第２８卷第１期２００７年１月环境科学ＶｏＩ．２８．Ｎｏ．１ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬＳＣＩＥＮＣＥＪ趾．，２００７城市重污染河道上覆水氮营养盐浓度及Ｄｏ水平对底质氮释放的影响蒋小欣１’４，阮晓红２’３。，邢雅囡３，赵振华２∥（１．河海大学交通与海洋工程学院，南京２１００９８；２．河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京２１００９８；３．河海大学环境科学与工程学院，南京２１００９８；４．苏州市水务局，苏州２１５０１１）摘要：利用模拟试验方法，研究和探讨了苏州市古城区重污染河道上覆水的氮营养盐浓度及Ｄ０水平对河道底泥内源氮释放的影响．结果表明：①上覆水体的氮营养盐水平可对底泥中氮营养盐的释放程度（即释放速率和释放量）产生影响，氮营养盐含量低的上覆水体有利于底泥中氮特别是氨氮的释放（外城河与苗家河２种处理的累积释放量差值可达６ｍｇ，ｋｇ），相反，则不利于氨氮的释放．故当氮营养盐含量较低的外城河水进入古城区河道时，有可能引起内城河道中底泥氨氮的大量释放，这种情况在凋水过程中更为明显；②溶解氧是控制底泥氮释放规律的重要因素，其对氨氮和硝态氮释放的影响呈非线性，厌氧条件能加速底泥氨氮的释放，好氧则对其释放产生抑制，故保持河道水体中适当的溶解氧可有效抑制底泥中氨氮等释放造成的污染．关键词：底泥；氮释放；溶氧水平；营养水平；上覆水中图分类号：）【５２２；Ｘ１３１．２文献标识码：Ａ文章编号：０２５０．３３０ｌ（２００ｒ７）０１．００８７—０５ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＮｕｔｒｉｅｎｔＣｏｎｃｅｎｔｒａ廿ｏｎａｎｄＤｏＳｔａｔｕｓｏｆＨｅａｖｉｌｖＰｏＵｕｔｅｄＵｒｂａｎＳｔｒｅ锄ＷａｔｅｒｏｎＮｉｔｒｏｇｅｎＲｅｌｅ嬲ｅｆｒｏｍＳｅｄｉｍｅｎｔｘｉａｏ—ｈｏｎ９２”，ｘＩＮＧＥｎ西ｎｅｅｒｉｒ喀，ＨｏｈａｉＪＩＡＮＧｘｉａｏ．】【ｉｎｌ”，ＲｕＡＮ（１．ＣｏⅡｅｇｅｏｆＹａ．ｎａｎ３，ｚＨＡｏｚｈｅｎ—ｈｕａ２’３Ｔｒ墒ｃａＩｌｄＯｃｅａｎＵ１１ｉｖｅｒｓ毋，ＮａｎｊｉＩｌｇ２１００９８，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＨｙｄＩＤｌｏｇｙ—ＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＨｙｄｒａｕｌｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｏｈａｉＵＩｌｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９８，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｏＵｅｇｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｑｉｉｎｇ２１００９８，Ｃｈｉｎａ；４．ＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙＢｕｒｅａｕｏｆＳＩｌ五ｈｏｕ，Ｓｕｚｈｏｕ２１５０１１，Ｃｈｉｎａ）Ａｈ弓ｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅｌｅ髂ｅｏｆＩＩｉｔｍｇｅｎｃｏｍｐｏｕｎｄｓｆ而ｍｒｉｖｅｒｓｅｄｉｍｅｎｔｗｉｔｌｌｄｉｆｌ．ｅｒｅｎｔｎｕｔｒｉｅｍｌｅｖｅｌｓａｎｄｄｉｓｓｏｌｖｅｄｗａｔｅｒｏｘｙｇｅｎ（ＤＯ）ｓｔａｔｕｓｅｓｏｆｏｖｅｒｌｙｉＩｌｇｓｔａｔｕｓｔｌｌａｔｓａｍｐｌｅｄｆ如ｍｔｌｌｅＳｕｚ｝ｌｏｕＣｉｔｙｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｖｅｍｅｔＩｌｏｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔ：①Ｔｈｅ删ｔｒｉｅｎｔｏｆｏｖｅｒｌｙｉｎｇｗａｔｅｒｍａｙａｆｆｅｃｔｔ１１ｅｒｅｌｅａｓｅｅａｓｉｅｒｏｕｔｅｒｗａｔｅｒｄｅｇｒｅｅ（ｒｅｌｅａｓｅｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄ眦ｏｕｎｔ）ｏｆｎｕｔｒｉｅｎｔｉｎｓｅｄｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｌｅａｓｅｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｍｐｏｕｎｄｓｆ而ｍｓｅｄｉｍｅｍｂｅｃｏｍｅｓａｍｏｕｎｔｓｗｉｔｌｌｔｌｌｅｄｅｃｒｅ鹊ｉｎｇｏｆｍｏａｔａｎｄｆＩＤｍｔｌｌｅｎｕｔｒｉｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｏｖｅｒｌｙｉｎｇｗａｔｅｒ（ｔｌｌｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｌｌｅａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄｒｅｋ鹅ｅｏｆｓｅｄｉｍｅｎｌｆ而ｍＭｉａｏｊｉａ彤ｖｅｒｒｅａｃｈｅｄ６ｍｇ／ｋｇ），ｗｈｉｌｅｉｔｂｅｃｏｍｅｓｄｉ伍ｃｕｌｔｗｈｅｎｎｕｔｒｉｅｍｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．７ｒｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｗｈｅｎｔｌｌｅｏｕｔｅｒｍｏ砒ｗｉｔｌｌｌｏｗｎｕｔｒｉｅｍｃｏｎｃｅｎｔｍｔｉｏｎｉｓｍｏｒｅｎｏ访ｎｇｉｎｔｏｔｈｅｉｎｎｅｒｃｈａｎｎｅｌｓ，ｉｔｄｉｖｅｒｓｉｏｎｃａｎｉｎｄｕｃｅ山ｅｍｐｉｄｎ｝ｌｅ踮ｅｏｆｎｕｔｒｉｅｍｓｆｒｏｍｓｅｄｉｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓｓｉｔｕａｔｉｏｎｓｉｇｎｉ壬ｉｃａｎｔｄｕｒｉｎｇｗａｔｅｒｐｒｏｃｅｓｓ．