疏浚對南四湖南陽湖區(qū)內(nèi)源氮磷的控制分析

王 娜

（梁山縣環(huán)境保護(hù)局，山東 濟(jì)寧 272000）

我國幅員遼闊，水資源總量很大，但是我國人口眾多，并且水資源分布不均勻，導(dǎo)致我國很多城市嚴(yán)重缺水。再加上人們節(jié)水意識不強(qiáng)，覺得水資源取之不盡，用之不竭，使得我國水資源利用率較低，造成巨大的水資源浪費(fèi)，導(dǎo)致我國水資源日益短缺。大量湖泊也因?yàn)槌鞘形鬯呐欧哦粐?yán)重污染。各種污染綜合影響，導(dǎo)致大量湖泊富營養(yǎng)化、湖水惡化、魚類大量減少等現(xiàn)象[1]。近20年來，我國湖泊富營養(yǎng)化發(fā)展速度很快。沉積物是湖泊中營養(yǎng)鹽及其他污染物的重要蓄積庫，研究表明，水體中氮、磷等增加是引起湖泊富營養(yǎng)化的主要因素，碳、氮、磷的過量輸入、長期積累，使湖泊沉積物成為難削減的內(nèi)源負(fù)荷。當(dāng)湖泊系統(tǒng)環(huán)境發(fā)生變化，這些內(nèi)源負(fù)荷會(huì)通過擴(kuò)散、對流、沉積物再懸浮等過程向上覆水體釋放，造成二次污染，嚴(yán)重影響湖泊上覆水水體的質(zhì)量。

底泥疏浚是控制湖泊內(nèi)源污染和富營養(yǎng)化最為常用的措施之一，我國對污染湖泊的底泥疏浚已開展多年。然而，對于底泥疏浚能否從根本上解決水體的富營養(yǎng)化問題，國內(nèi)外還存在很大的爭議，底泥疏浚后強(qiáng)烈的營養(yǎng)鹽循環(huán)是否立即得到恢復(fù)，其對營養(yǎng)鹽的釋放是否具有長效的控制效果等問題有待進(jìn)一步探討。南四湖是我國華北平原上面積最大的淡水湖泊之一，作為南水北調(diào)東線工程最重要的輸水通道，在相關(guān)的治理規(guī)劃中底泥疏浚計(jì)劃正在醞釀。本研究擬以氮磷污染較為嚴(yán)重的南四湖南陽湖區(qū)為研究對象，采用沉積物-水柱模擬疏浚微環(huán)境試驗(yàn)，研究疏浚對氮磷營養(yǎng)鹽釋放的控制效果，為政府即將開展的南四湖疏浚工程提供數(shù)據(jù)支撐和理論指導(dǎo)。

1 研究區(qū)域概況

南四湖是微山湖、昭陽湖、獨(dú)山湖和南陽湖等四個(gè)相連湖的總稱（由于微山湖面積比其他三湖大，人們習(xí)慣上將南四湖通稱為微山湖），位于山東省西南部濟(jì)寧市，鄰接江蘇省徐州市，現(xiàn)屬微山縣管轄。全湖面積1 266 km2，是山東第一大湖，也是中國大型淡水湖泊之一[2]。該湖屬淺水富營養(yǎng)型源泊，自然資源豐富，盛產(chǎn)魚、蝦、葦、蓮等多種水生動(dòng)植物，是山東省最重要的淡水漁業(yè)基地。沿湖工農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，工業(yè)以煤炭、電力為主，農(nóng)業(yè)以種植小麥、玉米、水稻、大豆和棉花等糧油經(jīng)濟(jì)作物為主，該地是魯西南的魚米之鄉(xiāng)[3]。

南四湖成因類型：河跡洼地湖。生態(tài)特征：南四湖屬富營養(yǎng)湖類型，南四湖富營養(yǎng)化的主要成因是氮、磷、懸浮物和其他有機(jī)物大量入湖引發(fā)的嚴(yán)重污染，超標(biāo)指標(biāo)包括溶解氧、化學(xué)耗氧量、生化需氧量、總氮和總磷；湖泊水深50 cm處的多年平均水溫為16.4℃，7月的月平均水溫為28.9℃，1月平均水溫5.3℃[4]。

近20年來，隨著污染物入湖量的不斷增加，南四湖水環(huán)境狀況日趨惡化[5]。重要污染源涉及濟(jì)寧、菏澤、棗莊和徐州四地。主要污染源可分為工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)田回流水和畜禽及水產(chǎn)養(yǎng)殖非工業(yè)點(diǎn)源廢水。大量未經(jīng)處理富含氮磷有機(jī)物的生活污水排入南四湖，大大超出湖水的自凈能力，導(dǎo)致湖區(qū)大部分河流和水域嚴(yán)重污染，主要表現(xiàn)為氮磷的富營養(yǎng)化，破壞了水域生態(tài)系統(tǒng)平衡。

