渾河沈陽城區(qū)段下游底泥污染物釋放試驗_圖文

1、2010年9月第26卷第5期 沈陽建筑大學學報(自然科學版Jo urnal o f Shenyang Jianzhu U n i v ersit y (N atura l Sc i enceSep. 2010V o l .26,N o.5收稿日期:2010-03-10基金項目:住房和城鄉(xiāng)建設部基金項目(2008-k7-15作者簡介:潘俊(1962 ,男,教授,博士,主要從事水污染防治與修復方面研究.文章編號:1671-2021(201005-0976-05渾河沈陽城區(qū)段下游底泥污染物釋放試驗潘 俊1,左 悅1,李 慧1,周立冬2(1 沈陽建筑大學市政與環(huán)境工程學院,遼寧沈陽110168; 2

2、沈陽市法庫縣司法局,遼寧沈陽110400摘 要:目的研究溫度及p H 值對底泥污染物釋放的影響,分析渾河沈陽城區(qū)段下游底泥污染物的釋放規(guī)律.方法采用渾河沈陽城區(qū)段下游四個斷面底泥進行靜態(tài)試驗,分析靜止狀態(tài)、不同溫度、不同p H 值下底泥污染物(COD Cr 和NH +4-N 的釋放規(guī)律.結果靜止狀態(tài)下,鐵路大橋斷面底泥COD Cr 和NH +4-N 釋放量最大,公相屯斷面最小;30 時比4 時各斷面底泥COD Cr 和NH +4-N 釋放量大、釋放速率快;pH 值為10比p H 值為4更易于底泥污染物COD Cr 和NH +4-N 的釋放.結論底泥污染物釋放與底泥污染程度有關,污染程度越高則釋

3、放能力越強;水溫高促進底泥中C OD C r 和NH +4-N 的釋放,水溫低抑制底泥中COD Cr 和NH +4-N 的釋放;酸性條件與堿性條件比較,堿性條件能促進底泥中C OD C r 和NH +4-N 的釋放.關鍵詞:渾河沈陽城區(qū)段下游;底泥污染物釋放;COD C r ;NH +4-N 中圖分類號:X 522 文獻標志碼:AExperi m ent al St udy on Cont a m inated Sedi m ent Releasi ng i nDo wnstrea m of the Hunhe River of She nyangPAN Jun 1,ZUO Yue 1,LI

4、Hu i 1,Z HOU Lidong2(1.Schoo l o fM unic i pal and Env iro n m enta lEng i neering,Shenyang Ji anzhu U n i v ersity ,Sheny ang Ch i na ,110168;2.F aku C oun -ty Bureau o f Justi ce ,Sheny ang C hina ,110400Abst ract :The pur po se o f th is study is t o research t h e i n fluence of d ifferent te m

5、peratures and pH va lues on conta m i n ated sedi m ent re l e asing ,and analyze its regu l a ti o ns i n dow nstrea m o f t h e H unhe R iver o f Sheny ang .B y the static experi m ent on conta m i n ated sedi m ent o f fo ur cross sections i n dow n strea m of t h e H unhe R i v er of Shenyang ,r

6、egulati o ns o f conta m i n ated sedi m ent re l e asing w ere analy zed under stationary sta te ,d ifferen t te m peratures and p H va lues .The resu lts are show ed as fo ll o w s .In sta tic state ,t h e re lease values o f COD C rand NH +4-N w ere the greastest i n R ail w ay B ridge section ,a

7、nd w hich w ere the least i n G ongx iang Tuen sec -ti o n .The re lease va lues o f COD C r and NH +4-N i n 30 w ere greater than i n 4 ,and the re l e ase rates o fCOD C r and NH +4-N i n 30 w ere fa ster than i n 4 .The COD C r and NH +4-N i n sed i m ent in pH =10w ere easi e r to re lease than

8、in pH =4.This study clearl y i n d icates that conta m i n ated sed i m ent releasi n g are re -lated to the po ll u tion lev el o f conta m ina ted sed i m en,t the higher leve l o f po lluti o n is ,t h e strong er the ab ilityof relea si n g w ill be .The release of COD C r and NH +4-N i n sed i

