底泥营养盐释放及疏浚生态效应研究进展
流速对太湖河道底泥泥沙、营养盐释放规律影响实验研究-概述说明以及解释
流速对太湖河道底泥泥沙、营养盐释放规律影响实验研究-概述说明以及解释1.引言概述部分的内容旨在介绍本文的研究背景、目的以及主要内容。
以下是《流速对太湖河道底泥泥沙、营养盐释放规律影响实验研究》概述部分的内容：1.1 概述太湖作为中国最大淡水湖泊之一，是中国经济发展和生态环境保护的重要区域。
然而，由于近年来在太湖周边进行的农业、工业和城市化的快速发展，太湖的水质和生态环境遭受了严重破坏。
底泥是太湖重要的污染源之一，其中含有大量的泥沙和营养盐，对太湖水质和生态系统健康产生了巨大影响。
因此，本研究旨在探究流速对太湖河道底泥泥沙、营养盐释放规律的影响。
通过开展一系列实验研究，我们将从实测数据出发，分析不同流速条件下太湖河道底泥的泥沙释放规律及其影响因素，并进一步探讨流速对底泥营养盐释放规律的影响。
本研究分为三个主要部分：第一部分是对流速对太湖河道底泥泥沙释放规律的影响进行实验研究；第二部分是对流速对太湖河道底泥营养盐释放规律的影响进行实验研究；第三部分是对流速对太湖河道底泥泥沙、营养盐释放规律的综合分析。
通过以上研究内容的探索，我们将尝试揭示流速对太湖底泥释放行为的规律，为太湖水污染治理和生态修复提供科学依据。
通过本研究的开展，我们期待能够深入了解太湖底泥的释放规律，为太湖生态环境的改善和管理提供重要的理论和实践指导。
同时，本研究的结果也可为其他湖泊或水体地区的底泥污染治理提供参考。
文章结构部分的内容如下所示：1.2 文章结构本篇文章主要包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要对研究背景和意义进行介绍，概述了本实验的目的和重要性。
另外，还简述了文章的研究方法和分析思路。
正文部分分为三个主要章节，分别是流速对太湖河道底泥泥沙释放规律影响实验研究、流速对太湖河道底泥营养盐释放规律影响实验研究以及流速对太湖河道底泥泥沙、营养盐释放规律的综合分析。
每个章节都包括实验设计、实验过程和结果与分析三个小节，详细介绍了实验的设计和操作过程，并对实验结果进行分析和解释。
河口底泥盐度释放模型研究及应用
河口底泥盐度释放模型研究及应用
河口底泥盐度释放模型是根据植物的生长、饮用水的用途和底泥的盐成分等因素，利
用流体力学、化学和生物学等概念，建立了有关河口底泥中盐分释放的新模型。
它不仅考
虑了水土流失对水土流失过程的影响，而且将河口底泥、海洋大西洋和河口水体内部影响
有机地结合起来。
河口底泥盐度释放模型只需要很少的有关数据，就可以迅速地实现预测。
河口底泥盐度释放模型的建模工作主要是两个阶段，第一个阶段是建立河口底泥池模式，主要采用双氧水分解和池底沉积的原理，计算池容积、池面积和淤泥沉积的比率，以
及河口淤泥的变化情况。
第二个阶段是建立河口底泥水量模型，它涉及底泥的折射指数，
反射率，颜色强度和盐度等，并可以计算河口水体流入和流出的总量，水深变化，流量变
化等工作。
最后，模型还能定量评价河口水体的环境效应。
河口底泥盐度释放模型的应用主要为决策者提供了参考，可用于检测河口底泥盐度的
变化情况，以及相应的海洋生态系统和区域大气环境，并可根据实际情况，对河口环境水
质采取有效的改善措施。
此外，该模型也可以用于风景体验，以及合理利用河口资源和防
止河口污染等方面。
可以说，河口底泥盐度释放模型研究和应用具有较高的应用价值，其有效的预测结果
对于对河口环境的管理和规划工作具有重要的参考价值，同时也可以帮助政府有效地控制
河口环境的污染和改善水体环境质量。
航道：西湖疏浚
091093 于飞
一、疏浚工程概述
• 疏浚工程是指采用挖泥船或其他机具以 及人工进行水下挖掘土石方的工程。
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一、疏浚工程概述
