太湖流域農(nóng)村黑臭河流表層沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽的污染特征

冀 峰, 王國(guó)祥, 韓睿明, 李時(shí)銀, 董 彬, 黃亞文

(1.南京師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院, 江蘇省地理信息資源開(kāi)發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心, 江蘇 南京 210023;2.南京師范大學(xué) 環(huán)境學(xué)院, 江蘇省環(huán)境演變與生態(tài)建設(shè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 江蘇省水土環(huán)境生態(tài)修復(fù)工程實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210023; 3.臨沂大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院, 山東 臨沂 276000; 4.河海大學(xué) 環(huán)境學(xué)院, 江蘇 南京 210098)

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太湖流域農(nóng)村黑臭河流表層沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽的污染特征

冀 峰1, 王國(guó)祥2, 韓睿明2, 李時(shí)銀2, 董 彬3, 黃亞文4

(1.南京師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院, 江蘇省地理信息資源開(kāi)發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心, 江蘇 南京 210023;2.南京師范大學(xué) 環(huán)境學(xué)院, 江蘇省環(huán)境演變與生態(tài)建設(shè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 江蘇省水土環(huán)境生態(tài)修復(fù)工程實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210023; 3.臨沂大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院, 山東 臨沂 276000; 4.河海大學(xué) 環(huán)境學(xué)院, 江蘇 南京 210098)

摘要：[目的] 分析農(nóng)村黑臭河道沉積物中營(yíng)養(yǎng)鹽的空間分布情況和形態(tài)構(gòu)成特征并給予分析與評(píng)價(jià),為認(rèn)識(shí)河流污染現(xiàn)狀、黑臭河流治理和太湖富營(yíng)養(yǎng)化防治提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。[方法] 以江蘇省宜興市周鐵鎮(zhèn)掌下浜(北段)為例,沿河流從上游到入河河口共采集了13個(gè)沉積物表層樣,分析其總氮(TN)、總磷(TP)、氨氮-N)、硝氮-N)、有機(jī)氮(Org-N)、有機(jī)碳(TOC)的空間分布特征,并對(duì)表層沉積物中碳(C)、氮(N)、磷(P)的組分分布進(jìn)行耦合分析以及污染狀況評(píng)價(jià)。[結(jié)果] Org-N是河流表層沉積物中氮素的主要成分,平均值為2 193.69 mg/kg,占TN質(zhì)量分?jǐn)?shù)的90.86%;各采樣點(diǎn)處TN,Org-N,TP和TOC含量從上游到下游總體呈現(xiàn)波動(dòng)中上升趨勢(shì),最高值分別是最低值的2.98,3.46,6.29和1.59倍-N含量的變化趨勢(shì)是緩慢上升而后急速下降,而-N含量呈現(xiàn)出緩慢下降而后急速上升;各采樣點(diǎn)C/N均值為12.07,有機(jī)物以外源輸入為主,TOC與TN含量具有極顯著正相關(guān)(p<0.01,n=13);C/P均值為2.04,TOC與TP具有顯著正相關(guān)(p<0.05,n=13);N/P均值為2.04,TN與TP具有極顯著正相關(guān)(p<0.01,n=13),N,P污染具有同源性。[結(jié)論] 太湖流域農(nóng)村黑臭河流沉積物環(huán)境狀況屬有機(jī)污染,其中氮污染程度屬有機(jī)氮污染狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：營(yíng)養(yǎng)鹽; 污染特征; 表層沉積物; 黑臭河流

文獻(xiàn)參數(shù)： 冀峰, 王國(guó)祥, 韓睿明, 等.太湖流域農(nóng)村黑臭河流表層沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽的污染特征[J].水土保持通報(bào)，2016,36(3)：81-87.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2016.03.015