9、m en t is prom o ted in the high te m perature and it is i n h i b ited on the contrary cond ition .C o m pari n g different cond itions o f acidic and a l k a li n e ,t h e re lea se o fCOD C r and NH +4-N i n sedi m ent is prom o ted i n the alka li n e conditi o ns .K ey w ords :dow nstrea m o f

10、H unhe R iver in Shenyang ;conta m i n ated sedi m en t re l e asing ;COD C r ;NH +4-N第26卷潘 俊等:渾河沈陽城區(qū)段下游底泥污染物釋放試驗977河流底泥不僅是河流營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)的中心環(huán)節(jié),而且也是營養(yǎng)物質(zhì)的主要蓄積庫.同時它又在一定條件下向上覆水體釋放自身所含有的污染物,造成河流水質(zhì)的二次污染1-2.20世紀70 80年代國際上掀起了研究底泥污染釋放規(guī)律的熱潮,我國自20世紀80年代后期以來才陸續(xù)有了一些研究.多是采用表層底泥異位實驗模擬法,根據(jù)模擬條件可以分為靜態(tài)模擬和動態(tài)模擬3.這類關于底泥的試驗研究可作

11、為定性依據(jù),用于研究底泥釋放與影響因素的關系,分析結果可為河流污染治理的定量研究提供參考.渾河沈陽城區(qū)段下游由于常年接受城市污水排放,其底泥污染較重,對渾河水體影響較大,由此開展該河段底泥污染物釋放規(guī)律的研究對渾河綜合治理具有一定的現(xiàn)實意義.本研究在該河段設立4個取樣斷面(鐵路大橋斷面、南李官斷面、公相屯斷面、謨家堡大閘斷面,采用底泥中具有代表性的特征污染物COD C r、NH+4-N兩個指標,進行底泥污染物不同環(huán)境條件下的污染物釋放靜態(tài)模擬試驗,探明底泥中污染物釋放對上覆水的影響,為改善渾河水質(zhì)及污染綜合治理提供科學依據(jù).1 試驗儀器與方法1 1 試驗儀器及設備W FJ2100型可見光分光光

12、度計、T6新世紀型紫外分光光度計、DNP-9162型電熱恒溫培養(yǎng)箱、冰箱、溫度計、pH計等.1 2 試樣底泥試樣:取自各斷面河床下10c m左右的表層底泥,取樣兩次,混合均勻后裝入塑料袋內(nèi)密封,陰干備用.表1為各斷面底泥試樣中COD C r、NH+4-N的平均含量.上覆水試樣:用塑料瓶取各斷面所對應的河水2L,作為模擬試驗的上覆水.表2為2007年7月取自各斷面水樣的水質(zhì)情況.表1 各斷面底泥試樣中CO DC r 、NH+4-N的平均含量Table1 The av erag e concentrati on o f CO DC r 、NH+4-N i n sedi m en t sa m pl

13、es o f each cro ss s ec tions m g L-1取樣斷面 (CODC r(NH+4-N取樣斷面 (COD C r (NH+4-N鐵路大橋20850275公相屯1376085南李官18320175謨家堡大閘14830205表2 各斷面底泥上覆水試樣水質(zhì)(2007年7月T ab l e2 Q ua lit y o f o ver lay i ng w a ter sa m ples abo ve sed i m ent o f each cro ss sec tions(July2007取樣斷面pH水溫/ (COD C r/(m g L-1 (NH+4-N/(m g L-

14、1鐵路大橋8 025 640 22 28南李官7 825 238 62 12公相屯7 626 039 21 86謨家堡大閘7 826 142 01 941 3 試驗方法取各斷面底泥試樣50g放入500m L的燒瓶中,底泥厚度大約1c m,然后沿燒瓶壁緩慢加入對應斷面的上覆水500m L,使泥水質(zhì)量比為1 10,在操作過程中盡量不要擾動底泥,分別進行上覆水靜止、溫度為30 和4 、p H值為4和10條件下的COD C r和NH +4-N的釋放試驗.COD C r 和NH+4-N含量測定采用 水和廢水監(jiān)測分析方法 中的方法4-5.2 試驗結果及分析2 1 靜止狀態(tài)下底泥的污染物釋放各斷面底泥在上覆

