黃河呼和浩特段典型多泥沙水體中泥沙含量對(duì)總磷濃度的影響

任慧芳 孫冰 付曉濤

摘要：總磷是評(píng)價(jià)黃河水質(zhì)污染狀況的重要指標(biāo)之一，黃河呼和浩特段多泥沙水體中的泥沙與濁度具有相關(guān)性，會(huì)對(duì)總磷濃度產(chǎn)生較大影響。本文通過(guò)不同時(shí)間的自然沉降和離心的前處理方法對(duì)黃河多泥沙水體中濁度對(duì)總磷濃度的影響進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)黃河呼和浩特段典型多泥沙水體中總磷濃度與泥沙含量呈正相關(guān)性。

關(guān)鍵詞：總磷;泥沙含量;濁度;黃河多泥沙水體

中圖分類號(hào)：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）12-0-02

Abstract：Total phosphorus is one of the important indicators of the pollution condition of water quality of the Yellow River. Sediment in the Hohhot section of the Yellow River were associated with turbidity， will have great influence on the total phosphorus concentration. In this paper， the influence of turbidity on total phosphorus concentration in multi-sediment water in the Yellow River was analyzed by natural settlement and centrifugation at different times. It was found that the total phosphorus concentration in typical multi-sediment water in Hohhot section of the Yellow River was positively correlated with sediment content.

Key words：Total phosphorus; Sediment content; Turbidity; Multi-sediment water of the Yellow River

總磷是反映水體受污染程度和富營(yíng)養(yǎng)化程度的重要指標(biāo)，因此，總磷是評(píng)價(jià)黃河水質(zhì)污染狀況的重要指標(biāo)之一。水中總磷包括溶解態(tài)、顆粒吸附態(tài)的有機(jī)磷和無(wú)機(jī)磷[1]，黃河多泥沙水體中泥沙含量大，會(huì)對(duì)有機(jī)磷和無(wú)機(jī)磷產(chǎn)生吸附，使得泥沙中總磷含量的高低直接影響總磷的測(cè)定結(jié)果。水樣經(jīng)自然沉降和離心時(shí)，不同的處理時(shí)間，樣品中泥沙含量不同，最終導(dǎo)致總磷測(cè)定結(jié)果的不同。本文通過(guò)不同的自然沉降和離心處理時(shí)間，對(duì)黃河呼和浩特段典型多泥沙水體中泥沙含量對(duì)總磷濃度的影響進(jìn)行研究。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

1.1.1 總磷分析方法

在中性條件下用過(guò)硫酸鉀使試樣消解，將所含磷全部氧化為正磷酸鹽，在酸性介質(zhì)中，正磷酸鹽與鉬酸銨，在銻鹽存在下生成磷鉬雜多酸后，被抗壞血酸還原，生成藍(lán)色的絡(luò)合物[2]。

1.1.2 對(duì)照實(shí)驗(yàn)方法

由于黃河水中泥沙含量與濁度直接相關(guān)，通過(guò)對(duì)不同濁度值的水樣進(jìn)行總磷的測(cè)定，來(lái)間接反映水中泥沙對(duì)總磷含量的影響。

1.2 分析儀器

島津UV-1800紫外可見(jiàn)分光光度計(jì);LDZX-30KBS立式壓力蒸汽滅菌鍋;CL5臺(tái)式離心機(jī);HACH 2100N濁度計(jì)。

1.3 實(shí)驗(yàn)試劑

過(guò)硫酸鉀（分析純）：5%;抗壞血酸（分析純）：100g/L;鉬酸鹽溶液（分析純）;濁度-色度補(bǔ)償液。

1.4 樣品處理方法

分別于9月下旬、10月上旬和中旬的黃河呼和浩特段平水期采集水樣進(jìn)行分析。所有樣品不進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)沉降，直接分裝至樣品瓶。實(shí)驗(yàn)采用2種方法對(duì)水樣進(jìn)行處理，一種為自然沉降，一種為離心處理。水樣自然沉降、離心處理前將所有水樣充分混勻。自然沉降時(shí)間分別為0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h。離心處理使用2000r/min離心速率，分別對(duì)水樣離心1min、2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min。自然沉降和離心處理后，吸取上層非沉降部分，充分搖勻后測(cè)定濁度和總磷濃度。

1.5 樣品的測(cè)定方法

1.5.1 總磷測(cè)定方法

分別取25mL搖勻后的水樣于50mL比色管中，加入4mL 5%過(guò)硫酸鉀溶液，將比色管的蓋塞緊后，放于立式壓力蒸汽滅菌器中加熱，待溫度達(dá)到120℃時(shí)，保持30min后停止加熱。待壓力表讀數(shù)降至零后，取出放冷，加水至標(biāo)線。分別向各比色管消解液中加入1mL抗壞血酸溶液混勻，30s后加2mL鉬酸鹽溶液充分混勻。室溫下放置15min后，用30mm比色皿，在700nm波長(zhǎng)下，以水做參比，測(cè)定吸光度[3]。由于樣品中含有泥沙，本次實(shí)驗(yàn)測(cè)定時(shí)對(duì)水樣進(jìn)行了濁度-色度補(bǔ)償。