太湖流域是典型的平原水網(wǎng)區(qū)，河網(wǎng)密布，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人口增多，大量工農(nóng)業(yè)污染物質(zhì)、生活污水輸入河網(wǎng)，最后致使太湖水質(zhì)日益惡化[1]，長(zhǎng)期以來(lái)難以改善。有些河流特別是斷頭浜由于長(zhǎng)期受到沿岸農(nóng)業(yè)面源污染、生活污水和人畜廢水的影響，蓄積大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，底泥淤積嚴(yán)重，有些則形成黑臭河流，而沉積物作為內(nèi)源污染，構(gòu)成黑臭河流中重要的部分。沉積物是氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的重要蓄積庫(kù)，它既具有對(duì)上覆水環(huán)境凈化功能的同時(shí),也在一定程度上發(fā)揮著營(yíng)養(yǎng)源的作用[2]，在生物地球化學(xué)循環(huán)中有著重要的意義[3]。沉積物既可作為“匯”收集來(lái)自上覆水體中沉降、顆粒物、運(yùn)輸?shù)榷喾N途徑帶來(lái)的污染物[4]，也可在特定的環(huán)境條件下，沉積物作為“源”可將污染物再次釋放到上覆水體中，從而引起水體二次污染[5]。掌下浜(北段)是太滆南運(yùn)河下游自然支流之一，位于周鐵鎮(zhèn)西北部，太滆南運(yùn)河流域東部。太滆南運(yùn)河流域內(nèi)人口密度大，生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)污染負(fù)荷高，其中生活污染源和農(nóng)業(yè)面源占主要部分，導(dǎo)致河流污染日益嚴(yán)重，加上河道沉積物中污染物含量高，嚴(yán)重影響太湖水質(zhì)[6]。各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在物理和生物的作用下沉積到沉積物中，使沉積物成為湖泊生態(tài)系統(tǒng)中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要沉積庫(kù)，構(gòu)成了湖泊的內(nèi)源性污染。目前對(duì)湖泊、入湖河流、入湖河口、城市內(nèi)河以及湖泊的外源性污染控制的研究較多，但對(duì)作為外源污染的黑臭河流、斷頭浜的沉積物污染狀況研究相對(duì)較少。因此，本試驗(yàn)選取太隔南運(yùn)河下游入河河流——掌下浜(北段)作為研究區(qū)域，分析河道沉積物中營(yíng)養(yǎng)鹽的空間分布情況、形態(tài)構(gòu)成特征并給予分析與評(píng)價(jià)，以期為河流外源性污染現(xiàn)狀和治理以及太湖富營(yíng)養(yǎng)化防治提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1研究區(qū)概況及研究方法

1.1研究區(qū)概況

掌下浜(北段)為太滆南運(yùn)河下游的一條天然支流，全長(zhǎng)約3.3 km，水面寬11～50 m，河段主要位于江蘇省宜興市周鐵鎮(zhèn)內(nèi)，由北向南注入太滆南運(yùn)河，該河段屬于北亞熱帶南部季風(fēng)區(qū)，四季分明，溫和濕潤(rùn)，雨量充沛，多年平均降水量1 197 mm，多年平均氣溫15.6 ℃。流域無(wú)霜期長(zhǎng)，年平均無(wú)霜期239 d。冬季多北風(fēng)，受北方大陸冷空氣侵襲，干燥寒冷；夏季偏南風(fēng)較多，受海洋季風(fēng)的影響，炎熱濕潤(rùn)；春夏之交多“梅雨”，夏末秋初有臺(tái)風(fēng)，常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)，平均風(fēng)速3.1 m/s。河流兩岸土地利用類(lèi)型主要以農(nóng)業(yè)用地和居住用地為主。近年來(lái)，由于城鎮(zhèn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人口的驟增，大量生活污水、農(nóng)業(yè)退水和牲畜污水由于沒(méi)有排水渠道和污水處理系統(tǒng)直接排入河流中，所以河流水網(wǎng)成為流域內(nèi)生產(chǎn)、生活排污和納污的主要場(chǎng)所，導(dǎo)致河流污染日益嚴(yán)重。故主要的污染源來(lái)自排污量不斷增長(zhǎng)的生活污水和農(nóng)業(yè)退水。

1.2采樣點(diǎn)設(shè)置與樣品采集

采樣點(diǎn)的設(shè)置結(jié)合河流的特點(diǎn)，特別是農(nóng)村村落分布以及斷頭浜交匯處的分布情況，從上游到入河河口共設(shè)13個(gè)采樣點(diǎn)。于2014年10月在河道中心位置同一點(diǎn)采用柱狀采樣器(HYDRO-BIOS，德國(guó))采集3次厚5 cm的表層沉積物樣，將沉積物立即裝入聚乙烯自封袋中充分混勻，并同時(shí)運(yùn)用有機(jī)玻璃采水器采集相應(yīng)點(diǎn)位距離水面30 cm深處的河水，一同放入冷藏箱中4 ℃保存，送往實(shí)驗(yàn)室處理，采樣點(diǎn)位置如表1所示。

