1、 毕业设计文献综述 海洋科学 河流底泥氮磷释放规律及其对环境清淤的影响研究 1.国内外研究动态 随着人类对环境资源开发利用活动日益增加，特别是进入本世纪以来，工农业生产大规模地迅速发展，工业化带来了“城市化”现象，使得大量含有氮、磷营养物质的生活污水排入附近的湖泊，水库和河流，增加了这些水体的营养物质的负荷量，为了提高农作物产量，施用的化肥和牲畜粪便逐年增加，经雨水冲刷和渗透，进入水体的营养物质不断增多，以上这些人为因素的影响，极大地减少了水体由贫营养向富营养过渡所需要的时间，国内外的现状调查结果表明，在全球 范围内 30 40的湖泊和水库遭受不同程度富营养化影响，我国近年来湖泊富营养化呈发展
2、趋势，从 20 世纪 80 年代后期的 41上升到 90 年代后期的 77，水库富营养化问题也较严重，处于富营养状态的水库个数和库容分别占所调查水库的 30 8和 11 2，总体而言，水体发生富营养化的程度和范围呈发展趋势，城市湖泊及邻近城镇的水库水体富营养化程度较高，湖泊和水库等相对静止的水体发生富营养化现象重于河流，但河流富营养化问题也不容轻视，富营养化已成为世界范围内水环境保护中的重大环境问题。 水体富营养化是发生藻类污染的 直接原因。近年来由于污染造成的环境恶化逐步加重，水体藻类污染的程度也逐年加深。赤潮或水华（ Red tide or Bloom）在全球范围内频繁出现是藻类污染程度加
3、深的直接反映。我国在 1933 年到 1979 年的 46 年中仅发生过 12 次赤潮，而 1990 年到 1994 年的 5 年中就发生了 139次赤潮，藻类污染灾害日趋严重，主要湖泊富营养化问题突出。 目前出现了一种各地纷纷出台禁磷措施和法规的 “一边倒 “现象，一时含磷洗涤剂变成了瘟神，这种盲目的现象对行业和国家的发展并非一件好事。客观地分析我国水体富营养化现状，跟踪 “禁磷 “实施效果，提出适合于我国国情的解决措施和办法，已迫在眉睫。 2.引言 水资源是一种稀缺的经济资源和重要的战略资源，是整个国民经济和人类生活的命脉。水对人的生命和健康至关重要，获得安全饮用水是人类生存的基本需求。科
4、学研究表明，人体的 59 66%是由水组成的。要维持人的健康基本需求，每人每天至少要得到 20 升安全饮用水。加上其它日常生活用水，每人每天大约需要 50 升水。目前，全球每六人中有一人不能持续获得安全饮用水。发展中国家 80%的发病及死亡与水有关。在中国，通过饮水发生和传播的疾病就有五十多种。要减 少疾病，提高健康水平，最行之有效的措施就是使所有人得到安全的饮用水和合格的卫生条件。 进入 20 世纪以来，人口剧增，经济发展迅速，在对水的需求量大幅增加的同时，水体污染越发严重，许多国家和地区出现淡水资源危机。水污染的控制和解决已经成为人类亟待解决的重要问题之一，水质问题正在成为全球关注和研究的
5、焦点问题。因此，合理进行水质调查和评价、实施水环境规划管理并进行水污染综合防治己成为亟待完成的重要任务之一，而水质的评价和预测则是这些任务顺利实现不可或缺的基础工作，是具有普遍意义的一项重要内容。 富营养化会影响水体的 水质，会造成水的透明度降低，使得阳光难以穿透水层，从而影响水中植物的光合作用，可能造成溶解氧的过饱和状态。溶解氧的过饱和以及水中溶解氧少，都对水生动物有害，造成鱼类大量死亡。同时，因为水体富营养化，水体表面生长着以蓝藻、绿藻为优势种的大量水藻，形成一层“绿色浮渣”，致使底层堆积的有机物质在厌氧条件分解产生的有害气体和一些浮游生物产生的生物毒素也会伤害鱼类。因富营养化水中含有硝酸
6、盐和亚硝酸盐，人畜长期饮用这些物质含量超过一定标准的水，也会中毒致病。 在形成 “绿色浮渣”后，水下的藻类会因照射不到阳光而呼吸水内氧气 ，不能进行光合作用。水内氧气会逐渐减少，水内生物也会因氧气不足而死亡。死去的藻类和生物又会在水内进行氧化作用，这时水体也会变得很臭，水资源也会被污染的不可再用。 舟山市作为浙江省的海岛城市，具有得天独厚的渔业地理优势，加上社会各界专家学者们的研究成果，使得舟山在浙江省的渔业市场上占有重要的地位。本文以残余饵料中的氮磷为研究对象，选取舟山市渔业用饵料为材料，展开对氮磷元素的测定，以及对环境影响的评估。 3.实验内容 3.1 采样 用自制 PVC 管采样器（长两
