太湖底泥氮污染分布規(guī)律及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

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1、水利學(xué)報(bào)2005年8月SHUILIXUEBAO第36卷第8期文章編號(hào)：0559-9350(2005)08-0900-06太湖底泥氮污染分布規(guī)律及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)劉凌，崔廣柏，王建中(河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210098)摘要：對(duì)太湖污染情況進(jìn)行了調(diào)查研究，全面分析了其底泥的氮污染規(guī)律。結(jié)果表明，底泥表層受人類(lèi)活動(dòng)影響較大，總氮含量總體超標(biāo)；其第2、3、4、5層，總氮污染程度已大為降低。得出了不同保證率條件下太湖底泥總氮濃度垂向變化規(guī)律，并據(jù)此確定太湖底泥生態(tài)清淤的深度為上層40～50cm。對(duì)太湖底泥各層次總氮濃度概率分布的計(jì)算發(fā)現(xiàn)，它基本符合隨機(jī)對(duì)

2、數(shù)正態(tài)分布規(guī)律。提出了太湖底泥氮污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析方法，定義了度量生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的指標(biāo)，并計(jì)算了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值，計(jì)算結(jié)果表明，太湖底泥氮污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度較高的區(qū)域依次是五里湖、東太湖、梅梁湖南區(qū)等，此為生態(tài)清淤重點(diǎn)區(qū)域。關(guān)鍵詞：太湖；底泥；總氮；富營(yíng)養(yǎng)化；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)中圖分類(lèi)號(hào)：X52文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A近20年來(lái)，隨著太湖流域經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，太湖受人類(lèi)活動(dòng)干擾和影響較大，水質(zhì)級(jí)別由原來(lái)的Ⅱ類(lèi)水下降到現(xiàn)在以Ⅳ類(lèi)水為主，富營(yíng)養(yǎng)化水平也由20世紀(jì)80年代初期的中營(yíng)養(yǎng)—中富營(yíng)養(yǎng)，上升到目[1][2]前以富營(yíng)養(yǎng)為主。太湖底泥內(nèi)源污染物釋放是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的原因之一，太湖是一個(gè)淺水湖，氮是太湖底泥中常見(jiàn)

3、的污染物質(zhì)，太湖底泥雖然較薄，但對(duì)氮的吸附、聚集能力較強(qiáng)，風(fēng)浪會(huì)導(dǎo)致底泥擾動(dòng)，底泥中的氮有可能在合適的條件下釋放到水中，引起水體富營(yíng)養(yǎng)化。為控制太湖富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)太湖水體變清的目標(biāo)，研究太湖底泥氮污染分布規(guī)律、進(jìn)行太湖底泥氮污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析非常必要，可以為太湖底泥生態(tài)清淤工程提供科學(xué)依據(jù)。水利部太湖流域管理局會(huì)同河海大學(xué)、江蘇省工程勘測(cè)研究院共同開(kāi)展了歷史上最大規(guī)模的太湖底泥污染調(diào)查研究工作，整個(gè)調(diào)查工作從2002年10月開(kāi)始，歷時(shí)8個(gè)月，全面調(diào)查了太湖底泥污染情況。本論文以氮污染為側(cè)重點(diǎn)，分析太湖底泥氮污染分布規(guī)律及引起的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，以期為太湖水體富營(yíng)養(yǎng)化控制和底泥生

4、態(tài)疏浚工程提供科學(xué)參考。1樣品的采集和分析方法太湖底泥樣品采樣點(diǎn)由全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS及載波相位差分技術(shù)定位。采樣點(diǎn)重點(diǎn)布設(shè)于河流入湖口處、湖灣及沿岸帶。在河流入湖口離岸邊250m和500m各布設(shè)1個(gè)點(diǎn)；在出湖口離岸邊250m處布設(shè)1個(gè)點(diǎn)；22湖灣區(qū)及近岸帶按每5km布設(shè)一個(gè)點(diǎn)；在湖心區(qū)按每20km布設(shè)1個(gè)點(diǎn)、在自來(lái)水廠(chǎng)取水口附近增設(shè)了采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)還注意避開(kāi)航道。全湖共布設(shè)采樣點(diǎn)223個(gè)。在每一個(gè)采樣點(diǎn)，均采集底泥柱狀樣品，采樣點(diǎn)上部1m范圍內(nèi)的底泥用有機(jī)玻璃取樣器采取，取出底泥，并剔除泥中的水草、螺螄等雜物，根據(jù)底泥淤積的厚度情況，分別留取0～5cm、5～10cm、

5、10～20cm、20～50cm、50～100cm深度的泥樣。所采集的上述層收稿日期：2004-09-20基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目資助(50239030)作者簡(jiǎn)介：劉凌(1964-)，女，安徽合肥人，博士，從事環(huán)境水文與水環(huán)境保護(hù)研究。E-mail:lingliu@hhu.edu.cn1水利學(xué)報(bào)2005年8月SHUILIXUEBAO第36卷第8期次總樣品量為581個(gè)。底泥樣品運(yùn)到河海大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室后，在通風(fēng)條件良好的實(shí)驗(yàn)大廳的頂層自然風(fēng)干2個(gè)月，然后按四分法取樣，研磨、過(guò)80目篩，分析底泥樣品中總氮含量，總氮含量采用蒸餾法測(cè)定，即在催化劑作用下，用濃硫酸消化土

6、壤，使氮轉(zhuǎn)化為氨存于消化液中，加濃堿堿化，將氨蒸餾出來(lái)，再用標(biāo)準(zhǔn)酸滴定完成。2結(jié)果與討論2.1底泥總氮濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果及統(tǒng)計(jì)規(guī)律通過(guò)監(jiān)測(cè)分析，得出太湖底泥各層次總氮(TN)濃度分布情況如表1所示。采用單因子指數(shù)法評(píng)價(jià)太湖底泥TN污染程度，表示如下：CTNI=;I=I?1(1)TNCTNSTN式中：ITN為湖泊底泥TN的單因子指數(shù)；CTN為湖泊底泥TN含量(%)；STN為湖泊底泥TN背景值(%)；IC是底泥TN濃度的超標(biāo)倍數(shù)，表示湖泊底泥TN濃度超過(guò)本底值的倍數(shù)。太湖底泥TN背景值STN取自1960年全湖底泥TN實(shí)測(cè)值的平均值，為0.067%，由此計(jì)算出太湖底泥各層次TN單因子

7、指數(shù)、超標(biāo)倍數(shù)及其統(tǒng)計(jì)規(guī)律如表1所示。表1太湖底泥各層TN污染分布TN(%)單因子指數(shù)超標(biāo)倍數(shù)TN(%)單因子指數(shù)超標(biāo)倍數(shù)分布特性分布特性表層(0～5cm)第2層(5～10cm)最小值0.03110.460最小值0.01490.22025%0.06811.020.0225%0.04300.64050%(中值)0.09481.410.4150%(中值)0.05550.83075%0.1301.940.9475%0.08051.200.2095%0.3004.483.4895%0.1902.841.84最大值0.47097.036