城市內(nèi)河底泥與上覆水的污染物相互關(guān)系試驗(yàn)研究

王鋼 曾玲玲 吉鋒

DOI： 10.11835/j.issn.2096-6717.2022.097

收稿日期：2022?05?08

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（52178361）；江蘇水源公司科技研發(fā)項(xiàng)目（SSY-JS-2020-F-48）

作者簡(jiǎn)介：王鋼（1992- ），男，博士生，主要從事疏浚泥基本性質(zhì)與處理技術(shù)研究，E-mail：18305943110@163.com。

通信作者：曾玲玲（通信作者），女，教授，博士生導(dǎo)師，E-mail：linglz413@126.com。

Received： 2022?05?08

Foundation items： National Natural Science Foundation of China （No. 52178361）; Technical R & D Project of Jiangsu Water Source Co.， Ltd. （No. SSY-JS-2020-F-48）

Author brief： WANG Gang （1992- ）， PhD candidate， main research interests： basic properties and treatment technology of dredged sediment， E-mail： 18305943110@163.com.

corresponding author：ZENG Lingling （corresponding author）， professor， doctorial supervisor， E-mail： linglz413@126.com.

摘要：針對(duì)福州市晉安區(qū)水系5個(gè)點(diǎn)位的河道底泥與其上覆水，開展有機(jī)質(zhì)、總氮總磷、重金屬污染物含量試驗(yàn)，采用分配系數(shù)定義底泥污染物和水中污染物的濃度比值，通過有機(jī)質(zhì)、總氮總磷、重金屬污染物的分配系數(shù)分析底泥其與上覆水中污染物的關(guān)聯(lián)性，導(dǎo)入分配系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差與相關(guān)系數(shù)的關(guān)系，探討底泥與上覆水污染物的關(guān)聯(lián)度，進(jìn)而明確其關(guān)鍵影響因素。結(jié)果表明：不同污染物在底泥與其上覆水中的分配比重不同，上覆水與底泥中污染物的相關(guān)系數(shù)差異較大，污染物分配系數(shù)越穩(wěn)定，底泥與其上覆水中污染物的相關(guān)性越高；底泥中黏粒含量、有機(jī)質(zhì)含量及塑性指數(shù)對(duì)污染物分配系數(shù)具有顯著影響，污染物分配系數(shù)均隨底泥黏粒含量的增加而增大，重金屬分配系數(shù)隨著底泥有機(jī)質(zhì)含量的增加而增大；有機(jī)質(zhì)分配系數(shù)與總氮分配系數(shù)隨塑性指數(shù)的增大大致呈增大趨勢(shì)，各重金屬分配系數(shù)的對(duì)數(shù)值與底泥塑性指數(shù)之間具有良好的線性關(guān)系。

關(guān)鍵詞：城市內(nèi)河；河道底泥；上覆水；污染物；分配系數(shù)

中圖分類號(hào)：X522；TU411.1 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：2096-6717（2023）05-0212-10

Experimental study on relationship between pollutants of sediment and overlying water in urban river

WANG Gang1， ZENG Lingling2， JI Feng3

（1. College of Civil Engineering， Fuzhou University， Fuzhou 350108， P. R. China； 2. College of Civil Engineering， Zhejiang University of Technology， Hangzhou 310023， P. R. China； 3. Jiangsu Water Resource Co.， Ltd. of Eastern Route of the South-to-North Water Transfers Eastern Route Project， Nanjing 210029， P. R. China）

Abstract： A series of pollutant content tests of organic matter， total nitrogen， total phosphorus and heavy metals were performed on the river sediment and overlying water obtained from five sites in Jin'an District， Fuzhou. Partition coefficient was introduced to study the correlation of pollutants between the river sediment and overlying water. The correlation of pollutans between sediment and overlying water was analyzed by the distribution coefficients of organic matter， total nitrogen， total phosphorus and heavy metals. Then， introduced the relationship between the standard deviation of partition coefficient and correlation coefficient， discussed the correlation between pollutants in sediment and overlying water， and clarified its key influencing factors. The results show that the partition proportion of different pollutants in sediment and overlying water is different， and the correlation coefficient between pollutants in overlying water and sediment is quite different. The more stable the pollutant distribution coefficient is， the higher the correlation is with the pollutants in the overlying water. The clay content， organic matter content and plasticity index of sediment have a significant impact on the pollutant partition coefficient. The pollutant partition coefficient increases with the increase of clay content in the sediment， and the heavy metal partition coefficient increases with the increase of organic matter content in the sediment. The partition coefficient of organic matter and total nitrogen show an increasing trend with the increase of plasticity index. There is a good linear relationship between the logarithm of heavy metal partition coefficient and the plasticity index of sediment.