樣品試劑空白和標(biāo)準(zhǔn)溶液系列也按上述方法進(jìn)行同樣的消解操作。

1.5.2 濁度測(cè)定方法

濁度采用便攜式濁度計(jì)測(cè)定[3]。

2 結(jié)果分析

2.1 不同自然沉降和離心時(shí)間的濁度和總磷的測(cè)定值

2.1.1 自然沉降

3次不同自然沉降時(shí)間的濁度和總磷測(cè)定值見(jiàn)圖1。

2.1.2 離心處理

3次不同離心時(shí)間的濁度和總磷測(cè)定值見(jiàn)圖2。

2.2 結(jié)果分析

從圖1可以發(fā)現(xiàn)，隨著樣品自然沉降時(shí)間的增長(zhǎng)，樣品的濁度逐漸降低，總磷的測(cè)定結(jié)果隨之逐漸降低。當(dāng)自然沉降達(dá)到2.5h以上時(shí)，黃河水中總磷含量小于0.20mg/L。當(dāng)自然沉降達(dá)到5h及以上時(shí)，黃河水中總磷含量小于0.10mg/L，并逐漸趨于穩(wěn)定。自然沉降9h以上，總磷測(cè)定值已保持幾乎不變的狀態(tài)。

從圖2可以發(fā)現(xiàn)，隨著樣品離心時(shí)間的增長(zhǎng)，樣品的濁度逐漸降低，總磷的測(cè)定結(jié)果隨之逐漸降低。當(dāng)離心達(dá)到2mim時(shí)，黃河水中總磷含量小于0.20mg/L，當(dāng)離心達(dá)到3min及以上時(shí)，黃河水中總磷含量小于0.10mg/L，并逐漸趨于穩(wěn)定。對(duì)比3次自然沉降和3次離心處理的總磷測(cè)定值，可以看出，離心1min的總磷測(cè)定值相當(dāng)于自然沉降1.5～2h的測(cè)定值，離心2min的總磷測(cè)定值相當(dāng)于2～3h的測(cè)定值，離心8min的總磷測(cè)定值相當(dāng)于自然沉降9～12h的測(cè)定值。

從圖1和圖2可以判斷，隨著樣品自然沉降時(shí)間和離心時(shí)間的增長(zhǎng)，泥沙沉降量增大，上層非沉降部分的泥沙量逐漸降低，樣品的濁度測(cè)定值也逐漸降低，因此以下分析以濁度值表示樣品中泥沙的含量。而且，隨著時(shí)間變化，3次自然沉降和離心的濁度和總磷沉降趨勢(shì)是相同的，因此本文以濁度和總磷的均值來(lái)分析泥沙含量對(duì)總磷測(cè)定結(jié)果的影響。

根據(jù)上述濁度和總磷的均值，將兩者進(jìn)行相關(guān)性分析，可以得出，濁度和總磷呈強(qiáng)相關(guān)性（99%置信區(qū)間）。同時(shí)，經(jīng)回歸分析計(jì)算，本次實(shí)驗(yàn)中濁度和總磷具有線性關(guān)系，線性方程及相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表3。綜上所述，說(shuō)明水中濁度與總磷濃度具有正相關(guān)性，也由此間接說(shuō)明樣品中的泥沙含量與總磷濃度呈正相關(guān)。

3 結(jié)論和建議

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，黃河呼和浩特段典型多泥沙水體中泥沙含量與濁度呈正相關(guān)，而不同處理方法表明，水樣中濁度與總磷濃度呈正相關(guān)性，且本次實(shí)驗(yàn)中濁度與總磷呈線性關(guān)系。據(jù)此可以說(shuō)明，黃河呼和浩特段典型多泥沙水體中總磷濃度與泥沙含量呈正相關(guān)。而黃河多泥沙水體中作為水質(zhì)主要評(píng)價(jià)指標(biāo)的總磷受泥沙含量的影響較大，對(duì)于樣品處理和實(shí)驗(yàn)分析提出了更高的要求，在環(huán)境質(zhì)量的水質(zhì)監(jiān)測(cè)中，統(tǒng)一樣品處理和規(guī)范實(shí)驗(yàn)分析是準(zhǔn)確反映水中總磷污染情況的基本保障。

參考文獻(xiàn)

[1]常裔.豐水期地表河流水中泥沙沉降時(shí)間對(duì)總磷樣品測(cè)定結(jié)果的影響分析[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2010，29（5）：95-96.

[2]中華人民共和國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn).水質(zhì)總磷的測(cè)定鉬酸銨分光光度法[S].國(guó)家環(huán)境保護(hù)局，1989.

[3]國(guó)家環(huán)保總局.水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法（第四版增補(bǔ)版）[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

收稿日期：2019-11-15

作者簡(jiǎn)介：任慧芳（1983-），女，漢族，碩士研究生，工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)。