袁河底泥污染物監(jiān)測(cè)與分析

李志萍，楊韡韡，許飛飛，馬超振

（華北水利水電學(xué)院，河南 鄭州 450011）

1 采樣點(diǎn)布置

袁河流經(jīng)江西省萍鄉(xiāng)、宜春、新余三市，再入贛江，全長(zhǎng)227.16km，流域面積約6 424km2，是宜春、新余兩市的主要工農(nóng)業(yè)用水及納污水體。近年來(lái)袁河水質(zhì)逐漸惡化，當(dāng)河流外部環(huán)境發(fā)生變化，底泥中的污染物可能釋放到水體中，成為河水污染的重要來(lái)源[1]。

2010年3月23日—3月29日沿袁河從上游到下游共設(shè)置了20個(gè)斷面，具體位置分布見(jiàn)圖1。袁河水質(zhì)由江西省水利科學(xué)研究院于2010年4月監(jiān)測(cè)。

圖1 袁河沉積物采樣點(diǎn)分布

2 測(cè)試方法

2.1 底泥預(yù)處理將底泥樣品自然風(fēng)干，研磨，過(guò)100目篩，保存于棕色廣口瓶中，以作試驗(yàn)之用。

2.2 測(cè)定方法

（1）氨氮。稱取樣品10g于150mL錐形瓶中，加入2moL/L的氯化鉀溶液50mL，在恒溫振蕩器中振蕩30min，用定性濾紙過(guò)濾，濾液盛于瓶中，采用納氏試劑分光光度法測(cè)氨氮濃度，并換算成沉積物中的氨氮含量。

（2）總氮及總磷。稱取0.1g土樣于50mL比色管中，加入25mL堿性過(guò)硫酸鉀溶液，在0.15～0.16MPa壓力下保持120～124℃的溫度50min左右，自然冷卻后用定性濾紙過(guò)濾，濾液定容到100mL，總氮采用紫外分光光度法、總磷采用鉬銻抗分光光度法測(cè)定，并分別換算成沉積物中的總氮及總磷含量。

（3）COD。稱取適量土樣于消解罐中，加入蒸餾水、重鉻酸鉀溶液、硫酸-硫酸銀溶液各5mL，微波消解30min，消解液呈橙色，冷卻后用硫酸亞鐵銨標(biāo)定，記錄滴定量，代入公式，計(jì)算出沉積物中的COD的含量。

3 結(jié)果分析

3.1 氨氮變化規(guī)律袁河沉積物與河水中氨氮含量變化見(jiàn)圖2和圖3。

圖2 袁河沉積物氨氮含量變化

圖3 袁河氨氮濃度變化

從圖2可以看出，袁河沉積物中氨氮含量在26.27～213.58mg/kg之間，其中新袁河大橋（斷面3）、江口單崗橋下（斷面10）、苑坑（支流）（斷面12）、仙女湖蛇島（斷面13）、仙女湖會(huì)仙臺(tái)（斷面14）沉積物中氨氮含量較高，分別為：139.96、117.53、127.90、213.58和143.97mg/kg，其他斷面氨氮含量從上游到下游變化平緩。

從圖3可以看出，袁河中氨氮濃度變化范圍為0.21～1.97mg/L。其中斷面16、斷面17、斷面20的氨氮濃度超過(guò)地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類水的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)比袁河與沉積物中氨氮的含量可以發(fā)現(xiàn)：河水中氨氮濃度高的幾個(gè)斷面，底泥中氨氮含量并不高。

本項(xiàng)目還同時(shí)對(duì)太子河流域沉積物的污染水平做了監(jiān)測(cè)，太子河全長(zhǎng)464km，流域面積4 000km2，是本溪、遼陽(yáng)和鞍山地區(qū)生產(chǎn)生活用水的主要水源。太子河沉積物中氨氮含量的變化范圍為20.502～279.248mg/kg，而本溪千金溝排污口的氨氮含量卻高達(dá)584.069mg/kg。對(duì)比可知，太子河流域沉積物中的氨氮污染略高于袁河流域。

