河道水体及底泥污染物季节性释放规律的研究 - （格式）修改篇

河道水体及底泥污染物季节性释放规律的研究*

刘宗亮12 陈明功1彭强辉2 蔡强2

＃

（1.安徽理工大学，淮南 232001；2. 浙江清华长三角研究院，嘉兴 314006）

摘要：为了探究河道水体和底泥中污染物的季节性释放规律，本文以嘉兴市域内的16条具有代表性的河道为研究样本，通过对实验河道水体和底泥中温度、DO、pH、COD、TP、TN、NH3-N等指标的监测，研究分析了不同季节河道水体和底泥污染物浓度变化，实验结果表明：（1）河道上覆水体中COD、TP、TN、氨氮的浓度变化均有明显季节性规律，夏季污染物浓度较高，冬季浓度降低，春秋季介于冬季和夏季之间；（2）底泥中COD、TN、TP的变化也有一定的季节性规律，NH3-N浓度则没有明显的季节性规律。且水体中TN、TP浓度与底泥中TN、TP浓度变化呈负相关性；（3）河水pH值波动范围较小，没有季节性变化特征；（4）河水中溶解氧浓度随季节变化明显，夏季和冬季水中溶解氧浓度升高，春季和秋季溶解氧浓度偏低。

关键词：底泥 季节性变化 释放规律

SEASONAL RELEASE OF POLLUTANTS FROM RIVER WATER AND SEDIMENT

LIU Zongliang, CHEN Minggong ,PENG Qianghui , CAI Qiang

(1.232001 Anhui University Of Science And Technology, Huainan ; 2.Yangtze Delta

Region Institute of Tsinghua University,Zhejiang,Jiaxing 314006,)

1，2

1

2＃

1

Abstract:In order to explore seasonal release of pollutants in water and sediment of the river, the Jiaxing of 16 representative rivers as research samples, through the monitoring river water and sediment with parameters of temperature, DO, PH, COD, TP, TN, NH3-N, pollutant concentration changes at the different seasonal river water and sediment, experimental results were demonstrated that concentrations of COD, TP, TN, ammonia nitrogen had a significantly seasonal pattern. The peak of pollutants in summer appeared in summer.Winter has a lowest pollutants concentrations.Changes of COD in the sediment, TN and TP also had a seasonal pattern. Concentration of NH3-N has no evident seasonal variation. Concentration of TN, TP in water and in sediment concentrations and showed negative correlation.PH value of water fluctuated in a smaller range with no seasonal variation characteristics.Concentrations of dissolved oxygen in the water significantly changed with the seasons. summer and winter, and dissolved oxygen concentration is increased in summer and winter,vice-versa in spring and autumn.

Keywords: bottom sediment; seasonal variation; release rule

塘、三店塘、平湖塘等八条主干河道呈放射1.引言(Introduction)

嘉兴位于浙江省东北部，长三角南翼，

杭嘉湖平原腹地，地形平坦，略呈南高北低状。嘉兴河网水系发达，河道总长1.38万公里，河面宽30m以上的河道2100公里，河面总面积达268.93平方公里，市区以古城为核心，环城河围绕其外，京杭大运河、长水

状均匀分布，是典型江南水乡[1]。随着长三角地区经济快速发展，水环境污染日趋严重，水质不断恶化，市域范围已基本无Ⅰ～Ⅲ类水体，主要干流、湖荡以Ⅳ类为主，个别污染企业附近河段为Ⅴ类甚至劣Ⅴ类，全市生活用水受到严重影响。

基金项目：* 嘉兴市南湖区科技计划项目（No.2014QS02） 第一作者：刘宗亮（1990-），男，硕士研究生。 #通讯作者：彭强辉（1984-），男，硕士研究生，主要从事河湖水体生态修复工程，E-mail:51085369@qq.com

河道作为城市生态系统的一部分，承担着重要的调蓄作用，为城市生活和生产提供便捷水源，减缓城市热岛效应和洪涝灾害，丰富城市景观和生物多样性。从2014年开始，浙江省启动“五水共治”专项治水工程，各项环境整治工作随即展开，嘉兴对城区污染河道加大了治理力度，但由于各种原因河道水质情况仍不乐观。水体污染是各种污染指标综合作用的结果，内源污染物释放也受到各种因素的影响，本文以实际检测数

据为依据，着重研究各指标随着季节性变

化，归纳河道水体和底泥中污染物的释放规律，为后期的城市河道治理提供参考依据。

2.实验方法(Experimental method)

