疏浚对南四湖南阳湖区内源氮磷的控制分析

王 娜

（梁山县环境保护局，山东 济宁 272000）

我国幅员辽阔，水资源总量很大，但是我国人口众多，并且水资源分布不均匀，导致我国很多城市严重缺水。再加上人们节水意识不强，觉得水资源取之不尽，用之不竭，使得我国水资源利用率较低，造成巨大的水资源浪费，导致我国水资源日益短缺。大量湖泊也因为城市污水的排放而被严重污染。各种污染综合影响，导致大量湖泊富营养化、湖水恶化、鱼类大量减少等现象[1]。近20年来，我国湖泊富营养化发展速度很快。沉积物是湖泊中营养盐及其他污染物的重要蓄积库，研究表明，水体中氮、磷等增加是引起湖泊富营养化的主要因素，碳、氮、磷的过量输入、长期积累，使湖泊沉积物成为难削减的内源负荷。当湖泊系统环境发生变化，这些内源负荷会通过扩散、对流、沉积物再悬浮等过程向上覆水体释放，造成二次污染，严重影响湖泊上覆水水体的质量。

底泥疏浚是控制湖泊内源污染和富营养化最为常用的措施之一，我国对污染湖泊的底泥疏浚已开展多年。然而，对于底泥疏浚能否从根本上解决水体的富营养化问题，国内外还存在很大的争议，底泥疏浚后强烈的营养盐循环是否立即得到恢复，其对营养盐的释放是否具有长效的控制效果等问题有待进一步探讨。南四湖是我国华北平原上面积最大的淡水湖泊之一，作为南水北调东线工程最重要的输水通道，在相关的治理规划中底泥疏浚计划正在酝酿。本研究拟以氮磷污染较为严重的南四湖南阳湖区为研究对象，采用沉积物-水柱模拟疏浚微环境试验，研究疏浚对氮磷营养盐释放的控制效果，为政府即将开展的南四湖疏浚工程提供数据支撑和理论指导。

1 研究区域概况

南四湖是微山湖、昭阳湖、独山湖和南阳湖等四个相连湖的总称（由于微山湖面积比其他三湖大，人们习惯上将南四湖通称为微山湖），位于山东省西南部济宁市，邻接江苏省徐州市，现属微山县管辖。全湖面积1 266 km2，是山东第一大湖，也是中国大型淡水湖泊之一[2]。该湖属浅水富营养型源泊，自然资源丰富，盛产鱼、虾、苇、莲等多种水生动植物，是山东省最重要的淡水渔业基地。沿湖工农业发达，工业以煤炭、电力为主，农业以种植小麦、玉米、水稻、大豆和棉花等粮油经济作物为主，该地是鲁西南的鱼米之乡[3]。

南四湖成因类型：河迹洼地湖。生态特征：南四湖属富营养湖类型，南四湖富营养化的主要成因是氮、磷、悬浮物和其他有机物大量入湖引发的严重污染，超标指标包括溶解氧、化学耗氧量、生化需氧量、总氮和总磷；湖泊水深50 cm处的多年平均水温为16.4℃，7月的月平均水温为28.9℃，1月平均水温5.3℃[4]。

近20年来，随着污染物入湖量的不断增加，南四湖水环境状况日趋恶化[5]。重要污染源涉及济宁、菏泽、枣庄和徐州四地。主要污染源可分为工业废水、生活污水、农田回流水和畜禽及水产养殖非工业点源废水。大量未经处理富含氮磷有机物的生活污水排入南四湖，大大超出湖水的自净能力，导致湖区大部分河流和水域严重污染，主要表现为氮磷的富营养化，破坏了水域生态系统平衡。

2 试验部分

2.1 样点布设与样品采集

2.1.1 样点布设

根据相关资料和现场条件，在南阳湖湖心区（NYH-1）和泗河河口区（NYH-2）设置代表性采样点，并用毛竹在采样点位置搭建湖面固定装置，NYH-1号点经纬度分别为116°39′51.1″E、35°13′11.0″N；NYH-2号点经纬度分别为116° 39′ 50.9″ E、35° 9′ 26.7″ N。

2.1.2 样品采集

样品采集在GPS系统（精度10～30 m）定位下进行，用柱状采样器（Rigo，内径15 cm，管长60 cm）在采样点采集厚度不少于50 cm原位泥样，同时采集上覆水，每个点位分别采集柱状样2根，其中1根用于疏浚30 cm，1根作为对照样[6-8]。

2.2 试验分析

通过试验，笔者对比了两个点位疏浚和未疏浚对氨氮、总氮、磷酸盐、总磷浓度和释放速率的影响。

2.2.1 疏浚对氨氮的控制

通过比较分析，疏浚后前20 h内氨氮的浓度迅速上升，1号点疏浚后在12 h时氨氮浓度达到0.57 mg/L，释放速率达到最大150.11 mg/（m2·d），说明前段时间氨氮迅速释放。2号点疏浚后在36 h时氨氮浓度达到最大0.52 mg/L，释放速率前36 h内逐渐升高，36 h后大幅下降，在132 h时于未疏浚的氨氮释放速率基本相同。

2.2.2 疏浚对总氮的控制

通过比较分析，疏浚和未疏浚的1号点和2号点总氮浓度总体呈上升趋势，但增长缓慢，1号点和2号点疏浚后的总氮浓度相差不大，最大分别是4.49 mg/L和4.28 mg/L。1号点疏浚的总氮释放速率在12 h时达到最高，为210.15 mg/（m2·d），随后大幅度下降。2号点未疏浚的总氮释放速率为负，说明未对总氮的吸附状态产生影响。

2.2.3 疏浚对磷酸盐的控制

通过比较分析，疏浚和未疏浚的磷酸盐浓度前120 h呈上升趋势，1号点疏浚和未疏浚都在108 h达到最大，分别为0.92 mg/L、0.79 mg/L，随后下降，7 d效果不明显，有待深入研究。疏浚的释放速率开始远大于未疏浚的释放速率，后来逐渐接近，趋于平稳。

2.2.4 疏浚对总磷的控制

通过比较分析，疏浚和未疏浚的总磷浓度呈上升趋势，疏浚的总磷浓度一开始增长较快，因为疏浚打破了原有的动态平衡，使得总磷迅速释放，疏浚与未疏浚的总磷浓度逐渐趋于接近。2号点疏浚12 h总磷的释放速率为负，说明水中的总磷浓度大于底泥中总磷的浓度，表现为吸附。

3 结论

南四湖底泥疏浚表层30 cm，溶解性活性磷通量降低。南四湖底泥疏浚对沉积物溶解性活性磷释放具有极好的控制作用，可以有效控制内源磷的释放。疏浚30 cm后释放速率有增加的趋势，这与疏浚后高浓度间隙水氮磷同上覆水体直接接触有关[9-11]。另外，在7 d内，底泥疏浚对南四湖内源氮磷释放的效果不明显，长期效果有待进一步分析。