Keywords： urban river； river sediment； overlying water； pollutants； partition coefficient

城市居民區(qū)和工業(yè)區(qū)長期將生活污水和工業(yè)廢水直接排放入城市內(nèi)河，導(dǎo)致城市內(nèi)河黑臭問題日益凸顯。內(nèi)河底泥是城市內(nèi)河污染物的主要儲(chǔ)存庫，底泥污染物主要包括有機(jī)質(zhì)污染物、氮磷營養(yǎng)鹽和重金屬3大類[1-3]。底泥粒徑對(duì)污染物的吸附效果具有重要影響[4]，不同污染物之間也能相互影響，特別是有機(jī)質(zhì)與重金屬污染物之間的絡(luò)合作用對(duì)其在泥-水環(huán)境中的遷移分配規(guī)律具有顯著影響[5]。通過沉淀、吸附等作用，有機(jī)質(zhì)、氮磷營養(yǎng)鹽和重金屬等污染物在底泥中逐漸累積，其含量通常高于上覆水中污染物含量。當(dāng)污染物含量超過底泥的吸附能力或水體污染物含量減少及周圍水環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，底泥中的可溶性污染物重新釋放到上覆水體中，底泥與其上覆水中的污染物保持著動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系[6-9]。當(dāng)?shù)啄嗷蛏细菜w嚴(yán)重污染時(shí)，會(huì)對(duì)生態(tài)和人體健康造成長期危害，此時(shí)需要對(duì)污染河道進(jìn)行治理。

是否需要對(duì)污染河道進(jìn)行治理不是簡(jiǎn)單地比較污染物含量，而是建立在底泥與其上覆水的污染物相互關(guān)系及生態(tài)效應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上[10-11]。同時(shí)，已有研究表明，底泥及其水體中的有機(jī)質(zhì)、氮磷營養(yǎng)鹽、重金屬污染物都會(huì)影響底泥的比重、液塑限、壓縮性、不排水抗剪強(qiáng)度等物理-力學(xué)性狀[12-16]，底泥的液塑限、強(qiáng)度等物理-力學(xué)性狀對(duì)底泥的處理方法與效果有顯著影響[17-20]。因此，研究城市內(nèi)河底泥及其上覆水體污染指標(biāo)之間的相關(guān)關(guān)系能為城市黑臭內(nèi)河的綜合治理提供參考。但目前的研究主要集中于河流水體的污染特征分析、底泥中污染物向上覆水釋放的規(guī)律[21]，以及底泥或水體中某種污染物對(duì)于其物理-力學(xué)性狀的影響[12-16]，關(guān)于底泥與其上覆水中污染物相關(guān)性及污染物在底泥與其上覆水中分配系數(shù)的研究鮮有報(bào)道。

筆者采集福州市晉安區(qū)水系5個(gè)點(diǎn)位的底泥和上覆水體試樣，測(cè)定其有機(jī)質(zhì)、氮、磷、重金屬含量，探討底泥與其上覆水體中污染物之間的相互關(guān)系及關(guān)鍵影響因素。

