城市景觀水體底泥氮磷釋放研究★

劉利劍 程開(kāi)民 賈莎莎 逯延軍*

(西安工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，陜西 西安 710021)

隨著城市的發(fā)展，景觀水體在美化城市中具有非常重要的作用。但是城市景觀水體多屬于人造湖泊，水體長(zhǎng)期處于靜止?fàn)顟B(tài)，水體的自凈能力低，易引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題［1］。水體底泥中會(huì)富集大量的營(yíng)養(yǎng)鹽類，有毒有害物質(zhì)，氮磷等，如果底泥中氮磷釋放到上覆水中，不僅會(huì)影響到上覆水中氮磷的含量，而且嚴(yán)重時(shí)將加劇水體中的富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，造成二次污染［2］。

為了找出景觀水體底泥中氮磷的釋放規(guī)律，采集了西安市某大型人工湖中的底泥，對(duì)其底泥中的氮磷的釋放規(guī)律做了研究，主要研究了上覆水為純水時(shí)底泥中氮磷的釋放規(guī)律，以及不同pH 值和溫度的上覆水對(duì)底泥氮磷釋放影響，通過(guò)本研究，以期為城市景觀水體底泥的污染物的控制提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)用底泥采集于西安某人工湖，將取回的底泥樣品混合均勻后，放置一段時(shí)間自然風(fēng)干。最大釋放量的實(shí)驗(yàn)中，量取50 g風(fēng)干的底泥于1 000 mL 量筒中，加純水至1 000 mL 刻度線，避光保存。每天用移液管吸取距沉積物表層10 cm 處的上覆水進(jìn)行分析。采樣時(shí)間共7 d，對(duì)所采水樣立刻進(jìn)行分析。

不同pH 的實(shí)驗(yàn)將量筒內(nèi)的上覆水的pH 值分別調(diào)節(jié)為pH=5，pH=6，pH=7，pH=8，pH=9，均避光放置。5 d 之后采樣進(jìn)行分析。溫度影響實(shí)驗(yàn)中，將量筒垂直放入5 ℃，15 ℃，30 ℃的恒溫水浴鍋中，三組量筒均避光放置。每天采樣，共7 d。

1.2 分析項(xiàng)目及方法

總磷，鉬抗銻分光光度法;總氮，紫外分光光度法。

2 結(jié)果與討論

2.1 最大釋放量

圖1 上覆水中總氮和總磷的濃度隨時(shí)間的變化

圖1 為上覆水中總氮和總磷的濃度隨時(shí)間的變化曲線，由圖可知，總氮和總磷在起始第1 天內(nèi)變化很大，因?yàn)樯细菜疄榧兯?，氮磷的釋放速度很快。隨著時(shí)間的推移，水中氮磷的濃度逐漸增加，但是增加的速度變慢，水中氮磷的增加相應(yīng)抑制了底泥中氮磷向水體的釋放。在第5 天～第7 天之間，總氮和總磷的釋放速率明顯變慢。

2.2 pH 值的影響

圖2 上覆水中總氮和總磷的濃度隨pH 的變化

圖2 為水中總氮和總磷的濃度隨pH 的變化曲線。從圖中可以看出，水中總氮在酸性條件下總氮的變化不大，而堿性條件下有一定的降低。水中總磷隨著pH 的增加而增加。當(dāng)上覆水為堿性時(shí)，水中磷的存在形態(tài)主要為HPO2-，水中的OH-可置換出磷酸根生成水溶性的磷化物，并且OH-能和水體中NH+4反應(yīng)生成氮?dú)猓?］。因此，在堿性條件下，總氮濃度降低，總磷濃度增加。

2.3 溫度的影響

圖3 上覆水中總氮的濃度隨水溫的變化

圖4 上覆水中總磷的濃度隨水溫的變化

圖3 為溫度對(duì)水中總氮濃度變化的影響曲線。從圖中可以看出，溫度對(duì)總氮的濃度變化還是有明顯的影響。在5 ℃時(shí)，因?yàn)樗w的溫度較低，總氮的濃度整體上較低，并且隨著時(shí)間增長(zhǎng)緩慢。而在15 ℃和30 ℃時(shí)，水體中的總氮濃度明顯高于5 ℃，并隨著溫度的增加而增加。圖4 為溫度對(duì)水中總磷濃度變化的影響曲線。從圖中可以看出，溫度對(duì)總磷的影響也比較大，其變化規(guī)律和總氮相似，也是隨著溫度的增加而增加。因此，在對(duì)景觀水體的富營(yíng)養(yǎng)化的防治中，溫暖季節(jié)應(yīng)該是重要的控制時(shí)段。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究可知，景觀水體的底泥中氮磷在上覆水為純水時(shí)，在第1 天濃度增加最大;酸性和堿性條件都會(huì)使總氮的濃度降低，而堿性條件會(huì)增加總磷的濃度。溫度的增加使得水中總氮和總磷的濃度增加，因此溫暖季節(jié)是控制水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要時(shí)段。

［1］吳秋麗，全昌明，許小波.北京市城市中心景區(qū)水體水質(zhì)狀況調(diào)查及改善策略［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38(5):2556-2557，2573.

［2］鄺臣坤，張?zhí)?受污染底泥固化/穩(wěn)定化處理及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)釋放特征研究［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)2011，20(10):1530-1535.

［3］馬亞杰.清河沉積物對(duì)水中氮、磷濃度影響的實(shí)驗(yàn)研究［D］.北京:首都師范大學(xué)碩士論文，2013.