7、米，内径 5cm）分别 在如图 13 个点取样，由 于各点淤泥深度不一，所以以采样器接触到河底硬面为 止样品采集后现场去除碎石，杂物，混合均匀，迅速装入采样袋，而后放入不 透光密闭容器中中，回到实验室贮存于 4oC 冰箱中留用。装进采样袋密封带回 实验室经行监测。 3.3 实验材料与内容 3.3.1 材料： 底泥：采样时间是于 2009 年 4 月 14 日无风下午进行取样。采样管为长度为 1500mm、直径为 60mm,有效采样深度为 80 cm PVC 自制采样管，弃去其中石块、动植物残体、塑料等杂物，混合均匀，滤去间隙水。真实河水：采样时间同底泥。用有机玻璃采样器采集底泥表 层水，经 0
8、.45mm 的微孔滤膜过滤后供实验中使用。 室内试验装置 :采用口径 d = 10 cm , h = 50 cm 的 1000ml 量筒。量筒放在阴暗处，以免在阳光的作用下，水中的藻类产生光合作用，从而对监测结果产生影响，在量筒中加入 200ml 沉积物 ,并以虹吸法小心加入 800ml经过滤的水样 (约 36 cm) ,泥水体积比为 1 4。 3.3.2：内容和条件 (1)DO 水平控制：以上覆水体，分别在高溶解氧（ 6.3DO7.4 ）、缺氧 (1.8DO2.3)、低溶解氧（自然）状态 (2.8DO3.6)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
9、保持在 6.3 7.4mg/L 之间；缺氧状态先在上覆水中通氮气一小时左右，然后将量筒密封，溶解氧控制在2.3mg/L 以下（实测 1.8DO2.3）；低溶解氧状态将容器敞口，并放置在通气状况较好的地方遮光培养。 (2)上覆水的影响 : 上覆水 (pH=8.1， T=20oC， DO=2.9)一种是真实的河水：另一种为蒸馏水。 (3)pH 水平控制：直接取新鲜泥样 200ml，加入 800ml 自来水为上覆水体，用稀 HCl 或稀 NaOH 调节 水的 pH值，使其分别为 5、 7.4、 9。每种做三次重复。通过虹吸法每次吸取 100ml 水样进行 TP、 TN、 NH3-N、 NO3、 -N
10、 的监测。 (4)温度控制：试验材料为南淝河底泥和蒸馏水。直接取 100 毫升蒸馏水为上覆水体，在恒温箱中 5、20与 30 3 个温度条件下静置培养。每种做三次重复。离心，过滤后，测定水中的 TP、 TN、 NH4+-N、 NO3-N 含量。 3.3.3 实验方法 (1) 取样频次 将装柱培养水样先稳 1d ,第 2 到第 8 d ,每两天取一次样 ;第 11 22 d ,每 3 d 取 1 次样直到第 23 d。 (2) 指标分析 从取样口取 100ml 上覆水 ,经 0.45 m 玻璃纤维滤膜过滤 ,测定其可溶性氨氮（ NH4+-N）、硝态氮（ NO3-N）、 DO 等指标 .取样后 ,
11、向培养容器中补入 100ml 备用水样 . (3) 分析方法 水样测定方法： NH4+-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。 (4)数据处理 底泥氮化合物的累积释放量计算公式如下 式中 , R 为底泥氮磷化合物的累积释放量 (mg) ; V 为反应装置中剩余水样的体积 (L) ; C0 为初始营养物的浓度 (mg/L) ; Vi 为每次采样量 (L) ; Cn、 Ci 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。 4.底泥氮和磷释放对水