2 試驗(yàn)部分

2.1 樣點(diǎn)布設(shè)與樣品采集

2.1.1 樣點(diǎn)布設(shè)

根據(jù)相關(guān)資料和現(xiàn)場條件，在南陽湖湖心區(qū)（NYH-1）和泗河河口區(qū)（NYH-2）設(shè)置代表性采樣點(diǎn)，并用毛竹在采樣點(diǎn)位置搭建湖面固定裝置，NYH-1號點(diǎn)經(jīng)緯度分別為116°39′51.1″E、35°13′11.0″N；NYH-2號點(diǎn)經(jīng)緯度分別為116° 39′ 50.9″ E、35° 9′ 26.7″ N。

2.1.2 樣品采集

樣品采集在GPS系統(tǒng)（精度10～30 m）定位下進(jìn)行，用柱狀采樣器（Rigo，內(nèi)徑15 cm，管長60 cm）在采樣點(diǎn)采集厚度不少于50 cm原位泥樣，同時(shí)采集上覆水，每個(gè)點(diǎn)位分別采集柱狀樣2根，其中1根用于疏浚30 cm，1根作為對照樣[6-8]。

2.2 試驗(yàn)分析

通過試驗(yàn)，筆者對比了兩個(gè)點(diǎn)位疏浚和未疏浚對氨氮、總氮、磷酸鹽、總磷濃度和釋放速率的影響。

2.2.1 疏浚對氨氮的控制

通過比較分析，疏浚后前20 h內(nèi)氨氮的濃度迅速上升，1號點(diǎn)疏浚后在12 h時(shí)氨氮濃度達(dá)到0.57 mg/L，釋放速率達(dá)到最大150.11 mg/（m2·d），說明前段時(shí)間氨氮迅速釋放。2號點(diǎn)疏浚后在36 h時(shí)氨氮濃度達(dá)到最大0.52 mg/L，釋放速率前36 h內(nèi)逐漸升高，36 h后大幅下降，在132 h時(shí)于未疏浚的氨氮釋放速率基本相同。

2.2.2 疏浚對總氮的控制

通過比較分析，疏浚和未疏浚的1號點(diǎn)和2號點(diǎn)總氮濃度總體呈上升趨勢，但增長緩慢，1號點(diǎn)和2號點(diǎn)疏浚后的總氮濃度相差不大，最大分別是4.49 mg/L和4.28 mg/L。1號點(diǎn)疏浚的總氮釋放速率在12 h時(shí)達(dá)到最高，為210.15 mg/（m2·d），隨后大幅度下降。2號點(diǎn)未疏浚的總氮釋放速率為負(fù)，說明未對總氮的吸附狀態(tài)產(chǎn)生影響。

2.2.3 疏浚對磷酸鹽的控制

通過比較分析，疏浚和未疏浚的磷酸鹽濃度前120 h呈上升趨勢，1號點(diǎn)疏浚和未疏浚都在108 h達(dá)到最大，分別為0.92 mg/L、0.79 mg/L，隨后下降，7 d效果不明顯，有待深入研究。疏浚的釋放速率開始遠(yuǎn)大于未疏浚的釋放速率，后來逐漸接近，趨于平穩(wěn)。

2.2.4 疏浚對總磷的控制

通過比較分析，疏浚和未疏浚的總磷濃度呈上升趨勢，疏浚的總磷濃度一開始增長較快，因?yàn)槭杩４蚱屏嗽械膭?dòng)態(tài)平衡，使得總磷迅速釋放，疏浚與未疏浚的總磷濃度逐漸趨于接近。2號點(diǎn)疏浚12 h總磷的釋放速率為負(fù)，說明水中的總磷濃度大于底泥中總磷的濃度，表現(xiàn)為吸附。

3 結(jié)論

南四湖底泥疏浚表層30 cm，溶解性活性磷通量降低。南四湖底泥疏浚對沉積物溶解性活性磷釋放具有極好的控制作用，可以有效控制內(nèi)源磷的釋放。疏浚30 cm后釋放速率有增加的趨勢，這與疏浚后高濃度間隙水氮磷同上覆水體直接接觸有關(guān)[9-11]。另外，在7 d內(nèi)，底泥疏浚對南四湖內(nèi)源氮磷釋放的效果不明顯，長期效果有待進(jìn)一步分析。