3.2 總氮變化規(guī)律袁河沉積物與河水中總氮含量變化見(jiàn)圖4和圖5。

圖4 袁河沉積物總氮含量變化

圖5 袁河總氮濃度變化

由圖4、圖5可以看出,袁河沉積物中總氮的含量在100.18～3 100.79mg/kg之間，其中仙女湖會(huì)仙臺(tái)（斷面14）和臨江橋下（斷面20）含量較高，分別為：3 100.79mg/kg和2 851.81mg/kg；袁河總氮濃度在0.74～3.58mg/L之間，其中有幾個(gè)斷面總氮濃度超過(guò)地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類水的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)比發(fā)現(xiàn)：仙女湖會(huì)仙臺(tái)（斷面14）河水中的總氮含量為0.97mg/L，臨江鎮(zhèn)大橋下（斷面20）含量最高，達(dá)到3.58mg/L。

太子河沉積物中總氮含量的變化范圍在50.346～7 221.125mg/kg之間，其中千金溝排污口、本溪污水處理廠和本溪白石砬子含量分別為7 221.125、5 426.221和3 529.362mg/kg。對(duì)比可知，太子河流域沉積物中總氮的污染程度遠(yuǎn)高于袁河流域。

沉積物中氨氮的含量變化主要取決于生物累積、分解作用的強(qiáng)弱、底質(zhì)環(huán)境特征和水熱條件。通常認(rèn)為氮元素在水-沉積物界面之間的轉(zhuǎn)換是以不同氮化合物形態(tài)的形式進(jìn)行的，沉積物對(duì)于不同的氮化合物形態(tài)，其釋放量不同，釋放量主要取決于上覆水中溶解氧的含量水平，同時(shí)還與總氮的濃度能量和水動(dòng)力條件等因素有關(guān)[1-2]。

對(duì)比氨氮和總氮含量變化圖可以看出：除個(gè)別斷面外，一般氨氮含量高的斷面，總氮含量也比較高。這是因?yàn)樗w沉積物中的氮一般分為有機(jī)態(tài)氮和無(wú)機(jī)態(tài)氮，以前者為主。有機(jī)態(tài)氮可分為半分解的有機(jī)質(zhì)、微生物軀體和腐殖質(zhì)，其中以腐殖質(zhì)為主。無(wú)機(jī)態(tài)氮主要是氨氮和硝態(tài)氮，還有一部分固定態(tài)氮。有機(jī)態(tài)氮可以經(jīng)過(guò)微生物的作用轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)態(tài)氮，但會(huì)隨著季節(jié)而變化[1-3]。

3.3 總磷變化規(guī)律袁河沉積物與河水中總磷含量變化見(jiàn)圖6和圖7。

圖6 袁河沉積物總磷含量變化

圖7 袁河總磷濃度變化

由圖6、圖7可以看出，袁河沉積物中總磷含量變化范圍為40.55～905.68mg/kg。其中新余袁河閘壩橋（斷面17）沉積物中總磷含量最高，為905.68mg/kg；而袁河總磷濃度變化較小，為0.04～0.25mg/L，其中分宜袁河大橋（斷面9）和臨江鎮(zhèn)大橋下（斷面20）總磷超過(guò)地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類水的標(biāo)準(zhǔn)，分別為0.20mg/L和0.25mg/L。且一般下游濃度比上游略高。對(duì)比沉積物與袁河水總磷含量變化圖發(fā)現(xiàn)：除個(gè)別斷面外，沉積物中磷的含量與河水中磷的濃度變化規(guī)律基本相同。

太子河沉積物中總磷的含量在54.628～3 622.561mg/kg之間，千金溝排污口、本溪污水處理廠和葠窩水庫(kù)出口左總磷的含量分別為1 070.017、3 622.561和1 278.333mg/kg。對(duì)比可知，太子河流域沉積物中的總磷污染遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出袁河流域。