表1　采樣點(diǎn)位置

1.3監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與分析方法

1.4數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)所有數(shù)據(jù)采用Excel 2010進(jìn)行整理，使用SPSS 18.0和Origin 8.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和相關(guān)圖件制作，進(jìn)行。

每個(gè)樣品設(shè)置3個(gè)平行，最后結(jié)果取平均值。使用SNK檢驗(yàn)進(jìn)行差異顯著性分析(p<0.05表示差異顯著，p<0.01表示差異極顯著)。

2結(jié)果與分析

2.1沉積物中表層營(yíng)養(yǎng)鹽的空間分布特征

2.1.1總氮(TN)、有機(jī)氮(Org-N)和總磷(TP)的空間分布特征表層沉積物中，TN，Org-N和TP含量變化趨勢(shì)相同(圖1)，從上游一直到河口總體呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)。

注：TN為總氮； TP為總磷； Org-N為有機(jī)氮。下同。

經(jīng)調(diào)查，1和4號(hào)采樣點(diǎn)處分布有居民聚居區(qū)，2和3號(hào)采樣點(diǎn)兩岸均為農(nóng)業(yè)用地，1—3，4—5號(hào)采樣點(diǎn)處表層沉積物TN，Org-N和TP呈下降趨勢(shì)，TN平均降低58.52%和36.60%，Org-N平均降低62.61%和38.13%，TP平均降低73.70%和45.70%，其中，TN，Org-N和TP含量均在3號(hào)點(diǎn)處達(dá)到最低值，分別為1 096.74，902.19，395.31 mg/kg，可能是生活廢水、人畜糞便尾水、生物殘?bào)w等的集中流失有關(guān),加之河流流速緩慢，底泥淤積嚴(yán)重，大量的外源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不能夠及時(shí)擴(kuò)散，有的被懸浮物質(zhì)吸附就直接沉淀下來(lái)，還有一部分被浮游植物吸收后，在生長(zhǎng)季節(jié)可能會(huì)被循環(huán)利用幾次，但最后也會(huì)沉淀下來(lái)。而離居民區(qū)愈遠(yuǎn)的部分，由于河水的混合稀釋作用，水體中的氮、磷的沉積就會(huì)愈少[12]，故呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)；此外，在3號(hào)采樣點(diǎn)附近兩岸雖為農(nóng)業(yè)用地，但是附近并沒(méi)有出現(xiàn)或設(shè)置有生活污水和農(nóng)業(yè)退水的排水口或排水渠。

