滏陽(yáng)河衡水市區(qū)段沉積物硝酸鹽氮的擴(kuò)散規(guī)律

邊蔚，田在鋒，李楠，魏全偉，徐元強(qiáng)

(河北省環(huán)境科學(xué)研究院水環(huán)境科學(xué)研究所，河北石家莊　050037)

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滏陽(yáng)河衡水市區(qū)段沉積物硝酸鹽氮的擴(kuò)散規(guī)律

邊蔚，田在鋒，李楠，魏全偉，徐元強(qiáng)

(河北省環(huán)境科學(xué)研究院水環(huán)境科學(xué)研究所，河北石家莊050037)

為解決內(nèi)源負(fù)荷污染問(wèn)題，對(duì)滏陽(yáng)河衡水市區(qū)主城區(qū)小漕河沉積物和上覆水的性質(zhì)進(jìn)行了分析測(cè)試，采用實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)模擬法研究了硝酸鹽氮的釋放規(guī)律，并計(jì)算了其沉積物-水界面的擴(kuò)散通量.結(jié)果表明：垂向沉積物中C、N、P營(yíng)養(yǎng)鹽隨著深度的增加，含量逐漸降低.上覆水呈缺氧狀態(tài)，有機(jī)污染嚴(yán)重，營(yíng)養(yǎng)鹽濃度接近甚至超過(guò)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅴ類限值，富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)高.不同溫度下，表層沉積物硝酸鹽的釋放先上升再下降，且溫度越低，越有利于其釋放.溫度為5 ℃時(shí)，不同深度沉積物硝酸鹽的釋放先增加后平緩再逐漸下降，且隨著深度的增加，釋放強(qiáng)度逐漸減弱.硝酸鹽氮釋放通量為-0.49 mg/(m2·d)，總體表現(xiàn)為由上覆水向沉積物擴(kuò)散.研究結(jié)果為滏陽(yáng)河衡水市區(qū)段環(huán)境綜合整治工程以及子牙河流域水污染防治與水質(zhì)改善提供數(shù)據(jù)支持.

滏陽(yáng)河；沉積物；上覆水；內(nèi)源污染；硝酸鹽氮；擴(kuò)散規(guī)律

中國(guó)大部分流經(jīng)城市的河流遭到了比較嚴(yán)重的污染，近年來(lái)，隨著各類水污染治理措施的相繼實(shí)施以及環(huán)保法制的不斷完善，河流外源污染逐步得到控制，沉積物內(nèi)源污染日益引起研究學(xué)者的廣泛關(guān)注，尤其是沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽內(nèi)源污染[1].沉積物有很高的營(yíng)養(yǎng)鹽環(huán)境容量，可以吸附水中的營(yíng)養(yǎng)鹽，然后將其釋放出來(lái)，因此，沉積物既可以作為營(yíng)養(yǎng)鹽的污染源，也可以作為污染匯[2].研究[3]表明，沉積物-水界面的營(yíng)養(yǎng)鹽循環(huán)在很大程度上影響著水體富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程，研究沉積物中的營(yíng)養(yǎng)鹽沉積釋放對(duì)于控制水體富營(yíng)養(yǎng)化是非常必要的.

氮是水體富營(yíng)養(yǎng)化的限制性營(yíng)養(yǎng)鹽之一.氮的生物地球化學(xué)循環(huán)在河流營(yíng)養(yǎng)循環(huán)中占有重要地位.氮在沉積物-水界面中以氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、氨氣、氮?dú)饧坝袡C(jī)態(tài)氮等多種形態(tài)存在[4]，其中硝態(tài)氮作為離子態(tài)氮更容易被藻類等浮游生物直接利用，因此，探索沉積物中硝態(tài)氮的沉積釋放規(guī)律對(duì)于控制藻類爆發(fā)引起的水體富營(yíng)養(yǎng)化更具研究意義.

