武汉莲花湖沉积物氮磷污染特征研究

边晓林，王颖，韩李梓，余荻，吴思帆，刘琼玉，刘君侠

（江汉大学化学与环境工程学院，湖北武汉430056）

武汉莲花湖沉积物氮磷污染特征研究

边晓林，王颖，韩李梓，余荻，吴思帆，刘琼玉*，刘君侠

（江汉大学化学与环境工程学院，湖北武汉430056）

近几十年以来，武汉市蔡甸区莲花湖的水体富营养化问题引起了各部门的广泛关注。为了解其沉积物中营养物质的含量，对莲花湖的沉积物中氮、磷含量进行了监测，采用单项评价指数法对其污染程度进行了评价。结果表明，莲花湖沉积物中总氮和总磷的含量较高，各监测点的总氮和总磷含量分别为0.130%～0.170%、0.074 4%～0.137%，单项评价指数的结果表明莲花湖沉积物为重度污染。

沉积物；单项评价指数；总氮；总磷；武汉莲花湖

0 引言

沉积物是氮、磷等生源要素的重要储存度，它在净化上覆水环境的同时也在一定程度上发挥着营养源的作用，对水体富营养化具有重要影响。据资料分析显示［1］，内源污染总氮（TN）可占18.5%～34.7%，总磷（TP）可占23.7%～29.4%，即使将外部入湖污染全部控制，仅湖内沉积物释放和动力作用下的再悬浮、溶出，也可能造成湖水富营养化。尤其是在环境脆弱的城市内湖泊，环境因子的微弱改变就很容易使沉积物中的营养盐向上覆水释放，进一步加剧水体的富营养化程度。

莲花湖位于武汉市蔡甸区，由于历史的原因，现已一分为七，水域萎缩，水质不容乐观。根据武汉市环保局公布的《2012年武汉市环境状况公报》［2］，蔡甸区莲花湖水体的总磷（2.75mg/L）、氨氮（1.06 mg/L）、化学需氧量（0.53mg/L）、生化需氧量（0.50mg/L）、高锰酸盐指数（0.02mg/L）等指标严重超标，水质属于劣Ⅴ类，且呈现重度富营养化状态，水质状况令人担忧。莲花湖是受市民活动影响很大的小型浅水性城市内湖，湖泊生态退化和富营养化问题已制约蔡甸区经济社会的可持续发展。笔者对蔡甸区莲花湖的总氮、总磷进行了分析，用单项评价指数法对其污染程度进行了评价，旨在为莲花湖的治理提供科学依据。

1 沉积物样品的采集与分析

1.1 莲花湖沉积物采样点布设

莲花湖水域广阔，研究开展前对周围居民进行采访、填写问卷调查、背景研究，但由于时间、人力和物力的限制，本研究选择其中4个子湖进行监测，采样点布设如图1所示。

1.2 沉积物样品的分析

图1 莲花湖沉积物监测点布设图Fig.1 Sam p ling sites for sedim ents in the Lianhua lake

试样样品采自莲花湖湖底表层5 cm的沉积物，经自然风干，去除大颗粒杂质、研磨和过筛（100目）之后用无菌塑料袋存放备用，总氮测定采用氨氮和凯氏氮的加和，分别采用纳氏试剂分光光度法和凯式定氮法测定［3］；总磷采用国家标准《GB11893-89水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》测定［4］。

2 莲花湖沉积物总氮、总磷监测结果分析

对莲花湖4个子湖沉积物的总氮、总磷进行了分析，结果如表1所示。

湖泊中各种来源的营养物质经物理过程、化学过程和生物过程作用，沉积于湖底，形成低密度、高含水率、富含各类营养物和其他污染物质的淤积物，成为富营养化的内负荷，或称潜在的内污染源［5］。莲花湖4个子湖沉积物的总氮、总磷的浓度分别为0.130%～0.170%、0.074 4%～0.137%。目前对浅水湖泊沉积物的污染状况尚无统一的评价方法和标准。将本研究得到的莲花湖沉积物中氮磷含量与国内其他城市内湖进行比较，结果如表2所示。

表1 莲花湖沉积物总磷、总氮监测结果Tab.1 Resu ltsof totalnitrogen and total phosphorus in sed im en t in the Lianhua lake/%

