包蓉 劉本洪

摘要：以油膜為富營養(yǎng)水體微表層漂浮物的代表，通過反應器模擬富營養(yǎng)水體微表層油膜先覆蓋后去除的過程，分析了水體溶解氧、pH、電導率以及氮磷等的變化，探討了微表層油膜漂浮物對富營養(yǎng)水體水質的影響。結果表明：相較于對照組水體微表層油膜一直覆蓋的狀態(tài)，實驗組水體微表層油膜的覆蓋—去除過程對水體溶解氧的影響最大，會使溶解氧先下降后上升，對水體總氮（TN）和高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）的實際去除率較高，分別達到32.8%、16.3%，這說明微表層油膜漂浮物的覆蓋-去除過程可有效改善富營養(yǎng)水體水質，是未來一種值得嘗試的方法。

關鍵詞：富營養(yǎng)水體；微表層；漂浮物；油膜；溶解氧

中圖分類號：X52

文獻標識碼：A 文章編號：16749944（2016）08004303

1 研究背景

微表層這個概念來自海洋，是指處于氣—液界面之間的薄層，由于其所處的獨特位置，因而具有特殊的物理、化學和生物特性，可視為一個特殊的微生態(tài)系統(tǒng)[1]。研究表明：海洋和河口的微表層對重金屬、營養(yǎng)鹽及有機物等有一定的富集作用[2～5]，對污水治理有著極為重要的作用。目前，對于水面微表層研究較多的是海洋和河口，很少有研究內陸河流微表層對水體的影響，亦未見研究微表層中的漂浮物對內陸富營養(yǎng)水體的影響。以水面油膜為漂浮物代表，研究富營養(yǎng)水體微表層漂浮物對水體水質的影響，通過微表層漂浮物的覆蓋—去除，以及對富營養(yǎng)水體溶解氧、pH值、氮、磷營養(yǎng)鹽及有機物的測定，衡量表面漂浮物（油膜）的去除對富營養(yǎng)水體的影響，為處理富營養(yǎng)水體提供數(shù)據(jù)支撐。

2 材料與方法

2.1 實驗水樣

實驗水樣取自四川省成都市府河、南河匯合后的下游，四川大學望江校區(qū)東大門正對的錦江河段。實驗水體的基本性質見表1。

2.2 實驗材料

實驗中反應器的形狀類似矩形，尺寸為300 mm×100 mm×400 mm，在反應器長邊的三等分點處分別設置兩個隔板，使反應器下部相通上部隔開，隔板長350 mm。反應器的材料為無色透明的有機玻璃（即聚甲基丙烯酸甲酯，英文縮寫為PMMA），有機玻璃間的粘合劑為氯仿（即三氯甲烷）。圖1為反應器的示意圖。實驗中采用植物油模擬水體表面油膜。實驗中所用增溫棒為JEBO佳寶魚缸加熱棒，型號為2010防爆，電壓為220/240 V，頻率為50 Hz/60 Hz，長度210 mm，功率50 W。

2.3 實驗方法

向反應器中加入10.5 L的實驗水樣，每個隔間水量為3.5 L，加熱棒放置在中間隔間的下部，設置溫度為32 ℃。

（1）富營養(yǎng)水體微表層油膜覆蓋期，向實驗組（EG）和對照組（CK）中各加入25.0 mL的植物油。每天定時測定水體中心位置水面以下8 cm處水樣的溶解氧、pH值、電導率。連續(xù)觀測7 d后，用移液管取水體中心位置水面以下8 cm處水樣350 mL至燒杯用于水質指標的分析，檢測項目和方法見表2。

（2）富營養(yǎng)水體微表層油膜去除期，將已經被油膜覆蓋7 d后的實驗組（EG）用傾倒法去除其表面的油膜；對照組不作任何處理，表面仍被油膜覆蓋。每天定時測定水體中心位置水面以下8 cm處水樣的溶解氧、pH值、電導率。連續(xù)觀測7 d后，用移液管在水體中心位置水面以下8 cm處移取水樣350 mL至燒杯用于水質指標的分析，檢測項目和方法見表2。

2.4 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)用spss進行分析。

3結果與分析

3.1 溶解氧的變化及分析

由圖2可以看出：實驗組和對照組的溶解氧變化趨勢相似，均為先下降后上升。但用spss分別分析實驗組和對照組油膜覆蓋期以及油膜去除期實驗數(shù)據(jù)，在油膜覆蓋期，因Sig.（雙側）大于0.05，故對照組和實驗組的溶解氧無顯著差異；在油膜去除期，因Sig.（雙側）小于0.05，故對照組和實驗組的溶解氧有顯著差異，說明富營養(yǎng)水體油膜去除對水體的溶解氧有顯著影響，具體見表3。