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于沉積物中硝態(tài)氮的濃度分布、影響其釋放的環(huán)境因子等已有一定的研究基礎(chǔ)[5-9]，但有關(guān)滏陽(yáng)河沉積物硝態(tài)氮釋放隨溫度變化規(guī)律及其垂向特征還未見報(bào)道.基于此，本文研究了滏陽(yáng)河衡水市區(qū)段沉積物中硝酸鹽氮釋放隨溫度的變化規(guī)律，定量估算了其沉積物-水界面的硝酸鹽氮擴(kuò)散通量，試圖揭示沉積物硝酸鹽氮垂向釋放特征，為滏陽(yáng)河衡水市區(qū)段環(huán)境綜合整治工程以及子牙河流域水污染防治與水質(zhì)改善提供數(shù)據(jù)支撐.

1　滏陽(yáng)河概況

滏陽(yáng)河為子牙河流域2大支流之一，滏陽(yáng)河衡水段全長(zhǎng)為135.7 km，經(jīng)邢臺(tái)艾辛莊進(jìn)入衡水市境內(nèi)，沿途依次流經(jīng)冀州市、衡水市桃城區(qū)、武邑縣和武強(qiáng)縣，在滄州獻(xiàn)縣與滹沱河匯合后，成為子牙河，如圖1所示.滏陽(yáng)河衡水段既是環(huán)城水系的組成部分，又是衡水市防洪排澇的重要通道.滏陽(yáng)河衡水市主城區(qū)環(huán)城水系包括小漕河(原班曹店排干)趙家屯至魏家村段，滏陽(yáng)河南環(huán)橋至大西頭閘，閘西干渠南辛莊至魏屯段，水系循環(huán)圈單線長(zhǎng)度為24.45 km，覆蓋面積27.56 km2.

圖1　滏滹區(qū)間流域Fig.1　Sketch of waters of Fuyang and Hutuo River

根據(jù)干馬橋、和平橋和大西頭閘3個(gè)市控監(jiān)測(cè)斷面歷年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，滏陽(yáng)河衡水市區(qū)段的水質(zhì)污染嚴(yán)重，化學(xué)需氧量和氨氮濃度嚴(yán)重超過(guò)地表水Ⅴ類的濃度限值(環(huán)城水系作為城市景觀用水，其水質(zhì)應(yīng)達(dá)到GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅴ類水體).分析其污染成因，主要有以下幾個(gè)因素：衡水是一個(gè)農(nóng)業(yè)大市，畜禽養(yǎng)殖業(yè)是其大力發(fā)展的重點(diǎn)行業(yè)，但由于生產(chǎn)管理方式比較落后，畜禽養(yǎng)殖成為了滏陽(yáng)河衡水段的第一污染源；隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，衡水市區(qū)人口增長(zhǎng)迅速，城市生活污水污染物產(chǎn)生量也是逐年增加，生活廢水、污水直排入河或不達(dá)標(biāo)排放是滏陽(yáng)河衡水段水質(zhì)惡化的又一重要原因；衡水市近年來(lái)提出了“工業(yè)立市”的主題戰(zhàn)略，工業(yè)產(chǎn)值與20世紀(jì)90年代相比，增長(zhǎng)近2倍多，但由于衡水工業(yè)基礎(chǔ)差、底子薄，污水處理率處于全省較落后的水平，而其最終的受納水體為滏陽(yáng)河，所以工業(yè)排放也是滏陽(yáng)河衡水段不可忽視的一個(gè)污染源；最后，衡水市區(qū)域雨污混流現(xiàn)象十分嚴(yán)重，從而加劇了滏陽(yáng)河衡水市區(qū)段污染狀況.

為此，衡水市政府根據(jù)河北省《海河流域污染控制規(guī)劃》，擬開展包括底泥清淤等5項(xiàng)工程在內(nèi)的滏陽(yáng)河衡水市區(qū)段環(huán)境綜合整治工程.底泥清淤工程的難點(diǎn)和關(guān)鍵就在于確定合理的疏挖深度，這首先需要掌握沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽釋放規(guī)律，然而目前滏陽(yáng)河衡水市區(qū)段關(guān)于此方面的研究尚未見報(bào)道，本研究擬依托該工程和子牙河水專項(xiàng)，對(duì)滏陽(yáng)河衡水市區(qū)段沉積物硝酸鹽氮擴(kuò)散規(guī)律進(jìn)行研究，為流域?qū)崿F(xiàn)水質(zhì)目標(biāo)和污染物總量削減奠定基礎(chǔ).