• 疏浚工程的主要任务是在较长时期内根 本改善航行条件。 • 除此之外，疏浚工程对环境也有影响， 尤其对水质带来变化
• 工程案例：杭州西湖底泥疏浚工程
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二、杭州西湖底泥疏浚工程
• 背景资料 • 在过去的半个多世纪，西湖一直被富营 养化问题所困扰，其中富含营养盐的沉 积物成为西湖水质改善的主要限制因子 • 西湖沉积物中有机物含量为24.95% 68.7%，总氮含量为0.933%-1.264% • 总磷含量为0.375% -0.416%
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二、杭州西湖底泥疏浚工程
• 西湖采样点微生物含量对比 • 疏浚前后西湖沉积物中的生物群落和叶 绿素a含量
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三、结果及评价
• 通过本次西湖疏浚工程，有效地降低了 表层沉积物的营养物质含量，水体与富 营养化相关指标均有所改善。
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二、杭州西湖底泥疏浚工程
• 淤泥排放泵的扬程理论计算： • 目前疏浚工程中一般采用的公式为：
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二、杭州西湖底泥疏浚工程
• • • • • • •
ζ——局部阻力系数； L——输泥管长度(m)； D——输泥管管径(m)； γn——-泥浆体积比； λn——输泥管的阻力系数； V——泥浆的平均流速(m/s)； Δh——地形几何高差，即静扬程(m)。
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三、结果及评价
•西 湖 采 样 点 示 例 图
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三、结果及评价
• 西湖采样点水质对比 • 疏浚前后西湖沉积物中的有机物和总氮
小海底泥疏浚及疏浚物资源化利用方案研究报告
小海底泥疏浚及疏浚物资源化利用方案研究报告近年来，随着海洋经济的发展和城市化进程的加快，沿海地区的海域面临着越来越大的困境——海底泥淤积严重。
对于这种情况，一些地方采取了人工疏浚的方案，但不可避免地会产生大量的疏浚物。
面对这些疏浚物，我们该如何处理？利用起来又有哪些好处？本文就将围绕“小海底泥疏浚及疏浚物资源化利用方案研究报告”进行分步骤阐述。
首先，针对海底泥的疏浚方案，我们需要合理规划。
通过综合考虑环境和经济因素，选定适合的疏浚方式。
同时，要注意保护海洋生态环境，避免对生物造成过大的影响。
比如，可以采用小型机械进行疏浚，或者采取吹填等传统方式。
这些方案既可有效解决海底泥淤积的问题，又不会对海洋环境造成太大的影响。
其次，对于产生的疏浚物，我们应该进行合理利用。
根据报告所述，海底泥是一种可以重新利用的资源。
通过加工处理，可以产生出多种有用的应用场景。
比如，通过淤泥土壤修复技术，将其应用于植物生长基质、景观绿化和土壤改良等领域。
此外，还可以用作建材、填充物和陶瓷材料等。
最后，在实践中，我们从政策和技术两个层面入手，促进疏浚物的利用。
首先是政策层面，加大对疏浚物的管理力度和政策支持，鼓励企业开发利用。
同时，逐渐引导公众间接参与到疏浚物的重新利用中。
其次，对于技术，也是需要持续创新和完善。
比如，开发新的疏浚技术，提高疏浚的效率和准确度，从根本上减少疏浚物的产生。
以及疏浚物的加工处理技术优化，采取更加环保和高效的加工方式。
综上所述，“小海底泥疏浚及疏浚物资源化利用方案研究报告”提出了一系列合理的方案，对于我们探索解决海底泥淤积和环境治理问题带来了有益的启发。
让我们共同努力，在实践中践行这些方案，实现对海洋生态环境的保护和可持续发展。
