河流底泥耗氧量测量方法及耗氧量影响因素

第4期2013年8月水利水运工程学报HY】咖-Sa匝NCEANDNE】1JtINGNo．4Aug．2013河流底泥耗氧量测量方法及耗氧量影响因素邓思思，DavidZ．Zhu(朱志伟)，(1．浙江大学建筑工程学院土木工程系，浙江杭州310058；2．加拿大阿尔伯特大学土木与环境工程系，埃德蒙顿T6G2W2)摘要：底泥耗氧量占据河流溶解氧消耗的一大部分，几十年来国内外学者对不同类型河流的底泥耗氧量展开大量试验研究．对国内外非悬浮底泥试验和悬浮底泥试验的主要试验方法进行总结，并阐述了不同方法各自的优缺点及相应的适用范围．底泥中生物系统的作用、水温、底泥的有机质含量影响河流底泥中生物和化学氧化过程，从而影响底泥耗氧量．另外，底泥的组成情况、上覆水体的流动速度和水深，以及上覆水体的水质等因素与底泥耗氧量也有一定相关性．最后，在总结前人研究工作的基础上，提出了对代表性的水域底泥耗氧量的试验方法、底泥耗氧量主导影响因素以及河流中的底泥耗氧量作进一步研究．关键词：底泥耗氧量；测量方法；影响因素中图分类号：X522文献标志码：A文章编号：1009—640X(2013)04—0060—07随着社会发展和生活水平的提高，人们对河流的生态环境给予越来越多的重视．水体中溶解氧含量是影响水环境的重要因素，是作为评价水质的重要指标，对水体中生物的生长繁殖产生极大作用．但是受到严重污染的河流，很多污染物积累在底部，大量消耗氧气，底泥耗氧量(sedimentoxygendemand，简称SOD)占了河流总耗氧的大部分，在特定的水体中，该比例可高达50％_lJ．由于底泥耗氧带来的河流低氧现象会大幅增加底泥污染物向河流的释放，影响水体水质，同时也可能促进有机物的厌氧分解，使河水发黑发臭．另外暴雨时，由于大量的雨水进入河道，径流增大会冲刷底部，造成底泥悬浮，在一定程度上也加快暴雨时的氧气下降，从而可能导致水体鱼类缺氧死亡．因此多年来水体的底泥耗氧量是学者关注的重点．不少研究资料中提到利用不同试验或者模型研究各种水体，如海洋、湖泊的底泥耗氧量，并已有一部分结果应用于水质模型中．不同河流的水力和底泥情况各有特点，本文针对国内外文献中对河流底泥耗氧量的研究情况进行了总结．1底泥耗氧量的测量1．1非悬浮底泥试验众多研究底泥耗氧量的试验都是针对底泥没有悬浮的情况．到目前为止，仍无统一的底泥耗氧量测量标准，因此不同文献都有各自试验装置和测量方法，但大致上用来测量SOD的方法，可以分为试验室测量和现场测量．试验室试验比较常见是柱状底泥试验，如上海苏州河和台湾新店溪的试验均使用了该方法．柱状底泥试验采泥器管径5～15cm不等，试验时柱体密封，根据情况运用采样点的原水或是纯水作为上覆水体，通常用电磁搅拌器搅拌或是用水泵进行柱内水循环使上覆水体均匀混合，再记录柱内溶解氧变化．另外有一种在试验室进行的底泥耗氧量试验方法需要具备一个矩形水槽，试验时在水槽底部铺上一定厚度的底泥收稿日期：2012—12—24基金项目：水体污染控制与治理国家科技重大水专项课题一河网城市雨水径流与生态利用关键技术研究与示范工程(2011ZX07301—004)作者简介：邓思思(1987-)，女，广西贵港人，硕士研究生，主要从事河流水环境治理相关研究．E-mail：karce@zju．edu．cn第4期邓思思，等：河流底泥耗氧量测量方法及耗氧量影响因素61(约5cm厚)，上覆水与空气隔绝情况下从底泥上部流过，这种试验方法模拟了真实河道的水流与底泥的情况．现场的底泥有连续流测量法和循环流测量法J．现场的试验需要用一空仓覆盖部分底泥，不同的试验中使用的仓体设计各有特点，圆柱仓、矩形仓、三角仓或圆顶仓均有应用]．连续流测量法利用动力设备将河水注入测试仓内，水流经过底面，减少溶解氧，这样可根据进出水溶解氧变化利用SOD的定义进行计算．循环流测量法则是用测试仓密封一定面积的底泥和一定量的上覆水后，用动力设备进行仓内水体循环，然后记录仓体内溶解氧变化用于计算SOD，但必须设立空白样本，在计算时SOD值减去由水体消耗的溶解氧量(由空白样本计算)，此方法在俄亥俄州环境保护总署(OhioEPA)的指南中有较为详细的说明]．另外比较新颖的一种现场方法是将ADV声学多普勒流速仪测量的水体紊动和氧气在水与泥界面的梯度变化联系起来J，从而通过用水体的紊动值计算底泥耗氧量．试验室测量的优点是测量条件比较容易控制，不受太多外力因素影响，而且装置相对现场测量简单方便，可行性高；缺点是在移动底泥时造成的不可逆扰动会影响试验结果，加上不能很好地模拟现场水体和底泥的真实情况．有学者认为现场试验得到的结果更为准确．非悬浮底泥耗氧量试验方法还可以按底泥样品是否经过扰动来分类，有非扰动样和扰动样(混合样)试验．进行扰动底泥样试验的部分原因是受采样仪器限制，使