研究表明，生活廢水、人畜糞便尾水、生物殘?bào)w等其中含有大量的氮磷，大量的排放導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，水體中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度與沉積物中的濃度具有互補(bǔ)的關(guān)系，當(dāng)水體中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度高于某一閾值時(shí)，水體中營(yíng)養(yǎng)鹽會(huì)向底泥中沉積[13-14]。7—10號(hào)采樣點(diǎn)TN，Org-N均表現(xiàn)出下降趨勢(shì)，分別降低35.37%和38.02%，其中Org-N含量在7號(hào)采樣點(diǎn)處達(dá)到最高值，為3 121.77 mg/kg；而TP含量則表現(xiàn)出先上升后下降，變化幅度為862.84～2 487.17 mg/kg，在8號(hào)采樣點(diǎn)處的出現(xiàn)最高值，含量為2 487.17 mg/kg，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，7—10號(hào)采樣點(diǎn)均分布于居民聚居區(qū)，但是由于該段河道已經(jīng)過(guò)生態(tài)修復(fù)，河面設(shè)置有大量的人工浮床，研究表明：水生植物對(duì)去除水體氮磷具有一定的吸收作用，水體氮磷逐漸降低，當(dāng)水體氮磷低于一定閾值時(shí)，底泥中所含氮磷釋放于水體中，故沉積物中氮磷含量也呈現(xiàn)降低趨勢(shì)[13]。表層沉積物中TN，Org-N含量在5—7和10—12號(hào)采樣點(diǎn)處、TP含量在5—8和10—12號(hào)采樣點(diǎn)處均呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，TN含量平均上升1.30和0.56倍，Org-N含量平均上升1.49和0.51倍，TP含量平均上升2.88和0.70倍，其中，TN含量在12號(hào)采樣點(diǎn)處達(dá)到最高值，為3 266.18 mg/kg；經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這些采樣點(diǎn)處河流兩岸均為農(nóng)業(yè)用地，以種植水稻為主，農(nóng)業(yè)退水不斷直接排放到河流中，沉積物氮磷含量升高則可能是受到農(nóng)業(yè)面源污染的長(zhǎng)期影響所致，有觀測(cè)結(jié)果表明：蘇南太湖流域稻麥輪作區(qū)稻田泡田棄水和地表徑流所損失的氮分別相當(dāng)于氮肥用量的2.7%和5.7%，加上淋洗損失3.0%，氮素通過(guò)水循環(huán)損失總計(jì)為11.4%，農(nóng)田土壤磷素流失引起水體污染主要是磷以顆粒的形式在水體中沉積，成為水中磷的潛在補(bǔ)給源[15]。此外，表層沉積物中Org-N含量占TN比例高的原因可能是受到該地區(qū)長(zhǎng)期以來(lái)農(nóng)業(yè)種植強(qiáng)度高和存在不合理施肥等問(wèn)題，使大量氮素隨農(nóng)業(yè)退水進(jìn)入河流沉積在沉積物中[16]。

圖2　表層沉積物無(wú)機(jī)氮含量分布

圖3　表層沉積物中各形態(tài)氮素的分布比例

2.1.4總有機(jī)碳(TOC)在表層沉積物中的空間分布沉積物中總有機(jī)碳(TOC)含量的變化，可反映出沉積物中腐殖質(zhì)的變化，同時(shí)反映出河流的富營(yíng)養(yǎng)化程度[20]。如圖4所示，河流表層沉積物中TOC含量為20.32～30.44 g/kg，各采樣點(diǎn)均值為27.41 g/kg，其中在3號(hào)采樣點(diǎn)處達(dá)到最低值，12號(hào)采樣點(diǎn)處達(dá)到最高值。其中，3，5，9和10號(hào)采樣點(diǎn)處沉積物TOC含量較低，主要是由于河流兩岸以農(nóng)業(yè)用地為主，雖然長(zhǎng)期受到農(nóng)業(yè)污染，但是由于河流流速緩慢，加之支流河水匯入，水體稀釋作用明顯，受到生活污水的影響較小，排入河水中的廢水?dāng)y帶的有機(jī)物質(zhì)大多在直排點(diǎn)處得以大部分沉降，此外，并因沉積物自身的自?xún)艉吞嫉南?，故這些采樣點(diǎn)處TOC含量較低[21]。其余的采樣點(diǎn)處表層沉積物中TOC含量較高，均大于25 g/kg，主要是受到生活污水、農(nóng)業(yè)退水等人為因素的長(zhǎng)期影響所致。一方面，生活污水、農(nóng)業(yè)退水的直排，使得該河段的水體長(zhǎng)期處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，浮游動(dòng)物、浮游植物、細(xì)菌等大量存在并生長(zhǎng)，溶解態(tài)的有機(jī)碳含量不斷增高；另一方面，排入河流中的廢水除了攜帶營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外,同時(shí)攜帶大量的有機(jī)物質(zhì)，加之水動(dòng)力條件較弱，河流水流速度和水流量小，致使沉積物中的細(xì)小顆粒物未能被水體攜帶遷移至下游，顆粒態(tài)有機(jī)碳在此河段沉積物中得以很好地富集[21]。