1 試樣與試驗(yàn)方法

1.1 試樣

圖1顯示了福州市晉安區(qū)水系取樣的5個(gè)點(diǎn)位，分別用S1、S2、S3、S4、S5表示。該水系有兩條干流，分別是鳳坂河和浦東河，福興河、新厝河、淌洋河為匯入浦東河干流的3條支流，浦東河干流的最下游處為一個(gè)公園內(nèi)的人工湖。S1位于浦東河干流的中段，S2位于浦東河干流的上游點(diǎn)，S3位于新厝河與浦東河干流的匯集處，S4位于淌洋河與浦東河干流的匯集處，S5位于浦東河下游的人工湖處。5個(gè)點(diǎn)位的基本情況見表1，其中水體的溶解氧含量（DO）采用《水質(zhì)溶解氧的測(cè)定碘量法》（GB 7489—87）[22]測(cè)得。根據(jù)《水質(zhì)采樣技術(shù)指導(dǎo)》（HJ 494—2009）[23]的采樣方法獲取底泥和上覆水樣品，底泥呈黑色流體狀態(tài)，臭味濃，其上覆水呈淡黃色。采集底泥試樣后剔除植物、石子等雜物，用聚乙烯袋封裝，運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室后避光保存。相應(yīng)的底泥上覆水封存于無菌聚乙烯瓶中，運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室后在4 ℃、避光的條件下保存。

底泥的基本物理性質(zhì)如表2所示，底泥顆粒分析按照《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50123—2019）[24]中的篩析法和密度計(jì)法測(cè)定，點(diǎn)位S1～S5底泥黏粒含量（<0.005 mm）、粉粒含量（0.005～0.075 mm）、砂粒含量（>0.075 mm）分布范圍分別為12.3%～42.4%、47.5%～82.9%、4.8%～10.2%。底泥顆粒中以黏粒、粉粒居多，砂粒較少。液限（wL）和塑限（wP）分別采用Casagrande法和搓條法測(cè)定。

1.2 試驗(yàn)分析方法

針對(duì)S1～S5河道底泥，測(cè)定有機(jī)質(zhì)含量（OM）、總氮含量（TN）、總磷含量（TP）和重金屬（Cu、Zn、Ni、Pb）含量；對(duì)應(yīng)的上覆水體測(cè)定化學(xué)需氧量（COD）、總氮含量（TN）、總磷含量（TP）和重金屬（Cu、Zn、Ni、Pb）含量，測(cè)定方法見表3。

2 污染物分配系數(shù)

污染物在底泥與水體之間的分配系數(shù)定義為兩相體系達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)污染物在顆粒物和水中濃度的比值[25]。分配系數(shù)反映了污染物在固相和水相之間的分配、釋放、遷移、貯存能力。分配系數(shù)越大，表明污染物以結(jié)合態(tài)形式存在得越多，容易通過吸附反應(yīng)滯留在固相中[26]。同時(shí)，某些污染物，如有機(jī)質(zhì)，其生物利用度和降解率都與分配系數(shù)直接相關(guān)[27]。分配系數(shù)是描述污染物在底泥-水環(huán)境中行為的重要物理化學(xué)特征參數(shù)[28]。

2.1 底泥與其上覆水有機(jī)質(zhì)關(guān)聯(lián)性分析

圖2為福州晉安區(qū)水系5個(gè)點(diǎn)位底泥有機(jī)質(zhì)含量，分布在3.8%～12.3%范圍內(nèi)。其中，點(diǎn)位S5底泥的有機(jī)質(zhì)含量最高，該區(qū)域水生植物繁茂，且點(diǎn)位S5處于人工湖內(nèi)，湖泊面積大，水流速度滯緩，有利于植物凋亡后沉積產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)在底泥中吸附累積。

隨著時(shí)間的增長，底泥上覆水中有機(jī)質(zhì)容易發(fā)生降解，長時(shí)間靜置后將達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)[29]。圖3顯示了經(jīng)360 d靜置后上覆水體中的化學(xué)需氧量（COD），分布于42～103 mg/L范圍內(nèi)，平均值為66.2 mg/L。

