北京什刹海沉积物磷释放特性的初步研究（龚应安,楼春华,孟庆义）

时间：2022-02-20 15:21:07 浏览量：次

摘要：以北京城市中心区的什刹海为研究对象, 通过室内模拟试验, 探求了春季西海、后海沉积物中磷的释放情况, 并计算出沉积物中碑的释放蚤, 为湖泊富营养化防治提供依据。

关健词：什刹海沉积物模拟释放特性

1 概述

城市湖泊污染, 尤其是城市湖泊富营养化, 严重影响湖泊的供水、游览、水产养殖等正常功能, 已成为当前人们关注的主要水环境问题之一。湖泊沉积物（又称底泥）作为湖泊营养物质的重要蓄积库, 在一定条件下, 沉积物中的营养物质会逐步释放, 成为湖泊富营养化的主导因子。研究表明, 湖泊的氮磷比（N/P）大于7时, 磷是湖泊富营养化的限制性营养元素, 因此, 研究沉积物中氮、磷等营养物质的释放状况, 及其对水体水质及营养状态的影响具有重要的意义。

本研究用北京城市中心区的什刹海沉积物进行室内模拟试验, 研究现场条件下沉积物的磷释放状况, 为什刹海等水域富营养化防治提供一些理论依据。

2 材料与方法

2.1 样品来集

沉积物选用柱状采泥器取什刹海西海、后海水域表层沉积物各1个, 匀化后装入清洁的聚乙烯保鲜袋中备用。

上覆水：取西海、后海较清洁水域的水样, 装入清洁的聚乙烯瓶中并使不留气泡, 上覆水立即经孔径为0.45μm的玻璃纤维滤膜过滤, 过滤后的上覆水置于冰箱内4℃保存备用。

2.2 模拟试脸方法

按照2003年预备试验确定的采样点, 分别采集西海、后海泥样约6kg, 并注入反应容器中, 然后加入经0.45μm微孔滤膜过滤的上覆水, 进行释放试验。容器中底泥层厚度为5cm, 上覆水厚度为20cm, 泥水样体积比为1:4, 控制相关因素, 进行底泥营养性污染物释放试验。

2.3 监测项目

上覆水：取部分上覆水水样, 水样经0.45μm微孔滤膜过滤后, 测定其总磷（TP）、溶解性磷（DP）等项目。

沉积物：分析沉积物中TP、DP、总氮（TN）、有机质等指标。

3 结果和讨论

3.1 沉积物的基本性状

沉积物的性状在现场取样后分析1次, 模拟试验结束后分析1次, 分析结果分别如表1、表2。

从表1、2可知, 西海、后海沉积物的氮、磷负荷很高,而且在模拟试验结束后, 沉积物中的氮、磷负荷变化很小。

3.2 模拟试脸时间及相关参数的选取

3.2.1 试验时间的选取

底泥释放试验选在春季进行, 在大量查阅相关文献资料的基础上确定, 因为春季为湖泊营养物质（尤其是磷）释放最大的季节, 夏秋季则相对较小, 冬季由于湖水结冰,无法取样。

3.2.2 试验相关参数的选取

为保证模拟试验的可信度, 室内试验条件尽可能接近现场状况, 分别如下：

水温(T), 通过对2000-2003年什刹海西海、后海部分水文、气象监测资料的统计与分析, 确定室内试验时上覆水水温控制在25℃ 。

溶解氧（DO）, 西海、后海水体的DO在4-7月大部分都在9mg/L以上, 部分时段甚至达到了过饱和状况,试验过程中将DO维持在好氧状态(大于9mg/L以上)。

酸碱度（PH值）, 监测数据表明, 西海、后海水体的PH在4-7月的变化很小, 都在8-9之间, 尤其是西海的PH值, 全部在8.4-8.7之间变化, 室内试验时控制上斑水的PH值为8.5。

室内模拟试验时, 上覆水水温控制在25℃ ,PH值在8.5, 水体处于好氧状态, 不进行搅拌。

3.3 模拟试脸结果及讨论

本试验的试验装置如图1所示。

3.3.1 监测结果与讨论

试验从2004年4月15日开始, 4月24日结束。时间为10d, 试验期间, 定时取一定体积上覆水进行分析,分析结果如表3。

对上述结果进行分析, 并在试验期间发现, 上覆水的TP、DP浓度, 在试验前期(4月15日-20日)有明显变化, 但在经历了一个峰值后开始下降, 并逐步趋于稳定, 上覆水TP、DP浓度中连续三四天无明显变化, 因此, 确定沉积物的氮磷释放趋于平衡, 模拟试验结束。

3.3.2 沉积物中磷释放的计算

用公式Y=V(Cn-Co)+εVj(Cj-1-Ca)计算磷释放Y。

Y=Y/A,R=Y/tA

式中:V—实际柱中水的体积/L,V=6.28L;

Cn—第n次采样时水中营养物浓度/(mg/L);

Co—泥样上覆水的初始营养物浓度/(mg/L);

Ca—添加水后泥样上覆水的营养盐浓度/(mg/L);

n—取水样的次数;

Vj—每次取水样的体积/L,Vj=1.0L;

Y—营养物释放量/mg;

Y—营养物释放强度/(mg/m2);

R—营养物释放速度/(mg/m2·d);

t—释放时间/d, 取10d;

A—与上覆水接触的底泥面积/m2,A=0.0314m2。

西海、后海底泥中氮、磷释放计算结果分别如下表4、表5。

注:表4中的底泥中P释放速度R为试验期间(10d)的平均值, 表5同。

计算结果:试验期间西海沉积物的磷释放为1.6485(mg/m2·d),后海沉积物的磷释放量为0.5605(mg/m2·d),西海沉积物的磷释放量明显高于后海沉积物的磷释放量。

4 结语

(1)通过室内模拟试验, 对西海、后海沉积物中氮、磷等营养物质释放情况进行了定量计算, 为衡量湖泊沉积物对西海、后海水体富营养化的贡献率提供了一定依据。

(2)模拟试验表明, 西海、后海沉积物的磷释放较高, 说明沉积物中磷的释放对水体中营养物质磷的含量有一定影响, 从西海、后海沉积物磷的释放状况来看, 西海沉积物的影响可能更大一些。

(3)室内模拟试验中, 相关参数的调控对试验结果影响较大, 本研究中部分参数的调控受人为因素的影响, 可能对试验结果带来一些影响。

参考文献

1 金相灿, 刘鸿亮, 等.中国湖泊富营养化[M].北京:中国环境科学出版社,1992.

2 屠清瑛, 顾丁锡, 等.巢湖富营养化研究[M].合肥:中国科学技术大学出版社,1990.

3 金相灿, 屠清瑛.湖泊富营养化调查规范(第二版)[M].北京中国环境科学出版社,1990.

作者简介：龚应安（1974-）, 男, 工程师。

来源：《北京水利》2005.2

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