沉積物中的磷一般來(lái)源于土壤顆粒物、懸浮污染物的絮凝沉降、水生生物（包括浮游植物、大型水生植物、微生物等）殘骸和顆粒物吸附溶解性的磷。磷一般以陰離子的形式存在，本身不易被吸附，而沉積物中的磷在一定條件下，又會(huì)逐步釋放出來(lái)，成為河水中磷的重要來(lái)源。磷在河水中主要以有機(jī)磷和無(wú)機(jī)磷兩種形式存在。有機(jī)磷主要存在于有機(jī)質(zhì)和原生質(zhì)細(xì)胞中，而無(wú)機(jī)磷則存在于一些合成洗滌劑、磷工業(yè)廢水中。當(dāng)河水受到污染時(shí)，以無(wú)機(jī)磷形式存在的磷可占到總磷的85%～95%[2，4]。

3.4 COD變化規(guī)律袁河沉積物與河水中COD含量變化見(jiàn)圖8和圖9。

由圖8、圖9可以看出，袁河沉積物中COD含量的變化范圍為11 360～49 780mg/kg之間，其中銀鳳橋下游2km處（斷面1）、溫湯河下游新坊河上游（斷面6）、羅坊橋下（斷面19）和臨江鎮(zhèn)大橋下（斷面20）含量較高，分別為49 780、40 490、38 590和488 480mg/kg。對(duì)比袁河濃度變化圖發(fā)現(xiàn)：袁河COD濃度變化范圍為5～20mg/L，變化比較平緩，下游略高于上游。

圖8 袁河沉積物COD含量變化

圖9 袁河COD濃度變化

太子河沉積物中COD含量變化范圍為2 650～79 920mg/kg，千金溝排污口和本溪污水處理廠分別為339 320mg/kg和161 500mg/kg。對(duì)比可知，太子河流域沉積物中COD污染程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于袁河流域。

袁河流域流經(jīng)新余市境內(nèi)的幾個(gè)斷面由于接納城市污水而污染程度較高，太子河流域千金溝排污口和本溪污水處理廠由于位于重工業(yè)區(qū)，接納上游大量工業(yè)污水排放，導(dǎo)致污染程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出其他地區(qū)。但對(duì)比兩條河流可知，袁河流域沉積物中的氨氮、總氮、總磷和COD的污染程度遠(yuǎn)低于太子河流域。

4 結(jié)論

（1）根據(jù)地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，袁河新余溢流壩（支流）（斷面16）、新余袁河閘壩橋（斷面17）、臨江鎮(zhèn)大橋下（斷面20）的氨氮濃度及幾個(gè)斷面總氮濃度，分宜袁河大橋（斷面9）、臨江鎮(zhèn)大橋下（斷面20）總磷和仙女湖名人島（斷面11）、臨江鎮(zhèn)大橋下（斷面20）的COD濃度超過(guò)地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類水的標(biāo)準(zhǔn)；（2）新袁河大橋（斷面3）、江口單崗橋下（斷面10）、苑坑（支流）（斷面12）、仙女湖蛇島（斷面13）、仙女湖會(huì)仙臺(tái)（斷面14）沉積物中氨氮含量較高；仙女湖會(huì)仙臺(tái)（斷面14）和臨江橋下（斷面20）沉積物中的總氮含量較高；新余袁河閘壩橋（斷面17）沉積物中總磷含量最高；銀鳳橋下游2km處（斷面1）、溫湯河下游新坊河上游（斷面6）、羅坊橋下（斷面19）和臨江鎮(zhèn)大橋下（斷面20）沉積物中的COD含量較高；（3）對(duì)比袁河與沉積物中污染物的含量可以得出，除個(gè)別斷面外，沉積物中污染物含量高的斷面河水中的含量相應(yīng)的也較高；（4）對(duì)比袁河與太子河流域可知，因?yàn)樵訉儆谀戏胶恿?，徑流量大，流速快，納污能力強(qiáng)，而太子河屬于北方河流，流經(jīng)重工業(yè)區(qū)，接納大量的工業(yè)污水排放，所以袁河流域沉積物污染程度遠(yuǎn)低于太子河流域。

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