15、水靜止狀態(tài)下,分別測定COD C r和NH+4-N,結果如圖1、圖2所示.圖1 靜止狀態(tài)下底泥釋放CODC r的變化曲線F ig 1 T he v ar i a tion curve s o f CODC rw ith sed i m en t re-l easi ng i n st a ti c sta t e978沈陽建筑大學學報(自然科學版第26 卷圖2 靜止狀態(tài)下底泥釋放NH+4-N的變化曲線F ig 2 T he var iati on curve s o f NH+4-N w it h sed i m ent releasi ng i n sta tic state由圖1可以看出,

16、渾河各斷面底泥釋放COD C r隨時間延長而增大,并在第5天左右達到釋放的峰值,之后釋放速率開始降低并趨于穩(wěn)定.試驗中鐵路大橋斷面底泥對上覆水的影響較大,其上覆水COD Cr增加了90m g/L左右,而公相屯斷面底泥對上覆水影響最小,上覆水COD C r增加了50m g/L左右.由圖2可以看出,各斷面底泥NH+4-N的釋放情況也隨時間的延長而增大,并在達到峰值之后釋放速率開始降低.其中,鐵路大橋、南李官和大閘斷面底泥釋放的NH+4-N對上覆水的影響較大,鐵路大橋斷面上覆水NH+4-N達到最大值5 56m g/L,公相屯斷面底泥釋放NH+4-N量最少,僅使上覆水NH+4-N增加了1 8m g/L

17、.綜上分析,渾河各斷面底泥污染物釋放隨時間變化的趨勢明顯6-7,且底泥污染程度越高釋放能力越強,對上覆水的水質(zhì)影響越大.2 2 溫度對底泥污染物釋放的影響將裝有各斷面底泥及對應上覆水的燒瓶分別放入恒溫培養(yǎng)箱和冰箱的保鮮室內(nèi),使上覆水溫度分別保持在30 和4 ,分別測定COD C r和NH+4-N,結果如圖3、圖4、圖5、圖6所示.由圖3和圖4可知,在30 條件下,各斷面底泥向上覆水釋放COD Cr的峰值出現(xiàn)在第6天左右,其中鐵路大橋、南李官、公相屯和大閘斷面上覆水COD C r的峰值分別為152m g/L、143m g/L、84m g/L和145m g/L,而4 條件下,各斷面上覆水COD C

18、 r在第9天左右才達到最大值,分別為92 4m g/L、84m g/L、62 4m g/L和85m g/L.結 果表明各斷面底泥在溫度高的條件下污染物釋放量和釋放速率都明顯高于溫度低的條件7.4 時上覆水CODC r推遲在第9天左右達到峰值,表明低溫有抑制底泥中COD Cr的釋放的作用,降低底泥中COD C r的釋放量和釋放速率.圖3 30 時底泥釋放CO DC r的變化曲線F ig 3 T he v ar i a tion curve s o f CODC rw ith sed i m en t re-l easi ng i n30圖4 4 時底泥釋放CODC r的變化曲線F ig 4 T

19、he v ar i a tion curve s o f CODC rw ith sed i m en t re-l easi ng i n4圖5 30 時底泥釋放NH+4-N的變化曲線F ig 5 T he va riati on curve s o f NH+4-N w it h sed i m ent releasi ng i n30由圖5和圖6可知,30 時底泥中NH+4-N 的釋放速率與釋放量均大于4 時的情況.30 條件下,各斷面上覆水NH+4-N在第6天左右達第26卷潘 俊等:渾河沈陽城區(qū)段下游底泥污染物釋放試驗979到最大值,分別為7 5m g /L 、6 8m g /L 、

20、5 1m g /L 和6 9m g /L.4 條件下,各斷面上覆水NH +4-N 推遲在第7天左右達到最大值,鐵路大橋、南李官、公相屯和大閘斷面上覆水NH +4-N 達最大值分別為3 95m g /L 、3 82m g /L 、3 5m g /L 和3 8m g /L,這是由于底泥中的硝化、反硝化及溶解氧濃度等因素隨著溫度的不同而相應的改變3,8. 圖6 4 時底泥釋放NH +4-N 的變化曲線F ig 6 T he var iati on curve s o f NH +4-N w ith sed i m ent releasi ng i n 4由此可以看出溫度有抑制或促進底泥中COD C

