竹银水库底泥氮磷含量调查与分析

周 丽，饶伟民，史 兰，刘红涛

（1.珠海市水资源中心，广东珠海519000；2.中水珠江规划勘测设计有限公司，广东广州510610）

竹银水库由珠海市与澳门特别行政区共同投资兴建，位于珠海市斗门区白蕉镇，2009年4月开工建设，2011年4月竣工，是珠澳重要水源工程-平岗泵站咸期供水配套工程的重要组成部分，水库设计总库容为4 018万m3，调节库容为3 811万m3，集水面积2.99 km2，正常蓄水位时水面面积1.29 km2，其主要功能是在平岗泵站遇到咸期时提供淡水，并提高平岗泵站供水保障率，在保障珠澳供水安全方面发挥巨大作用。

水体中氮磷等营养物质严重影响水库水质，导致水体富营养化的发生［1］，而建库前库底营养盐含量、污染物的排入以及水生生物残骸等导致底泥中氮磷的逐步积累，成为营养物质的内负荷，底泥内源释放成为水体富营养化的重要因素之一［2-4］。刘红涛等［5-6］开展了竹银水库蓄水前库底污染物调查与模拟释放研究，结果表明库底土壤采样点总氮和总磷含量均值分别为1.062和0.413g/kg，建库前库底土壤采样点污染较为严重［7］。2011年，竹银水库蓄水前，对底泥堆积的主要区域进行了底泥清库处理，但蓄水后竹银水库通过竹洲头泵站、平岗泵站从磨刀门水道直接调水入库，由于多年来磨刀门水道总氮基本处于地表水河流Ⅳ-Ⅴ类水平，总磷处于地表水湖库Ⅲ-Ⅴ类水平，长期调高营养盐江水入库，导致水体水质退化，底泥中污染物积累。

本研究是竹银水库蓄水后首次对底泥沉积物和水生生物进行采样监测，其目的是进一步了解入库河流水质和竹银水库底泥沉积物现状，研究结果为全面评价竹银水库水生态健康状况与水源地管理保护提供指导依据。

1 野外调查与室内试验

1.1 监测断面布设与取样

本研究在竹银水库库区共布设5个底泥监测断面，以上断面较均匀地覆盖竹银水库整个库区，并在竹洲头泵站取水口设置1个参照断面，底泥采样点位于各监测断面离岸约10 m处，监测断面分布如图1所示。

2019年10月15日进行了底泥沉积物和水生生物样品的采集。参考《河流健康评价调查监测技术方法》，乘坐充气船在监测断面离岸10 m的位置开展底泥采样监测，用彼得森采泥器和柱状采泥器采集底层沉积物，缓慢拉出水面并记录底泥厚度，泥样现场用密封袋装好，避光保存运回实验室。

图1 竹银水库监测点分布

1.2 底泥氮、磷含量测定

底泥氮、磷含量测定步骤如下所述。

（1）底泥样品运回实验室后，立即风干碾碎，剔除杂物和2 mm以上砂砾。

（2）称0.2 g样品，过200目（0.075 mm）筛孔后放在无水干燥的烧杯中，加入25 mL消化剂（20 g过硫酸钾和3 g氢氧化钠溶于水中稀释至1000 mL）。

（3）加蒸馏水稀释定容至50 mL比色管中，加盖摇匀，用纱布扎紧盖子。

（4）放入高压蒸汽灭菌锅中，120°C消解30 min，待冷却后取出。

（5）取上清液，按照《水和废水监测分析方法》（第四版）［8］，利用分光光度计（HITACHI，U-3900）测定总氮和总磷浓度，换算成沉积物含量。

样品消解后上清液总氮和总磷吸光度值如表1所示。

表1 样品消解后上清液总氮和总磷吸光度值

总氮和总磷标准曲线如图2、3所示，其浓度计算公式分别为

图3 总磷标准曲线

2 结果分析与讨论

2.1 底泥厚度

各监测断面沉积物厚度如图4所示。

由图4可知，本次调查中5个断面的沉积物厚度范围为9～30 cm，其中5#沉积物最厚，沉积物厚度为30 cm；其次是位于库中的3#和4#，沉积物厚度分别为15和17 cm；位于大坝1#和2#的沉积物厚度相对较薄，沉积物厚度分别为9和10 cm。

2.2 沉积物种总氮和总磷含量

各监测断面底泥营养盐含量如图5所示。

图4 监测断面沉积物厚度

图5 监测断面底泥营养盐含量

由图5可知，底泥沉积物中总氮（TN）和总磷（TP）含量分别在0.271～1.172 g/kg、0.049～0.179 g/kg之间，平均含量分别为0.887、0.128 g/kg，远低于建库前监测库底土壤中的总氮和总磷含量，对比广东省水库底泥氮磷污染较为严重的范围值，属于未污染水平（TN<1.0 g/kg，TP<0.42 g/kg）［5］。同时参照太湖高氮磷底泥环保疏浚范围控制值（TN≥1.627 g/kg，TP≥0.625 g/kg）［9］分析评价，本次监测的6监测断面（含参考断面）底泥中TN、TP均低于疏浚范围控制值。

2.3 分析讨论

（1）沉积物厚度大致呈现从大坝到库尾逐级递减的趋势，原因是水库入水口、出水口均位于大坝附近，水库在补水和供水时，易形成局部扰动，水体流动性较好，颗粒沉降少，而库尾流动性较差，沉积层较厚。水库与外界交换方式单一，水动力条件较差，建议优化水库运行调度规则，改善库区水动力条件，限制水库藻类繁殖。

（2）底泥监测数据对比结果表明，建库蓄水前底泥清库处理效果明显，蓄水后氮、磷沉降量不大，所以沉积物中总氮和总磷浓度较低；大坝1#断面沉积物中氮、磷含量低于其他断面，与沉积物厚度的空间分布趋势相似，氮、磷沉降主要发生在库中，建议在库中增设日常监测点，防止因局部水流迟缓引起的水华风险。

（3）本次底泥监测结果显示，库区5个监测点底泥沉积物中总氮（TN）和总磷（TP）含量较低，说明内源负荷小，水库水体营养盐水平较高主要是由入库水源水质造成的。但是，由于水库置换周期较长，水流迟缓，水体受内源释放的影响仍然不可忽视［10］。在光照、水温及溶解氧等条件适宜时，浮游植物会大量繁殖，建议对库区增加水质监测断面，分析水体中营养盐含量，非咸潮期对水库进行人工放空和暴晒处理，改变藻类繁殖条件，防止水华发生。

本次底泥沉积物调查分析是竹银水库水生态多因子监测及评价项目的重要一环，为全面评价竹银水库水生态健康状况奠定基础。