②Ｄ０ｉｓａｎｉｍｐｏｎａｎｔｆａｃｔｏｒｔ１１ａｔ“ｆｅｃｔｅｄｔｈｅｒｅｌｅａｓｅｎｌｌｅｓｏｆｎｉｔＩ瑚筘ｎｃｏｍｐｏｕｎｄｓｆｍｍｓｅｄｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅｅａ＇ｅｃｔｓｏｆＤ０ｏｎ山ｅｒｅｋａｓｅａｍｏｕｎｔ０ｆ锄ｍｏｎｉｕｍｍａｔｔｅｒａｎｄｎｊｔｒ暑她ｓｈｏｗｎｏｎ－ｌｉｎｅａｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ。Ｔｈｅｒｅｌｅａｓｅｏｆａｍｍｏｎｉ啪ｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｕｎｄｅｒａｎａｅｍｂｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｄｕｎｄｅｒａｅｒｏｂｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｍａｉｍａｉｎｉｎｇａｐｐｍｐ—ａｔｅＤＤｅＨ．ｅｃｔｉｖｅｌｙｃｏｍｍｌｔｈｅｒｅｌｅａｓｅｏｆｔｈｅｏ唱ａｎｉｃａｎｄｎｉｔｍｇｅｎｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，ｓｕｃｈａ８ｌｅｖｅｌｏｆｏｖｅｄｙｉｎｇｗａｔｅｒｍａｙａｍｍｏｎｉｕｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｅｄｉｍｅｎｔ；ｎｉｔｍｇｅｎｒｅｌｅａｓｅ；Ｄ０ｌｅｖｅｌ；ｎｕ伍ｅｎｔｌｅｖｅｌ；ｏｖｅｒｌｙｉｎｇｗａｔｅｒ随着城市化进程的加速和社会经济发展，大量生活污水和工业废水排入城市河道，导致河道水体富营养化、甚至黑臭．底泥作为城市河道的内源污染，是水体黑臭的主要原因，也是城市河道的二次污染源．在污染源控制达到一定程度后，底泥的处置将成为影响水质变化的突出问题．有研究表明，厌氧条件是促使底泥释放氮磷的主要原因ｕ“。．因此改善水体的溶氧条件，对于修复城市河道受污染水体、改善水质具有重要意义．苏州市处于南方河网地区，由于受潮汐影响，受污染水体随潮涨潮落，在城市河道内作往复运动，加速了污染物在底泥中的积累，造成黑臭底泥淤积，部分河流底泥中的有机质含量超过１０％．由于平均每几年河道疏浚１次，所以２０ｃｍ内的底泥都是近年来沉积的．但单纯的清淤还不能解决内源污染问题＂’８Ｉ．本试验通过对不同营养盐浓度及溶解氧水平下，底泥中氮化合物释放规律的系统研究，以期对类似城市河道重污染水体的修复提供技术参考．收稿日期：２００６．０１—１８；修订日期：２００６．０４．