21、r 和NH +4-N 的釋放的作用,溫度高比溫度低更易于底泥中COD C r 和NH +4-N 的釋放.2 3 pH 值對底泥污染物釋放的影響 向裝有各斷面底泥和與其相對應上覆水的燒瓶中分別加入稀鹽酸溶液和N a OH 溶液,使上覆水的pH 值分別為4、10,并使pH 值恒定,測定COD C r 和NH +4-N,結果如圖7、圖8、圖9、圖10所示. 圖7 p H =4時底泥釋放CO D C r 的變化曲線F ig 7 T he v ar i a tion curve s o f COD C r w ith sedi m en t re -l easi ng in p H =4由圖7和圖8可知

22、,pH =4時,各斷面底泥向上覆水釋放COD C r 在第4天左右達到峰值,鐵路大橋、南李官、公相屯和大閘斷面底泥對應上覆水圖8 pH =10時底泥釋放CO D C r 的變化曲線F ig 8 T he v ar i a tion curve s o f COD C r w ith sed i m en t re -l easi ng i n p H =10圖9 p H =4時底泥釋放N H +4-N 的變化曲線F ig 9 T he var i a tion curve s o f NH +4-N sed im ent re l ea -si ng in p H =4圖10 p H =10時

23、底泥釋放NH +4-N 的變化曲線F ig 10 T he var i a tion curves o f NH +4-N sedim ent re -leasi ng i n p H =10中COD C r 最大值分別為110m g /L 、102m g /L 、80m g /L 和120m g /L,最大的為大閘斷面,最小的為公相屯斷面,這與底泥自身COD C r 含量和特性相關,與前文分析的情況大致相符合.p H =10時,各斷面上覆水中COD C r 明顯增大,鐵路大橋、南李官、公相屯和大閘斷面底泥使對應的上覆水COD C r 峰值分別為135m g /L 、128m g /L 、90

24、m g /L980沈陽建筑大學學報(自然科學版第26卷和120m g/L.表明酸性條件下,削弱底泥中CODC r的釋放能力;堿性條件下促進底泥中COD C r的釋放.由圖9和圖10可知,pH=4時,各斷面底泥中NH+4-N開始幾天呈現(xiàn)負釋放,隨著試驗時間的延長,上覆水中NH+4-N逐漸增高,鐵路大橋、南李官、公相屯和大閘斷面上覆水NH+4-N的峰值分別為2 35m g/L、2 24m g/L、1 92m g/L和2 04m g/L,最高比原河水中的NH+4-N含量增加0 06m g/L左右,表明酸性條件下,各斷面底泥NH+4-N的釋放能力很弱9-12;pH=10時,上覆水中NH+4-N在第5天

25、左右達到最大值4 7 7 1m g/L,之后NH+4-N有所下降并基本達到平衡.表明堿性條件促進底泥中NH+4-N的釋放,使上覆水中的NH+4-N增加.3 結 論(1渾河沈陽城區(qū)段下游各斷面底泥污染物釋放隨時間變化的趨勢明顯,且底泥污染程度越高釋放能力越強,對上覆水的水質(zhì)影響越大.(2溫度有抑制或促進底泥中COD Cr和NH+4-N的釋放作用,溫度越高底泥中COD C r和NH+4-N的釋放量越大,釋放速率越快.(3通過酸性和堿性條件的試驗對比分析,堿性條件加劇底泥中COD C r和NH+4-N的釋放,使上覆河水中的污染物增加.酸性條件下,削弱底泥中COD C r和NH+4-N的釋放能力,有利

26、于改善河水水質(zhì).參考文獻:1 陳荷生.蘇州河城區(qū)段底泥疏浚的研究J.上海建設科技,2006(3:25-26.(C hen H esheng.S t udy on sedi m en t dredg i ng o fSuzhou R iver C ity Sec tionJ.Shangha i Con struc-ti on and T echno l o gy,2006(3:25-26.2 H u J,L iu Y D,L iu J T.S tudy i ng on the fo r m andt here lativ ity o f nitrog en and p H o s pHo rus

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