定義底泥中有機(jī)質(zhì)含量與其上覆水體中COD含量的比值為有機(jī)質(zhì)分配系數(shù)KOM，如式（1）所示。

KOM=CSOM/CWCOD （1）

式中：CSOM為底泥顆粒物的有機(jī)質(zhì)含量，%；CWCOD為水體COD值，mg/L。

點(diǎn)位S1～S5的KOM如圖4所示。由圖4可以看出，5個(gè)點(diǎn)位KOM各不相同，其中點(diǎn)位S2的KOM最高，點(diǎn)位S3的KOM最低。由表2可以發(fā)現(xiàn)，點(diǎn)位S2底泥黏粒含量最高，點(diǎn)位S3底泥黏粒含量最低，造成各點(diǎn)位KOM不同的原因主要是底泥中黏粒含量或物理化學(xué)性質(zhì)的不同。已有研究表明[30]，黏粒含量較高的土體有機(jī)質(zhì)分配系數(shù)也較高，這與本研究結(jié)果類似。同時(shí)，有研究表明，黏土礦物種類及含量、水體DO值、pH值等對(duì)土體的有機(jī)質(zhì)分配系數(shù)也有顯著影響[31]。點(diǎn)位S1和S3的黏粒含量一致（12.3%），但點(diǎn)位S1的KOM明顯高于S3，由表1可知，點(diǎn)位S1水體DO值高于S3，在水體溶解氧充足時(shí)，好氧微生物可以利用有機(jī)質(zhì)進(jìn)行代謝，將有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為自身的能量，同時(shí)將有機(jī)物分解為水和二氧化碳，進(jìn)而減少了底泥COD的釋放[32]，因此造成點(diǎn)位S1的KOM高于S3。

2.2 底泥與其上覆水總氮、總磷關(guān)聯(lián)性分析

圖5列出了福州市晉安區(qū)水系5個(gè)點(diǎn)位底泥總氮、總磷含量的測(cè)定結(jié)果，底泥中總氮含量范圍為28～1 857 mg/kg，平均含量為998 mg/kg；總磷含量范圍為43～1 042 mg/kg，平均含量為324 mg/kg。

福州市晉安區(qū)水系5個(gè)點(diǎn)位底泥上覆水體的總氮、總磷含量如圖6所示，上覆水中總氮含量范圍為4.6～21.9 mg/L，平均值為11.0 mg/L；總磷含量范圍為0.38～1.17 mg/L，平均值為0.80 mg/L。

定義底泥顆粒中總氮、總磷含量與水體中總氮、總磷含量的比值分別為總氮分配系數(shù)KTN、總磷分配系數(shù)KTP，其表達(dá)式為

KTN=CSTN/CWTN （2）

KTP=CSTP/CWTP （3）

式中：KTN為總氮分配系數(shù)；KTP為總磷分配系數(shù)；CSTN為底泥顆粒物的總氮含量，mg/kg；CSTP為底泥顆粒物的總磷含量，mg/kg；CWTN為水體中總氮含量，mg/L；CWTP為水體中總磷含量，mg/L。

總氮、總磷分配系數(shù)如圖7所示。由圖7可以看出，點(diǎn)位S2的KTN、KTP最大，點(diǎn)位S3的KTN、KTP最小，這是因?yàn)辄c(diǎn)位S2底泥中TN、TP含量較高或其上覆水中TN、TP含量較低，點(diǎn)位S3反之。對(duì)比圖5與圖6可以發(fā)現(xiàn)，該水系底泥中TN、TP含量對(duì)KTN、KTP影響較大，表明因底泥物理化學(xué)性質(zhì)不同而導(dǎo)致的吸附氮磷營養(yǎng)鹽能力的不同將影響水系統(tǒng)的KTN、KTP。文獻(xiàn)[33]表明，氮、磷分配系數(shù)受到多種因素的影響，如比表面積、礦物組成和底泥顆粒表面電荷分布等。

2.3 底泥與其上覆水重金屬關(guān)聯(lián)性分析

點(diǎn)位S1～S5底泥重金屬含量如圖8所示，各點(diǎn)位底泥重金屬含量差異較大。除Pb元素外，底泥中各重金屬含量最多的點(diǎn)位均為S5，原因是點(diǎn)位S5處于人工湖泊內(nèi)，水流速度極緩，有利于水體中的重金屬污染物吸附到底泥上，加之該湖泊底泥長時(shí)間不清理，使得重金屬污染物在底泥中大量累積。點(diǎn)位S5處Pb元素含量相對(duì)較低，其原因可能是不同重金屬的絡(luò)合能力有所不同，Plaza等[34]研究表明，可溶性有機(jī)質(zhì)對(duì)不同重金屬的絡(luò)合能力大小排序?yàn)镻b>Cu>Zn等。點(diǎn)位S5上覆水中可溶性有機(jī)質(zhì)含量較高，導(dǎo)致Pb元素更容易進(jìn)入到上覆水中，因此，相比于其他重金屬元素，Pb元素在底泥中占比較小。

