泥沙对氮氨污染物的影响研究

杨艳慧 崔继成 罗浩东

摘 要：作为全球高含沙量的国家，我国河流的泥沙问题备受关注。泥沙通过吸附、解吸作用以及运动形态对水环境产生相互作用，其中氨氮是水质监测的一项重要指标。鉴于此，文章主要从泥沙含量、泥沙粒径和泥沙搅拌状态对水体氨氮污染物的影响做出概述，从而对氨氮污染物处理和城市净化水工艺的选择提供参考。

关键词：泥沙；氨氮污染物；吸附解吸；水环境

概述

作为水体污染物的重要载体，泥沙自身也是水体污染物的一种，其迁移转化不仅会影响水体污染物的分布，而且会影响水生生态系统。河流泥沙对水体污染物的作用具有两重性：吸附和解吸。吸附作用分为与泥沙表面积相关的物理吸附和受泥沙所含活性物质影响的化学吸附。被吸附后的污染物与泥沙随时间而落淤，水体污染物含量降低，从而水体得到净化。有些泥沙表面含有的活性物质会与污染物发生化学反应，达到降解水体污染物的效果，更从根本上减少了水体污染物含量。而解吸作用常常发生在动力或化学条件下变化了的水环境中，此时的污染物可能会随着流速的改变而被再次冲刷进入水体，从吸附态转化为溶解态，从而造成水体的二次污染。因此，河流泥沙对水体中污染物的影响具有重要研究意义，文章以氨氮含量为研究对象，阐述泥沙与氨氮含量的关系。

许多国外的学者们在泥沙对氨氮的转化和降解方面都有所研究，大多以定性分析为主，定量分析的较少。由于水环境的条件复杂，氨氮含量的影响因素颇多，文章主要从泥沙含量、泥沙粒径和泥沙搅拌状态方面对水体氨氮含量的影响做出概述。

泥沙对氨氮污染物的影响

2. 泥沙含量对水体中氨氮的影响

由于泥沙外部吸附着多种微生物和硝化细菌等，有利于降解水体中的氨、氮。[1]夏星辉、余晖等[2]通过实验法测量不同泥沙含量中氨氮的变化，探讨其对水体硝化作用的影响。结果表明，含沙量一定时，氨氮进行硝化的速率与泥沙含量成正相关。张学青，夏星辉等[3]还研究了泥沙颗粒对有机氮的转化。研究表明，含沙量的增加有利于有机氮的转化，起到了促进作用。郑泉[4]通过对黄河兰州段实践试验了不同泥沙含量对氨氮降解效率的影响。结果显示，在高含沙水体中，氨氮浓度一开始的降解速度就比较快，这与含沙水体中硝化细菌的基数大、颗粒物能提供更多的微界面[4]以及泥沙颗粒物所能提供的碳源多少有很大关系。但泥沙含量的不断增加，会使其吸附能力降低，泥沙表面的氨氮污染物会再次迁移到水体中，不利于氨氮的降解。造成这种现象的原因可能有：①随含沙量的增加，固相吸附位增多，使得单位固体颗粒物的吸附量减少；②颗粒的聚合作用如絮凝越强，则可利用的吸附位越少；③含沙量增加，提高了颗粒间的碰撞几率，使得吸附质从泥沙颗粒表面解吸出来的速率增加，进而引起吸附量减少。[5]

2. 泥沙粒径对水体中氨氮的影响

泥沙粒径对污染物与其结合起着关键作用。污染物的吸附作用与泥沙粒径相关。若将泥沙颗粒看作一个球体，其比表面积和半径成反比[6]，随着泥沙粒径的减小，表面附着的活性成分增多，如微生物和硝化细菌，增强了其物理吸附强度，其与污染物接触面也增大，促进了化学吸附作用，降低了水体中氨氮含量。易朝路[7]通过研究长江中下游底泥发现，当泥沙颗粒粒径小至粘土级时，会在吸附的氨氮表面形成一层吸附膜，大大降低了氨氮污染物的含量；王而力等[8]对辽海沉积物吸附进行了研究。结果显示，粒径较小的粘粒和粉粒对氨氮的最大吸附量可达较粗泥沙的3倍之多；黄岁梁[9]等在不同粒径泥沙吸附重金属污染物静态试验研究中也得出：粗颗粒泥沙的吸附能力弱，细颗粒泥沙则相反的结论。

2.3 泥沙搅拌状态对水体中氨氮的影响

水体中泥沙的分布状态可分为静止，半悬浮和完全悬浮三种。郑泉在试验中分别测量这三种状态水体中氨氮浓度，进行泥沙存在状态对氨氮影响的研究。结果表明，处于悬浮状态的泥沙对硝化作用有显著的促进作用。张丽萍等[10]在考察不同假定搅拌状态的沼泽和湖泊底泥时发现在底泥的搅拌过程中，无形中增加了氨氮的硝化反应，这说明搅拌条件增加了活性成分与氨氮污染物的接触机会，有利于水体的净化。

3 小结

近年来，泥沙一直是水环境研究领域的热点，泥沙通过颗粒对污染物的吸附与解吸作用来改变水体条件。泥沙对水质的影响不仅受到泥沙含量、粒径、运动状态等自身因素，而且还受到外界的其它因素的影响。因此，展开泥沙对水环境影响的研究具有至关重要的意义。这不仅能够揭示污染物在水体中的转化机理，评价水质及水体净化能力，还能够为控制水体污染、水环境管理与规划等工作提供有利参考。

参考文献：

[1]底瑛棠.河流泥沙对水环境的作用研究概述[J].科技经济导刊，2017（26）：138-139.

[2]夏明辉，余晖，张学青.黄河水体颗粒物对硝化过程的影响研究[J].环境科学学报，2004，24（4）：601-606.

[3]张学青，夏星辉，杨志峰.水体颗粒物对有机氮转化的影响[J].环境科学，2007，28（9）：1954-1959.

[4]郑泉.泥沙含量对黄河兰州段氨氮降解过程和水质监测结果影响的试验研究[D].兰州：兰州理工大学，2011.

[5]暴维英，曾令庆，高宏黄河泥沙对有毒有机物吸附特性的研究[J].人民黄河，1996，（7）：21-22.

[6]王颖超.黄河兰州段悬移质泥沙对氨氮的吸附解吸特性研究[D].兰州交通大学，2014.

[7]易朝路.长江中下游静态水体污染后底泥吸附方式与内源污染治理[J].水资源保护，2002，（3）：24-26.

[8]王而力，王雅迪，王嗣淇.西辽河不同粒级沉积物的氨氮吸附-解吸特征.环境科学研究，2012，25（9）：1016-1022.

[9]黄岁梁，万兆惠，王兰香.不同粒径泥沙解吸重金属污染物静态试验研究[J].水动力学研究与进展（A辑），1995（02）：204-213.

[10]张丽萍，袁文权，张锡辉.底泥污染物释放動力学研究[J].环境污染治理技术和设备，2003，4（2）：22-26.

作者简介：杨艳慧（1996-），女，本科，学生，主要从事水环境保护等方面的研究。