１７基金项目：国家“十五”重大科技专项基金项目（２００３ＡＡ６０１０７０）作者简介：蒋小欣（１９６３一），男，博士研究生，主要研究方向为水环境污染治理及规划．万方数据 ８８环境１材料与方法１．１试验材料１．１．１沉积物和水样２００５ｍ３—３１使用底泥采样器采集苏州市古城区竹辉河底泥表层样品．将获得的底泥样品密封、遮光并立即运回试验室．运回的样品分为２部分：一部分在室温下阴干，除去碎石杂物，磨碎过筛，装入自封袋中，用于底泥理化性质测定，结果见表１．另一部分装柱进行培养试验．同时分别采集内城河水（苗家河），外城河水，内城＋外城河水（根据实际状况取竹辉河水），装入塑料桶内运回．水样经０．４５肚ｍ玻璃纤维滤膜过滤后测定其基本理化性质，结果见表１．除加入到模拟反应柱中的水样外，剩余水样低温（４℃）保存备用．衰１供试底泥和水样基本理化性质’１址ｌｅ１Ｐｈｙ８ｉｃａｌ柚ｄｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏ叫ｉｅｓ０ｆｓｔｕｄｉｅｄｓ咖ｐｌｅｓ１．１．２室内试验装置采用直径ｄ＝１０ｃｍ，＾＝５０ｃｍ的圆柱状容器．在容器中加入１２ｃｍ的新鲜沉积物，并以虹吸法小心加入２８００ｍＬ经过滤的水样（约３６ｃｍ），泥水体积比为ｌ：３（见图１）．１．１．３试验控制条件（１）不同营养水平上覆水体分别以苗家河水、圈ｌ试验装置Ｆｉｇ．１ｋｌｂｏｒ８ｌｏＩｙｅｑ＿ｌｌｉｐｍｅｎｔ万 方数据科学２８卷竹辉河水、外城河水为上覆水体，在室温下避光培养，每种上覆水设３个重复，并各以３个只加河水不加泥的空白样作为对照，以消除河水自身变化影响．（２）Ｄｏ水平（ｔｎｇ，Ｌ）控制以竹辉河水和外城河水为上覆水体，分别在高溶解氧（９．０＜ＤＯ＜１０．０）、厌氧（０．Ｏ＜Ｄ０＜０．５）、低溶解氧（自然）状态（１．０＜ＤＯ＜３．０）下进行静态培养，每种状态下设３个重复．好氧状态以曝气机连续２４ｈ充气，使溶氧保持在９．０—１０．０ＩＩｌｇ／Ｌ之间；缺氧状态将容器密封，溶解氧控制在０．５ｍｇ，Ｌ以下；低溶解氧状态将容器敞口，并在通气状况较好的地方遮光培养．１．２试验方法（１）取样频次将装柱培养水样先稳定３ｄ，第４～１０ｄ，每天取样；第１ｌ一２２ｄ，每３ｄ取１次样；第２３ｄ后，每５ｄ取１次样直至稳定．（２）指标分析从取样口取１００ｍＬ上覆水，经０．４５肚ｍ玻璃纤维滤膜过滤，测定其可溶性氨氮（Ｎ瞰．Ｎ）、硝态氮（ＮＯｆ—Ｎ）、ＤＯ等．取样后，向培养容器中补入１００ｍＬ备用水样．（３）分析方法水样测定方法参照文献［９］，Ｎ瞰一Ｎ采用纳氏试剂比色法测定，硝态氮采用酚二磺酸分光光度法测定，ＤＯ采用ＨＡｃＨ荧光溶氧测定仪测定．１．３数据处理底泥氮化合物的累积释放量计算公式如下：ｎＲ＝ｙ（ｃ。一ｃｏ）＋＞：ＫｃｉＥ了式中，尺为底泥氮化合物的累积释放量（ｍｇ）；ｙ为反应装置中剩余水样的体积（Ｌ）；ｃ。为初始营养物的浓度（ｒｎｇ，Ｌ）；Ｋ为每次采样量（Ｌ）；ｃ。、ｃ；为第ｎ次、ｉ次采样时营养物的浓度（ｍｇ／Ｌ）；其释放速率采用一元线性回归法计算．文中数据均为３次重复结果的平均值．２结果与分析２．