福州市晉安區(qū)水系點(diǎn)位S1～S5底泥上覆水體中Cu、Zn、Ni、Pb四種重金屬的含量見圖9，Cu、Zn、Ni、Pb的含量范圍分別為40～85、430～1 225、40～165、175～340 μg/L。

定義底泥顆粒與水體中的重金屬含量比值為重金屬分配系數(shù)KHM，其表達(dá)式為

KHM=CSHM /CWHM （4）

式中：KHM為重金屬分配系數(shù)；CSHM為底泥顆粒物的重金屬含量，mg/kg；CWHM為水體中重金屬含量，μg/L。

Cu、Zn、Ni、Pb元素的重金屬分配系數(shù)KHM如圖10所示。由圖10可以看出，KHM從點(diǎn)位S1到S5呈逐漸增大的趨勢(shì)，各重金屬元素分配系數(shù)大小順序?yàn)镃u>Zn>Pb>Ni。說明該水系底泥，特別是有機(jī)質(zhì)含量較高的底泥，對(duì)其上覆水體中Cu元素的固定作用最強(qiáng)，這是由于該水系底泥中有機(jī)質(zhì)含量較高，且底泥中的有機(jī)質(zhì)大部分為腐植酸。研究表明，有機(jī)質(zhì)，尤其是腐植酸，對(duì)Cu具有很強(qiáng)的吸附能力，吸附效果甚至高出其他重金屬元素1個(gè)數(shù)量級(jí)，腐植酸對(duì)Cu的吸附主要來自羧基與酚羥基的協(xié)同絡(luò)合作用[35-37]。

由圖10可以發(fā)現(xiàn)，在底泥對(duì)其上覆水重金屬的固定作用中，不同重金屬之間存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。當(dāng)上覆水中存在Cu元素時(shí)，其他3種重金屬的吸附都會(huì)被抑制，特別是當(dāng)?shù)啄嘤袡C(jī)質(zhì)含量增加時(shí)，底泥中Cu與其他重金屬含量的差距也在變大。

同時(shí)，由圖10還可以發(fā)現(xiàn)，不同點(diǎn)位的重金屬分配系數(shù)大小排序?yàn)镾5>S4>S2>S3>S1，說明點(diǎn)位S5底泥對(duì)其上覆水體中重金屬的固定作用最強(qiáng)。比較圖4、圖7與圖10可以發(fā)現(xiàn)，5個(gè)點(diǎn)位污染物分配系數(shù)的大小排序規(guī)律并不一致。例如，點(diǎn)位S2的KOM、KTN高于點(diǎn)位S5，而點(diǎn)位S2的Cu分配系數(shù)則明顯低于點(diǎn)位S5，這是由于有機(jī)質(zhì)分配系數(shù)、總氮、總磷分配系數(shù)主要受底泥黏粒含量及水體溶解氧含量的影響，而重金屬分配系數(shù)還受底泥有機(jī)質(zhì)含量的影響。點(diǎn)位S5的高有機(jī)質(zhì)含量及有機(jī)質(zhì)對(duì)重金屬的絡(luò)合作用使得點(diǎn)位S5的重金屬分配系數(shù)高于點(diǎn)位S2。