富营养化水体底泥污染状况及修复技术
富营养化水体底泥污染状况及修复技术富营养化指在人类活动的影响下，生物所需的氮(N)、磷(P)等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起一些特征性藻类的异常增殖，使水体的颜色加深(褐色或墨绿色)，水体透明度下降，溶解氧(DO)降低，水质恶化，鱼类和其他生物大量死亡，水体有鱼腥气味，从而破坏水体生态平衡。
底泥为水生植物的生长提供了养分，为底栖动物的繁衍提供了场所，但同时也为各种污染物的积累和富集提供了更加稳定的场所。
当外界环境发生变化时，即使在外源污染物被截断的情况下，底泥作为内源污染，仍会释放N、P等营养元素，促进藻类异常增殖，从而加速水体富营养化的进程。
底泥污染物浓度可以初步反映出水体的受污染程度。
水体底泥具有生物毒性，如马梅等的研究发现，乐安江20~195km处的沉积物皆显示毒性。
因此，对富营养化水体底泥的研究至关重要，本文描述了湖泊和池塘底泥的污染现状，并据此论述了污染底泥的修复技术，此研究也为进行底泥修复提供参考。
一、底泥的污染现状1.1 湖泊底泥污染现状底泥作为湖泊生态系统的组成成分，是沉积物-水界面物质交换的过渡带。
湖泊底泥中原本存在着大量的营养物质，可满足水体中植物和动物的生长需求。
近年来，由于污染加重，水体中N、P含量的增加使水体的富营养化状况日益严重。
底泥一般可作为湖泊营养盐、重金属、难降解有机物等污染物的蓄积库，成为了水体主要的污染源。
李勇等通过对长荡湖底泥中总氮(TN)与总磷(TP)的研究发现，TN和TP的变化是湖泊水质变化的一个缩影。
据统计，欧洲、北美洲、南美洲和非洲分别有53%、48%、41%和28%的湖泊因富营养化而受损，亚洲54%的湖泊也呈富营养化状态，在我国已有67个湖泊水体富营养化，约占湖泊总数的51.2%，调查显示太湖流域内，超75%的河道长度N、P严重超标，富营养化严重。
巢湖内源污染中TN含量占18.5%~34.7%，TP含量占23.7%~29.4%。
河流底泥氮磷释放规律及其对环境清淤的影响研究——以南淝河为例的开题报告
河流底泥氮磷释放规律及其对环境清淤的影响研究——以南淝河为例的开题报告一、课题背景随着城市化进程加快和人类活动增强，很多河流逐渐被污染和淤积。
淤积的河道会影响水位、流速和水质，引起生态环境和水安全等问题，需要进行清淤处理。
然而，河流清淤不仅需要考虑清淤量，还需要考虑清淤后底泥的安全性。
河底泥中含有大量的氮、磷等养分，如果清淤不当会导致底泥氮磷释放增加，引起水体富营养化问题，影响水质。
因此，本课题旨在研究河流底泥氮磷释放规律，探究底泥氮磷对环境清淤的影响，并以南淝河为例开展实证研究。
二、研究目的和意义本课题的主要目的是研究河流底泥氮磷释放规律及其对环境清淤的影响，具体目标包括：1.了解底泥中氮磷含量及其分布规律。
2.分析底泥氮磷释放的影响因素及其规律。
3.明确清淤方式对底泥氮磷释放的影响。
4.探讨底泥氮磷对水体富营养化的影响。
本课题的研究意义主要有：1.为河流清淤提供科学依据。
研究河流底泥氮磷释放规律和影响因素可以为清淤方式和清淤量的确定提供依据，减少清淤对水质造成的影响。
2.促进水体环境管理。
了解底泥氮磷含量及其释放规律可以为污染源控制和水体环境治理提供科学依据，有助于实现水体健康持续发展。
3.提高水体资源利用效率。
底泥含有丰富的养分，清淤后的处理可以使底泥中的养分得到充分利用，促进水体资源的利用效率提高。
三、研究内容和方法1.研究内容本课题拟开展以下内容的研究：（1）南淝河底泥氮磷含量测定和分布规律分析；（2）底泥氮磷释放规律的研究，包括氮磷的释放速率、释放量等方面的分析；（3）清淤方式对底泥氮磷释放的影响研究；（4）底泥氮磷对水体富营养化的影响分析。
2.研究方法本课题主要采用以下研究方法：（1）野外调查法：通过野外实地调查，了解南淝河底泥分布规律和底泥中氮磷含量。