2.2沉積物中表層營(yíng)養(yǎng)鹽的耦合分析

2.2.1C/NC/N在一定的程度上可以判斷出營(yíng)養(yǎng)鹽的類(lèi)型和主要的物質(zhì)來(lái)源，因此在研究河流生態(tài)系統(tǒng)的演變過(guò)程中，通過(guò)C/N的比值可以用來(lái)區(qū)分出有機(jī)質(zhì)的來(lái)源是外源輸入還是內(nèi)源產(chǎn)生。一般認(rèn)為，C/N<10時(shí)，以?xún)?nèi)源有機(jī)質(zhì)為主，C/N為10時(shí)，內(nèi)源與外源有機(jī)質(zhì)達(dá)到基本平衡狀態(tài)，C/N>10時(shí)，以外源性有機(jī)質(zhì)為主[22]。

圖4　表層沉積物TOC含量分布

從圖5a中可以看出，掌下浜(北段)各采樣點(diǎn)表層沉積物中C/N為8.31～18.52，普遍以C/N>10為主，均值為12.07，說(shuō)明該河流沉積物中有機(jī)物的主要來(lái)源以外源輸入為主。在1—6號(hào)采樣點(diǎn)C/N比值均大于10，并出現(xiàn)在3和5號(hào)采樣點(diǎn)處比值大于15，這說(shuō)明沉積物表層的陸源輸入有機(jī)質(zhì)含量較高，而導(dǎo)致這種現(xiàn)象的產(chǎn)生可能是河流沿岸近年來(lái)人類(lèi)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)干預(yù)不斷加大所致[23]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，3和5號(hào)采樣點(diǎn)處分布有居民聚居點(diǎn)，大量的生活污水和人畜廢水直接排入河流，加之河流流速緩慢，兩岸水生植物殘?bào)w凋落，有利于有機(jī)質(zhì)沉積于此；7—13號(hào)采樣點(diǎn)處，各采樣點(diǎn)均在C/N比值等于10處上下浮動(dòng)，其中7，9和12號(hào)采樣點(diǎn)處C/N比值小于10，其中在9號(hào)采樣點(diǎn)處達(dá)到最低值，以?xún)?nèi)源輸入為主，由于此處同樣是居民聚居區(qū)，外源輸入量大，底泥淤積嚴(yán)重，從圖5中可以看到沉積物中TOC含量較高，但相應(yīng)點(diǎn)處沉積物中總氮含量也相應(yīng)的較高，故使C/N比值較小。

此外，對(duì)TOC與TN進(jìn)行相關(guān)性分析得出，表層沉積物中TOC與TN含量具有極顯著的正相關(guān)關(guān)系(p<0.01,n=13),這是由于碳、氮都是生物體的有機(jī)組成元素，在生物體內(nèi)含量較恒定，且具有同源性[22]，其來(lái)源均為有機(jī)物，同時(shí)也說(shuō)明沉積物中的氮主要以有機(jī)氮的形式存在。

2.2.2C/P從圖5b中可以看出，掌下浜(北段)各采樣點(diǎn)表層沉積物中C/P在12.24～51.39變化，均值為25.04。從整體上看，各個(gè)采樣點(diǎn)C/P變化幅度不大，只是在3和5號(hào)采樣點(diǎn)處比值較高，從TOC含量在各采樣點(diǎn)的變化(圖5)和TP在表層沉積物中的分布(圖1)可以看出，在3和5號(hào)采樣點(diǎn)處TP含量較低，而這兩點(diǎn)處TOC含量較高，表明表層沉積物中C的釋放速率比P要慢，導(dǎo)致這兩點(diǎn)處C/P含量較高；同時(shí)可以看到各采樣點(diǎn)TOC含量要遠(yuǎn)大于TP含量，說(shuō)明沉積物中的TOC主導(dǎo)著C/P比值在各采樣點(diǎn)處的變化。此外，對(duì)TOC與TP進(jìn)行相關(guān)性分析得出，各采樣點(diǎn)處TOC與TP具有顯著正相關(guān)關(guān)系(p<0.05,n=13)，表明磷主要是由沉積物中有機(jī)質(zhì)的富集造成[24]。

