不同流速下湖泊水体重金属含量垂向分布特征

发布时间：2019-07-24 06:15

【摘要】：在室内水槽试验中模拟了沉积物的运动特征,通过不同流速、不同水深处重金属总含量以及溶解态重金属含量的试验测定,得到了不同流速、不同水深处Cu、Zn、Pb重金属含量和与沉积物距离的基本关系式。结果表明,水动力作用较强时,水体中溶解态Cu、Zn、Pb含量从底层水体至表层水体呈对数增长;鄱阳湖野外实测试验表明,不同流速、不同水深处Cu、Zn、Pb溶解态含量实测值与计算值的相对误差在±15%范围内,说明本试验装置操作性较强,所建关系式基本合理。
【图文】：

试验装置Fig．1Experimentdevice

生变化［7］，因此研究水体重金属元素垂向分布特征是探讨水体重金属迁移转化规律的前提和基础，也是研究湖泊重金属污染的关键问题。目前，对湖泊重金属的研究大多集中在沉积物上［8－9］，而沉积物重金属的分布更多反映的是历史污染的记录［10－13］，对于不同流速下水体重金属垂向分布特征却少有报道和研究。本文通过室内水槽试验分析了不同流速下水体重金属垂向分布特征，探讨水体重金属含量垂向迁移转化规律，并将试验结果应用于鄱阳湖野外实测试验中，以期检测本文结论的适用性。1试验材料与方法图1试验装置Fig．1Experimentdevice1.1试验装置水槽装置如图1所示。装置由水箱、水泵和流量计组成，水箱Ⅰ(储水箱)体积为3m3，上部水槽长2m、宽1m、高1.5m，水泵最大流量为100m3/h，180农业机械学报2016年

不同流速、不同水深处各重金属总含量

图2不同流速、不同水深处各重金属总含量Fig．2Totalcontentofheavymetalsindifferentwaterdepthsunderdifferentflowvelocities“普遍动”状态，水槽中沉积物被大片掀起，水体在较短的时间内呈浑浊状态，本试验现象与此规律较为吻合。当流速为0～25cm/s时，不同水深处各重金属含量差异性不大，说明弱水动力下未引起水质的波动。当流速为25～45cm/s时，中上层水深处各重金属含量差异不明显，而中下层Cu、Zn、Cd、Pb总重金属含量略有增长，尤以最底层增长较为明显，说明中水动力下引起了沉积物中重金属的释放，此时各元素溶解态含量随水深的增大而下降，推测水动力引起沉积物中重金属的释放，故重金属总含量略有增长，同时部分沉积物进入上覆水体中，而沉积物会吸附水体中的溶解态重金属，，导致水体中溶解态重金属含量减小，由于水动力不强，沉积物主要在下层水体悬浮，故只引起底部水体溶解态重金属含量减少;当流速达到65cm/s时，中下层水体重金属总含量相比上层水体增大较为明显，越靠近沉积物处重金属总含量增加幅度越大，而越靠近沉积物处Cu、Zn、Pb溶解态重金属含量相比上层水体却明显下降，Cd溶解态含量呈上升趋势，这可能是由于强水动力下引起了沉积物中总重金属的释放，而此流速对应的水动力强度上浮的沉积物主要还是悬浮在中下层水体中，越靠近底泥处水体中悬浮的沉积物越多，重金属总含量垂向差异较为明显，说明此时重金属在垂向的迁移及扩散作用不明显，而下层Cu、Zn、Pb溶解态含量下降，说明水体中悬浮的沉积物越多对水体中Cu、Zn、Pb溶解态吸附越强，同时也说明水动力下沉积物中Cu、Zn、Pb主要是以悬浮态释放，下层Cd溶解态含量上升说明水动力下沉积物中Cd主要以溶解态释放，释放量大于悬浮态的沉积物对水体中溶解
【作者单位】：江西水利职业学院;江西省水利科学研究院;河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金项目(51309082) 江西省水利厅科技项目(TG201404)
【分类号】：X524

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