１不同氮营养盐水平的上覆水体对氮化合物释放的影响由图２分析可知（以苗家河水为例）：氨氮在第１周的释放速率呈急剧上升趋势，并在第７ｄ达到最大值７００．３５—ｎｇ／（ｍ２・ｄ）；随后释放速率曲线呈２个下降阶段：第７～１４ｄ，释放速率急剧下降，根据图２（ａ）计算出此阶段的线性公式为：，，＝一３６．４７髫＋８０２．１６（Ｒ２＝０．９８８５，＿ｐ＜０．０５）１期蒋小欣等：城市重污染河道上覆水氮营养盐浓度及Ｄ０水平对底质氮释放的影响８９在１４—２３ｄ时，释放速率下降趋势变缓，并在（Ｒ２＝Ｏ．９９４０，ｐ＜０．０５）２５ｄ左右降为０后趋于稳定，直至培养结束，此阶段硝态氮在整个培养过程中基本上一直处于吸收状态的线性公式为：［释放速率＜Ｏｍ∥（岔・ｄ）］，在第２８ｄ后逐渐趋于稳，，＝一１５．９２６龙＋３８８．０５定，至培养结束．１００咖㈣８０伽一酱６０々Ｏ目伽一一４０‰橙蜒聊．Ｉ蜃２００卯：一且Ｋ—Ｉ——氨氨．２０瑚啊Ｗ￥叮—１Ｉ－ｌＯ２０３０４０ｌＯ２０３０４０培养天数，ｄ培养天数，ｄ图２不同营养盐水平上覆水体对氨氮与硝态氮累积释放量及释放速率的影响Ｅ妊碗ｔｓｏｆｔ｝屺ｄｉ任ｂｒｅｎｔｎ心ｅｎｔｄｅｇｒｅｅｏｖｅｒ岍ｎｇｗａｔｅｒｏｎｔ｝屺ｃｕｍｌｌｌａｔｉｏｎｒｅｌｅａ辩衄ａｏ眦ａ以ｒｅｌｅａ∞ｒＢｔｅｏｆ跚凹∞ｌｌｉａｎｉｔｒｏｇｅｎ盯ｄＩｌｉ缸ａ１｜ｅｎｉｔＩｕｇｅｎ通过对不同营养水平上覆水体下氮化合物释放量不仅与沉积物的释放有关，而且还与水中的硝化、速率的比较可看出：外城河水为上覆水体时，氨氮的反硝化过程有关．培养初期，培养柱中水体呈现好氧累积释放量和释放速率均为最高（外城河与苗家河状态（ＤＯ为５．０ｍ∥Ｌ左右），硝化细菌能够进行硝化２种处理的累积释放量差值可达６ｍｇ／ｋｇ），竹辉河水作用，将水体中部分氨氮转化为硝态氮，使得水体中为上覆水体时次之，而苗家河为上覆水体时，释放速的硝态氮浓度有所升高，同时底泥也向上覆水体释率最低，见图２（ａ），这主要是因为外城河水本身的放硝态氮．随着培养进行，水中溶氧逐渐被消耗，水氮营养盐含量低，利于底泥释放；而苗家河情况恰好体呈厌氧状态（ＤＯ在ｏｍｇ／Ｌ以下），反硝化作用开始相反，这与质量平衡及守恒规律相一致．硝态氮的释进行，导致上覆水体中硝态氮浓度降低．至试验后放规律与氨氮类似，但各处理间的差异较小．故当氮期，水体中硝态氮释放速率趋于稳定，说明底泥释放营养盐含量较低的外城河水进入古城区河道时，有与反硝化作用达到平衡．可能引起内城河道中底泥氨氮的大量释放，这种现２．２不同溶解氧水平对底泥氮化合物释放的影响象在本项目调水过程中也得到了验证．由图３和图４分析可知，好氧状态下（９．０ｍｇ／Ｌ众所周知，物质是从高浓度逐渐向低浓度流动＜ＤＯ＜１０．０ｍｇ，Ｌ），以外城河水和竹辉河水为上覆的，只有当沉积物间隙水中氮的浓度超过了上覆水水体的培养试验中，氨氮的释放速率与累积释放量时，可溶性氮才可能向上覆水中释放．培养初期，沉曲线均呈现出相同的趋势：培养前期呈较快上升，后积物中氨氮的浓度比上覆水中的高，所以此时氨氮期迅速下降并趋于稳定．