为了使数据能真实、客观地反映嘉兴市域内河流水环境质量，依据嘉兴市水系分布特征，在市域内选取了16条具有代表性的河道作为研究对象，每条河设置固定的采样点，具体如图2.1所示。

图2.1 采样点位置分布图

Fig. 2.1 location distribution of sampling points

表2-1 采样点分布及底泥采集情况一览表

Table 2-1 sampling point distribution and sediment collection situation list

编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

采样点 伍子塘 花家浜 高家浜 徐祥木桥港 方升桥港 商务花园 许家港 凌公塘 月河 新塍塘 木桥港 和睦桥港 夏婆桥港 明月河 贯泾港（进） 贯泾港（出）

经度（E） 120°54′46″ 120°56′3″ 120°54′11″ 120°53′59″ 120°52′52″ 120°48′40″ 120°49′21″ 120°46′51″ 120°44′33″ 120°42′33″ 120°41′26″ 120°42′13″ 120°40′5″ 120°43′52″ 120°46′8″ 120°46′8″

纬度（N） 30°44′2″ 30°41′25″ 30°40′59″ 30°41′18″ 30°42′0″ 30°44′24″ 30°44′13″ 30°44′56″ 30°46′23″ 30°46′20″ 30°46′42″ 30°45′43″ 30°45′23″ 30°45′25″ 30°42′7″ 30°42′7″

水深（m）

1.0 1.2 2.0 1.4 2.5 0.8 3.0 0.8 2.0 1.5 1.0 1.2 1.5 1.0 1.8 2.0

采集泥深(m)

0.3 0.3 0.3 0.2 0.2 0.15 0.5 0.2 0.2 0.3 0.2 0.2 0.3 0.3 0.2 0.2

注：上表中的水深和泥深是指采样点位置的深度，并不是河道的实际深度

2.1样品采集

用抓泥器采集河道表层底泥样（深度约10-15cm），置于密封袋中，立即运回实验室冷冻保存。水样采集直接用取水器采集上覆水样，置于500mL专用取样塑料瓶中，放在实验室冷冻储存。 2.2 实验方法

2.2.1底泥的实验方法 （1）前处理将采集的底泥样品放入烘箱中，在105-120℃温度下烘3小（烘干时间视采集样品的含水量定），研磨，过100目筛，保存于棕色瓶中，以做实验之用。 (2) 检测方法

①CODcr的检测称取适量土样于消解罐中，加入蒸馏水、重铬酸钾溶液、硫酸-硫酸银溶液各5mL，微波消解30min，消解液呈橙色，冷却后，用硫酸亚铁铵标定，记录滴定量，代入公式，计算出沉淀物中COD的含量。

②TN和TP的检测

称取土样0.1克于50mL比色管（试管） 中，加入25mL碱性过硫酸钾溶液，在烘箱（或灭菌箱）中在120-125℃温度下消解50min左右，自然冷却后用定性滤纸过滤，将过滤液移入100mL容量瓶中，定容。分别取样品溶液进行TN、TP的检测，总氮采用紫外分光光度法、总磷采用钼锑抗分光光度法测定，并将测定结果换算成沉积物中的总氮、总磷的含量。

③NH3-N的检测 称取土样10克于250mL锥形瓶中，加入2mol/L的氯化钾溶液50mL，在恒温振荡器中（温度控制在20度左右）振荡30min,用定性滤纸过滤。过滤结束后，直接取过滤样品进行检测，检测方法采用纳氏试剂分光光度法，测定结果换算成沉积物的氨氮含量[2]。 2.2.2水样的检测方法

COD—采用重铬酸钾氧化法；TN—采用紫外分光光度法；TP—采用钼锑抗分光光度法；氨氮—采用纳氏试剂分光光度法；pH—便携式pH计；DO—溶氧仪读取。

3.实验结果(Experimental result)

