武漢蓮花湖沉積物氮磷污染特征研究

邊曉林，王穎，韓李梓，余荻，吳思帆，劉瓊玉，劉君俠

（江漢大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北武漢430056）

武漢蓮花湖沉積物氮磷污染特征研究

邊曉林，王穎，韓李梓，余荻，吳思帆，劉瓊玉*，劉君俠

（江漢大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北武漢430056）

近幾十年以來(lái)，武漢市蔡甸區(qū)蓮花湖的水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題引起了各部門的廣泛關(guān)注。為了解其沉積物中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量，對(duì)蓮花湖的沉積物中氮、磷含量進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，采用單項(xiàng)評(píng)價(jià)指數(shù)法對(duì)其污染程度進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，蓮花湖沉積物中總氮和總磷的含量較高，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的總氮和總磷含量分別為0.130%～0.170%、0.074 4%～0.137%，單項(xiàng)評(píng)價(jià)指數(shù)的結(jié)果表明蓮花湖沉積物為重度污染。

沉積物；單項(xiàng)評(píng)價(jià)指數(shù)；總氮；總磷；武漢蓮花湖

0 引言

沉積物是氮、磷等生源要素的重要儲(chǔ)存度，它在凈化上覆水環(huán)境的同時(shí)也在一定程度上發(fā)揮著營(yíng)養(yǎng)源的作用，對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化具有重要影響。據(jù)資料分析顯示［1］，內(nèi)源污染總氮（TN）可占18.5%～34.7%，總磷（TP）可占23.7%～29.4%，即使將外部入湖污染全部控制，僅湖內(nèi)沉積物釋放和動(dòng)力作用下的再懸浮、溶出，也可能造成湖水富營(yíng)養(yǎng)化。尤其是在環(huán)境脆弱的城市內(nèi)湖泊，環(huán)境因子的微弱改變就很容易使沉積物中的營(yíng)養(yǎng)鹽向上覆水釋放，進(jìn)一步加劇水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度。

蓮花湖位于武漢市蔡甸區(qū)，由于歷史的原因，現(xiàn)已一分為七，水域萎縮，水質(zhì)不容樂(lè)觀。根據(jù)武漢市環(huán)保局公布的《2012年武漢市環(huán)境狀況公報(bào)》［2］，蔡甸區(qū)蓮花湖水體的總磷（2.75mg/L）、氨氮（1.06 mg/L）、化學(xué)需氧量（0.53mg/L）、生化需氧量（0.50mg/L）、高錳酸鹽指數(shù)（0.02mg/L）等指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)，水質(zhì)屬于劣Ⅴ類，且呈現(xiàn)重度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，水質(zhì)狀況令人擔(dān)憂。蓮花湖是受市民活動(dòng)影響很大的小型淺水性城市內(nèi)湖，湖泊生態(tài)退化和富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題已制約蔡甸區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。筆者對(duì)蔡甸區(qū)蓮花湖的總氮、總磷進(jìn)行了分析，用單項(xiàng)評(píng)價(jià)指數(shù)法對(duì)其污染程度進(jìn)行了評(píng)價(jià)，旨在為蓮花湖的治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 沉積物樣品的采集與分析

1.1 蓮花湖沉積物采樣點(diǎn)布設(shè)

蓮花湖水域廣闊，研究開(kāi)展前對(duì)周圍居民進(jìn)行采訪、填寫(xiě)問(wèn)卷調(diào)查、背景研究，但由于時(shí)間、人力和物力的限制，本研究選擇其中4個(gè)子湖進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采樣點(diǎn)布設(shè)如圖1所示。

1.2 沉積物樣品的分析

圖1 蓮花湖沉積物監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)圖Fig.1 Sam p ling sites for sedim ents in the Lianhua lake

試樣樣品采自蓮花湖湖底表層5 cm的沉積物，經(jīng)自然風(fēng)干，去除大顆粒雜質(zhì)、研磨和過(guò)篩（100目）之后用無(wú)菌塑料袋存放備用，總氮測(cè)定采用氨氮和凱氏氮的加和，分別采用納氏試劑分光光度法和凱式定氮法測(cè)定［3］；總磷采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB11893-89水質(zhì)總磷的測(cè)定鉬酸銨分光光度法》測(cè)定［4］。

2 蓮花湖沉積物總氮、總磷監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

對(duì)蓮花湖4個(gè)子湖沉積物的總氮、總磷進(jìn)行了分析，結(jié)果如表1所示。

湖泊中各種來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)物理過(guò)程、化學(xué)過(guò)程和生物過(guò)程作用，沉積于湖底，形成低密度、高含水率、富含各類營(yíng)養(yǎng)物和其他污染物質(zhì)的淤積物，成為富營(yíng)養(yǎng)化的內(nèi)負(fù)荷，或稱潛在的內(nèi)污染源［5］。蓮花湖4個(gè)子湖沉積物的總氮、總磷的濃度分別為0.130%～0.170%、0.074 4%～0.137%。目前對(duì)淺水湖泊沉積物的污染狀況尚無(wú)統(tǒng)一的評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)。將本研究得到的蓮花湖沉積物中氮磷含量與國(guó)內(nèi)其他城市內(nèi)湖進(jìn)行比較，結(jié)果如表2所示。