氨氮累积释放量（见图３）呈现释放状态，见图２（ｂ）；随着培养时间延长，沉积在第１２ｄ左右达到最大值后急剧下降，在第１８ｄ时物中的氨氮由于释放而浓度逐渐降低，其释放率也达到ｏｍｇ／ｋｇ后转为负值，并在第３０ｄ左右降至最低相应地逐渐减缓．当培养进行至２５ｄ左右时，上覆水后趋于稳定．氨氮释放速率在培养开始１周左右达体中的氨氮浓度达到最大，相应的沉积物中的浓度降到最大值５２７．５ｌｎｇ／（ｍ２・ｄ）和２９３．７ｍｇ／（ｍ２・ｄ）后开低，此时氮由释放转化为吸附．至试验后期，沉积物释始下降，在第１２ｄ达到０ｍｇ，（ｍ２・ｄ），此时由释放转放与吸附达到一种平衡，此时释放速率趋于稳定．为吸收转化，并在培养２５ｄ后逐渐稳定，趋近于Ｏ而硝态氮（ＮＯｆ．Ｎ）在培养过程中，除初期几天ｍｇ／（ｍ２・ｄ），表明底泥中氨氮的释放、吸附及氨氮的有少量释放外，其余大部分时间均表现为吸收状态，硝化反应之间达到了一种动态平衡．高溶氧时，硝态见图２（ｂ）．分析其原因可知：上覆水中硝态氮的含氮的累积释放量（见图４）在培养的前１９ｄ呈上升趋万 方数据环境科学２８卷势，在第１９ｄ达到最大后逐渐趋于稳定．硝态氮在培养前２０ｄ以４００Ⅱ彬（ｍ２・ｄ）较高的释放速率进行释放，２０ｄ后释放速率急剧下降，在ｏｍ∥（ｍ２・ｄ）左右徘徊，直至培养结束．在厌氧状态（０．０ｎ彰Ｌ＜ＤＯ＜０．５ｍｇ／Ｌ）培养前期，氨氮的累积释放量曲线（见图３）呈现３个阶段（以竹辉河为上覆水体的培养试验来说明）：前６ｄ，Ｎ村一Ｎ的释放速率较快，累积释放量急速上升．这主要归因于沉积物．水界面的扩散作用．由图３（ｂ）可计算出此阶段的线性表达式为：一口一好氧（９．Ｏｍｏ＜ｌＯ．ｏ）一奉一厌氧渺ｑ）ｏ＜ｏ．５）∞Ｏ＇一Ｖ一自然（１．旧。鹉．０）啪瑚姗：’艮瑚｝．．嚣《：：『－争一和一ｔⅦ～Ｂ：港：嫦：锄ｌ竹卯筋。革吾ｄ置啊∞Ｏ导瑚。瑚；燃弋：。三：７扩。ｂ事争■十一０１０２０３０辎礁饔盛量丹疆睡糠糠如０晡藤０：小≥ｊ芝．－曩翳《：．＼．。一刚储默为癸ｒ∥＿一童庆一ｒ一彩渤彤∞加。渤枷枷啪删ｍ姗００’．７＼厂■一一１０２０３０培养天数，ｄ培养天数，ｄ图中实线为释放率（左ｙ轴），虚线为累积释放量（右ｙ轴）图３不同溶解氯水平对上覆水体中铵态氮释放的影响Ｆｉｇ．３Ｉｒｌｎｕｅｎｃｅ０ｆｄｉⅡｂｒｅｎｔ１ｅｖｅｌｏｆＤＯｏｎｔｈｅｒｅｌｅａ∞ｏｆ嘲ｍｏＩｌｉａｃａｌｎｉｔ‘０９ｅｎｉｎｏｖｅｄｙｉ“ｇ啪瑚姗枷瑚一一一口一好氧（９．Ｏ如Ｏ＜１００）（ａ）以外城河水为上覆水一＋（ｂ）以竹辉河水为上覆水柏加。一如∞ｍ．－：冒！二囊：！一！…～吾…－橱一一…量口．口“晷～口。。口…一日…一昱ｍｍ姗：ｑ咫矿抟≮罗Ｖ。。’珊郴枷｛号：铘加踟ｌＯ２０３０渤删培养天数，ｄＯ１０２０３０培养天数，ｄ图中实线为释放率（左ｙ轴），虚线为累积释放量（右ｙ轴）图４不同溶解氧水平对上覆水体中硝态氮释放的影响Ｆｉｇ．４ＩＩｌｎｕｅｎｃｅｏｆｄｉ仃ｅｒｅｍｌｅｖｅｌｏｆＤＯｏｎｔｈｅｒｄｅａｓｅ０ｆｎｉｔ阳ｔｅｉｎｏｖｅｒｌｙｉ“ｇ），＝Ｕ．‘７ｌ戈＋Ｏ．