底泥氮、磷和有机质含量竖向分布规律

２０ｍｉｎ）后得少量｜：层清液，合并各离心管上层清 液并经０．４５ｌａｍ滤膜过滤得到待分析孔隙水水样． 从底泥上覆水体取得的水样经沃特曼ｌ号滤纸
万方数据
４期
陈如海等：西溪湿地底泥氮、磷和有机质含量竖向分布规律４９５
过滤后，测定水样ｐＨ值，Ｏ￣４℃低温保存待分析． １．３．２底泥处理从每段（长２０ｃｍ）底泥样中切 取约４００９湿泥，置于风干盘中自然晾干（含水量 约为３％），剔除沙石等粗颗粒异物后，拌匀、细磨 过６０目筛，再多次拌匀后用四分法取其中一份置 于广口玻璃瓶中备用．细磨过筛后的底泥先经过
万方数据
４９４
中国环境科学
３０卷
复水体富营养化，不但要减少外来营养物质的过 取样点一般需距离河岸３－５ｍ，以确保所取底泥
量输入，而且要加大对富营养化程度很高的底泥 样品具有较好的代表性和典型性．
的治理．国内外许多学者对底泥富营养化问题做
了相关的研究【６吲，结果发现底泥富营养化严重，
对水体存在潜在生态风险．底泥在持续的外界扰
中国环境科学２０１０，３０（４）：４９３－－４９８
Ｃｈｉｎａ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ
西溪湿地底泥氮、磷和有机质含量竖向分布规律
陈如海１，詹良通Ｐ，陈云敏１，胡洪志２（１．浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室，浙江杭州３１００５８；
２．杭州市林水局。浙江杭州３１００１４）
摘要：利用特制的取样器从西溪湿地钻取连续完整的底泥试样，对不同深度底泥中总氮ｆｉＮ）、总磷ｒｒＰ）和有机质（ＯＭ）含量进行测试；通过 ＴＮ、ＴＰ、ＯＭ在表层底泥、底泥孔隙水和上覆水体中含量变化的分析结果，并运用有机指数法对该湿地底泥的污染程度进行了评价嚣果
部分未经截流处理的生活和工业污水均通过河 器，将３ｍ长ＰＶＣ取样管置入取样器中，用夯锤将取
道进入该湿地；二是湿地地处城郊，随着城市化的 样器打入底泥１－２ｍ深度，然后一次性提取１－２ｍ
推进，该湿地实现了户户通自来水，失去了保护水 连续完整底泥样．该方法可保证所取底泥样被最小
质的动力；三是养猪业占了当地农业养殖近７０％， 限度扰动，且避免其被污染或源自文库水体稀释．取样器
水体中含量的测试和分析，为进一步研究污染物 底泥孔隙水、上覆水中ＴＮ、ＴＰ、ＣＯＤ、ＮＨ４十—Ｎ、
在底泥中累积一扩散规律提供参考．
ｐＨ值等．此外，还对样品中重金属含量进行测试，
１材料与方法
但暂不对其进行讨论． １．３样品处理与分析方法
１．１ 取样
１．３．１ 水样处理底泥样品运抵实验室后先进
本次取样从２００７年１月开始，历时２ｄ，共布 行表层底泥（Ｏ～２０ｃｍ深度，下同）孔隙水的提取，下
动条件下，氮、磷的释放显著增加，并且由于很容
易吸附在水中胶体上不易沉淀而影响水质的改
善【ｌ ０１．随着人们对水体及底泥富营养化规律认识
的不断深入，修复受污染的水体，保持良好的水环
境质量是人们的最终日标，而底泥富营养化程度
测试与评价在其中发挥着重要的作用．
西溪湿地是一个属河流兼沼泽型的国家级
湿地，调查取样区域面积约３．１５ｋｍ２，区内河网密
中图分类号：Ｘ１４２
文献标识码：Ａ
文章编号：１０００－６９２３（２０１０）０４－０４９３－０６
Ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ａｎｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒｓ ｄｂｔｒｉｂｕｆｉｏｎ ａｌｏｎｇ ｄｅｐｔｈ ａｔ Ｘｉｘｉ
４９３－－４９８
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｓｐｅｃｉａｌ ｓａｍｐｌｅｒ ｗａｓ ｍａｄｅ ｔｏ ｔａｋｅ ｃｏｎｔｉｎｏｕｓ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ｏｆ ｓｅｄｉｍｅｎｔ（ｕｐ ｔｏ ２ｍ ｌｏｎｇ）ｆｒｏｍ Ｘ议ｉ Ｗｅｔｌａｎｄ．Ｔ１１ｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ（ＴＮ），ｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ（ＴＰ）ａｎｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ（ＯＭ）ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ｔａｋｅｎ ｆｒｏｍ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｅｐｔｈｓ，ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ａｌｏｎｇ ｄｅｐｔｈ ｉｎ ｔｈｉｓ ｗｅｔｌａｎｄ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ． Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＴＮ，ＴＰ ａｎｄ ＯＭ ｉｎ ｔｈｅ ｐｏｒｅ－ｗａｔｅｒ ｏｆ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ｗａｔｅｒ ｂｏｄｙ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｍｅａｓｕｒｅｄ．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ，ｔｈｅ ｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｄｅｇｒｅｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ Ｗａｓ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｉｎｄｅｘ ｍｅｔｈｏｄ．Ｉｔ Ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｅ ｚｏｎｅ ｏｆ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｗａｓ ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｔｏ ａ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ６０ｃｍ ｂｅｌｏｗ ｔｈｅ ｒｉｖｅｒ ｂｅｄ．Ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｅ ｚｏｎｅ ｗｅｒｅ ｓｌｉｇｈｔｌｙ－ｍｏｄｅｒａｔｅｌｙ ｐｏｌｌｕｔｅｄ，ａｎｄ ｎＯ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｗａｇ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｄｅｐｔｈ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ６０ｃｍ（ｉ．ｅ．， ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｓｔａｂｌｅ Ｚｏｎｅ）．Ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ｏｆ ＴＮ，ＴＰ ａｎｄ ＯＭ ａｌｏｎｇ ｄｅｐｔｈ ｓｈｏｗｅｄ ａ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｔｒｅｎｄ．Ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔｓ ｏｆ ＴＮ ａｎｄ ＴＰ ｉｎ ｔｈｅ ｐｏｒｅ ｗａｔｅｒ ｏｆ ｓｈａｌｌｏｗ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ ｗｃｒｃ ｆｏｕｎｄ ｔｏ ｂｅ ｍｕｃｈ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｗａｔｅｒ ｂｏｄｙ．Ｓｏ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｏｒｅ ｗａｔｅｒ ｗａｓ ｌｉｋｅｌｙ ｒｅｌｅａｓｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｗａｔｅｒ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｇｒａｄｉｅｎｔ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｗｅｔｌａｎｄ ｃｏｕｌｄ ｎｏｔ ｂｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ｒｅｃｏｖｅｒｅｄ ｏｎｌｙ ｂｙ ｒｅｐｌａｃｉｎｇ ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔｅｄ ｗａｔｅｒ ｗｉｔｈ ｃｌｅａｎ ｗａｔｅｒ．Ｉｔ ｉｓ ａｌｓｏ ｎｅｅｄｅｄ ｔｏ ｄｒｅｄｇｅ ｔｈｅ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｗｅｔｌａｎｄ．１１ｌｅ ｄｅｐｔｈ ｏｆ ａｃｔｉｖｅ ｚｏｎｅ （ｉ…ｅ ６０ｃｍ）ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａｎ ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ａ ｐｒｏｐｅｒ ｄｒｅｄｇｉｎｇ ｄｅｐｔｈ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎ；ｔｏｔａｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ：ｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ；ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ；ｐｏｒｅ ｗａｔｅｒ；ｗｅｔｌａｎｄ