圖5　表層沉積物中C/N，C/P，N/P比值分布

2.2.3N/P沉積物中N和P一般為水中N，P的聚積、沉積及沉積物溶出和釋放兩種動(dòng)態(tài)過(guò)程的結(jié)果。N/P的比值，在一定程度上可以判斷了湖泊的富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)[22]。從圖5c中可以看出，掌下浜(北段)各采樣點(diǎn)表層沉積物中N/P在1.16～2.77變化，均值為2.04。該河流各采樣點(diǎn)處N/P比值變化幅度較小，只是在3和8號(hào)采樣點(diǎn)處出現(xiàn)最高值點(diǎn)和最低值點(diǎn)，由于3號(hào)采樣點(diǎn)處沉積物中TN含量較高，TP含量較低，故導(dǎo)致比值較高，同時(shí)也說(shuō)明了農(nóng)田退水和生活污水的入河量有逐年增加的趨勢(shì)[23]。而8號(hào)采樣點(diǎn)處正好相反，TN含量較低，TP含量較高，故導(dǎo)致比值較低，其余采樣點(diǎn)處變化幅度較小是由于沉積物中TN和TP含量相差較小。此外，對(duì)TN與TP進(jìn)行相關(guān)性分析得出，各采樣點(diǎn)處TN與TP具有極顯著正相關(guān)關(guān)系(p<0.01,n=13)，由此說(shuō)明N，P污染具有同源性；同時(shí)，表層沉積物中的氮磷比值小于Redfield 比(C∶N∶P=106∶16∶1)[25]，由此說(shuō)明沉積物中的磷主要是陸源輸入的[23]。

2.3表層沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽污染狀況評(píng)價(jià)

2.3.1評(píng)價(jià)方法及標(biāo)準(zhǔn)目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于河流沉積物環(huán)境尚缺乏統(tǒng)一的評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)，故參照類(lèi)似湖泊及濕地相關(guān)文獻(xiàn)資料，采用有機(jī)指數(shù)評(píng)價(jià)方法和有機(jī)氮評(píng)價(jià)方法，對(duì)掌下浜(北段)表層沉積物污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。有機(jī)指數(shù)通常是被用作衡量水域沉積物環(huán)境狀況的指標(biāo)，同時(shí)有機(jī)氮通常是被用來(lái)衡量湖泊表層沉積物有否遭受氮污染的重要指標(biāo)[24-26]。

計(jì)算方法為：有機(jī)指數(shù)=有機(jī)碳(%)×有機(jī)氮(%)。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示[26]。

表2　沉積物有機(jī)指數(shù)及有機(jī)氮評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2.3.2營(yíng)養(yǎng)鹽評(píng)價(jià)結(jié)果根據(jù)評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)，可以得出掌下浜(北段)各采樣點(diǎn)表層沉積物污染狀況，評(píng)價(jià)結(jié)果如表3所示。從表3可看出，掌下浜(北段)各采樣點(diǎn)處沉積物有機(jī)指數(shù)為0.18～0.94，全河平均為0.62，達(dá)到Ⅴ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明掌下浜(北段)水體沉積物環(huán)境狀況屬有機(jī)污染。其中在2，5和10號(hào)采樣點(diǎn)處有機(jī)指數(shù)達(dá)到Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，屬尚清潔狀態(tài)，3號(hào)采樣點(diǎn)處達(dá)到Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，屬較清潔狀態(tài)。同時(shí)，各采樣點(diǎn)處沉積物有機(jī)氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.09%～0.31%，全河平均為0.22%，達(dá)到Ⅳ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明掌下浜(北段)氮污染程度屬有機(jī)氮污染。其中只在在3和5號(hào)采樣點(diǎn)處有機(jī)氮指數(shù)達(dá)到Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，屬尚清潔狀態(tài)。

3結(jié) 論

(2) 對(duì)掌下浜(北段)各采樣點(diǎn)表層沉積物C，T，P污染狀況進(jìn)行分析。各采樣點(diǎn)處C/N普遍以大于10為主，說(shuō)明河流沉積物有機(jī)物以外源輸入為主，TOC與TN含量具有極顯著正相關(guān)。C/P均值為2.04，TOC與TP具有顯著正相關(guān)，表明磷主要是由沉積物中有機(jī)質(zhì)富集造成且以有機(jī)磷的形態(tài)為主。N/P均值為2.04，TN與TP具有極顯著正相關(guān)，說(shuō)明N，P 污染具有同源性。