１２５８（Ｒ２＝０．９６７０，ｐ＜０．０５）（Ｒ２＝０．９７７０，ｐ＜０．０５）此时上覆水Ｎ町．Ｎ浓度增加的途径主要有２个：①沉积物表层有机物的分解产物直接进入上覆水体；第６—１４ｄ，随着间隙水与上覆水浓度差的不断缩小，扩散速率逐渐下降，Ｎ町一Ｎ累积释放量增加速度减慢，此阶段的线性表达式为：ｙ＝Ｏ．６６９２戈一Ｏ．１１７②沉积物内部有机质分解释放的Ｎ町．Ｎ部分进入间隙水，再经扩散作用进入上覆水．硝态氮的释放速率与累积释放量（见图４）曲线也呈现相似变化趋势：２次上升２次下降，前１０ｄ，硝态氮释放速率较快，这归因于沉积物一水界面的扩散作用；第１０～２０ｄ期间，释放速率与累积释放量均急剧下降，并由释放转为吸收，这可能与反硝化作用有关；第２０—４５（Ｒ２＝０．９７５３，ｐ＜０．０５）１４ｄ以后，Ｎ瞰．Ｎ的累积释放量几乎呈线性增加，并逐渐趋于稳定，此阶段的线性表达式为：’，＝０．５７２算＋１５．８６５万方数据 １期蒋小欣等：城市重污染河道上覆水氮营养盐浓度及ＤＯ水平对底质氮释放的影响９１ｄ，二者又有所回升，但幅度较小并趋于稳定，累积释放量总体仍处于吸收状态．自然状态下（１．０ｍｇ／Ｌ＜ＤＯ＜３．０ｌｎ∥Ｌ），培养前期氨氮释放速率及累积释放量的变化趋势与厌氧状态下相似，后期与好氧状态下相似（见图３）．而硝态氮的释放速率与累积释放量的变化趋势恰好相反（见图４），前期与好氧状态相似，后期与厌氧状态相似，不再详加讨论．外城河水为上覆水时，氨氮和硝态氮的释放速率和累积释放量，如图３（ａ）、图４（ａ），在厌氧、好氧和自然条件下，其变化规律与以竹辉河水为上覆水体，见图３（ｂ）、图４（ｂ）的变化规律基本一致，但数值不同．由此可见：溶解氧水平对底质中氮化合物的释放规律有较大影响，并呈非线性影响；而上覆水体中氮化物的浓度不会影响其底质的释放规律，但影响其释放速率和释放量的大小．３讨论根据底泥及上覆水体中氮化物浓度通量来推断，无论溶解氧水平如何，底泥中的氮化合物初期都会向上覆水体进行释放，但氮化合物不同形态在不同溶解氧水平下，呈现出不同的变化规律．在好氧水平（ＤＯ＞９．０ｍｇ／Ｌ）下，硝化细菌能够将水体中大部分氨氮转化为硝态氮，使得底泥向上覆水体释放氨氮的作用受到一定抵消，水体中氨氮浓度的升高不明显；在硝化作用强烈时会出现水体中氨氮浓度不升而大幅下降的情况（图３），同时使水体中硝态氮浓度升高（图４）．试验发现，在保证上覆水体中ＤＯ＞９．０ｍｇ／Ｌ时，由于底泥释放与硝化作用同时发生，水体中硝态氮呈现持续增长趋势．当溶解氧水平Ｄ０＜ｏ．５ｍｇ／Ｌ时，底泥开始向上覆水体释放氨氮，导致水体中氨氮浓度升高（见图３），水体呈现出厌氧状态，反硝化作用开始进行，微生物利用硝态氮中的氧进行代谢，导致上覆水体中硝态氮浓度降低，随着时间的推移，水体中硝态氮浓度趋于稳定，这说明底泥释放与反硝化作用达到平衡．同时，有机物矿化速率比好氧条件下慢，沉积物中的Ｎ大部分以Ｎ瞄一Ｎ形态溶出¨０’¨ｏ．由于厌氧微生物对Ｎ的需求量小，以ＮＨ０一Ｎ形态释放的无机氮通常比好氧条件下多¨引．