在油膜覆蓋期，實驗組和對照組的溶解氧都迅速下降，從6.01 mg/L降到接近0.00 mg/L。在油膜去除期，實驗組和對照組的溶解氧都有所上升，實驗組的上升幅度明顯大于對照組。因為實驗組在去除表面油膜后，空氣中的氧氣可經由微表層進入到水體中，水體的溶解氧升高。最后對照組溶解氧穩(wěn)定在0.30 mg/L左右，實驗組穩(wěn)定在1.50 mg/L左右，實驗組溶解氧含量明顯高于對照組，主要是因為，實驗組去除表面的油膜后，水體微表層又會形成一層新的膜，在一定程度上阻礙大氣富氧，影響水中溶解氧的進一步上升。因此，想要達到更好的處理效果，需要對水體微表層進行持續(xù)處理，使微表層處于“運動”狀態(tài)，比如：在水面設置推流裝置等，水體水質會得到更好的改善。

3.2 電導率、pH值的變化及分析

由圖3、圖4可以看出：在油膜覆蓋—去除過程中，實驗組和對照組的pH值基本沒有變化；電導率先小幅下降后上升，因為在油膜覆蓋期，水體擾動較小，水中顆粒物質沉淀，使得電導率下降，去除油膜后，水體與外界進行物質交換，水體擾動增加，沉積的顆粒物重新漂浮在水中，使得電導率上升。

3.3 氮磷營養(yǎng)鹽及有機物的變化與分析

由表4可以看出：相比于對照組，實驗組中的總氮（TN）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）分別減少了32.8%、 16.3%；總磷（TP）含量基本不變。

實驗水體中總氮的初始濃度為3.48 mg/L，在地表水環(huán)境質量標準中為Ⅴ類水。氮的去除主要是靠微生物的硝化與反硝化作用。相比于對照組，實驗組中油膜的覆蓋與去除為微生物提供了良好的硝化與反硝化環(huán)境。在油膜覆蓋期，實驗組和對照組水體的微表層均被油膜覆蓋，水中溶解氧下降至接近0.00 mg/L，微生物進行厭氧反硝化反應，將水體中的氮轉化為氮氣從而除去水中的氮，實驗組中總氮由3.48 mg/L下降到2.63 mg/L，下降了24.6%；在油膜去除期，實驗組水體微表層的油膜被除去，水體微表層穩(wěn)態(tài)被破壞，但后續(xù)實驗中觀察到微表層重新出現(xiàn)新的油膜，因此，要想達到更好的處理效果，可對微表層進行持續(xù)處理，比如：在水面設置推流裝置等。

實驗水體中總磷的初始濃度為0.20 mg/L，含量并不高，因此，整個實驗中，實驗組和對照組的變化基本相同，當水體微表層被油膜覆蓋時，水體擾動較小，使得磷酸鹽易結合其他顆粒而沉積，水中顆粒物減少，電導率小幅下降，總磷含量由0.20 mg/L下降到0.06 mg/L。在油膜去除期，總磷含量變化不大，主要是因為前期總磷含量較低，由0.06 mg/L下降到0.04 mg/L，變化在誤差范圍內，可忽略不計。

實驗水體中CODMn的初始濃度為7.92 mg/L，在地表水環(huán)境質量標準中為Ⅳ類水。在經過油膜覆蓋—去除過程之后，實驗組中CODMn的濃度由7.92 mg/L下降至3.58 mg/L，下降了54.8%，相較于對照組，實際去除率為16.3%。主要是因為微表層油膜的覆蓋—去除過程相當于厭氧-好氧過程，為水中微生物提供了良好的生存環(huán)境，充分利用水體的自凈能力，達到降低COD的效果。

4 結論

水體微表層漂浮物的覆蓋—去除過程對水體溶解氧的影響最大，會使溶解氧先下降后上升，對水體總氮（TN）和高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）的實際去除率較高，分別達到32.8%、16.3%。因此，利用微表層漂浮物的覆蓋—去除過程處理富營養(yǎng)水體可達到良好的處理效果，在最大程度上營造良好的水體處理環(huán)境，充分利用水體的自凈能力，得到治理富營養(yǎng)化水體的目的。

參考文獻：

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Abstract： By the coverage and removal of the oil-film which is the representative of floats in the surfacemicrolayer， the experiment analyzesthe change of dissolved oxygen（DO），pH，total nitrogen（TN）， total phosphorus（TP） on eutrophic water. The results showed： adding oil and removing oil can greatly influence the water quality indicators.The DO rises after the first drop. Compared with the control group， the actual removal of TN、CODMnis higher， which is 32.8%、16.3% in treatment group. The experiment indicated： the cover-removal of the oil-filmin the surface microlayer is effective in improving the eutrophic water quality， which is a worthwhile approach in the future.

Key words：eutrophic water； surface microlayer； floats； oil-film； DO