12、环境影响及环境清淤深度的初步研究 4.1 实验材料与方法： 4.1.1 底泥采样点的选取 过前期不同研究河段的底泥及水样氮磷含量的测定发现，河流中段的污染是造成南淝河该实验段的主要原因。实验段前段污染较小，越趋近于中段污染有逐步加大的趋势，而从中段到末段的测定数据可以发现，中段 直到末端的河水及底泥氮磷含量确有逐步减弱的趋势。由此可以看出，如果能解决好中段的污染问题，该实验段的污染状况将得到重大改观。而在南淝河在实现完全截污的情况下，河水的环境质量依然不能达到理想的效果，所以可以判定，对该段底泥的清淤势在必行。所以在南淝河河中段南淝河污水泵站的排污口附近的 8 号采样点进行采样。 4.1.2
13、底泥采样方法与过程 采样器为自制的真空原理采样器，采样管长度为 1500mm、直径为 100mm,有效采样深度为 60 cm。按从上到下每隔 20cm 现场切割 ,将泥样完整装入静态模拟柱模拟表层泥的释放，去 除上层 20cm 后将剩下的 40cm 装入柱状样的模拟中层泥释放，将去除上层 40cm 底泥后将剩下的 20cm 底泥装入柱状样的模拟底层泥释放。底泥分层后迅速装入密封采样袋，带回实验室。用密封的 25L 水样桶现场采河水带回。 4.1.3 静态模拟实验 静态模拟实验是在高度为 1m，直径为 10cm 的 PVC 管中进行，如图。在柱状 PVC 管底部放置已在现场切割好的 20 cm
14、厚的底泥，并在底泥上设置了上覆水。试验用上覆水水样和底泥样取自来水，底泥为黑色、微臭。试验开始后，在第 0 d、 1d、 5 d、 8 d、 11d、 15 d、 19d、 24 d、 29 d， 34d， 39d， 44d， 54d，59d，分别用由 PVC 管的取样口中上覆水中取水样 50ml 分析氨氮和总磷，取样完在上柱中加蒸馏水 50ml。 4.1.4 分析方法 总磷采用钼锑钪分光光度法，氨氮采用纳氏试剂法测。 4.2 小结 本章通过底泥氮和磷释放对水环境的影响以及南淝河 8 号采样点附近岸边、河中部底泥环保清淤深度确定的研究，得出如下结论 : 在所选取具有代表性采样点上的底泥进行底泥
15、静态模拟实验后，可以发现无论是在河岸还是在河中部，底泥的中层的氨氮（ NH4+ N） 和溶解性总磷（ DTP）的释放速率和释放量均是最大的。实施清淤的深度必须超过中层或者全部清除才能达到目的。 二 参考文献 1 李作泳 , 邓新民 , 洪继华 . 主量分析法用于湖泊富营养化评价的相互比较闭 J. 环境科学学报 ,1990,10(3):311-317. 2郭培章，宁群，中外水体富营养化治理案例研究 ， 2005-10-13 3胡梦红，水产养殖造成的水体氮磷污染， 2006-11-15 4仓萍萍，杨德利，淡水养殖环境成本核算中氮磷污染估算， 2008-07-28 5段学华 ; 何立红 ; 李春燕
16、， 期刊 能源与环境 ， 2010-08-30 6谢航 ; 邱宏端 ; 王秀彬 ; 陈冬花 ， 地衣芽孢杆菌降解水产养殖中残余饵料的特性研究 ， 2008-09-25 7陈颖 ; 赵磊 ; 杨勇 ; 孙春元 ; 张晓岚 ， 海河流域水稻田氮磷地表径流流失特 征初探 ， 期刊 农业环境科学学报 2011-02-20 8袁文权 ; 张锡辉 ; 张丽 萍 ， 不同供氧方式对水库底泥氮磷释放的影响 ， 期刊 湖泊科学 ， 2004-03-05 9孙铭 ,河流底泥氮磷释放规律及其对环境清淤的影响研究 ,硕士 合肥工业大学 , 2010-04-22 10周扬屏 ,南湖疏浚后底泥氮、磷释放规律研究 ,硕士
17、河海大学 ,2005-05-01 11胡雪峰 ; 高效江 ; 陈振楼 ,上海市郊河流底泥氮磷释放规律的初步研究 ,期刊 上海环境科学 ,2001-02-15 12范成新 ; 张路 ; 杨龙元 ; 黄文钰 ; 许朋柱 ,湖泊沉积物氮磷内源负荷模拟 , 期刊 海洋与湖沼 ,2002-07-30 13吴春笃 ; 王悦 ; 韩建刚 ; 赵如金 ; 汪松美 ,北固湿地底泥氮磷释放特征初 步研究 期刊 环境科学与技术2008-04-15 14林玉海 ; 王楠 ; 赵秀兰 ; 何丙辉 ,三峡库区澎溪河流域消落区土壤氮磷释放研究 期刊 水土保持学报 2010-04-15 15陈轶 ; 员建 ; 苑宏英 ; 张
