水体污染物在水和底泥中的分布研究现状

131科技创新导报ScienceandTechnologyInnovationHerald环境科学2011NO.12ScienceandTechnologyInnovationHerald科技创新导报1前言水体污染是目前世界范围内普遍存在的一个环境问题,大部分国家和地区的河流均存在不同程度污染,水生生物的生存环境遭到了破坏,城市河流的生态功能也受到了严重影响。我国90%的城市地表水体受到污染,50%的城镇水源不符合饮用水标准,40%的水源已经无法饮用。一个完整的水生生态系统,不仅包括水和水周围的各种环境,还包括水体底部的底泥,一方面,底泥可以吸附水体中的污染物,降低水质污染程度,但是条件发生变化时,污染物会重新释放出来,造成二次污染;另一方面,底泥又是底栖生物的主要生活场所和食物来源,其中的污染物质可直接或间接地对水生生物产生致毒致害作用,并通过生物富集、食物链放大等过程进一步影响陆地生物和人类。过去国内外不少学者研究了水质污染的来源,由于污染物大多来自生活污水和工业废水,于是加强了对外源性水体的排放控制;也有不少学者对底泥进行了研究,目前使用最广泛的沉积物污染物去除方法就是底泥疏浚。但是那都只是治标不治本的,只有对污染物在水和底泥中的分布有所了解,才能对症下药,采取合理措施进行防治。2有机物污染COD常用来衡量排入水体的有机污染物。大多数有机物水溶性小、易于吸附,并随悬浮物沉降到底泥中,各物质的性质在很大程度上决定了其最后的归宿。如曾永[1]等在研究黄河水体中泥沙与污染物迁移转化规律时发现:苯系物、硝基苯类化合物及多环芳烃化合物易被颗粒物吸附,最后归宿在底泥中;二氯甲烷、三氯甲烷较少类有机物有较大的溶解度,不易被颗粒物吸附,无生物积累,主要归宿在水中。底泥中COD的含量在不同部位相差很大,李勇[2]等人通过对里运河底泥中污染物质的含量分析,阐述了不同深度底泥中COD的空间分布特征,结果发现城区段底泥中COD含量约为非城区段的2倍,表层(0～30cm)和次表层(30cm～60cm)底泥污染较深层(150cm～210cm)污染严重,0～60cm底泥中的COD平均含量是深层底泥的2.5倍。当然,有机物不是固定不变的,它们随着条件的转化在不断地进行着迁移转化,这就形成了内源性污染。COD在水体中的迁移转化收到多方面的影响。朱健[3]等通过室内静态模拟试验研究了环境因子溶解氧温度pH和扰动对底泥释放COD的影响。研究结果表明,不同溶解氧水平下,COD的释放量均随着溶解氧水平的降低而增加;不同温度条件下,随着温度的升高,COD在20℃释放量最大在5℃释放量最小;不同pH条件下,COD的释放量在中性条件下释放量最小,酸性和碱性条件下释放量都较大,碱性条件下的释放量略高于酸性条件;不同扰动状态下,COD的释放量均随着扰动程度的加强而增大。3氮、磷污染水体中的N、P是引起水体富营养化的主要原因,进入水体的氮、磷相当一部分是被沉积物吸附的,只有少部分进入水体,且沉积物对N、P的吸附受各种因素的影响。黄清辉[4]等利用沉积物磷吸附指数和磷吸附饱和度等指标来表征太湖表层沉积物的磷吸附容量,研究发现:磷在沉积物中的分布是与附近城市污水的实际贡献有着密切关系的。沉积物中磷的吸附容量可能主要受到无定形的铁和铝的氧化物控制,也受沉积物有机质含量的影响。袁辉[5]等在研究三峡库区消落带氮磷释放规律及控制技术时得出这样结论:三峡水库消落带土壤对氨氮、磷具有一定的吸附能力,吸附等温曲线满足Langmuir等温吸附方程。底泥中的N、P在温度升高,pH改变,动植物的分解作用等情况下会向水体中释放。林建伟[6]研究了地表水体底泥氮磷污染,研究显示底泥氮的释放主要取决于底泥氮化合物厌氧分解的程度,且释放规律受溶解氧、温度、pH值、生物作用、上覆水营养盐浓度及盐度等的影响。如溶解氧:底泥当中O2的多少直接或间接地控制着硝化和反硝化的进行,而硝化和反硝化作用是影响底泥—水界面氮迁移和交换的主要过程,从而影响到不同形态氮的交换速率和通量。pH值一方面影响到底泥微生物的活性,另一方面会影响到间隙水氨氮的迁移过程。但在浅水湖中,底泥的磷释放一般不会是由于厌氧反应引起的,主要是在高温、高pH值的条件下,由于风力扰动而产生的。徐轶群[7]等人的研究发现沉积物中磷的释放,还受到湖泊主要离子的影响,如钙、铁、铝离子。其中磷和CaCO3的共沉是某些湖泊控制富营养化的一个自然机制;铁和磷的循环对沉积物与水层间的磷酸盐交换起了重要作用。4重金属污染在水环境体系中，重金属相对稳定地积累在底泥中，而水体水相中重金属的含量很少，故底泥是水体中各种污染物的重要归宿地。在水相中重金属分布的随机性很大，随排放状况、水利和气象条件而不同，没有规律性。积累在底泥中的重金属污染物不是固定不变的，在pH、水温等条