五里湖底泥总氮、总磷和有机质污染特征研究

论文总字数：16867字

目 录

1 绪论 1

1.1 底泥污染及其危害 1

1.2 底泥污染研究现状 1

1.2.1 有机质 1

1.2.2 总氮 1

1.2.3 总磷 1

1.2.4 有机质与总氮和总磷的相关性 2

1.3 研究目的及意义 2

2 材料与方法 2

2.1 研究区域概况 2

2.2 样点布设与采集 3

2.3 样品分析方法 4

3 结果与讨论 4

3.1 有机质污染状况分析 4

3.2 TN污染特征 6

3.3 TP污染特征 8

3.4 有机质与总氮、总磷相关性 9

3.4.1 有机质与总氮的相关性 9

3.4.2 有机质与总磷的相关性 12

3.5五里湖底泥污染状况评价 12

3.5.1 总磷污染状况评价 12

3.5.2 有机氮评价 13

3.5.3 有机指数评价 13

4 结论 14

参考文献 15

致谢 17

五里湖底泥总氮、总磷和有机质污染特征研究

关清

, China

Abstract: Based on the data about total nitrogen, total phosphorus and organic matter of top layer samples in the Wuli Lake. The temporal and spatial distribution characteristics were studied, and finally pollution assessment for sediments was made. The results showed that the TN in the sediments of Wuli Lake ranged from 446mg·kg^-1 to 2487 mg·kg^-1. The time change trend of TN content in the sediments is June less than January. TP content of sediments ranged from 321mg·kg^-1 to 1539 mg·kg^-1. TP content in June is less than October and January. OM content of sediments ranged from 0.58% to 5.46%. The content of OM in former-fishery area and West Wuli Lake areas is lowest in June. But the content of OM in East Wuli Lake and east exit areas is lowest in October. The spatial change trend of total nitrogen, total phosphorus and organic matter in the sediment in the increase order as follows: former-fishery area, West Wuli Lake, East Wuli Lake and east exit area. TN content and OM content in October and January had significant positive correlation, and had weak correlation in June. TP content and OM content had weak correlation in October, January and June. TP pollution condition is East Wuli Lake area and east exit area are belongs to severe polution, and the other two lakes are better. The results of organic nitrogen assessment shows that the east exit area in January is IV, the others are belong to grade III(still clean). The results of organic index assessment shows: in addition to former-fishery area in June belongs to “clean” and east exit area in January and June are “still clean”, the rest are “cleaner”.

Key words: Wuli Lake; sediments; total nitrogen; total phosphorus; organic matter

1 绪论

1.1 底泥污染及其危害

底泥可以在某种程度上反映湖泊的演化过程以及其污染程度，承载着大量的信息。湖泊底泥同时也是水体中污染物的“源”和“汇”，排入湖泊的污染物中，有一部分被水体的自净作用降解，还有一部分则作为污染物的“汇”沉积在湖底；底泥中蓄积的污染物会在湖泊理化条件如温度、溶解氧、水动力条件、pH等发生突变时反应形成二次污染物，当各种污染物质向水体中释放时，底泥便成为了污染物的“源”^[1]。

造成湖泊富营养化的污染源主要分为两种，其一是內源污染，其二是外源污染^[2]。外源主要有：直接排入湖泊或通过径流汇入湖泊的含有大量有机物、氮磷营养盐以及重金属的城市生活污水；种类繁多、污染危害大的工业废水；农业退水、鱼塘尾水，随雨水冲刷进入湖泊的面源污染物；降尘等。底泥中蓄积了大量的有机物和营养盐等污染物，是湖泊最重要的內源负荷，其具有潜在性以及覆盖面广等特点^[2,3]。

底泥中的污染物不但会在一定条件下重新释放并进入水体中，引起水体富营养化和藻类爆发，影响水中生物的生存环境，使水质恶化，而且一些有毒污染物被水中动植物吸收，随着食物链最终进入人体，危害人体健康。

1.2 底泥污染研究现状

1.2.1 有机质

有机质、氮和磷是底泥的重要组成部分，它们同时也是水生生态系统中不可或缺的营养物质，但是，当它们的浓度过高时，会影响水生生态系统的平衡，污染水体^[3]。有机质通过矿化作用可以释放出碳、氮和磷等物质，同时也会消耗大量的溶解氧，使水质恶化并导致湖泊富营养化^[4,5]。

卢少勇等通过对滇池湖滨带底泥中有机质的含量分析，探究了有机质的分布规律及特点，对草海与外海的有机质污染状况进行比较，揭示了滇池内湖滨带有机质的污染现状^[6]。

1.2.2 总氮

氮、磷是水体富营养化的关键因素，沉积物中的氮主要分为无机氮和有机氮两种形态，其中，有机氮是氮在沉积物中的主要存在形式，占90%以上^[7]，这些有机氮主要的内部来源有浮游生物、微生物、动植物残体的沉积，外源有外部输入的颗粒态氮、溶解态有机质等^[8]。

李鑫^[9]通过对天津市七里海和青年湖进行监测，研究了不同因子对表层沉积物中不同形态氮的迁移转化机理的影响，结果表明：湖泊初级生产者可以吸收无机氮，然后以有机氮的形式沉积在底泥中，氮在沉积物中的停留时间受温度、水体扰动等环境因素的影响，当夏季温度升高时，底泥中生物活性增强，加快氮的释放速度，此外，当水体出现扰动时，也会影响到氮的释放速度。

1.2.3 总磷

底泥中的磷包含弱吸附态磷、钙结合态磷等多种形态，底泥中的磷约有73%-94%是无机磷，同时，磷的吸附和释放受物理、化学、生物等多方面因素的影响^[1]。由于磷不存在稳定的气态形式，所以磷的转化主要在液相和固相中进行，这便突出了磷在湖泊富营养化过程中的重要性^[10]，因此，国内外有许多学者对湖泊中的磷进行了研究。

徐玉慧等在对太湖东北部沉积物中TP的季节性变化的研究中发现：梅梁湾沉积物中的TP含量会在夏季下降，秋季藻类开始死亡并分解，沉积在底泥中的有机质也开始分解，使得秋冬季底泥中的TP含量明显升高^[7]。国外学者Laenen^[11]等在对克拉马斯河的研究中发现沉积物再悬浮可能是內源磷释放的主要来源，风浪可以引起水体扰动，从而促进磷的释放，一次风速为4.5m/s以上的风浪，可以引起底泥磷释放量达530吨左右。

1.2.4 有机质与总氮和总磷的相关性

魏明荣^[3]在对受污染的武汉南湖底泥的研究中发现：底泥中的TN主要是有机氮，生物有机质的沉积与TN的沉积是相伴随的，所以，有机质和总氮之间具有很高的相关性，尹延震^[12]在关于洱海湖滨带底泥中总氮、总磷和有机质的空间分布特征的研究中也得总氮和有机质呈极显著相关的结论出。Carman曾表明沉积物中的磷可能主要以无机形式与碳结合^[13]，因此总磷与有机质之间相关性不高。从有机质与总氮、总磷的相关性可以看出总氮、总磷的主要来源与底泥中有机质的富集是否有关。当相关性显著时，则表明此物质的主要来源与底泥中的OM具有很高的协同性，它们主要来自于秋季水生植物死亡后的残体在底泥中的沉积，然后在矿化等作用下分解。

1.3 研究目的及意义

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