环境污染与防治第３３卷第５期２０１１年５月　

淀山湖底泥氮、磷释放通量的研究＊　

苏丽丹　林卫青　杨漪帆　朱永青　

（１．东华大学环境科学与工程学院，上海２０００５１；２．上海市环境科学研究院，上海２００２３３）　

摘要　水体中氮、磷含量是影响藻类生长的重要因子，来源可分为外源性和内源性，而底泥氮、磷释放是内源性氮、磷的重要　

组成。为了解城市浅水型湖泊中底泥氮、磷释放过程及其规律，根据淀山湖底泥状况，在湖的进水口２个采样点、湖中心１个采样　

点、湖的出水口１个采样点分别采集底泥，通过在室内模拟不同的温度、扰动、ｐＨ共３个环境因子，考察其对底泥氮、磷释放的影响，　

研究浅水型湖泊水体中底泥氮、磷释放机制。结果表明，淀山湖底泥具有明显的ＴＰ释放特性；在不同采样点不同环境因子影响下　

底泥ＴＮ释放通量为一５５．７４～一２．９８　ｍｇ／（ｍ。・ｄ），ＴＰ释放通量为０．２１～２　６＿３９　ｒａｇ／（ｍ。・ｄ）。温度会影响底泥的氮、磷释放，且　

温度越高，ＴＮ、ｒｒＰ释放通量越大；扰动上覆水会加快底泥氮、磷的释放，扰动越大，ＴＮ、ＴＰ释放通量越大；ｐＨ增大会加快底泥氮、　磷的释放。淀山湖进水口底泥受污染较严重，在湖中心的底泥磷含量也相当高，在出水口的底泥受污染较轻。　

关键词　水体富营养化　城市浅水型湖泊　氮通量　磷通量　环境因子　释放规律　

Ｆｌｕｘｅｓ　ｏｆ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｎｄ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　ｒｅｌｅａｓｉｎｇ　ｆｒｏｍ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｄｉａｎｓｈａｎ　Ｌａｋｅ　ＳＵＬｉｄａｎ　，ＬＩＮ　Ｗｅｉｑｉｎｇ。，ＹＡＮＧ　Ｙｉ—　

ｆａｎ　，ＺＨＵ　Ｙｏｎｇｑｉｎｇ。．（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄｏｎｇｈｕａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　

２０００５ｉ；２．Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００２３３）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｎｄ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　ａｒｅ　ｅｓｓｅｎｔｉａｌ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｆｆｅｃｔｉｎｇ　ａｌｇａｅ　ｇｒｏｗｔｈ．Ｔｈｅ　ｓｏｕｒｃｅｓ　ｏｆ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｎｄ　

ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　ｃａｎ　ｈｅ　ｄｉｖｉｄｅｄ　ｉｎｔｏ　ｅｘｔｅｒｎａｌ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｏｎｅｓ．Ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｎｄ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　ｒｅｌｅａｓｉｎｇ　ｆｒｏｍ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｉｓ　ｒｅｇａｒ—　

ｄｅｄ　ａｓ　ａ　ｍａｊｏｒ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｓｏｕｒｃｅ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｆｉｎｄ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ｒｅｌｅａｓｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｏｆ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｎｄ　

ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　ｆｒｏｍ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｏｆ　ｕｒｂａｎ　ｓｈａｌｌｏｗ　ｌａｋｅｓ，ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｓａｍｐｌｅｓ　ｗｅｒｅ　ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ　ｆｒｏｍ　４　ｓｉｔｓ　ｏｆ　Ｄｉａｎｓｈａｎ　Ｌａｋｅ（２　ａｔ　

ｉｎｌｅｔ，１　ａｔ　ｔｈｅ　ｍｉｄｄｌｅ　ｏｆ　ｌａｋｅ　ａｎｄ　１　ａｔ　ｏｕｔｌｅｔ）．Ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｗｅｒｅ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｉｎ　ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｔＯ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ　

ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｐＨ　ｖａｌｕｅ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｅｒｔｕｒｂａｎｃｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｎｄ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　ｒｅｌｅａｓｉｎｇ　ｆｒｏｍ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ，　

ｔｈｅ　ｒｅｌｅａｓｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｎｄ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　ｉｎ　ｓｈａｌｌｏｗ　ｌａｋｅｓ　ｗａｓ　ａｌｓｏ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｓｅｄｉ—　

ｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｄｉａｎｓｈａｎ　Ｌａｋｅ　ｈａｄ　ａｎ　ｅｖｉｄｅｎｔ　ｆｅａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　ｒｅｌｅａｓｉｎｇ，ｗｉｔｈ　ＴＮ　ｒｅｌｅａｓｉｎｇ　ｆｌｕｘ　ｒａｎｇｅｄ一５５．７４一一２．９８　

ｍｇ／（ｍ。・ｄ），ｗｈｉｌｅ　ＴＰ　ｒｅｌｅａｓｉｎｇ　ｆｌｕｘ　ｒａｎｇｅｄ　０．２１—２６．３９　ｍｇ／（ｍ。・ｄ）．Ｈｉｇｈｅｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐＨ　ｖａｌｕｅ　ｃｏｕｌｄ　ａｃ—　

ｃｅｌｅｒａｔｅ　ｔｈｅ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｎｄ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　ｒｅｌｅａｓｉｎｇ　ｆｒｏｍ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ，ｔｈｅｉｒ　ｒｅｌｅａｓｉｎｇ　ｆｌｕｘ　ｗｅｒｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｐｅｒｔｕｒｂａ—　

ｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ　ｗａｔｅｒ．Ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ａｔ　ｉｎｌｅｔ　ｏｆ　Ｄｉａｎｓｈａｎ　Ｌａｋｅ　ｗａｓ　ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ　ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ；ｔｈｅ　ｃｅｎｔｒｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｗａｓ　

ｆｏｕｎｄ　ｒａｔｈｅｒ　ｈｉｇｈ　ｌｅｖｅｌ　ｏｆ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ；ｔｈｅ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｕｔｌｅｔ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｗａｓ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｓｌｉｇｈｔ．　

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：　ｗａｔｅｒ　ｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎ；ｕｒｂａｎ　ｓｈａｌｌｏｗ　ｌａｋｅ；ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｒｅｌｅａｓｉｎｇ　ｆｌｕｘ；ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　ｒｅｌｅａｓｉｎｇ　ｆｌｕｘ；ｅｎｖｉ—　

ｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｆａｃｔｏｒｓ：ｒｅｌｅａｓｉｎｇ　ｐａｔｔｅｒｎ　

城市浅水型湖泊因水浅、流动性差，长期以来又　

接纳了大量污染物，导致湖水水质严重恶化。同时，　

由于底泥一水体的吸附交换和沉积作用，使得污染物　

汇集到湖的底泥中，底泥与其间隙水的物质交换和　

再悬浮会对湖泊产生二次污染。因此，对湖泊底泥　

污染的诊断和治理变得越来越重要。内源营养盐释　

放由国外学者首先提出来口］，其后开展的工作多是　

基于浅水型湖泊　］。内源营养盐释放受多种因素　

影响，如底泥一水体界面浓度梯度、ＤＯ含量、温度、　

ｐＨ、混合作用、外源输入强度以及水体扰动等＿５＿８］。　国内外在这些方面已陆续开展一些工作　¨　。　

笔者以淀山湖底泥为研究对象，考察在室内模拟　

温度、扰动和ｐＨ等条件下底泥氮、磷释放过程及其规　

律，为淀山湖水体富营养化预防与治理提供一定参考。　

１淀山湖概况　

淀山湖为吞吐型弱感潮浅水型湖泊，属太湖流　

域，是以太湖为中心的蝶形洼地的组成部分，呈东　

北一西南方向，南宽北窄，葫芦型，其长度为１４．５　

ｋｍ，最大宽度为８．１　ｋｍ，平均水位在２．６３　Ｉｎ以下，　

第一作者：苏丽丹，女，１９８７年生，硕士研究生，研究方向为水污染数学模拟。　通讯作者。　＊上海市科委项目（Ｎｏ．０８ＤＺ１２０３００１）。　

・　

３２　・　苏丽丹等　淀山湖底泥氮、磷释放通量的研究　

最大深度为３．５９　ｍ，面积为６２　ｋｍ。，属平原浅水湖；　

湖底质为淤泥砂粘土及泥炭。淀山湖主要受纳太湖　

流域来水，出水经黄浦江流人长江口，沿湖进出河流　

众多，总计５９条，主要进水河有急水港、大朱厍、白　

石矶，出水河有拦路港、西旺港、石塘。淀山湖区域　

属北亚热带季风气候区，是典型的海洋性气候。四　

季特征是春、秋季短，冬、夏季长，春季回暖迟，秋季　

降温快。四季气候划分，平均气温＜１Ｏ℃为冬季，　

１０￣２２℃为春、秋季，≥２２℃为夏季。　

根据淀山湖底泥状况，在进水口取２个采样点，　

分别是１　采样点——急水港（３１。０６　４６。１”Ｎ，　

１２０。５５　０７．７”Ｅ）、２　采样点——大朱厍（３１。０８　３２．５　Ｎ，　

１２０。５５　４５．７”Ｅ），湖中心取１个采样点，为３　采样　

点——湖７（３１。１０　１４．２　Ｎ，１２０。５８　２５．Ｏ”Ｅ），出水口　

取１个采样点，为４　采样点——湖４（３１。０６　９．７　Ｎ，　

１２０。５８　４９．９　Ｅ），淀山湖采样点分布见图１。　

图１　淀山湖采样点分布　Ｆｉｇ．１　Ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｓｉｔｅ　ｉｎ　Ｄｉａｎｓｈａｎ　Ｌａｋｅ　

２材料与方法　

２．１　实验材料及装置　

底泥样品：用抓斗采样器采集各个采样点的底　

泥，每个采样点约采１Ｏ　ｋｇ，用２个自封袋装好。采　

好的底泥样品尽快送回实验室，４℃冷藏备用。　

水样：用采水器采集各个采样点底泥上覆水约　

５６　Ｌ，装入清洁的ＰＶＣ塑料桶中。采好的水样尽快　

送回实验室，４℃冷藏备用。　

装置：２．５　Ｌ棕色敞口瓶９个，ＤＯ测定仪２台，　

搅拌机２台，曝气头９个，塑料管若干根。　

２．２　实验方法与分析方法　

２．２．１实验方法　阶段连续进行，第１阶段为前期准备阶段，准备８个　

棕色敞口瓶，贴好标签，在１＃～６　瓶中加入完全混　

合后的新鲜底泥，泥高约４．５　ｃｍ，再放人冰箱一１Ｏ　

℃左右冷冻，待泥冻硬后，用虹吸方法缓缓加人约２　

Ｌ的水样，高度约１５　Ｃ１ＴＩ，加水样时应尽量避免底泥　

扰动，静置２　ｄ。７　、８　这２个棕色敞口瓶不放底泥　

只加水样作为对照。第２阶段为研究阶段，通过控　

制各个棕色敞口瓶中的ＤＯ、温度、ｐＨ和扰动进行　

底泥氮、磷释放实验研究。实验操作如下：取样管底　

端距底泥表面约２　ｃｍ取样，测定其ＴＮ、ＴＰ，通过计　

算得出其ＴＮ、ＴＰ的释放通量。ＤＯ控制：将曝气头　

置于水样中，开启充气泵，使水样处于好氧状态，用　

ＤＯ测定仪控制ＤＯ浓度，温度为２５℃控制ＤＯ为８　

～９　ｍｇ／Ｌ；温度为１５℃控制ＤＯ为９～１２　ｍｇ／Ｌ。　

每个瓶设置的环境因子如表１所示。　

表１　每个瓶环境因子的设置情况　Ｔａｂｌｅ　１　Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ｏｆ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｆｏｒ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　

２．２．２分析方法　

ＴＮ按照《水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解　

紫外分光光度法》（ＧＢ　１１８９４—８９）中规定的方法测　

定；ＴＰ按照《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》　

（ＧＢ　１１８９３—８９）中规定的方法测定。　

３结果与分析　

３．１　温度对底泥氮、磷释放的影响　

３．１．１对ＴＮ释放的影响　

不同温度下底泥ＴＮ释放通量见图２。由图２　

可见，２５℃时ＴＮ的释放通量比ｌ５℃时大，因为温　

度升高有利于底泥释放的营养盐通过间隙水向上覆　

采样点　

每个底泥样品的实验时间约２周。实验分２个　Ｆｉｇ・２　１　２ｌＩ　３　４＃　

ｕ＿ｌＪ’　

图２不同温度下底泥ＴＮ释放通量　ＴＮ　ｒｅｌｅａｓｉｎｇ　ｆｌｕｘ　ｏｆ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ａｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　

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