泥沙對氮氨污染物的影響研究

楊艷慧 崔繼成 羅浩東

摘 要：作為全球高含沙量的國家，我國河流的泥沙問題備受關注。泥沙通過吸附、解吸作用以及運動形態對水環境產生相互作用，其中氨氮是水質監測的一項重要指標。鑒于此，文章主要從泥沙含量、泥沙粒徑和泥沙攪拌狀態對水體氨氮污染物的影響做出概述，從而對氨氮污染物處理和城市凈化水工藝的選擇提供參考。

關鍵詞：泥沙；氨氮污染物；吸附解吸；水環境

概述

作為水體污染物的重要載體，泥沙自身也是水體污染物的一種，其遷移轉化不僅會影響水體污染物的分布，而且會影響水生生態系統。河流泥沙對水體污染物的作用具有兩重性：吸附和解吸。吸附作用分為與泥沙表面積相關的物理吸附和受泥沙所含活性物質影響的化學吸附。被吸附后的污染物與泥沙隨時間而落淤，水體污染物含量降低，從而水體得到凈化。有些泥沙表面含有的活性物質會與污染物發生化學反應，達到降解水體污染物的效果，更從根本上減少了水體污染物含量。而解吸作用常常發生在動力或化學條件下變化了的水環境中，此時的污染物可能會隨著流速的改變而被再次沖刷進入水體，從吸附態轉化為溶解態，從而造成水體的二次污染。因此，河流泥沙對水體中污染物的影響具有重要研究意義，文章以氨氮含量為研究對象，闡述泥沙與氨氮含量的關系。

許多國外的學者們在泥沙對氨氮的轉化和降解方面都有所研究，大多以定性分析為主，定量分析的較少。由于水環境的條件復雜，氨氮含量的影響因素頗多，文章主要從泥沙含量、泥沙粒徑和泥沙攪拌狀態方面對水體氨氮含量的影響做出概述。

泥沙對氨氮污染物的影響

2. 泥沙含量對水體中氨氮的影響

由于泥沙外部吸附著多種微生物和硝化細菌等，有利于降解水體中的氨、氮。[1]夏星輝、余暉等[2]通過實驗法測量不同泥沙含量中氨氮的變化，探討其對水體硝化作用的影響。結果表明，含沙量一定時，氨氮進行硝化的速率與泥沙含量成正相關。張學青，夏星輝等[3]還研究了泥沙顆粒對有機氮的轉化。研究表明，含沙量的增加有利于有機氮的轉化，起到了促進作用。鄭泉[4]通過對黃河蘭州段實踐試驗了不同泥沙含量對氨氮降解效率的影響。結果顯示，在高含沙水體中，氨氮濃度一開始的降解速度就比較快，這與含沙水體中硝化細菌的基數大、顆粒物能提供更多的微界面[4]以及泥沙顆粒物所能提供的碳源多少有很大關系。但泥沙含量的不斷增加，會使其吸附能力降低，泥沙表面的氨氮污染物會再次遷移到水體中，不利于氨氮的降解。造成這種現象的原因可能有：①隨含沙量的增加，固相吸附位增多，使得單位固體顆粒物的吸附量減少；②顆粒的聚合作用如絮凝越強，則可利用的吸附位越少；③含沙量增加，提高了顆粒間的碰撞幾率，使得吸附質從泥沙顆粒表面解吸出來的速率增加，進而引起吸附量減少。[5]

2. 泥沙粒徑對水體中氨氮的影響

泥沙粒徑對污染物與其結合起著關鍵作用。污染物的吸附作用與泥沙粒徑相關。若將泥沙顆粒看作一個球體，其比表面積和半徑成反比[6]，隨著泥沙粒徑的減小，表面附著的活性成分增多，如微生物和硝化細菌，增強了其物理吸附強度，其與污染物接觸面也增大，促進了化學吸附作用，降低了水體中氨氮含量。易朝路[7]通過研究長江中下游底泥發現，當泥沙顆粒粒徑小至粘土級時，會在吸附的氨氮表面形成一層吸附膜，大大降低了氨氮污染物的含量；王而力等[8]對遼海沉積物吸附進行了研究。結果顯示，粒徑較小的粘粒和粉粒對氨氮的最大吸附量可達較粗泥沙的3倍之多；黃歲梁[9]等在不同粒徑泥沙吸附重金屬污染物靜態試驗研究中也得出：粗顆粒泥沙的吸附能力弱，細顆粒泥沙則相反的結論。

2.3 泥沙攪拌狀態對水體中氨氮的影響

水體中泥沙的分布狀態可分為靜止，半懸浮和完全懸浮三種。鄭泉在試驗中分別測量這三種狀態水體中氨氮濃度，進行泥沙存在狀態對氨氮影響的研究。結果表明，處于懸浮狀態的泥沙對硝化作用有顯著的促進作用。張麗萍等[10]在考察不同假定攪拌狀態的沼澤和湖泊底泥時發現在底泥的攪拌過程中，無形中增加了氨氮的硝化反應，這說明攪拌條件增加了活性成分與氨氮污染物的接觸機會，有利于水體的凈化。

3 小結

近年來，泥沙一直是水環境研究領域的熱點，泥沙通過顆粒對污染物的吸附與解吸作用來改變水體條件。泥沙對水質的影響不僅受到泥沙含量、粒徑、運動狀態等自身因素，而且還受到外界的其它因素的影響。因此，展開泥沙對水環境影響的研究具有至關重要的意義。這不僅能夠揭示污染物在水體中的轉化機理，評價水質及水體凈化能力，還能夠為控制水體污染、水環境管理與規劃等工作提供有利參考。

參考文獻：

[1]底瑛棠.河流泥沙對水環境的作用研究概述[J].科技經濟導刊，2017（26）：138-139.

[2]夏明輝，余暉，張學青.黃河水體顆粒物對硝化過程的影響研究[J].環境科學學報，2004，24（4）：601-606.

[3]張學青，夏星輝，楊志峰.水體顆粒物對有機氮轉化的影響[J].環境科學，2007，28（9）：1954-1959.

[4]鄭泉.泥沙含量對黃河蘭州段氨氮降解過程和水質監測結果影響的試驗研究[D].蘭州：蘭州理工大學，2011.

[5]暴維英，曾令慶，高宏黃河泥沙對有毒有機物吸附特性的研究[J].人民黃河，1996，（7）：21-22.

[6]王穎超.黃河蘭州段懸移質泥沙對氨氮的吸附解吸特性研究[D].蘭州交通大學，2014.

[7]易朝路.長江中下游靜態水體污染后底泥吸附方式與內源污染治理[J].水資源保護，2002，（3）：24-26.

[8]王而力，王雅迪，王嗣淇.西遼河不同粒級沉積物的氨氮吸附-解吸特征.環境科學研究，2012，25（9）：1016-1022.

[9]黃歲梁，萬兆惠，王蘭香.不同粒徑泥沙解吸重金屬污染物靜態試驗研究[J].水動力學研究與進展（A輯），1995（02）：204-213.

[10]張麗萍，袁文權，張錫輝.底泥污染物釋放動力學研究[J].環境污染治理技術和設備，2003，4（2）：22-26.

作者簡介：楊艷慧（1996-），女，本科，學生，主要從事水環境保護等方面的研究。