熊河水庫表層沉積物氮、磷及有機物監測分析評價

王正勇　張代超　楊誠

摘 要

針對熊河水庫表層沉積物氮、磷及有機物污染狀況，開展監測分析。結果顯示：熊河水庫入庫河口和壩前底泥堆積較厚，表層多為松軟的黑臭泥，其中壩前淤泥堆積最深;熊河水庫沉積物0～-45 cm層總有機碳含量在0.9～3.7%之間，其中0～-10cm的表層有機污染相對較高，壩前有機物污染含量較高且累積最深;沉積物的總氮和總磷含量均較高，但各采樣點分布不一致，個別高含量點存在高釋放風險。

關鍵詞

熊河水庫;沉積物;氮磷;有機物

中圖分類號： Q948.8 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.05.002

0 引言

沉積物一水界面是由沉積物和水體組成的復雜的水環境邊界，界面附近的各種物理化學反應，調節著沉積物和水體間營養物質的遷移和交換。水庫中沉積物是上層水體中各種營養物質的“源”和匯”[1-3]，了解沉積物中營養元素的濃度，能夠有效的了解水庫的營養鹽沉積情況，對于有效的調控水庫水質條件，以及防治水質污染，具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 采樣點

熊河水庫，位于湖北省棗陽市熊集鎮南3公里處。大壩攔截熊河水庫主壩熊河水庫主壩長江支流漢江支流唐白河支流滾河的支流熊河的主流，承雨面積為314.5平方公里，總庫容2.45億立方米，其中，有效庫容1.16億立方米。

本次采樣在熊河水庫設置5個采樣點，如圖1所示。

1.2 調查時間

2019年1月15日。

1.3 樣品采集與分析方法

用柱狀采泥器采集熊河水庫沉積物柱芯樣品，在采樣時需要注意，要盡量保證沉積物表面和上覆水體不受擾動，必要時可多次采集，減少人為原因對其影響，界面附近的水清澈透明，沉積物層次不被破壞。沉積物柱芯樣品需在每個采樣點采集1號點45cm、2號點30cm、3號點25cm、4號點15cm，5號點35cm，現場按5cm一層進行分層，放入聚乙烯塑料袋中密封保存，然后及時帶回實驗室進行分析。

沉積物總氮用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度進行測定;SMT分級提取法提取后過硫酸鉀消解一鉬酸銨分光光度法測總磷濃度;總有機碳的測定采用TOC測量儀測定[4]。

1.4 數據分析方法

用Excel對數據進行進一步處理，采樣GRAPH PAD做圖。

2 結果

2.1 熊河水庫沉積物總有機物分布特征

沉積物分層分析結果表明總有機碳含量范圍在0.9～3.7%。

S1點0～-15cm總有機碳含量在2-3%之間;S2僅-6～-10cm總有機碳含量略大于2%，其他各層均小于2%;S3均小于2%;S4僅0～-10cm略大于2%;S5總有機碳含量相對較高，僅-41～-45cm層總有機碳含量小于2%，0～-40cm均大于2%（圖2）。

研究結果表明，表層0～-10cm是有機污染相對較高的層，而壩前S5點有機物污染較多，污染物累積最深（圖2）。

2.2 熊河水庫沉積物總氮含量分布特征

通過對沉積物各層的總氮含量分析可知，沉積物總氮含量范圍在4.3～14.5 g/kg。

入庫河口S1，0～-10cm總氮濃度在5.9～6.1 g/kg之間（即1kg干泥中含有多少g的氮），-11～-15cm總氮濃度增加至8.6 g/kg，而-+16～-20cm濃度增加至14.5 g/kg，-21～-30cm又降至5.4～6.3 g/kg。

S2點0～-25cm所有層的總氮濃度在5.2～7.0 g/L之間。

S3點0～-5cm總氮濃度為8.0 g/kg，-6～-10cm總氮濃度在4.8 g/kg，-11～-15cm總氮濃度在4.3 g/kg，逐漸下降。

S4點0～-10cm兩層總氮濃度9.8～9.9g/kg，-11～-30cm總氮濃度在6.7～7.4 g/kg之間，-31～-35cm總氮濃度4.9g/kg，總氮含量逐漸下降。

S5點沉積物在0～-20cm層總氮濃度逐漸下降，濃度范圍在4.7～9.6 g/kg;然后再上升，到-30～-35cm層又上升至9.0 g/kg;-36～40又下降至6.4 g/kg，-41～-45cm升至7.9 g/kg。

研究結果表明，入庫河口S1點污染近年有降低趨勢;而S3、S4和S5點從底層到表層，總氮污染逐漸升高，表明污染呈加重趨勢。

2.3 熊河水庫沉積物總磷分布特征

通過對沉積物的總磷分析可知，總磷濃度范圍在0.24～1.91g/kg之間。

S1點總磷含量在0～-20cm沿深度的增加呈升高的趨勢;但在-21～-25cm最低，表明近年該點磷污染物輸入呈下降趨勢。

S2點總磷含量在0～-25cm沿深度的增加而降低的趨勢，結果表明近年該點磷污染物輸入呈升高趨勢。

S3點總磷含量相對對于其他采樣點較低。

S4點總磷含量在0～-35cm沿深度的增加呈降低趨勢，表明近年該點磷污染物輸入呈升高趨勢。

S5點總磷含量在0～-45cm沿深度的增加而呈降低的趨勢，表明近年該位點磷污染物輸入呈升高趨勢。

3 結論

1）熊河水庫入庫河口和壩前底泥堆積較厚，含水率較高，表層多為松軟的黑臭泥，其中壩前淤泥堆積最深。

2）熊河水庫沉積物0～-45層總有機碳含量在0.9～3.7%之間，其中0～-10cm的表層有機污染相對較高，而壩前S5點有機物污染含量較高且累積最深。

3）沉積物的總氮和總磷含量均較高，但各采樣點分布不一致，S4和S5點表層沉積物總氮濃度較高，存在高釋放風險;S1、S2、S4和S5表層沉積物總磷含量較高，存在高釋放風險。

目前，熊河水庫底泥有機物污染和氮磷污染再表層0～-20cm較重，如清淤建議集中在表層，重點位置是庫區的壩前區域。

參考文獻

[1]王洪君.富營養化湖泊湖濱帶氮生物地球化學過程研究——以太湖梅梁灣為例[J].環境水質學國家重點實驗室，2006.

[2]洱海湖濱帶與湖中心帶表層沉積物磷的形態對比分析與環境學意義[J].生態科學， 2017（4）.

[3]申麗娜.天津于橋水庫流域河流表層沉積物中碳·氮·磷分布及污染評價[J].安徽農業科學（27）.

[4] 水和廢水監測分析方法.第4版[M].水和廢水監測分析方法-第4版.2002.