表2 莲花湖沉积物氮磷含量与其他湖泊比较Tab.2 Com parison of contentsof nitrogen and phosphorus in sedim ent in the Lianhua lake and other lakes/%

由表2可见，莲花湖水体沉积物中总氮含量平均值为0.150%，远远高于墨水湖和南湖均值，低于东湖均值。其中4#采样点总氮含量最高，达0.179%，高于东湖最小值；莲花湖水体沉积物中总磷含量平均值为0.106%，远远高于墨水湖、东湖和木龙湖均值。其中4个监测点中3#较低为0.068 0%，但也远高于墨水湖、东湖和木龙湖的最大值。可见，莲花湖水体沉积物富营养化还是比较严重的。

3 综合污染指数的评价

采用加拿大安大略省环境和能源部1992年制定的环境质量评价指标［10-11］，用污染物指数评价湖泊沉积物污染状况。以1960年太湖沉积物中总氮、总磷实测值的平均值作为背景值（即评价标准），单项污染指数计算公式［12］如下：

Si=CiCs，式中Si为单项评价指数或标准指数，Ci为评价因子i的实测值，Cs为评价因子i的评价标准值, Cs，TN=0.067 0%，Cs，TP=0.044 0%。

采用该污染物指数评价法对莲花湖沉积物污染评价的结果如表3所示。

由表3可看出，莲花湖沉积物总氮的单项评价指数均值为2.24、总磷的单项评价指数均值为2.13，两项指标综合评价等级均为4。根据沉积物综合污染程度分级标准［13］，当STN＞2.0，STP＞1.5时，表明湖泊沉积物综合污染程度为重度污染。由表3可知，莲花湖4个子湖沉积物氮磷污染评价等级均为4，表明所研究的莲花湖4个子湖沉积物污染均达到重度污染。

表3 莲花湖各监测点沉积物综合污染评价Tab.3 Com prehensive pollu tion assessm ent for sed im en ts in m onitoring sites of the Lianhua lake

4 结论

莲花湖沉积物中总氮、总磷导致水体富营养化，严重影响整个水体水质的环境质量，内污染源得不到有效的治理，将会致使湖泊水质得不到彻底的改善。武汉市蔡甸区政府已采取综合截污、打捞浮游藻类、生物技术净化水体、引汉江水和清淤等措施，对莲花湖水质进行综合治理。为进一步改善湖泊的水质量，建议加强后期监管力度，逐步恢复莲花湖风景迷人的面貌。

参考文献：

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［3］雷立改，马晓珍.水中总氮、总磷测定方法的研究进展［J］.河北工业科技，2011，28（1）：72-76.

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［12］王佩，卢少勇.太湖湖滨带底泥氮、磷有机质分布与污染评价［J］.中国环境科学，2012，32（4）：703-709.

［13］陈永根，刘伟农，韩红娟.太湖水体中叶绿素a含量与氮磷浓度的关系［J］.生态学杂志，2007，26（12）：2062-2068.

Pollutant Characteristicsof Nitrogen and Phosphorus in Sedim ent of W uhan Lianhua Lake

BIAN Xiao-lin，WANG Ying，HAN Li-zi，YU Di，WU Si-fan，LIU Qiong-yu，LIU Jun-xia
（SchoolofChemistry and Environmental Engineering，Jianghan University，Wuhan 430056，Hubei，China）

The eutrophication problems of Lianhua lake have caused extensive concern of vari⁃ous departments in Caidian DistrictofWuhan since the past few decades.To understand the nutrient⁃substance content in sediment，monitored the contentof nitrogen and phosphorus in sediment in the lake，and the level of pollution was evaluated by single-item indexes.The results showed that high-levels of total nitrogen（TN）and total phosphorus（TP）were observed in sediment in Lianhua lake.The total nitrogen and total phosphorus content were 0.130%～0.170%and 0.074 4%～0.137%.The single-item indexes results showed the high-level pollution in sediments in Lianhua lake.

sediment；single-item indexes；totalnitrogen；total phosphorus；Wuhan Lianhua lake

X524

A

1673-0143（2014）01-0072-03

（责任编辑：陈旷）

2013-11-25

边晓林（1991—），男，研究方向：环境污染化学。

*通信作者：刘琼玉（1971—），女，教授，研究方向：环境污染控制化学。E-mail：qiongyuliu@163.com