2　材料與方法

2.1材料

2.1.1供試樣品

實(shí)驗(yàn)采用滏陽(yáng)河衡水市區(qū)主城區(qū)小漕河底泥與上覆水作為研究對(duì)象.

2.1.2儀器

DX-600離子色譜儀，美國(guó)DIONEX(戴安)公司；LHS-800HC-1恒溫恒濕箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；HYDRO-BIOS437400柱狀采泥器，德國(guó)HYDRO-BIOS公司；Pro DO溶解氧測(cè)定儀，美國(guó)YSI公司；DDSJ-318電導(dǎo)率儀，上海精密科學(xué)儀器有限公司；G154DW立式自動(dòng)壓力蒸汽滅菌器，致微(廈門)儀器有限公司；SX-4-10箱式電阻爐，天津泰斯特儀器有限公司；Apollo 9000 TOC測(cè)定儀，美國(guó)TEKMAR-DOHRMANN公司；TOC-LCP HCN200總有機(jī)碳分析儀，島津公司；Agilent8543紫外分光光度計(jì)，美國(guó)Agilent(安捷倫)公司.

2.1.3試劑

2.2方法

2.2.1采樣方法

于2014年3月在滏陽(yáng)河衡水市區(qū)主城區(qū)小漕河(原班曹店排干)趙家屯至魏家村段(長(zhǎng)度為5.97 km)設(shè)置了1個(gè)采樣點(diǎn)位(該采樣點(diǎn)為滏陽(yáng)河衡水市區(qū)段環(huán)境綜合整治工程所包含的五大工程之一的底泥清淤工程所在河段中段，目的是為工程開展后確定底泥清淤深度提供數(shù)據(jù)支持，該點(diǎn)周邊環(huán)境能代表整條河段的環(huán)境總體狀況，且便于到河中心采集底泥樣品)，采集了柱狀沉積物樣和上覆水樣，采樣點(diǎn)位置如圖2所示.現(xiàn)場(chǎng)同時(shí)測(cè)定水溫、pH、DO.其中柱狀沉積物樣使用柱狀采泥器采集，分別取0～10、10～20、20～30、30～40、40～50 cm新鮮柱狀泥樣，混合均勻置于密封袋中，及時(shí)帶回實(shí)驗(yàn)室存于 4 ℃冰箱中，靜置2 d后，用虹吸法吸去多余的上覆水.上覆水樣使用采水器采集，取10 L底泥原位上覆水，裝入清潔的聚乙烯桶中并使其不冒氣泡，密封回到實(shí)驗(yàn)室后立即置于冰箱內(nèi)4 ℃保存?zhèn)溆?

圖2　采樣點(diǎn)位示意Fig.2　Location of the sampling site

2.2.2分析方法

采用底泥柱狀樣實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)釋放模擬法[10].反應(yīng)器采用500 mL 玻璃燒杯.底泥(0～10、10～20、20～30、30～40、40～50 cm不同層的柱狀泥樣)采用粗徑漏斗添加，避免底泥沾到內(nèi)側(cè)器壁，同時(shí)不斷輕震反應(yīng)器，使底泥鋪平并達(dá)到2 cm.上覆水利用虹吸法沿壁小心滴注原采樣點(diǎn)水樣，至液面高度距沉積物表面10 cm處停止，以盡量避免對(duì)底泥的擾動(dòng)，放入恒溫恒濕箱中5、15、25 ℃恒溫培養(yǎng).

柱樣共培養(yǎng)33 d，即刻取原水樣作起始樣，記作0，此后于6、15、24、48、72、96、120 h，7、10、13、18、22、29、33 d用移液管于水柱中段取樣，每次取樣體積為75～100 mL，同時(shí)用原樣點(diǎn)初始過(guò)濾水樣補(bǔ)充至刻度.