（2）室内实验法：通过室内模拟实验，测定底泥中氮磷的释放速率和释放量，分析氮磷的释放规律和影响因素。
（3）对比分析法：比较不同清淤方式对底泥氮磷释放的影响，并对比分析其区别。
疏浚底泥资源化利用研究综述
绿色环保建材疏浚底泥资源化利用研究综述柴萍马凯中交（天津）生态环保设计研究院有限公司摘要：随着生态环境治理进程的推进，污染底泥环保疏浚作为去除河湖内源污染的根本性措施，在各流域治理工程中得到广泛应用。
本文系统分析了疏浚底泥在土地利用、堆肥发酵、制砖及填方材料等领域的资源化利用技术，最后提出了污染底泥资源化利用的研究展望。
关键词：环保疏浚；疏浚底泥；资源化利用1引言水环境综合整治一般包括内源污染治理、外源污染治理、生态修复等措施。
目前，随着控源截污等工程的实施，工业废水、生活污水等外源污染逐步得到有效治理，以底泥为代表的内源污染物逐渐由汇向源转变，因此，污染底泥的环保疏浚作为去除河湖内源污染的根本性措施，在各流域治理工程中得到广泛应用。
如何妥善处理不断增加的疏浚底泥，将经过减量化和无害化处理后的底泥进行资源化利用，已成为当前研究的焦点。
通过结合疏浚底泥的物理和化学特性以及各领域的需求、产品应用前景，已出现多种疏浚底泥资源化利用途径，主要包括直接土地利用、堆肥发酵、制备建材型材、填方利用等。
下文对上述各资源化利用方式进行了阐述。
2直接土地利用疏浚底泥的主要成分是二氧化硅，氧化铝等无机成分，其成分与土壤，粘土等土壤成分相似，为疏浚底泥的土地利用提供了基础。
疏浚底泥直接土地利用是指以绿化种植土为代表，在森林、牧场、湿地、城市绿化以及其他重度扰动的生境的恢复和重建中消纳、使用疏浚底泥[1]。
为了确保植物根系的呼吸代谢，植物的土壤含水量必须保持在适宜的水平并具有高孔隙度。
研究表明，疏浚底泥土地利用时，其含水率需低于68%，孔隙度维持在55%-65%的范围内[2]。
而受疏挖工艺的限制，目前，疏浚底泥的含水率通常高达95%以上。
因此，疏浚底泥需进行脱水减容，以达到适宜的含水率。
脱水减容的方法有堆场晾晒、土工管袋脱水、板框压滤脱水等。
对于粘土含量较高、孔隙度较小的底泥，可通过添加秸秆，砂壤土和其他材料来改善其孔隙度。
底泥疏浚生态环境效应的后评价研究
底泥疏浚生态环境效应的后评价研究作者：杨春懿马广翔顾俊杰顾佳艳何国富孔维鑫杨根森来源：《华东师范大学学报（自然科学版）》2022年第03期关键词：底泥疏浚;水质;沉积物;底栖生物;微生物多样性0引言底泥是众多污染物的汇聚地，在一定条件下，底泥污染会再次向水体释放，带来二次污染[1].当外源污染物得到有效控制时，内源污染物的释放已经成为水体富营养化的主要原因之一[2].底泥疏浚作为降低底泥污染的一种工程措施，可以有效去除内源污染物.这一工程学措施已经在很多国家和地区进行了实践[3].但疏浚工程会受到水体条件、施工季节、疏浚方式以及现场操作等因素的影响，可能造成沉积物再悬浮、污染物释放、底栖动物群落结构受损、微生物多样性降低等问题，对水体生态系统带来不利影响.为此，国内外开展了大量的研究，主要包括底泥疏浚适宜深度的探讨[4]、疏浚后水体水质的变化[5]、内源污染物释放的过程机理[6-7]等方面.从工程效益来看，底泥疏浚对污染水体的治理效果是疏浚研究与应用的重点，但国内外学者就疏浚治理后能否长期改变水体污染状况的问题仍存在争议[8].研究表明，疏浚效果保持时间最长可达20年，若没有严格的外源污染控制手段，效果可能只保持几个月，而大部分工程实践结果显示，疏浚效果大约可保持1～2年[9].目前，针对底泥疏浚效果的后评价工作尚不多见，此外，从研究对象来说，国内底泥疏浚大多以湖泊为主，尤其是浅水湖泊，对河道疏浚的关注也相对较少.基于此，本研究以山东省某河段底泥疏浚工程为研究对象，对其2年后的疏浚效果进行跟踪监测，开展后评价.