所以，抑制底泥向上覆水释放氮化合物，保持适当的溶氧水平是必要的．４结论（１）氮营养盐含量低的上覆水体有利于底质中万 方数据氮营养盐特别是氨氮的释放，相反，则不利于氨氮释放．故当营养盐含量较低的外城河水进入古城区河道时，有可能引起内城河道中底泥氨氮的大量释放，这种情况在调水过程中更为明显．（２）溶解氧是控制底泥氮释放规律的重要因素，其对氮释放规律的影响呈现非线性．厌氧条件有利于沉积物中的氨氮释放，好氧则对其释放产生抑制；溶氧对硝态氮释放规律的影响与氨氮正好相反．故当城市河道两侧污染源控制达到一定程度后，通过保持河道水体中适当的溶解氧可有效抑制沉积物中氨氮等的释放．（３）溶解氧水平对底泥中不同氮化合物的释放规律有较大影响；而上覆水体中营养盐氮的浓度（营养水平）不会影响其底质的释放规律，但影响其释放速率和释放量．参考文献：［１］ｓｐ蚰Ｄ．Ｖａ五ａｔｉｏｎ０ｆｎｕｔｒｉｅｍｓｔｏｃｋｓｉｎｔｈｅ鲫ｐｅ击ｃｉａｌ∞ｄｉＩ舱ｎｔｓ０ｆｔ１１ｅＩ丑ｌ【ｅＧｅｎｅｖａｆｒｏｍ１９７８ｔｏ１９８８［Ｊ］．ＨｙｄＩｏｂｉｏｌｏｇｉａ，１９９０，加（７）：１６ｌ～１６６．【２ＪＢａｕｄｏＲ，Ｇｉ唧ＪＰ，咖ｎｔａｕＨ．ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ：ｃｈｅＩＩｌｉｓｔｒｙａｎｄｔｏｘｉｃｉｔｙｏｆｉｎｐｌａｃ８ｐｏｌｌｕｔａｎｔ８［Ｍ］．Ｍｉｃｈｉ群ｍ：Ｌｅ诵ｓ晌ｉｓ｝ｌｅｒｓ，１９９０．１３０一１４４．［３］尹大强．环境因子对五里湖沉积物磷释放的影响［Ｊ］．湖泊科学，１９９４，６（３）：２４０—２４４．［４］范成新．涌湖沉积物理化特征及磷释放模拟［Ｊ］．湖泊科学，１９９５，７（４）：３４ｌ～３５０．［５］李文红，陈英旭，孙建平．不同溶解氧水平对控制底泥向上覆水体释放污染物的影响研究［Ｊ］．农业环境科学学报，２００３，２２（２）：１７０～１７３．［６］范成新，相崎守弘．好氧和厌氧条件对霞浦湖沉积物一水界面氮磷交换的影响［Ｊ］．湖泊科学，１９９７，９（４）：３３７。３４２．［７］濮培民，王国祥，胡春华，等．底泥疏浚能控制湖泊富营养化吗？［Ｊ］．湖泊科学，２０００，１２（３）：２６９—２７９．［８］李文红，陈英旭，孙建平．疏浚对影响底泥向上覆水体释放污染物的研究［Ｊ］．农业环境科学学报，２００３，２２（４）：４４６—４４８．［９］国家环境保护总局水和废水监测分析方法编委会．水和废水监测分析方法［Ｍ］．（第四版）．北京：中国环境科学出版社，２００２．１１０ｊＭ００ｒｅＰＡ，ＲｅｄｄｙＫＲ，ＧｒａｅｔｚＤＡ．Ｎｕ岫ｅｎｔｔｍｎｓｆｏｍｌｚｔｉｏｎｓｉｎｓｅｄｉｍｅｎｔａｓｉＩｌｎｕｅｎｃｅｄｂｙｏｘｙｇｅｎｓｕｐｐｌｙ［Ｊ］．Ｊ．Ｅｎｖｉｍｎ．ＱｕａＩ．，１９９２，２１：３８７～３９３．［１１］金相灿，屠清瑛．湖泊富营养化调查规范［Ｍ］．（第二版）．北京：中国环境科学出版社，１９９０．［１２］吴群河，曾学云，黄钥．溶解氧对河流底泥中三氮释放的影响［Ｊ］．环境污染与防治，２００５，２７（１）：２１～２４．