表1　上覆水測(cè)試指標(biāo)和方法Tab.1　Monitoring factors and methods of overlying water quality

表2　沉積物測(cè)試指標(biāo)和方法Tab.2　Monitoring factors and methods of sediment

2.2.3計(jì)算方法

參照文獻(xiàn)[11]計(jì)算釋放通量，公式如下：

式中，r為釋放率(mg/(m2·d))，V為水樣體積(L)；ρn為第n次采樣時(shí)水中營(yíng)養(yǎng)物的質(zhì)量濃度(mg/L)；ρ0為初始營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)量濃度(mg/L)；Vi為每次采樣量(L)；ρj為第j次采樣時(shí)水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)量濃度(mg/L)；ρa(bǔ)為第j次采樣后添加原水后水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)量濃度(mg/L)；t為釋放時(shí)間(d)；A為與水接觸的沉積物表面積(m2).

3　結(jié)果與分析

3.1上覆水性質(zhì)

實(shí)驗(yàn)前上覆水各理化性質(zhì)測(cè)試結(jié)果見表3.

表3　上覆水性質(zhì)測(cè)試結(jié)果Tab.3　Results of property of overlying water

3.2沉積物性質(zhì)

實(shí)驗(yàn)前不同深度沉積物C、N、P營(yíng)養(yǎng)鹽性質(zhì)測(cè)試結(jié)果見表4.

表4　沉積物性質(zhì)測(cè)試結(jié)果Tab.4　Results of property of sediment

由測(cè)試結(jié)果可知，垂向沉積物中C、N、P營(yíng)養(yǎng)鹽含量的總體趨勢(shì)為表層(0～10 cm)或近表層(10～20 cm)最高，隨著深度的增加，營(yíng)養(yǎng)鹽含量逐漸降低.相關(guān)研究表明，山東微山湖主要入湖河流沉積物中，TN質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4～12 mg/g[4]，長(zhǎng)江中下游湖泊沉積物中，TN質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.77～2.63 mg/g[12]，洱海沉積物中，TN質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.084 4～6.515 3 mg/g[13]，同屬子牙河流域滏陽(yáng)河支流的石家莊段汪洋溝，表層沉積物TN質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.368～2.036 mg/g[14].可見，滏陽(yáng)河衡水市區(qū)主城區(qū)小漕河沉積物的TN質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于汪洋溝和長(zhǎng)江中下游湖泊，低于洱海和微山湖某些入湖河流.分析其污染成因，可能與沿河居民生產(chǎn)生活活動(dòng)及水生植物殘?bào)w有關(guān).

有研究表明[15]，C/N比會(huì)影響沉積物中氮的釋放與轉(zhuǎn)化，當(dāng)?shù)啄嘀杏袡C(jī)質(zhì)含量較高時(shí)，硝酸鹽氮從水體中解吸出來(lái)；當(dāng)水體中有機(jī)質(zhì)含量較高時(shí)，硝酸鹽氮在很大程度上被底泥吸附.底泥中C/N比越高，硝酸鹽氮從底泥中釋放的速率就越快，C/N比越低，硝酸鹽氮被底泥吸附的速率就越快.由表3和表4可知，小漕河水體中有機(jī)質(zhì)含量很高，表層底泥中C/N比較低，質(zhì)量比僅為1.38(滇池為3.87～12.08[7])，因此小漕河沉積物硝酸鹽氮可能更大程度上會(huì)表現(xiàn)出被吸附的狀態(tài).

3.3不同溫度下硝酸鹽氮的擴(kuò)散特征

不同溫度下，表層沉積物(0～10 cm)硝酸鹽氮向上覆水中釋放的質(zhì)量濃度變化曲線見圖3.