3 底泥與其上覆水污染物的關(guān)聯(lián)度

相關(guān)系數(shù)r能反映兩變量間線性相關(guān)關(guān)系，對(duì)5個(gè)點(diǎn)位底泥與其上覆水的污染物指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)系數(shù)分析，矩陣如表4所示。當(dāng)0<|r|<0.3時(shí)，兩者為微相關(guān)關(guān)系；當(dāng)0.3<|r|<0.5時(shí)，兩者為低相關(guān)關(guān)系；當(dāng)0.5<|r|<0.8時(shí)，兩者為中度（顯著）相關(guān)關(guān)系；當(dāng)0.8<|r|<1.0時(shí)，兩者為高度相關(guān)關(guān)系。由表4可知，上覆水中COD 含量與底泥中有機(jī)質(zhì)含量高度相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)為0.963。上覆水與底泥中TN、TP的相關(guān)系數(shù)較低，分別為0.016、0.076，幾乎不存在線性相關(guān)關(guān)系。除了Cu元素外，上覆水體與底泥中的其他重金屬含量具有顯著相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均大于0.5。不同污染物在底泥與其上覆水之間相關(guān)系數(shù)不同的原因是底泥對(duì)污染物的吸附能力不同導(dǎo)致污染物在上覆水與底泥中的分配系數(shù)不同。

由圖4、圖7、圖10可以看出，福州市晉安區(qū)水系不同點(diǎn)位的KOM較為穩(wěn)定，而KTN、KTP以及Cu元素的KHM差異較大。標(biāo)準(zhǔn)差反映了參數(shù)的離散程度，標(biāo)準(zhǔn)差越大，表明參數(shù)越離散，反之越穩(wěn)定。底泥-水系統(tǒng)中污染物分配系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差SK與相關(guān)系數(shù)的關(guān)系如圖11所示。由圖11可以發(fā)現(xiàn)，隨著污染物分配系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差的增大，底泥與其上覆水之間污染物的相關(guān)系數(shù)逐漸減小，由此可以推測(cè)，污染物在底泥-水系統(tǒng)中分配系數(shù)的穩(wěn)定程度是影響底泥與其上覆水中污染物之間相關(guān)性的主要原因，分配系數(shù)越穩(wěn)定，底泥與其上覆水中污染物的相關(guān)性越高。相關(guān)系數(shù)r與污染物分配系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差SK的關(guān)系為r=0.848 3e-0.027SK，由此可以得到，當(dāng)污染物分配系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差SK<2時(shí)，底泥與其上覆水中污染物為高度相關(guān)關(guān)系；當(dāng)239時(shí)，底泥與其上覆水中的污染物幾乎不存在相關(guān)關(guān)系。

4 污染物分配系數(shù)的關(guān)鍵影響因素

4.1 黏粒含量對(duì)污染物分配系數(shù)的影響規(guī)律

福州市晉安區(qū)水系5個(gè)點(diǎn)位底泥-水體系統(tǒng)的有機(jī)質(zhì)分配系數(shù)KOM與底泥黏粒含量的關(guān)系見圖12。由圖12可見，KOM隨黏粒含量的增加而增大?？偟?、總磷分配系數(shù)（KTN、KTP）、重金屬分配系數(shù)KHM與底泥黏粒含量的關(guān)系分別見圖13、圖14。由圖13、圖14可以發(fā)現(xiàn)，與KOM相同，KTN、KTP、KHM均隨著底泥黏粒含量的增加而增大。

污染物分配系數(shù)隨黏粒含量的增加而增大是因?yàn)轲ちＡ綐O小，單位質(zhì)量的底質(zhì)顆粒吸附污染物的能力強(qiáng)，使得更多污染物被吸附到底泥顆粒上。同時(shí)，在受到水力擾動(dòng)后，黏粒會(huì)長時(shí)間懸浮在水體中，有利于充分吸附水體中的污染物，黏粒在吸附污染物質(zhì)后沉積到底泥中，造成底泥中污染物含量增加，水體中污染物含量下降，從而導(dǎo)致污染物分配系數(shù)增大。

4.2 有機(jī)質(zhì)含量對(duì)重金屬分配系數(shù)的影響規(guī)律

重金屬分配系數(shù)KHM與底泥中有機(jī)質(zhì)含量的關(guān)系見圖15。由圖15可以發(fā)現(xiàn)，重金屬分配系數(shù)隨著底泥中有機(jī)質(zhì)含量的增加而增大，這是由于有機(jī)質(zhì)含有羧基、羥基、羰基等活性官能團(tuán)，使得其對(duì)重金屬元素具有很強(qiáng)的吸附絡(luò)合能力[38]，有機(jī)質(zhì)與重金屬之間的離子交換吸附、絡(luò)合等一系列反應(yīng)促進(jìn)了重金屬在底泥中的吸附、沉淀與固定。對(duì)比圖14可以發(fā)現(xiàn)，相較黏粒含量，有機(jī)質(zhì)含量與lg KHM的線性關(guān)系更強(qiáng)，KHM受底泥中有機(jī)質(zhì)含量的影響較大。

