林 海，蔡怡清，李 冰

（北京科技大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083）

底泥是河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是水體環(huán)境營養(yǎng)物循環(huán)的中心環(huán)節(jié)，時(shí)刻與上層水體進(jìn)行著能量和物質(zhì)的交換，對水體中的污染物具有富集作用。因此，河流底泥不僅可以間接地反映水體的污染情況，還在外界環(huán)境因素條件下向上腹水體釋放營養(yǎng)物質(zhì)，引起河流水體富營養(yǎng)化加劇[1]。對此，國內(nèi)外已有大量深入研究，A Amirbahman等[2]以美國緬因州11個(gè)富營養(yǎng)化湖泊為對象研究底泥總磷釋放機(jī)制，而對我國杭州西湖[3]、大理洱海[4]等研究均發(fā)現(xiàn)底泥氮污染物對水體富營養(yǎng)化有較大影響?；诖?，以現(xiàn)場采集水樣和底泥樣品為材料，通過室內(nèi)模擬試驗(yàn)，研究不同溫度條件下媯水河底泥氮磷污染物的釋放規(guī)律，為媯水河水環(huán)境保護(hù)、水質(zhì)管理及清淤工程提供指導(dǎo)意見。

1 材料與方法

1.1 材料

于2018年7月利用柱狀采泥器采集媯水河表層底泥樣品，去除碎石和雜物后裝入自封袋中，避光條件下運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，自然風(fēng)干，風(fēng)干樣品過100目篩后待用，并取對應(yīng)采樣點(diǎn)底泥上覆水25L。

圖1 不同溫度條件下總氮釋放曲線

圖2 不同溫度條件下總磷釋放曲線

1.2 試驗(yàn)方法

分別加入30g底泥樣品平鋪至直徑為12cm的1L圓柱形自制燒杯內(nèi)，加入1L水樣后放入陰暗處。先穩(wěn)定1d后，第2～20d，每兩天取一次樣，每次從取樣口取樣測定其TN（10mL）、TP（25mL），每次取樣共35mL，每次取樣后均向燒杯內(nèi)補(bǔ)充35mL備用水樣，采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法和過硫酸鉀氧化鉬酸銨分光光度法，分別測定水樣TN、TP濃度。

媯水河水體溫度隨季節(jié)變化，一般在8℃～32℃，在避光條件下將模擬裝置放入到恒溫培養(yǎng)箱中，設(shè)置溫度分別為15℃、20℃、25℃、30℃。

1.3 數(shù)據(jù)分析

底泥氮磷釋放量及釋放強(qiáng)度采用下式進(jìn)行計(jì)算：

其中，V：底泥上層水的體積，取1L；Cn：第n次采樣時(shí)底泥總氮（總磷）濃度；C0：底泥上層水樣初始總氮（總磷）濃度；Vi：每次采水體的體積，取35mL；Ci-1：第i-1次采水樣時(shí)底泥總氮（總磷）濃度；Ca：添加水體總氮（總磷）濃度；：釋放強(qiáng)度（mg/m2）；A：與上層水樣接觸的底泥面積。

2 結(jié)果與討論

圖1為不同溫度條件下總氮釋放曲線，從圖1中可以看出，溫度對總氮的釋放強(qiáng)度有明顯的影響。溫度越高，總氮釋放強(qiáng)度越大。榮偉英等研究溫度對大沽排污河底泥總氮影響試驗(yàn)中，在反應(yīng)13d后，溫度為5℃、15℃、25℃的實(shí)驗(yàn)組總氮濃度分別為20mg/L、26mg/L和27mg/L，與本試驗(yàn)趨勢一致。溫度升高能促進(jìn)底泥氮釋放的原因主要為：溫度升高溶解氧下降，底泥-上腹水界面逐漸形成厭氧環(huán)境，氧化狀態(tài)轉(zhuǎn)化為還原狀態(tài)，從而促進(jìn)了微生物的反硝化作用，進(jìn)而氨氮從底泥中得以釋放；溫度升高，微生物的有機(jī)質(zhì)礦化作用加強(qiáng)，將底泥中有機(jī)氮化合物轉(zhuǎn)化為無機(jī)氮化合物，使氮的釋放量增大。由圖2可知，溫度對磷的效果與氮一樣，溫度越高，總磷釋放強(qiáng)度越大，前4d釋放強(qiáng)度增加較快，耗氧速率加快。溫度升高底泥中有機(jī)質(zhì)分解和礦化速度加快，降低氧化還原電位，有利于Fe3+還原為Fe2+，并可從正磷酸鐵和氫氧化鐵的膠體中釋放出磷，有機(jī)質(zhì)礦化產(chǎn)生大量CO2，使得含鈣結(jié)合態(tài)磷溶解而被釋放。

3 結(jié)論

通過影響微生物活性、離子交換吸附、化學(xué)平衡等機(jī)制，媯水河底泥氮磷釋放表現(xiàn)出不同的規(guī)律。高溫條件促使底泥釋放氮磷，因此加強(qiáng)夏季高溫條件下媯水河水質(zhì)管理與監(jiān)測，對于修復(fù)受污染水體、改善水體富營養(yǎng)狀況具有重要的意義。