圖3　不同溫度表層沉積物硝酸鹽氮釋放質(zhì)量濃度變化Fig.3　Change of nitrate mass concentration in surface sediments at different temperatures

由圖3可知，各溫度水柱中，NO3-—N含量都是呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢(shì)，這是由于實(shí)驗(yàn)開始之初，沉積物受到擾動(dòng)，打破了原有的泥-水界面平衡，NO3-—N迅速釋放，之后釋放速率逐漸變緩，隨著實(shí)驗(yàn)的繼續(xù)進(jìn)行，在靜態(tài)環(huán)境下，沉積物開始吸收上覆水中NO3-—N.這是由于水-沉積物界面的營(yíng)養(yǎng)鹽交換是一個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)、生物綜合過(guò)程，受到很多因素影響，但其交換的主要?jiǎng)恿€是來(lái)自于界面的質(zhì)量濃度差，當(dāng)上覆水中硝酸鹽質(zhì)量濃度大于沉積物間隙水中硝酸鹽質(zhì)量濃度時(shí)，釋放作用受到抑制，水中硝酸鹽會(huì)通過(guò)擴(kuò)散作用進(jìn)入間隙水，進(jìn)而在底泥中呈現(xiàn)吸附或吸收狀態(tài).

由圖3還可知，表層沉積物硝酸鹽氮的釋放與溫度成反比，即溫度越低，越有利于其釋放，這與國(guó)內(nèi)外一些研究結(jié)果一致[15-16].這是由于氮化合物在微生物的作用下，不同形態(tài)之間可以相互轉(zhuǎn)化，而溫度可以通過(guò)改變微生物活性而抑制或加速沉積物中不同形式氮的釋放速率.高溫環(huán)境中，沉積物中微生物活動(dòng)加強(qiáng)，氨化細(xì)菌與反硝化細(xì)菌活動(dòng)強(qiáng)烈，一方面可以加快有機(jī)氮的分解，促使更多的NO3-—N轉(zhuǎn)化為其他形態(tài)的氮.另一方面，溫度高時(shí)，大量消耗水體中DO，DO含量相對(duì)較低或趨于厭氧狀態(tài)時(shí)，水體底泥處于還原狀態(tài)，亞硝化和硝化反應(yīng)受到抑制，不利于NO3-—N釋放，反硝化作用較為顯著，因而沉積物中NH4+—N的釋放速率增大，NO3-—N含量較少.而溫度低時(shí)，微生物活動(dòng)降低，一方面減緩沉積物中NH4+—N的釋放，另一方面可以減少氧氣消耗量，此時(shí)硝化菌可以將NH4+—N轉(zhuǎn)換成NO3-—N釋放進(jìn)入上覆水體[17，22].

3.4溫度為5 ℃時(shí)硝酸鹽氮的垂向釋放特征

溫度為5 ℃時(shí)，不同深度(0～10、10～20、20～30、30～40、40～50 cm)沉積物中硝酸鹽氮向上覆水中釋放的質(zhì)量濃度變化曲線見圖4.

圖4　5 ℃時(shí)不同深度沉積物硝酸鹽氮釋放質(zhì)量濃度變化Fig.4　Change of nitrate mass concentration in different depth of sediments at 5 ℃

由圖4可知，溫度為5 ℃時(shí)，各層沉積物水柱硝酸鹽氮含量都是先增加后平緩再逐漸下降，這與圖3表層沉積物釋放曲線類似，呈現(xiàn)此種規(guī)律的原因也大致相同，都是擾動(dòng)造成爆發(fā)性釋放，之后釋放變緩，最后在靜態(tài)環(huán)境下，通過(guò)界面濃度差主導(dǎo)的推動(dòng)力，沉積物成為硝酸鹽氮的匯.

