骆马湖底泥原位稳定化对上覆水的影响研究

引言在地球环境系统中人类作用产生的大气污染、工业废水排放和固体废弃物都会随着雨水淋溶与冲刷进入水体，最终汇聚到江河湖水形成水体底泥，水体底泥积累了大量的有机污染物和重金属，这些底泥有机物通过物理、化学和生物作用，在一定环境条件下重新释放，成为影响湖水水质的二次污染源[1]。相关学者对底泥原位稳定化处理进行了卓有成效地研究，美国学者TrineEggen研究了用零价铁处理底泥中的DDT农药，在22℃的环境条件下经过70d处理，其底泥DDT含量由974mg/kg降至346mg/kg。湖泊专家Phillips利用硝酸钙处理湖水197d后能够将底泥中油脂降解78%，并能够将持久性有机污染物（POPs）降解68%。然而研究报道中很少涉及到利用化学药物处理底泥后对上覆水中TN、TP、DO、pH及CODCr的影响，同时也缺乏化学试剂对受污底泥处理效果的比较，以及投放试剂对水环境影响的研究[2~3]。由于骆马湖邻岸二大城市新沂市和宿迁市的快速发展，其部分污水经河道流入骆马湖，使其底泥中累积了大量的有机污染物，研究表明含有这些有机物的底泥已成为制约上覆水水质的内在污染源。本文在静态底泥氮磷释放特征研究的基础上，以湖泊底泥有机物的原位固定为目标，在模拟反应池中考察静态条件下纳米铁、硝酸钙、石灰、粉煤灰对底泥有机物的固定效果，同时分析上覆水中TN、TP、DO、pH及CODCr的影响，试验利用纳米铁、硝酸钙、石灰、粉煤灰等材料的还原、氧化、吸附作用来固定或者消除底泥中氮磷物质，期望今后能为指导底泥原地稳定化处理的实际工程奠定理论基础[4~5]。1实验材料与方法1.1实验装置实际采用有机玻璃反应池，由反应池、二个辅助水箱组成，并通过导流管将三者连接在一起。首先将采样点底泥20kg平铺在反应池底部，采集采样点骆马湖底泥原位稳定化对上覆水的影响研究陈奎章1，梁峙2，梁骁3，马捷4（1徐州市环境应急与事故调查中心，江苏徐州221000；2徐州工程学院江苏徐州221018；3上海财经大学经济学院，上海2004332；4中国矿业大学，江苏徐州221008）摘要：以骆马湖底泥为研究对象，通过有机玻璃反应池为实验装置，分别研究了固化剂对上覆水溶解氧、pH、CODCr、TN、TP的影响，实验表明：利用纳米零价铁作用底泥有机物，能够缓解上覆水溶解氧的消耗。石灰作为稳定剂在水-泥体系中，对上覆水pH值影响较大，且在前30dpH降幅明显。投加纳米铁能够促进大分子有机物转化成可溶性小分子物质，有利于被微生物分解，使得水体中CODCr值迅速下降。石灰、粉煤灰的投加与TN相关性较明显，而纳米零价铁或粉煤灰对上覆水TP会产生持久、较大的影响，因此这几种材料运用在骆马湖底泥原位稳定化修复技术中，均能很好的发挥稳定作用。关键词：骆马湖；底泥；原位；上覆水；稳定化中图分类号：X524文献标识码:A文章编号：（Ｇ）01-0079（2015）02-01-04-04收稿日期：2015-05-05基金项目：国家星火计划(2014GA690133);国家建筑材料行业科技创新计划(2014-M3-3);江苏省高校大学生创新创业训练计划(201411998021Z);省食品资源开发重点实验室开放课题(SPKF201416);校级实验仪器课题作者简介：梁峙(1961-),男,副教授,研究方向:湖泊生态工程。科研报告（1~4）环境研究与监测第28卷第2期2015年6月湖水倒入二个辅助水箱，通过导流管流入反应池，在底泥上部形成80cm的水层，试验添加不同反应药剂固定底泥的氮磷释放，并分析上覆水中TN、TP、DO、pH及CODCr等参数值，分析稳定化技术的效果。如图1和图2所示。1.2实验材料（1）还原性纳米铁粉，颗粒直径约200nm。北京德科岛金科技有限公司，使用前对其进行预处理，以去除表面氧化物质。（2）硝酸钙、石灰、膨润土、市售粉煤灰。1.3实验方法实验采样选用骆马湖嶂山闸采样点水样和底泥。称取含水底泥20.0kg，放入有机玻璃反应池中，缓慢摇动底泥使底泥平铺于底部。再沿着辅助水箱玻璃壁缓慢注入相应点采集水样，使水柱高为80cm。静置稳定反应池中泥水2d后投加稳定剂[6]。试验中分别称取占底泥总重5%的化学试剂，均匀地铺撒在底泥表面，彻底搅拌至均匀。每5d取样一次，直至浓度达到稳定。每次取样150mL，同时补充对应水样至原刻度。1.4分析测定方法上覆水DO用JPB-607A便携式溶解氧分析仪，上海雷磁；pH值用PHS-3C酸度计，上海雷磁；CODCr采用DR1010便携式化学需氧量测定仪，哈希（美国）；TP值的测定采用DR900总磷检测分析仪，哈希（美国）；TN的测定采用IL500总氮自动分析仪，哈希（美国）；测定数据采用3次重复结果的平均值计算。2结果与讨论2.1不同固化剂对上覆水溶解氧（DO）的影响实