城市景观水体底泥氮磷释放研究★

2015-11-18刘利剑程开民贾莎莎逯延军

山西建筑 2015年20期

刘利剑程开民贾莎莎逯延军*

(西安工业大学建筑工程学院，陕西西安 710021)

随着城市的发展，景观水体在美化城市中具有非常重要的作用。但是城市景观水体多属于人造湖泊，水体长期处于静止状态，水体的自净能力低，易引起水体的富营养化问题［1］。水体底泥中会富集大量的营养盐类，有毒有害物质，氮磷等，如果底泥中氮磷释放到上覆水中，不仅会影响到上覆水中氮磷的含量，而且严重时将加剧水体中的富营养化现象，造成二次污染［2］。

为了找出景观水体底泥中氮磷的释放规律，采集了西安市某大型人工湖中的底泥，对其底泥中的氮磷的释放规律做了研究，主要研究了上覆水为纯水时底泥中氮磷的释放规律，以及不同pH 值和温度的上覆水对底泥氮磷释放影响，通过本研究，以期为城市景观水体底泥的污染物的控制提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验方法

实验用底泥采集于西安某人工湖，将取回的底泥样品混合均匀后，放置一段时间自然风干。最大释放量的实验中，量取50 g风干的底泥于1 000 mL 量筒中，加纯水至1 000 mL 刻度线，避光保存。每天用移液管吸取距沉积物表层10 cm 处的上覆水进行分析。采样时间共7 d，对所采水样立刻进行分析。

不同pH 的实验将量筒内的上覆水的pH 值分别调节为pH=5，pH=6，pH=7，pH=8，pH=9，均避光放置。5 d 之后采样进行分析。温度影响实验中，将量筒垂直放入5 ℃，15 ℃，30 ℃的恒温水浴锅中，三组量筒均避光放置。每天采样，共7 d。

1.2 分析项目及方法

总磷，钼抗锑分光光度法;总氮，紫外分光光度法。

2 结果与讨论

2.1 最大释放量

图1 上覆水中总氮和总磷的浓度随时间的变化

图1 为上覆水中总氮和总磷的浓度随时间的变化曲线，由图可知，总氮和总磷在起始第1 天内变化很大，因为上覆水为纯水，氮磷的释放速度很快。随着时间的推移，水中氮磷的浓度逐渐增加，但是增加的速度变慢，水中氮磷的增加相应抑制了底泥中氮磷向水体的释放。在第5 天～第7 天之间，总氮和总磷的释放速率明显变慢。

2.2 pH 值的影响

图2 上覆水中总氮和总磷的浓度随pH 的变化

图2 为水中总氮和总磷的浓度随pH 的变化曲线。从图中可以看出，水中总氮在酸性条件下总氮的变化不大，而碱性条件下有一定的降低。水中总磷随着pH 的增加而增加。当上覆水为碱性时，水中磷的存在形态主要为HPO2-，水中的OH-可置换出磷酸根生成水溶性的磷化物，并且OH-能和水体中NH+4反应生成氮气［3］。因此，在碱性条件下，总氮浓度降低，总磷浓度增加。

2.3 温度的影响

图3 上覆水中总氮的浓度随水温的变化

图4 上覆水中总磷的浓度随水温的变化

图3 为温度对水中总氮浓度变化的影响曲线。从图中可以看出，温度对总氮的浓度变化还是有明显的影响。在5 ℃时，因为水体的温度较低，总氮的浓度整体上较低，并且随着时间增长缓慢。而在15 ℃和30 ℃时，水体中的总氮浓度明显高于5 ℃，并随着温度的增加而增加。图4 为温度对水中总磷浓度变化的影响曲线。从图中可以看出，温度对总磷的影响也比较大，其变化规律和总氮相似，也是随着温度的增加而增加。因此，在对景观水体的富营养化的防治中，温暖季节应该是重要的控制时段。