通过分析水质变化、新生沉积物营养状态、底栖动物和微生物多样性变化等，探讨该河段整治效果的保持情况，为其后续长效维护提供依据，同时补充国内现有河道底泥疏浚工程效果评价的案例.1材料与方法1.1 研究区域与布点河段整治及疏浚示范工程于2015年9月竣工，工程清淤长度约1km，河宽350～500m，疏浚深度约10cm，处置总方量约4104m3（水下方）.根据《地表水和污水监测技术规范》（HJ/T91—2002），共设11个采样点，分布如图1所示.1.2 样品采集与测定采样时间为2017年11月至2019年11月，每隔半年取样1次，共5次，共采集水样55个.于水下0.5m处采集水样，采样时要求船体处于下游，采样人员在船体前部且尽量远离船体处采样，水样装于500mL聚乙烯采样瓶中，4℃下暗处保存带回实验室.采用XDB0201抓斗式采泥器采集表层约5～10cm的样品，采样后将样品分别装入10号聚乙烯密封袋，并排尽空气，样品风干后研磨过筛.采样点位均采用GPS手持机进行定位，此外，为确保采集、运输、储存过程中的样品质量，每10个样品设置1个平行样.水样测定总氮（TN）、氨氮（NH4+-N）、总磷（TP）、化学需氧量（CODCr）4项指标;沉积物中测定TN、TP、总有机碳（TOC）、有机氮4项指标，测定方法均参照《水和废水监测分析方法》（第4版），同一断面采样点的测定结果取平均值.沉积物样品中底栖生物的采集使用XDB0201抓斗式采泥器采集表层约5～10cm的泥沙样品，1次采样量为5L，采样面积为1/16m2.采集的泥样先倒入40目的铜丝分样筛中，然后将筛底放在水中轻轻摇荡，洗去样品中的污泥，最后将筛中的渣滓倒入塑料袋中，并贴上标签，将袋口缚紧带回实验室分检.微生物多样性分析采用高通量测序法，对沉积物原样进行细菌基因组DNA提取和检测.通过0.8%琼脂糖凝胶电泳检测DNA提取质量，同时采用紫外分光光度计对DNA进行定量，以16SrRNA基因的双V区（V3—V4高变区）片段细菌通用引物进行PCR扩增，读取核苷酸种类，在IlluminaMiseq平台测序，此部分委托派森诺生物科技有限公司完成.2结果与讨论2.1 水质评价结果根据《山東省地表水环境功能区划（第二次征求意见稿）》（山东省环保厅，2010年12月），本研究河段定位为“景观娱乐用水区（Ⅴ）”，执行Ⅳ类标准（《地表水环境质量标准》GB3838—2002）.图2为不同采样时段CODCr、TP、TN、NH4+-N在各监测点的含量变化.2.1节分析了支流A、上游和中游（疏浚区）中各污染物含量的变化关系.其中，CODCr和TN含量的变化较为一致，前两次采样结果显示，疏浚区的CODCr含量明显低于上游来水（p<0.05），且能够达到地表水Ⅳ类水质标准.2018年11月起，疏浚区的CODCr含量开始高于上游来水，但总体差异不大，能够达到水质要求，这可能是受到支流带来的污染物影响.方差分析显示，各时期疏浚区的TN含量与未疏浚区均无显著差异（p>0.05），但疏浚区的TN含量高于上游来水，且均远高于地表水Ⅳ类的要求，反映出疏浚对该河段TN污染的控制效果未达预期.这是因为底泥疏浚在短期内可能对营养盐有较好的控制作用，但长期观察效果有可能减弱[10].5次采样结果显示，疏浚区的TP含量均低于未疏浚区（p<0.05），且同样伴随有支流A 的较高浓度TP输入，但仍能维持在0.15～0.2mg·L–1，表明疏浚对维持河段的TP含量具有较好的作用.Ryding[11]对瑞典某湖泊疏浚后进行了长期跟踪，发现疏浚后初期水体中的总磷和溶解性磷分别下降了50%和73%，但在2年后又恢复到疏浚前的水平.但本研究中疏浚两年后，即便TP在支流和上游水体汇入的影响下，仍能达到地表水Ⅳ类的标准.且2019年6月起，差距减小，这可能是受到此次采样前下游橡胶坝（图1）排水工程的影响.NH4+-N含量的变化没有明显规律，这可能与NH4+-N的去除主要通过硝化作用进行有关，且往往在较短时间内就能完成，主要受到光照、水流流速等因素的影响.童敏等[12]在研究温州市牛桥底河底泥疏浚工程对水环境的影响时发现，工程结束后，水中TP、TN及NH4+-N 的含量随时间推移“先升高，后降低”.