不同深度沉積物中硝酸鹽氮的釋放趨勢(shì)為沉積表層(0～10 cm)或近表層(10～20 cm)最強(qiáng)，隨著深度的增加，釋放強(qiáng)度逐漸減弱.這與垂向沉積物中氮營(yíng)養(yǎng)鹽含量的總體規(guī)律相同，由于0～20 cm沉積物中氮含量最高，因此釋放速率也最大.同時(shí)，表層沉積物處微生物量較大，DO充足，硝化細(xì)菌活動(dòng)較為劇烈，導(dǎo)致有機(jī)物被微生物降解釋放大量NO3-—N，隨著沉積物深度的增加，厭氧條件加劇，NO3-—N釋放量減少，對(duì)內(nèi)源氮負(fù)荷的貢獻(xiàn)也隨之降低.

3.5沉積物-水界面硝酸鹽氮釋放通量

根據(jù)釋放通量公式，計(jì)算了5 ℃溫度下，表層沉積物(0～10 cm)硝酸鹽氮的釋放速率，計(jì)算結(jié)果為-0.49 mg/(m2·d)，即滏陽(yáng)河衡水市區(qū)主城區(qū)小漕河沉積物硝酸氮釋放規(guī)律總體表現(xiàn)為由上覆水向沉積物擴(kuò)散.對(duì)比滇池全湖全年的沉積物-水界面硝酸鹽氮釋放通量[7]，結(jié)果為-2.7～0.27 mg/(m2·d)[均值-0.5 mg/(m2·d)]，表明本研究得出的結(jié)果與滇池類似.

4　結(jié)論與討論

滏陽(yáng)河衡水市區(qū)主城區(qū)小漕河底泥上覆水的pH值為8.09，呈中性略偏堿性；溶解氧2.3 mg/L，含量較低，水體呈缺氧狀態(tài)；化學(xué)需氧量197.4 mg/L，有機(jī)污染嚴(yán)重；總氮、氨氮、總磷等營(yíng)養(yǎng)鹽質(zhì)量濃度接近甚至超過(guò)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅴ類限值，富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)高.其中硝態(tài)氮質(zhì)量濃度大，達(dá)到了13.67 mg/L，且占總氮的比例較高，為60%左右.垂向沉積物中C、N、P營(yíng)養(yǎng)鹽含量的總體趨勢(shì)為表層(0～10 cm)或近表層(10～20 cm)最高，隨著深度的增加，營(yíng)養(yǎng)鹽含量逐漸降低.不同溫度下，表層沉積物(0～10 cm)硝酸鹽氮向上覆水中釋放的質(zhì)量濃度變化規(guī)律為先上升再下降，之后釋放速率逐漸變緩，隨著實(shí)驗(yàn)的繼續(xù)進(jìn)行，在靜態(tài)環(huán)境下，沉積物開始吸收上覆水中NO3-—N.表層沉積物硝酸鹽氮的釋放與溫度成反比，即溫度越低，越有利于其釋放.溫度為5 ℃時(shí)，不同深度(0～10、10～20、20～30、30～40、40～50 cm)沉積物中硝酸鹽氮向上覆水中釋放的質(zhì)量濃度變化規(guī)律為先增加后平緩再逐漸下降，最后在靜態(tài)環(huán)境下，沉積物開始吸收上覆水中NO3-—N.不同深度沉積物中硝酸鹽氮的釋放趨勢(shì)為沉積表層(0～10 cm)或近表層(10～20 cm)最強(qiáng)，隨著深度的增加，釋放強(qiáng)度逐漸減弱.5 ℃溫度下，表層沉積物(0～10 cm)硝酸鹽氮的釋放速率，計(jì)算結(jié)果為-0.49 mg/(m2·d)，即滏陽(yáng)河衡水市區(qū)主城區(qū)小漕河沉積物硝酸氮釋放規(guī)律總體表現(xiàn)為由上覆水向沉積物擴(kuò)散.

