巢湖底泥营养盐释放通量的研究

摘要

本试验通过采集南淝河巢湖入湖区原柱状样底泥，在实验室中进行静态及动态模拟，考察该区域底泥对磷的释放规律。本试验比较扰动强度、上覆水初始磷浓度等对底泥磷释放规律的影响，计算不同条件下底泥的磷释放速率，并结合去年夏季巢湖的风速等情况，最终计算出去年夏季南淝河巢湖入湖区的底泥营养盐的释放通量。试验结果表明：(1)扰动对底泥中的磷释放影响很大。试验开始时，上覆水中的PO43--P先被底泥吸附，然后逐渐开始释放。在四种扰动状态下，底泥中PO43--P的累积释放量基本上随着时间的延续呈直线上升型，且符合动态条件下底泥中磷的释放量大于静态条件下的释放量的规律。(2)上覆水中的初始磷浓度对底泥磷的释放有较大的影响。上覆水中的磷浓度与底泥中的磷含量是存在一定的平衡关系的，在两者之间有一个临界值，当小于临界值时，底泥会吸附水体中的磷，反之则将底泥中的磷释放到水体中，以便维持沉积物-水界面体系中的磷平衡。此外，用蒸馏水做为上覆水进行模拟试验是不严谨的，会导致试验结果与实际湖水的差异较大。(3)柱状芯样法基本不破坏底泥的性状，可在实验室条件下模拟多种控制条件。本试验在实验室中模拟静态和动态两种条件下磷的释放，用以研究底泥中磷的释放规律。静态模拟试验结果显示，PO43--P的平均释放速率与初始上覆水磷浓度之间并没有显著的线性相关。其在在上覆水初始磷浓度与间隙水中的相同时，PO43--P的平均释放速率最大，为15.98mg/(m2·d)，是上覆水不含磷的4.4倍、磷浓度为0.103mg/L的2.5倍，以及磷浓度为0.218mg/L的1.9倍，而并非是单纯随着上覆水中初始磷浓度的升高而增加；动态模拟试验结果显示，除了上覆水中初始磷浓度，扰动也影响PO43--P的平均释放速率。在本试验中只有当上覆水初始磷浓度为0.218mg/L时，试验柱中底泥的磷释放量才表现出随着扰动强度的增强而增加。当上覆水不含磷时，扰动强度大的试验柱释放的磷反而低于扰动强度适中的，但都明显的高于扰动强度小的试验柱。而当上覆水初始磷浓度分别为0.043mg/L和0.103mg/L时，扰动强度适中的底泥磷释放量与其余两个扰动强度下的相比是最少的，特别是上覆水初始磷浓度为0.043mg/L时，扰动强度小和扰动强度大的底泥磷累积释放量几乎相同。在整个动态模拟试验过程中，底泥基本上都是先吸附水体中的磷然后再表现出对磷的释放作用，且试验结束后试验柱上覆水中的PO43--P浓度均比初始值高，可见最终试验柱中的底泥还是向上覆水中释放了磷。(4)巢湖底泥营养盐释放通量要结合实际情况做出正确的理论计算。由计算结果可知，夏季6月、7月和8月三个月，南淝河巢湖入湖区在完全没有风浪的情况下可释放磷量0.57t/km2;而在实际的有风浪的条件下，该区域的释放磷量为0.71t/km2。可见，静态模拟条件下的磷释放量已经是相当可观的，而动态模拟条件下的磷释放量是十分惊人的。所以，在外源性污染得到控制的情况下，控制底泥中的磷释放才是控制水体污染的关键所在。