18、浩 ; 孙力平 ,酸碱环境对剩余污泥水解酸化过程中 NH_4+-N、 PO_4(3-)-P 释放的影响 ,会议 2008 年全国给水排 水技术交流会暨全国水网理事会换届大会论文集 ,2008-09-01 16胡刚 ; 王里奥 ; 袁辉 ; 包亮 ; 欧阳鸥 ， 三峡库区消落带下部区域土壤氮磷释放规律模拟实验研究 期刊 长江流域资源与环境 ， 2008-09-15 17林建伟 ; 朱志良 ; 赵建夫 ; 詹艳慧 ， 无机盐改性对沸石覆盖技术控制底泥氮磷释放的影响研究 期刊 湖泊科学 ， 2007-01-06 18刘庆 ， 南四湖及其入湖河流底泥氮磷释放及其影响 因素的研究 硕士 山东大学 ， 2
19、009-10-01 19Yu.M.Naslednikov V.D.Khoruzhii V.V.Styrov B.G.Urusov Yu.A.Sivov ， Spectral-kinetic laws of the radical-recombination luminescence of crystal phosphors activated by manganese ， Soviet Physics JournalVolume 14, Issue 11, 1971 -11, Page 1470-1474 20PingZhou Z.L.Wang Y.Z.Xu LeiZhang Y.B.Wang
20、 Uranyl luminescence decay in phosphoric acid solution， Journal of Radioanalytical and Nuclear ChemistryVolume 175（ 2）， 1993 -2： 81-94 21p-dInteraction in amides of phosphorous acidBulletin of the Academy of Sciences of the USSR, Division of chemical scienceVolume 18, Issue 11, 1969 -11, Page 2429-2
21、432 R.G.Kostyanovskii I.A.Nuretdinov N.P.Grechkin I.I.Chervin 22Reaction of N-methylolphthalimide and N-methylolbenzamide with ester-amides and amides of phosphorous acid， Bulletin of the Academy of Sciences of the USSR, Division of chemical scienceVolume 23, Issue 9, 1974 -9, Page 1993-1996B.E.Ivan
22、ov S.V.Samurina S.S.Krokhina N.P.Anoshina 23Kinetics of radical-recombination luminescence of crystal phosphors under excitation by atomic nitrogenSoviet Physics JournalVolume 16, Issue 8, 1973 -8, Page 1108-1112B.G.Urusov V.V.Styrov V.A.Sokolov 24Formation of elementary phosphorus during the action of hydrogen and organic vapors on a catalyst of phosphoric acid on activated charcoal， Bulletin of the Academy of Sciences of the USSR, Division of chemical science， Volume 8, Issue 8, 1959 -8, Page 1452-1452， A.A.Balandin M.B.Turova-Polyak G.I.Levi L.A.Kheifits
