中国西南某城市水库沉积物空间分布特征研究.pdf
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1、http:/2023年7月 第14卷 第13期中国西南某城市水库沉积物空间分布特征研究陶红波贵州建设职业技术学院,贵州贵阳550001摘要:选取中国西南地区某城市水库为研究对象,按照网格法补点采集库区沉积物,通过试验测定沉积物样品中总磷、总氮、铁、锰、总硫的质量分数,结合水库沉积物的平均深度和水域面积,求得水库总磷蓄积量约为 689 t,总氮蓄积量约为 2 301 t,铁蓄积量约为 46 930 t,锰蓄积量约为 2 054 t,总硫蓄积量约为 1 729 t。根据数据分析全面掌握该水库沉积物的空间分布特征,为确定该水库污染范围、污染程度及制订最佳底泥治理方案提供科学依据。关键词:水库;沉积物
2、;空间分布;污染中图分类号:X524文献标志码:B文章编号:1674-7909-(2023)13-134-30引言沉积物是水生生态系统的重要组成部分,也是衡量水环境质量的重要指标1-3。近年来,水环境污染问题日益突出,尤其重金属污染导致的水质下降,已引起人们的高度重视4-6。重金属具有高毒性、难降解、易富集等特征,会通过食物链进入人体,对人体健康造成严重威胁。重金属污染问题已受到国内外学者的广泛关注,国内外关于沉积物中重金属的研究主要集中在重金属分布特征方面7。当水体中的污染物超过水体自净能力时,污染物会沉积在底泥中,湖底沉积物中的液态营养物质会释放到上覆水体中,营养物质在动力作用下悬浮造成内
3、源污染8-10。作为主要的供水水源之一,水库的污染问题受到了政府的高度重视和环保人士的广泛关注。湖泊沉积物-水体界面是湖泊沉积污染物向上层水体扩散的主要通道11-12,因此沉积物中污染物的质量分数和空间分布特征对湖泊内源污染物的释放有着至关重要的影响。笔者研究的水库位于我国西南重要城市,是一座典型的人工河道型深水水库,同时是该城市主要饮用水源地,承担着维持城市生产生活用水的重要作用。近年来,随着水库水域周边工业生产活动和城镇居民数量的日益增长,大量的工业、生活污水不断进入库区,导致该水库水质不断恶化,对区域供水和生态环境造成了严重影响。1样本采集和分析方法1.1样本采集2022年春季,通过全球
4、定位系统(Global Positioning System,GPS)在该库底淤泥较厚区域按网格法布设监测点264个(密度为100150个/km2),该水域沉积物厚度分布如图1所示。根据沉积物的实际淤积厚度,采集的沉积柱岩芯长度分别为05 cm和530 cm。将获得的样品等分并带回实验室,测定其总磷、总氮、铁、锰、总硫质量分数,揭示水库沉积物中总磷、总氮、铁、锰、总硫的水平和垂直分布特征。淤泥厚度cm50 cm4050 cm3040 cm2030 cm20 cm陆地白岩河河沙五里冲管理处河河河鱼游蔡冲烂泥沟图1水库沉积物厚度分布图1.2样品分析方法水库沉积物主要是淤泥。对于采集到的沉积物样品,
5、过滤出孔隙水后经真空冷冻干燥机(Techconp FD-3-85-MP)冷冻干燥,而后再用玛瑙研钵研磨至物料粒度在0.125 mm以下,装入密封袋中备用。1.2.1沉积物中总磷质量分数的测定称取500 mg样品,在500 下灰化2 h,然后用25 mL的1 mol/L盐酸溶液浸提16 h,浸提液经0.45 m醋酸134http:/纤维滤膜过滤后,用钼锑反分光光度法测定总磷质量分数。1.2.2沉积物中总氮和总硫质量分数的测定称取约 5 mg 样品,用有机元素分析仪(VarioMacro Cube)测定沉积物中的总氮和总硫的质量分数。该仪器的燃烧温度为975,总氮和总硫的分析范围为0.0016.0
6、00 mg,分析误差小于5%。1.2.3沉积物中铁和锰质量分数的测定称取约50 mg样品,置于特氟龙试管中,加入0.8 mL氢氟酸和 1 mL 硝酸并密封,在烘箱中加热(180190)2430 h,冷却后放在热板上蒸发(140),然后加入少量硝酸(1 mL),蒸发干透后再加入2 mL硝酸和3 mL去离子水,在密封烘箱中加热(140)45 h,冷却后定容至100 mL,对定容后的样品用等离子发射光谱仪进行分析。2沉积物的累积和分布情况2.1沉积物中总磷的空间分布特征水库底泥中总磷的平均质量分数为1.04%,但在不同深度(030 cm、30 cm以下)底泥中,其质量分数差异明显。在水库采集的全部底
7、泥样品中,总磷质量分数最低值为4.4%,最高值达13.32%。水库030 cm底泥中总磷平均质量分数为1.07%;其中,总磷质量分数超过2.00%的区域位于沙河上游,沙河中游底泥总磷质量分数在1.50%2.00%。在白岩河河口、蔡冲河及湖区中部030 cm底泥总磷质量分数为1.00%1.50%;在其他湖区,030 cm底泥总磷质量分数基本低于1.00%。水库30 cm以下底泥中总磷质量分数较高,约为4.76%。游鱼河上游及白岩河上游的局部湖区30 cm以下底泥总磷质量分数超过6.00%,沙河河口、白岩河河口及烂泥沟河河口30 cm以下底泥总磷质量分数在3.00%4.00%,其他绝大部分湖区30
8、 cm以下底泥总磷质量分数均低于3%或底泥淤积不足30 cm。2.2沉积物中总氮的空间分布特征水库底泥中总氮的平均质量分数为0.35%,在不同湖区及不同层位底泥中存在明显差异。在水库采集的全部底泥样品中,总氮质量分数最低值为0.19%,最高值为0.69%。水库030 cm底泥总氮质量分数为0.35%,其高值区分布相对分散。030 cm底泥总氮质量分数超过0.40%的区域主要位于烂泥沟河上游、烂泥沟河河口、沙河上游及沙河中游等地。在管理处附近湖区、白岩河、沙河上游、烂泥沟河下游及管理处南侧湖湾湖区,030 cm底泥总氮质量分数在0.30%0.40%;在其他湖区,030 cm底泥总氮质量分数基本低
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