(3) 采用有機(jī)指數(shù)評(píng)價(jià)方法和有機(jī)氮評(píng)價(jià)方法，對(duì)掌下浜(北段)表層沉積物污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。得出掌下浜(北段)各采樣點(diǎn)處沉積物有機(jī)指數(shù)全河平均為0.62，掌下浜(北段)水體沉積物環(huán)境狀況屬有機(jī)污染。同時(shí)，各采樣點(diǎn)處沉積物有機(jī)氮指數(shù)全河平均為0.22%，氮污染程度屬有機(jī)氮污染。

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收稿日期：2015-08-10修回日期：2015-08-26

通訊作者：王國(guó)祥(1963—),男(漢族),江蘇省南京市人,博士,教授,主要從事水生態(tài)修復(fù)研究。E-mail:wangguoxiang@njnu.edu.cn。

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-288X(2016)03-0081-07

中圖分類(lèi)號(hào)：X524

Nutritional Pollution Characteristics of Surface Sediments from a Rural Malodorous Black River in Taihu Lake Area

JI Feng1, WANG Guoxiang2, HAN Ruiming2, LI Shiyin2, DONG Bin3, HUANG Yawen4

(1.JiangsuCenterforCollaborativeInnovationinGeographicalInformationResourceDevelopmentandApplication,SchoolofGeographicalScience,NanjingNormalUniversity,Nanjing,Jiangsu210023,China; 2.SchoolofEnvironment,NanjingNormalUniversity,JiangsuKeyLaboratoryofEnvironmentalChange&EcologicalConstruction,JiangsuEngineeringLaboratoryofWaterandSoilEco-remediation,Nanjing,Jiangsu210023,China; 3.CollegeofResourceandEnvironment,LinyiUniversity,Linyi,Shandong276000,China; 4.CollegeofEnvironment,HohaiUniversity,Nanjing,Jiangsu210098,China)

Abstract：[Objective] In order to provide fundamental data for a better understanding of the current pollution status and management for the malodorous black rivers, especially to prevent and control the eutrophication of Taihu lake, the spatial distribution and morphological characteristics of sediment nutrient in a rural malodorous black river were analyzed and evaluated. [Methods] Thirteen surface sediment samples along the Northern Branch of Zhangxia Stream in Zhoutie Town of Yixing City, Jiangsu Province were collected from the upstream to the downstream. The spatial distribution of total nitrogen concentration(TN), total phosphorus(TP), ammonia -N), nitrate -N), organic nitrogen(Org-N) and total organic carbon(TOC) were investigated. The component distribution of carbon(C), nitrogen(N), phosphorus(P) in surface sediments were studied by coupling analysis for pollution assessment. [Results] Org-N was the main component of nitrogen in surface sediments with an average concentration of 2 193.69 mg/kg, accounted for 90.86% of TN. Concentrations of TN, Org-N, TP and TOC presented a fluctuant increasing trend from upstream to downstream, and the highest values were 2.98, 3.46, 6.29 and 1.59 folds of the minimum values, respectively. The concentration of -N increased slowly at the initial stage and then decreased rapidly, while the concentration of -N showed an opposite trend. Mean ratio of C/N for the entire stream was 12.07, and the organic matter were mainly sourced from exogenous input. In addition, concentrations of TOC and TN showed an extremely significant positive correlation (p<0.01, n=13). Mean ratio of C/P was 2.04, and concentrations of TOC and TP showed a significant positive correlation (p<0.05, n=13). Mean ratio of N/P was 2.04, and concentrations of TN and TP showed an extremely significant positive correlation (p<0.01, n=13). As a result, the pollution of nitrogen and phosphorus was homogenous. [Conclusion] Organic pollution is the main pollution for rural malodorous black river in the Taihu lake watershed, where the nitrogen pollution is mainly Org-N pollution.

Keywords:nutritional; pollution characteristics; surface sediment; malodorous black river

資助項(xiàng)目：國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專(zhuān)項(xiàng)(2012ZX07101-008-02); 江蘇省太湖水環(huán)境綜合治理科研項(xiàng)目(JSZC-G2014-212); 江蘇省太湖水環(huán)境綜合治理科研項(xiàng)目(JSZC-G2015-301)

第一作者：冀峰(1990—),男(漢族),山西省太原市人,碩士研究生,研究方向?yàn)樗镰h(huán)境生態(tài)修復(fù)。E-mail: jifengninu@163.com。