各采样点的监测数据如表3-1所示。 3.1上覆水体和底泥中COD变化规律

2015-2016年期间

图3.1 部分监测河道水样COD变化情况 Fig. 3.1 COD variation curve of water

2015-2016年期间

图3.2 部分监测河道底泥中COD变化情况 Fig. 3.2 COD variation curve of sediment

由图3.1可以看出，在整个监测期间，河流上覆水体COD均有所增高，最大增幅分别是95.8%、80.9%、290.1%、155.1%、144%。其中以明月河污染较为严重，COD由27.9mg/L增加到68.5mg/L，增幅达144%，平均值为44.35mg/L，超过地表水环境质量标准V类水标准，超标10.9%；商务花园因是封闭体系，没有外污染源，水中生长很多沉水植物和挺水植物，水体自净能力比较强，水质较好，COD较低，但从其检测数据对比看，其增幅最大，达290.1%。在所监测的16个河道断面中，平均值达到Ⅱ类水标准的有3个，达到Ⅲ类水标准的有2个，超过Ⅳ类、Ⅴ类水标准的有11个，占总数的约70%。

从图3.1数据曲线图可以看出，河道水体中COD呈现明显季节性规律，冬季较高，夏季则降低。其原因主要有：（一）嘉兴市

地处北亚热带南缘，属东亚季风区，夏季湿热多雨，冬季寒冷干燥。冬季属于枯水期，

表3- 1 2015-2016年各采样点上覆水和底泥主要污染物监测数据

Fig.2-2 The monitoring data of main pollutants in water and sediment of the sampling points

during 2015-2016

检测指标

检测时间

上覆水

TN

9月 12月 2月 3月 5月 7月

TP

9月 12月 2月 3月 5月 7月

COD

9月 12月 2月 3月 5月 7月

NH3-N

9月 12月 2月 3月 5月 7月

pH

9月 12月 2月 3月 5月 7月

3.7 6.03 5.03 4.85 3.5 3.24 0.15 0.33 0.24 0.18 0.13 0.16 23.9 46.8 23.5 20.2 20.9 15.3 0.8 1.3 1.1 1.2 0.3 0.4 7.27 7.14 7.27 7.67 7.01 7.63

4.59 2.22 1.40 3.37 5.02 7.97 0.74 0.14 0.25 0.15 0.7 0.12 10.3 8.46 20.6 17.6 2.92 3.38 33.5 37.5 45.5 76 56 40 -- -- -- -- -- --

伍子塘

底泥

上覆水 3.15 5.12 4.3 3.9 3.17 2.77 0.34 0.4 0.75 0.4 0.34 0.18 19.9 36.0 34.7 28.3 22.7 9.58 0.8 1.2 0.9 0.4 0.5 0.3 7.37 7.06 8.29 8.06 7.67 7.65

2.53 1.07 0.87 3.46 4.85 5.32 0.44 0.2 0.29 0.13 0.12 0.8 15.6 16.9 26.7 23.4 6.57 8.14 51.5 92 79.5 107 78 60.5 -- -- -- -- -- --

高家浜

底泥

上覆水 1.14 1.69 3.47 2.06 0.93 0.59 0.04 0.07 0.17 0.09 0.03 0.05 8.06 25.4 31.5 11.6 9.47 7.72 0.3 0.4 0.5 0.2 0.2 0.2 7.29 7.43 7.03 7.37 7.15 7.93

2.6 0.9 0.63 3.42 4.18 6.24 0.25 0.12 0.14 0.07 0.11 0.07 6.15 6.08 7.46 5.43 5.23 3.20 31 30 52 51 35.5 28 -- -- -- -- -- --

商务花园

底泥

上覆水 3.42 3.5 5.33 4.67 4.7 2.85 0.16 0.2 0.36 0.29 0.21 0.15 12.7 32.4 32.3 19.6 24.7 19.3 0.6 1.8 2.3 2.4 1.5 0.5 7.4 7.68 7.12 7.8 7.14 7.75

3.8 1.53 2.11 4.73 6.11 7.11 0.66 0.66 0.27 0.11 0.7 0.17 23.1 22.9 51.4 46.3 22.1 24.6 71 72 102. 150 95.5 103 -- -- -- -- -- -- 月河 底泥

上覆水 4.99 7.07 9.75 8.44 5.23 3.08 0.44 0.52 0.61 0.34 0.25 0.27 27.9 43.1 57.6 68.5 38.6 30.4 1.4 5.9 5.7 4.9 3.4 2.1 7.21 7.09 7.23 7.51 7.27 7.72

3.25 1.43 3.84 5.2 6.36 6.4 0.71 0.6 0.34 0.4 0.15 0.18 27.9 29.1 42.0 35.7 14.0 12.3 308 298 510. 443 285 374 -- -- -- -- -- --

明月河

底泥

注：1.由于采样点的数据较多，上表仅列出部分采样点的数据，以此作为论据分析。