劉志剛

(安徽省城建設計研究院安徽省安徽合肥 230001)

南淝河內(nèi)源污染氮、磷釋放規(guī)律及生態(tài)清淤模式

劉志剛

(安徽省城建設計研究院安徽省安徽合肥 230001)

底泥氮、磷釋放影響因素很多,本文通過南淝河底泥柱狀芯樣室內(nèi)模擬實驗,探討了氮磷釋放模型，分析了合理的清淤深度，通過取樣分析研究了清淤對水體生物的影響，并提出了底泥生態(tài)清淤模式。

生態(tài)清淤;設計;模式

內(nèi)源污染已經(jīng)成為一個威脅人類及環(huán)境健康的全球性問題。根據(jù)美國EPA的統(tǒng)計，全美10%的底泥已經(jīng)足以對魚類及食用魚類的人和野生動物構成威脅。南淝河源于江淮分水嶺東南側，是巢湖的入湖河流。南淝河水的生態(tài)惡化和破壞嚴重影響生活生態(tài)環(huán)境，制約著當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。因此城市中小河流環(huán)境治理勢在必行，而城市中小河流底泥有效清淤是其重要的一環(huán)。

1 底泥氮和磷釋放規(guī)律分析

（1）底泥采樣點的選取

南淝河中段南淝河污水泵站的排污口附近確定采樣點進行采樣。

（2）靜態(tài)模擬實驗

靜態(tài)模擬實驗是在高度為1m，直徑為10cm的PVC管中進行，實驗裝置如圖1。

圖1 靜態(tài)模擬實驗裝置圖

（3）實驗結果分析

I沉積物中磷釋放風險評價

沉積物共28個樣的Qmax、DPS及PSI數(shù)據(jù)見表2-5。

表1 示范段表層沉積物的理化性質

結合上表及示范段實際富營養(yǎng)發(fā)生情況，將南淝河表層沉積物磷釋放誘發(fā)富營養(yǎng)化風險的評價等級分成高度風險（ERI>25）、較高風險（20

從表2-6可見供試表層沉積物磷釋放風險指數(shù)ERI屬高度風險區(qū)的有13個，占到總量的54.17%；較高風險的有3個，占總量的比重為12.50%；中度風險為7個，占總量的29.17%，而所有樣中屬于較低風險僅有一個，且最大值56.93%出現(xiàn)在位于清Ⅰ沖、清Ⅱ沖附近的10號采樣點。最小值則出現(xiàn)在15號采樣點?？傮w看來，南淝河表層沉積物磷釋放誘發(fā)富營養(yǎng)化的風險處于高度風險范圍。

II氮磷釋放模型

由圖2可以看出:河岸、河中心不同深度柱樣底泥中NH4-H,DTP初始均有劇烈的釋放，釋放曲線幾乎呈直線上升，稍后呈現(xiàn)出波動狀態(tài)?？傮w而言，大多數(shù)NH4-H,DTP釋放曲線在5天后進入釋放-吸附動態(tài)平衡。

圖2 河岸及河中部三層底泥DTP和氨氮釋放量比較

河岸、河中部底泥氨氮釋放方面：河岸、河中部不同柱樣底泥氨氮釋放量均是中層最大，兩頭較小。這種底泥釋放差異可能與底泥中氨氮含量的梯度有關。通過底泥靜態(tài)模擬實驗得到的氨氮釋放規(guī)律和前期測得的底泥中總氮的含量相符合。

表2 表層沉積物ERI分布表

河岸、河中部底泥DTP釋放方面：河岸，河中部不同柱樣底泥DTP釋放量也是中層最大，兩頭小。這種底泥釋放差異可能與底泥中DTP含量的梯度有關。

表3 實驗柱樣河岸、河中部不同深度底泥NH 4+-N、DTP釋放速率[mg/(m2.d)]

表4 不同清淤深度的污染負荷削減率

通過表3，可以發(fā)現(xiàn)，無論是河岸還是河中部，河中底泥中層氨氮，溶解性總磷的釋放速率最高，且氨氮的釋放速率比DTP的釋放速率高出很多。且河中部氨氮（NH4+-N）和溶解性總磷（DTP）的釋放速率高于河岸。

通過表4，可以發(fā)現(xiàn)，如果河岸清淤到20cm的深度，污染負荷不但沒有削減，反而有所上升，如果清淤到40cm，氨氮的污染負荷將會削減51.32%，溶解性總磷污染負荷將會削減26.31%，初步可以確定河岸和河中部清淤到40cm左右是合適的。

2 清淤深度綜合評價

如上文所敘，根據(jù)E/C模型確定此次清淤深度為40-60cm，而依據(jù)氮磷釋放模型計算出的削減率確定河岸和河中部清淤到40cm左右是合適的。綜合確定南淝河示范工程的清淤深度確定平均深度為44cm。此研究提出的E/C模型和氮磷污染釋放模型能夠為相關其他的河道清淤工程提供相應的研究基礎和范本。

3 底泥生態(tài)清淤模式建立

底泥生態(tài)清淤是一種對內(nèi)源污染釋放較強的區(qū)域和相應深度淤泥予以清除、能快速除去累積在沉積物中的污染的易位控制技術。然而，從單一最大程度清除內(nèi)源污染目標出發(fā),很可能帶來成本、生態(tài)破壞等其它次生問題，所以與清淤效果最為密切的最佳清淤深度優(yōu)化及確定，對生態(tài)清淤是十分必要的。

生態(tài)清淤是工程、環(huán)境、生態(tài)相結合的復雜系統(tǒng)工程技術。其目的是通過清淤有效的去除河流底泥所含的污染物，減少內(nèi)源污染，最大限度修復城市河流生態(tài)系統(tǒng)，為外源污染控制后城市中小河流自凈系統(tǒng)的建立創(chuàng)造條件。為此除考慮上述關鍵技術外，還需考慮更多的其他因素，因此制定以改善水環(huán)境為目的的生態(tài)清淤模式。

表5 生態(tài)清淤模式

根據(jù)示范工程確定生態(tài)清淤模式控制指標如下表：

表6 生態(tài)清淤模式過程控制指標

通過研究提練清淤核心指標，形成以生態(tài)清淤技術為核心、智能探測儀為重點的集成生態(tài)清淤模式。

4 結語：

論文通過室內(nèi)模擬實驗,系統(tǒng)研究了湖泊底泥氮、磷釋放規(guī)律,并綜合不同疏浚深度底泥氨氮、總磷室內(nèi)長期釋放實驗結果及底泥環(huán)保清淤深度磷的形態(tài)確定法,確定了南淝河東南湖底泥環(huán)保清淤深度。除考慮上述關鍵技術外，還需考慮更多的其他因素，從而制定以改善水環(huán)境為目的的生態(tài)清淤模式。

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項目資助：受國家水體污染控制與治理科技重大專項資金資助（2008CX07316-004）

劉志剛（1983-）男，安徽懷寧人，工程師。