固体浓度效应，因此絮凝模型对固体浓度效应发生原因的假设是不够准确的。这类分析在消落带以及其他湿地的相关研究中较为罕见。　　2、在研究梯级水利开发对其下游的生态环境影响时，以往的研究往往集中在各级水利枢纽对河流泥沙输移的影响以及污染物在泥沙颗粒的富集比等方面，而其对消落带的影响的相关研究则较为少见。由于消落带受到水域与陆域共同影响，磷素在消落带中的行为机制与其在河流泥沙上的行为机制存在差异。本研究针对梯级水利开发背景下磷素在消落带中的行为机制进行了分析和讨论，得到了梯级水利开发背景下消落带中淹水和落干两种环境中磷素形态、分布、吸附解吸特性的相关结论。