城市河流底泥污染与原位稳定化研究

发布时间：2020-10-28 05:00

　　 目前,国内多数城市河流在城市化进程中受到了严重污染,底泥中沉积了大量的耗氧性物质、氮磷营养物、有机污染物和重金属污染物,想从根本上改善河水水质,不仅要切断外部污染源,还必须解决水体底泥的内部污染问题。论文以上海市苏州河为例,为解决溶解氧含量偏低、氮磷污染物超标两个突出存在的问题,从控制沉积物污染的角度研究了苏州河底泥的污染特征、耗氧机理以及污染物释放规律,并对受污染底泥进行了原位稳定化的实验研究。得出以下结论: 苏州河底泥中氨氮、凯氏氮、总有机碳和酸挥发性硫化物等污染物的纵向分布基本为驼峰状,表层底泥的污染物含量相对较低,淤泥层底泥的含量最高,黄泥层底泥的含量最低。淤泥层底泥的污染物含量从上游到下游呈逐渐升高的趋势,其它泥层的污染物含量差异不大。参照相关底泥质量标准,苏州河表层、淤泥层底泥有机污染和氨氮污染均已达到严重污染的级别,总凯氏氮的污染程度较小,重金属污染物目前还不存在生物毒性。 温度、扰动和溶解氧是影响底泥污染物释放的重要环境因素。低温条件下水体和底泥中的污染物较为稳定,温度越高底泥污染物的释放速度和转化速度越快,扰动会在短时间内引起底泥颗粒态污染物和溶解态污染物的快速释放,厌氧条件下底泥中铁、锰结合态磷以正磷酸盐的形式释放,含氮污染物主要以氨氮的形式释放,有机物厌氧矿化的中间产物会引起水体COD_(Cr)和TOC含量的增加。通过人为方式提高水体中溶解氧的含量,可以有效地抑制底泥中氮、磷和有机污染物向上覆水的释放。 苏州河底泥中的耗氧物质主要包括硫化物、氨氮、有机物和低价金属,亚铁离子和硫化物向上覆水的释放能力最强,耗氧速率最快,氨氮次之,有机碳则最差最慢。苏州河淤泥层底泥的耗氧当量最高,其中有机碳的耗氧当量最大,但由于释放和矿化速度较慢而产生的直接耗氧较小,短时间内硫化物和氨氮对底泥耗氧的贡献最大,前者的耗氧速度快于后者。SOD模拟实验的结果表明,在夏季苏州河表层底泥的耗氧量从上游到下游呈逐渐增大的趋势,淤泥层底泥的SOD值最大,表层底泥的次之,黄泥层底泥的最小。SOD受温度的影响较大,冬季苏州河不同深度底泥的耗氧量均小于1gO_2/m~2·d,而夏季的SOD值则会明显上升。 高锰酸钾、过氧化钙和硝酸钙都可以提高底泥的氧化还原电位,改善底泥的还原性环境,但是高锰酸钾和过氧化钙会同时增加底泥的碱度,4种稳定剂对水体溶解氧水平的提升作用并不明显。硝酸钙能够明显刺激底泥中异养微生物的活性,通过微生物的降解作用降低底泥中有机污染物的含量,对TOC的去除塞可达到18.72%。过氧化钙和硝酸钙能够将活性较高的NaOH-P转化成释放能力较低的HCl-P,从而有效地抑制底泥释磷,可将孔隙水中的PO_4~(3-)含量分别降低至0.003和0.094mg/L,这两种稳定剂主要通过化学沉淀作用来实现对磷元素的固定作用。4种稳定剂在早期均会不同程度地促进底泥释放氨氮,双氧水能在后期通过反硝化消减底泥的总氮含量,硝酸钙的投加会造成底泥向上覆水渗透硝酸盐氮。4种稳定剂都会降低酸挥发性硫化物的含量,对底泥的黑臭现象具有一定的改善作用,其中硝酸钙的效果最为明显,但是也会增大底泥的∑SEM/AVS比值,而使重金属的生物毒性有所升高。
【学位单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2009
【中图分类】：X522
【部分图文】：

采样点以前有多家有机产品加工厂，现在虽然已经拆迁，但是历史沉积可能会对底泥产生一定的影响;浙江路桥采样点位于最下游，受黄浦江往复潮汐的影响较大。采样点的具体分布情况如图2.1所示。今矛弓峪子叫︸﹄任协‘书‘、让，璧f居亡、扣，厂，，，?，"、盘湾里断面浙江路桥断武宁路桥事沛户歌河碘净夏一硬袋些乡断面;洲飞沪图2.1苏州河下游段底泥采样点位置示意图 F19.2.1ThegeograPhiePositionofsedimentsamPlingalongLowerReaehesofsuzhouereek

以往的研究表明，苏州河底泥普遍具有十分明显的三段式层序结构，即顶部为沉积粒径较细、比较细软的黑色流动浮泥层，中部为沉积粒径较粗、比较致密的黑色粉砂质泥层，底部为灰黄色河道自然沉积泥层，其结构示意图见图2.4。河水表层O一 30cm淤泥层50一35Ocm黄泥层图2.4苏州河底泥分层示意图 F19.2.4sedimentStratifieddiagrarnofsuzhouRiver在采样过程中发现，表层底泥为灰黑色，含水率较高(约30一40%)，在主乱线附近厚0.2一o.3m，边滩处厚0.5一0.7m。值得注意的是，本次底泥采样并未发

2一5一图2一9所示，对各断面不同深度底泥的TOC含量进行统计学分析，发现昌化路桥断面与真北路桥和盘湾里断面底泥TOC的分布存在显著差别(尸<口.01)。从图2.5可以看出，真北路桥断面表层底泥的总有机碳含量较低，在6.81叭g干泥一10.03叭g干泥的范围内，到黑色淤泥层后TOC含量随深度增加不断升高，最高值可达17.51叭g干泥，进入黄泥层后其含量迅速下降至3叭g干泥左右的水
【引证文献】

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本文编号：2859627