表1 蓮花湖沉積物總磷、總氮監(jiān)測(cè)結(jié)果Tab.1 Resu ltsof totalnitrogen and total phosphorus in sed im en t in the Lianhua lake/%

表2 蓮花湖沉積物氮磷含量與其他湖泊比較Tab.2 Com parison of contentsof nitrogen and phosphorus in sedim ent in the Lianhua lake and other lakes/%

由表2可見(jiàn)，蓮花湖水體沉積物中總氮含量平均值為0.150%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于墨水湖和南湖均值，低于東湖均值。其中4#采樣點(diǎn)總氮含量最高，達(dá)0.179%，高于東湖最小值；蓮花湖水體沉積物中總磷含量平均值為0.106%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于墨水湖、東湖和木龍湖均值。其中4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中3#較低為0.068 0%，但也遠(yuǎn)高于墨水湖、東湖和木龍湖的最大值?？梢?jiàn)，蓮花湖水體沉積物富營(yíng)養(yǎng)化還是比較嚴(yán)重的。

3 綜合污染指數(shù)的評(píng)價(jià)

采用加拿大安大略省環(huán)境和能源部1992年制定的環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)［10-11］，用污染物指數(shù)評(píng)價(jià)湖泊沉積物污染狀況。以1960年太湖沉積物中總氮、總磷實(shí)測(cè)值的平均值作為背景值（即評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)），單項(xiàng)污染指數(shù)計(jì)算公式［12］如下：

Si=CiCs，式中Si為單項(xiàng)評(píng)價(jià)指數(shù)或標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)，Ci為評(píng)價(jià)因子i的實(shí)測(cè)值，Cs為評(píng)價(jià)因子i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值, Cs，TN=0.067 0%，Cs，TP=0.044 0%。

采用該污染物指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)蓮花湖沉積物污染評(píng)價(jià)的結(jié)果如表3所示。

由表3可看出，蓮花湖沉積物總氮的單項(xiàng)評(píng)價(jià)指數(shù)均值為2.24、總磷的單項(xiàng)評(píng)價(jià)指數(shù)均值為2.13，兩項(xiàng)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)等級(jí)均為4。根據(jù)沉積物綜合污染程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［13］，當(dāng)STN＞2.0，STP＞1.5時(shí)，表明湖泊沉積物綜合污染程度為重度污染。由表3可知，蓮花湖4個(gè)子湖沉積物氮磷污染評(píng)價(jià)等級(jí)均為4，表明所研究的蓮花湖4個(gè)子湖沉積物污染均達(dá)到重度污染。

表3 蓮花湖各監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉積物綜合污染評(píng)價(jià)Tab.3 Com prehensive pollu tion assessm ent for sed im en ts in m onitoring sites of the Lianhua lake

4 結(jié)論

蓮花湖沉積物中總氮、總磷導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，嚴(yán)重影響整個(gè)水體水質(zhì)的環(huán)境質(zhì)量，內(nèi)污染源得不到有效的治理，將會(huì)致使湖泊水質(zhì)得不到徹底的改善。武漢市蔡甸區(qū)政府已采取綜合截污、打撈浮游藻類、生物技術(shù)凈化水體、引漢江水和清淤等措施，對(duì)蓮花湖水質(zhì)進(jìn)行綜合治理。為進(jìn)一步改善湖泊的水質(zhì)量，建議加強(qiáng)后期監(jiān)管力度，逐步恢復(fù)蓮花湖風(fēng)景迷人的面貌。

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Pollutant Characteristicsof Nitrogen and Phosphorus in Sedim ent of W uhan Lianhua Lake

BIAN Xiao-lin，WANG Ying，HAN Li-zi，YU Di，WU Si-fan，LIU Qiong-yu，LIU Jun-xia
（SchoolofChemistry and Environmental Engineering，Jianghan University，Wuhan 430056，Hubei，China）

The eutrophication problems of Lianhua lake have caused extensive concern of vari?ous departments in Caidian DistrictofWuhan since the past few decades.To understand the nutrient?substance content in sediment，monitored the contentof nitrogen and phosphorus in sediment in the lake，and the level of pollution was evaluated by single-item indexes.The results showed that high-levels of total nitrogen（TN）and total phosphorus（TP）were observed in sediment in Lianhua lake.The total nitrogen and total phosphorus content were 0.130%～0.170%and 0.074 4%～0.137%.The single-item indexes results showed the high-level pollution in sediments in Lianhua lake.

sediment；single-item indexes；totalnitrogen；total phosphorus；Wuhan Lianhua lake

X524

A

1673-0143（2014）01-0072-03

（責(zé)任編輯：陳曠）

2013-11-25

邊曉林（1991—），男，研究方向：環(huán)境污染化學(xué)。

*通信作者：劉瓊玉（1971—），女，教授，研究方向：環(huán)境污染控制化學(xué)。E-mail：qiongyuliu@163.com