熊河水库表层沉积物氮、磷及有机物监测分析评价

王正勇　张代超　杨诚

摘 要

针对熊河水库表层沉积物氮、磷及有机物污染状况，开展监测分析。结果显示：熊河水库入库河口和坝前底泥堆积较厚，表层多为松软的黑臭泥，其中坝前淤泥堆积最深;熊河水库沉积物0～-45 cm层总有机碳含量在0.9～3.7%之间，其中0～-10cm的表层有机污染相对较高，坝前有机物污染含量较高且累积最深;沉积物的总氮和总磷含量均较高，但各采样点分布不一致，个别高含量点存在高释放风险。

关键词

熊河水库;沉积物;氮磷;有机物

中图分类号： Q948.8                        文献标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.05.002

0 引言

沉积物一水界面是由沉积物和水体组成的复杂的水环境边界，界面附近的各种物理化学反应，调节着沉积物和水体间营养物质的迁移和交换。水库中沉积物是上层水体中各种营养物质的“源”和汇”[1-3]，了解沉积物中营养元素的浓度，能够有效的了解水库的营养盐沉积情况，对于有效的调控水库水质条件，以及防治水质污染，具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 采样点

熊河水库，位于湖北省枣阳市熊集镇南3公里处。大坝拦截熊河水库主坝熊河水库主坝长江支流汉江支流唐白河支流滚河的支流熊河的主流，承雨面积为314.5平方公里，总库容2.45亿立方米，其中，有效库容1.16亿立方米。

本次采样在熊河水库设置5个采样点，如图1所示。

1.2 调查时间

2019年1月15日。

1.3 样品采集与分析方法

用柱状采泥器采集熊河水库沉积物柱芯样品，在采样时需要注意，要尽量保证沉积物表面和上覆水体不受扰动，必要时可多次采集，减少人为原因对其影响，界面附近的水清澈透明，沉积物层次不被破坏。沉积物柱芯样品需在每个采样点采集1号点45cm、2号点30cm、3号点25cm、4号点15cm，5号点35cm，现场按5cm一层进行分层，放入聚乙烯塑料袋中密封保存，然后及时带回实验室进行分析。

沉积物总氮用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度进行测定;SMT分级提取法提取后过硫酸钾消解一钼酸铵分光光度法测总磷浓度;总有机碳的测定采用TOC测量仪测定[4]。

1.4 数据分析方法

用Excel对数据进行进一步处理，采样GRAPH PAD做图。

2 结果

2.1 熊河水库沉积物总有机物分布特征

沉积物分层分析结果表明总有机碳含量范围在0.9～3.7%。

S1点0～-15cm总有机碳含量在2-3%之间;S2仅-6～-10cm总有机碳含量略大于2%，其他各层均小于2%;S3均小于2%;S4仅0～-10cm略大于2%;S5总有机碳含量相对较高，仅-41～-45cm层总有机碳含量小于2%，0～-40cm均大于2%（图2）。

研究结果表明，表层0～-10cm是有机污染相对较高的层，而坝前S5点有机物污染较多，污染物累积最深（图2）。

2.2 熊河水库沉积物总氮含量分布特征

通过对沉积物各层的总氮含量分析可知，沉积物总氮含量范围在4.3～14.5 g/kg。

入库河口S1，0～-10cm总氮浓度在5.9～6.1 g/kg之间（即1kg干泥中含有多少g的氮），-11～-15cm总氮浓度增加至8.6 g/kg，而-+16～-20cm浓度增加至14.5 g/kg，-21～-30cm又降至5.4～6.3 g/kg。

S2点0～-25cm所有层的总氮浓度在5.2～7.0 g/L之间。

S3点0～-5cm总氮浓度为8.0 g/kg，-6～-10cm总氮浓度在4.8 g/kg，-11～-15cm总氮浓度在4.3 g/kg，逐渐下降。

S4点0～-10cm两层总氮浓度9.8～9.9g/kg，-11～-30cm总氮浓度在6.7～7.4 g/kg之间，-31～-35cm总氮浓度4.9g/kg，总氮含量逐渐下降。

S5点沉积物在0～-20cm层总氮浓度逐渐下降，浓度范围在4.7～9.6 g/kg;然后再上升，到-30～-35cm层又上升至9.0 g/kg;-36～40又下降至6.4 g/kg，-41～-45cm升至7.9 g/kg。

研究结果表明，入库河口S1点污染近年有降低趋势;而S3、S4和S5点从底层到表层，总氮污染逐渐升高，表明污染呈加重趋势。

2.3 熊河水库沉积物总磷分布特征

通过对沉积物的总磷分析可知，总磷浓度范围在0.24～1.91g/kg之间。

S1点总磷含量在0～-20cm沿深度的增加呈升高的趋势;但在-21～-25cm最低，表明近年该点磷污染物输入呈下降趋势。

S2点总磷含量在0～-25cm沿深度的增加而降低的趋势，结果表明近年该点磷污染物输入呈升高趋势。

S3点总磷含量相对对于其他采样点较低。

S4点总磷含量在0～-35cm沿深度的增加呈降低趋势，表明近年该点磷污染物输入呈升高趋势。

S5点总磷含量在0～-45cm沿深度的增加而呈降低的趋势，表明近年该位点磷污染物输入呈升高趋势。

3 结论

1）熊河水库入库河口和坝前底泥堆积较厚，含水率较高，表层多为松软的黑臭泥，其中坝前淤泥堆积最深。

2）熊河水库沉积物0～-45层总有机碳含量在0.9～3.7%之間，其中0～-10cm的表层有机污染相对较高，而坝前S5点有机物污染含量较高且累积最深。

3）沉积物的总氮和总磷含量均较高，但各采样点分布不一致，S4和S5点表层沉积物总氮浓度较高，存在高释放风险;S1、S2、S4和S5表层沉积物总磷含量较高，存在高释放风险。

目前，熊河水库底泥有机物污染和氮磷污染再表层0～-20cm较重，如清淤建议集中在表层，重点位置是库区的坝前区域。

参考文献

[1]王洪君.富营养化湖泊湖滨带氮生物地球化学过程研究——以太湖梅梁湾为例[J].环境水质学国家重点实验室，2006.

[2]洱海湖滨带与湖中心带表层沉积物磷的形态对比分析与环境学意义[J].生态科学， 2017（4）.

[3]申丽娜.天津于桥水库流域河流表层沉积物中碳·氮·磷分布及污染评价[J].安徽农业科学（27）.

[4] 水和废水监测分析方法.第4版[M].水和废水监测分析方法-第4版.2002.