表明，该湿地６０ｅｒａ深度以内的底泥为轻度一中度污染。属于活性层；埋深大于６０ｅｍ的底泥未受污染或者污染较轻。属于相对稳定层；ＴＮ、ＴＰ、 ＯＭ在垂向上的变化呈显著相关关系．ＴＮ、ＴＰ在底泥孔隙水中的含量显著高于在上覆水体中的含量；由于存在浓度梯度，底泥孔隙水中的
氮、磷及其他有机污染物会释放到上覆水体中去，只实施换水处理难以根除湿地水体富营养化的问题．对作为内污染源的底泥，疏浚应是一 种更有效的治理措施，６０ｃｍ活性层深度可作为该湿地疏浚参考深度． 关键词：底泥富营养化；总氮；总磷；有机质；孔隙水：湿地
置５个样点，均分布在该湿地各主要河道中（图１）． 部不能立即处理的底泥样，置于一１８℃保存．采用
为保证取底泥成功，每个点位设置２个取样孔 文献［１２１的方法将表层底泥高速离一１１，（５０００ｒ／ｍｉｎ，
（ｚｋｌ、ｚｋ２），以供平行测试．取样时尽量避开受行船 扰动较大的河道中心位置，并且保证取样点位未 曾被疏浚过；为了避免地表冲积物对底泥的影响，
Ｗｅｔｌａｎｄ．ＣＨＥＮ Ｒｕ－ｈａｉｌ，ＺＨＡＮ Ｌｉａｎｇ－ｔｏｎｇ”，ＣＨＥＮ Ｙｕｎ－ｍｉｎｌ，ＨＵ Ｈｏｎｇ－ｚｈｉ２（１．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｏｆｔ Ｓｏｉｌｓ ａｎｄ Ｇｅｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３ １ ００５８，Ｃｈｉｎａ：２．Ｈａｎｇｚｈｏｕ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００１４，Ｃｈｉｎａ）．Ｃｈｉｎａ ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ，２０１０，３０（４）：
”１Ｎ
ＴＰ
表１各项目测试方法及参考标准
Ｔａｂｌｅ ｌ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｒｅｆｅｒｒｅｄ ｓｔａｎｄａｒｄｓ
测试方法
主要仪器设备
玻璃电极法ｐＨ计
碘量法
滴定装置
重铬酸盐法
消解、滴定装置
蒸馏和滴定法
蒸馏、滴定装置
碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法
分光光度计
钼酸铵分光光度法
分光光度计
参考标准 【１３】 【１４】 【１５】 ［１６】 【１７】 【１８】
布，池塘众多，水面率高达５０％．近年来，该湿地水体 透明度下降，部分河道水华丛生，水体富营养化程 度较重．据调查，该湿地水体及底泥中氮、磷和有
Ｆｉｇ．１
图１取样点分布示意
Ｌｏｃａｔｉｏｎｓ ｏｆｓｅｄｉｍｅｎｔ ｓａｍｐｌｉｎｇ
机污染物主要来自３个方面：一是湿地，卜游乡镇
取样时，在２条水泥船上架设特制的水下取土
本次调查共取小段底泥样６５个，水样１０
上覆水中ＴＮ、ＴＰ、ＣＯＤ等污染项目进行了测试， 个．各点位取样深度为１．０—１．８ｍ，视底泥硬度差
分析了各测试项目在底泥竖向上的分布规律和 异而定．
特征，为湿地底泥疏浚深度的选取提供了一定的 １．２测试项目
依据；同时，各测试项目在底泥孔隙水及底泥上覆
本次测试项目包括底泥中ＴＮ、ＴＰ、ＯＭ和
据报道１１－２］，全球范围内３０％－－４０％的湖泊和 水库受富营养化的影响，２０世纪９０年代后期的 调查结果表明，我国富营养化的湖泊数已经占调 查湖泊总数的７７％以上，对饮用水源、渔业或者 娱乐用水影响很大．对已经富营养化的湖泊，只依 靠减少外来营养物质的输入，短期内对改善湖泊 水质的作用效果非常缓慢，其原因在于底泥中的
氮磷向上覆水体逐渐释放。使水体质量难以在短 时间得到改善１３—１．有文献报道，云南滇池中８０％ 的氮和９０％的磷分布在ｌＳｌ，因此，控制和修
收稿日期：２００９－０９－０２ 基金项目：国家自然科学基金重点项目（５０５３８０８０）；杭州市水利规划 设计研究院委托项目 ‘责任作者，教授。ｚｈａｎｌｔ＠ｚｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
２结果与讨论
点ＴＮ、ＴＰ含量的平均值．西溪湿地表层底泥中
ＴＮ、ＴＰ含量高于其在陆域平均含量，一方面说明
２．１底泥中ＴＮ、ＴＰ的分布
排入湿地水体中的外源性Ｎ、Ｐ等营养物质在底
湿地各个取样点底泥中ＴＮ、ＴＰ（均指干土中 泥表层有相当程度的富集，另一方面也表明可以
的含量，下同）及其竖直方向上的变化如图２所示． 用陆域ＴＮ、ＴＰ平均含量大致判断底泥受外源性
从整个湿地范围上看，在表层底泥中ＴＮ、ＴＰ的含 量明显高于湿地陆域土壤中的平均含量（ＴＮ陆域
生产生活污染对湿地水体的影响比较严重【ｌｌ】．
提出后，将ＰＶＣ管连同所取底泥锯成小段，密封、
本研究利用特制的取土器钻取连续完整的 保存在试样箱中．在每个底泥取样点位置用取样瓶
湿地底泥，测试了总氮（ＴＮ）、总磷（ＴＰ）、有机质 在水面以下５０ｃｍ取２个样作为底泥上覆水水样．
（ＯＭ）在底泥中的含量，同时对表层底泥孔隙水及
ＷＸ一４０００型微波炉进行分步消解后，再移至电热 板上赶酸、定容，供进一步测试． １．３．３测试方法底泥及水样各项目的测试均严 格按照国家相关标准或《土壤环境监测规范》推 荐的等效方法进行，每个项目测试时都同时做２个 平行空白测试，具体方法及参考标准如表１所示．
项目
ｐＨ值
。．ＤＯ
’
ＣＯＤ
。
ＮＨ４＋－Ｎ