濮培民等[23]認(rèn)為，在水體營(yíng)養(yǎng)鹽含量得到有效控制以前，沉積物是污染物的匯而不是源.Bootsma[24]的研究也發(fā)現(xiàn)，起初沉積物大量接收上覆水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽，而一旦外源負(fù)荷減少時(shí)，沉積物就作為新的污染源向上覆水釋放污染物從而加速水體的富營(yíng)養(yǎng)化.結(jié)合本研究的結(jié)論，滏陽(yáng)河衡水市區(qū)主城區(qū)小漕河沉積物硝酸氮釋放規(guī)律總體表現(xiàn)為由上覆水向沉積物擴(kuò)散，即該河段沉積物對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的吸收還沒有達(dá)到飽和狀態(tài)，其外源污染負(fù)荷控制和水體富營(yíng)養(yǎng)化控制首當(dāng)其沖.根據(jù)河北省《海河流域污染控制規(guī)劃》，結(jié)合子牙河水專項(xiàng)和滏陽(yáng)河衡水市區(qū)段環(huán)境綜合整治工程，首先應(yīng)當(dāng)積極進(jìn)行截污導(dǎo)流，升級(jí)改造污水處理廠，開展雨污分流建設(shè).當(dāng)工業(yè)廢水和生活污水得以治理，流域污染負(fù)荷得以有效削減后，內(nèi)源污染問(wèn)題就成為水質(zhì)改善和生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵，這時(shí)再進(jìn)行底泥清淤，使環(huán)城水系水循環(huán)暢通，杜絕內(nèi)源污染帶來(lái)的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題.最后通過(guò)水生植被修復(fù)，恢復(fù)嚴(yán)重受損的生態(tài)系統(tǒng)和水系自然景觀.

由于受到條件及時(shí)間限制，本實(shí)驗(yàn)研究仍有需要進(jìn)一步探討的問(wèn)題，一是建議進(jìn)一步研究其他營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)的擴(kuò)散規(guī)律，二是建議進(jìn)一步研究底泥、間隙水、上覆水之間的營(yíng)養(yǎng)鹽質(zhì)量濃度關(guān)系.

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(責(zé)任編輯：趙藏賞)

Diffusion of nitrate nitrogen in sediment of stream segment of Fuyang River through Hengshui City

BIAN Wei，TIAN Zaifeng，LI Nan，WEI Quanwei，XU Yuanqiang

(Institute of Water Environmental Sciences，Hebei Provincial Academy of Environmental Sciences,Shijiazhuang 050037，China)

To solve the internal pollution，sediment and overlying water from xiaocao River were analyzed.Xiaocao River is the stream segment of Fuyang River through Hengshui City.The release of nitrate nitrogen is studied by static simulation in the laboratory.The diffusion flux of nitrate nitrogen on the interface of sediment-water is calculated.The results show that the content of carbon，nitrogen and phosphorus gradually decrease with the increase of the sampling depth.The dissolved oxygen is very lower，which indicates the overlying water is in an anoxic condition.The organic pollution is serious.The nutrient concentrations are close to or even more than the limits of Ⅴ class surface water environmental quality standard.The river has high nutritional risk.Under different temperatures，the release of nitrate nitrogen in the surface sediments rises first and then falls，and the lower the temperature，the more serious the release.At the temperature of 5 ℃,the release of nitrate nitrogen in different depths of sediments increases first and then becomes stable and eventually gradually decrease，and when the depth is deeper，the release intensity is weaker.The amount of the NO3--N diffusion flux is -0.49 mg/(m2·d)，and its releasing trend is from the overlying water to the sediment.The results provide data support to the environmental comprehensive renovation project of stream segment of Fuyang River through Hengshui City and to the water pollution control and water quality improvement of Ziya River basin.

Fuyang River;sediment;overlying water;internal pollution;nitrate nitrogen;diffusion law

10.3969/j.issn.1000-1565.2016.03.009

2015-08-25

國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)(2012ZX07209-003)

邊蔚(1983-)，女，河北石家莊人,河北省環(huán)境科學(xué)研究院工程師，博士，主要從事水環(huán)境保護(hù)方面的研究.

E-mail:bianbianweiwei@126.com

田在鋒(1971-)，男，河北邢臺(tái)人，河北省環(huán)境科學(xué)研究院高級(jí)工程師，主要從事環(huán)境保護(hù)方面的研究.

E-mail:tianzaifeng@sina.com

X522

A

1000-1565(2016)03-0269-09