城市景觀水體底泥氮磷釋放研究★

劉利劍 程開民 賈莎莎 逯延軍*

(西安工業大學建筑工程學院，陜西 西安 710021)

隨著城市的發展，景觀水體在美化城市中具有非常重要的作用。但是城市景觀水體多屬于人造湖泊，水體長期處于靜止狀態，水體的自凈能力低，易引起水體的富營養化問題［1］。水體底泥中會富集大量的營養鹽類，有毒有害物質，氮磷等，如果底泥中氮磷釋放到上覆水中，不僅會影響到上覆水中氮磷的含量，而且嚴重時將加劇水體中的富營養化現象，造成二次污染［2］。

為了找出景觀水體底泥中氮磷的釋放規律，采集了西安市某大型人工湖中的底泥，對其底泥中的氮磷的釋放規律做了研究，主要研究了上覆水為純水時底泥中氮磷的釋放規律，以及不同pH 值和溫度的上覆水對底泥氮磷釋放影響，通過本研究，以期為城市景觀水體底泥的污染物的控制提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 實驗方法

實驗用底泥采集于西安某人工湖，將取回的底泥樣品混合均勻后，放置一段時間自然風干。最大釋放量的實驗中，量取50 g風干的底泥于1 000 mL 量筒中，加純水至1 000 mL 刻度線，避光保存。每天用移液管吸取距沉積物表層10 cm 處的上覆水進行分析。采樣時間共7 d，對所采水樣立刻進行分析。

不同pH 的實驗將量筒內的上覆水的pH 值分別調節為pH=5，pH=6，pH=7，pH=8，pH=9，均避光放置。5 d 之后采樣進行分析。溫度影響實驗中，將量筒垂直放入5 ℃，15 ℃，30 ℃的恒溫水浴鍋中，三組量筒均避光放置。每天采樣，共7 d。

1.2 分析項目及方法

總磷，鉬抗銻分光光度法;總氮，紫外分光光度法。

2 結果與討論

2.1 最大釋放量

圖1 上覆水中總氮和總磷的濃度隨時間的變化

圖1 為上覆水中總氮和總磷的濃度隨時間的變化曲線，由圖可知，總氮和總磷在起始第1 天內變化很大，因為上覆水為純水，氮磷的釋放速度很快。隨著時間的推移，水中氮磷的濃度逐漸增加，但是增加的速度變慢，水中氮磷的增加相應抑制了底泥中氮磷向水體的釋放。在第5 天～第7 天之間，總氮和總磷的釋放速率明顯變慢。

2.2 pH 值的影響

圖2 上覆水中總氮和總磷的濃度隨pH 的變化

圖2 為水中總氮和總磷的濃度隨pH 的變化曲線。從圖中可以看出，水中總氮在酸性條件下總氮的變化不大，而堿性條件下有一定的降低。水中總磷隨著pH 的增加而增加。當上覆水為堿性時，水中磷的存在形態主要為HPO2-，水中的OH-可置換出磷酸根生成水溶性的磷化物，并且OH-能和水體中NH+4反應生成氮氣［3］。因此，在堿性條件下，總氮濃度降低，總磷濃度增加。

2.3 溫度的影響

圖3 上覆水中總氮的濃度隨水溫的變化

圖4 上覆水中總磷的濃度隨水溫的變化

圖3 為溫度對水中總氮濃度變化的影響曲線。從圖中可以看出，溫度對總氮的濃度變化還是有明顯的影響。在5 ℃時，因為水體的溫度較低，總氮的濃度整體上較低，并且隨著時間增長緩慢。而在15 ℃和30 ℃時，水體中的總氮濃度明顯高于5 ℃，并隨著溫度的增加而增加。圖4 為溫度對水中總磷濃度變化的影響曲線。從圖中可以看出，溫度對總磷的影響也比較大，其變化規律和總氮相似，也是隨著溫度的增加而增加。因此，在對景觀水體的富營養化的防治中，溫暖季節應該是重要的控制時段。

3 結語

通過實驗研究可知，景觀水體的底泥中氮磷在上覆水為純水時，在第1 天濃度增加最大;酸性和堿性條件都會使總氮的濃度降低，而堿性條件會增加總磷的濃度。溫度的增加使得水中總氮和總磷的濃度增加，因此溫暖季節是控制水體富營養化的重要時段。

［1］吳秋麗，全昌明，許小波.北京市城市中心景區水體水質狀況調查及改善策略［J］.安徽農業科學，2010，38(5):2556-2557，2573.

［2］鄺臣坤，張太平.受污染底泥固化/穩定化處理及營養物質釋放特征研究［J］.生態環境學報2011，20(10):1530-1535.

［3］馬亞杰.清河沉積物對水中氮、磷濃度影響的實驗研究［D］.北京:首都師范大學碩士論文，2013.