4.3 塑性指數(shù)對(duì)污染物分配系數(shù)的影響規(guī)律

底泥塑性指數(shù)IP等于液限與塑限之差，其大體上能表示底泥吸附弱結(jié)合水質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比，塑性指數(shù)越大，說明吸附弱結(jié)合水的能力就越強(qiáng)。有機(jī)質(zhì)、總氮、總磷、重金屬分配系數(shù)與塑性指數(shù)的關(guān)系分別見圖16～圖18?？梢园l(fā)現(xiàn)，有機(jī)質(zhì)分配系數(shù)與總氮分配系數(shù)隨塑性指數(shù)的增加大致呈增大趨勢(shì)，總磷分配系數(shù)與塑性指數(shù)規(guī)律的關(guān)系不明顯，各重金屬分配系數(shù)的對(duì)數(shù)值與底泥塑性指數(shù)之間具有良好的線性關(guān)系。

5 結(jié)論與建議

測(cè)定了福州市晉安區(qū)水系5個(gè)點(diǎn)位底泥與其上覆水的有機(jī)污染物、氮磷污染物、重金屬污染物指標(biāo)，分析了底泥與其上覆水中污染物的相互關(guān)系及其主要影響因素。主要結(jié)論如下：

1）有機(jī)質(zhì)分配系數(shù)KOM較為穩(wěn)定，而總氮、總磷分配系數(shù)KTN、KTP及Cu元素的分配系數(shù)KHM差異較大。

2）上覆水與其底泥中污染物的相關(guān)系數(shù)差異較大，上覆水中COD 含量與其底泥中有機(jī)質(zhì)含量為高度相關(guān)關(guān)系，上覆水與底泥中TN、TP幾乎不存在相關(guān)關(guān)系。除了Cu元素外，上覆水體與其底泥中其他重金屬含量為顯著相關(guān)關(guān)系，污染物分配系數(shù)越穩(wěn)定，底泥與其上覆水中污染物的相關(guān)性越高。

3）污染物分配系數(shù)KOM、KTN、KTP、KHM均隨著底泥黏粒含量的增加而增大。隨著底泥顆粒粒徑的減小，更多污染物被吸附在底泥顆粒上，底泥-水系統(tǒng)中位于固相的污染物比重增大。由于有機(jī)質(zhì)的絡(luò)合能力，重金屬分配系數(shù)KHM隨著底泥有機(jī)質(zhì)含量的增加而增大。

4）有機(jī)質(zhì)分配系數(shù)與總氮分配系數(shù)隨塑性指數(shù)的增大大致呈增大趨勢(shì)，總磷分配系數(shù)與塑性指數(shù)的規(guī)律關(guān)系不明顯，各重金屬分配系數(shù)的對(duì)數(shù)值與底泥塑性指數(shù)之間具有良好的線性關(guān)系。

5）基于對(duì)福州市晉安區(qū)水系底泥與其上覆水體污染物相互關(guān)系的研究，給出以下建議：對(duì)于污染程度較輕的點(diǎn)位S1、S3，可采用引入清潔水稀釋河道污染物濃度的方法進(jìn)行處理；對(duì)于黏粒含量較高的點(diǎn)位S2，可采用清潔的砂、礫石等材料覆蓋或置換的方法降低底泥對(duì)污染物的吸附能力；對(duì)于污染程度較高的點(diǎn)位S4、S5，對(duì)底泥進(jìn)行環(huán)保疏浚，同時(shí)清除水面上的浮葉植物，增加水體的溶解氧含量，降低底泥的有機(jī)質(zhì)含量，避免污染物在此繼續(xù)吸附沉積。

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（編輯 ?黃廷）