本研究中的NH4+-N含量在2018年6月达到最高，随着疏浚工程结束逐渐降低，但较上游并未有显著降低（p>0.05）.总体来说，该河段疏浚区水质在疏浚后3年出现水质指标（CODCr、TN）高于未疏浚区的情况.疏浚河段水质出现反复的原因一方面与疏浚工程效果维持时效性有关，另一方面也与源源不断的外源（本研究中主要为支流A）输入有关，同时也印证了疏浚河段的长效维护必须以截断外源污染为前提.2.2 新生沉积物环境效应疏浚工程残留的污染物、疏浚过程中沉积物的再悬浮、新生表层沉积物污染物的释放以及外源污染物的持续汇入等都会影响底泥疏浚的效果.因此，在疏浚实施后分析新生沉积物的环境影响是十分必要的.不同采样时段疏浚区和未疏浚区的TP、TN、TOC含量和碳氮比（C/N）变化如图3所示.疏浚区沉积物的TP含量为0.06～3.10mg·g–1，未疏浚区为0.07～7.84mg·g–1.前3次采样中，疏浚区及未疏浚区沉积物的TP含量均处于较低水平，但在2019年6月出现激增.现场调研发现，在此次采样前，当地有关部门曾打开河段下游橡胶坝进行排水作业，给疏浚区带入了大量上游较远区域的沉降物，造成沉积物中的TP含量激增.疏浚区沉积物的TN含量为1.29～4.94mg·g–1，未疏浚区为1.46～4.75mg·g–1，两者的TN 含量并无明显差别（p>0.05）.在生态系统结构较完善的水土界面，死亡的动植物残体中的氮经过氨化、硝化及反硝化等一系列反应，一部分可重新回到水体中，一部分以气态形式逸散到大气中，还有一部分仍留在残体中，因此，沉积物的TN含量能够维持平衡.而在进行底泥疏浚过程中可能会破坏水土界面的生态系统，导致沉积物中死亡动植物的分解受到影响，这可能是沉积物的TN含量不稳定的原因之一[13].疏浚区沉积物的TOC含量为8.58～66.62mg·g–1，未疏浚区为5.13～40.66mg·g–1.疏浚区新生沉积物的TOC含量随着时间推移表现为先下降后升高.需要注意的是，在前两次采样中，即疏浚工程结束后2～2.5年，疏浚区沉积物的TOC含量高于未疏浚区，但随着时间推移逐渐下降，并在2018年11月低于未疏浚区，此后，虽然疏浚区新生沉积物的TOC含量有上升趋势，但始终低于未疏浚区.疏浚区沉积物的C/N为3.02～23.03;未疏浚区为1.80～20.89.2019年11月前，疏浚区新生沉积物的C/N均未显着区别于未疏浚区（p>0.05），但总体上，其比值随着时间呈明显下降趋势.一般来说，C/N值越高，有機质越难被降解.当比值为5～6时，一般被认为是新鲜的或易降解的有机质组分;当比值高于10时，则被认为是难降解的有机物[14].因此，该研究河段C/N值的下降在一定程度上指示着疏浚区新生沉积物中的有机质随着时间推移从较难降解的外源性有机质逐渐向着易降解的水体自身有机质转化.王若冰等[15]对丹江口库区的研究发现，氮矿化速率受沉积物含水率和C/N的影响.赵彤等[16]指出沉积物中的氨化作用潜力也可以用C/N进行表征，C/N值较高则氨化作用受到抑制，沉积物潜在硝化速率（PNR）较低.这说明，随着疏浚区沉积物C/N值的下降，河段新生沉积物中氮的矿化速率可能逐渐提升，一定程度上降低了沉积物中营养盐的负荷水平.2.3 生物环境效应2.3.1底栖动物生物量分析底栖生物及微生物的生长与繁殖与沉积物联系密切[17]，沉积物中的污染物质会显着影响底栖生物及微生物的种群数量及群落分布[18].而底栖动物长期生存在水体底部，并且由于其较差的移动性，故只能被动地接受环境的变化.疏浚对水生生物有短期和长期的影响，特别是对底栖生物影响显着[19].疏浚对水生生物的短期影响表现为生物多样性、密度和生物量的降低或减小.本研究共采集底栖生物隶属5科8种.其中寡毛纲颤蚓科包括霍普水丝蚓（LimnodrilusHoffmeisteri）、瑞士水丝蚓（LimnodrilushelveticusPiguet）、苏氏尾鳃蚓（BranchiurasowerbyiBeddard）;双翅目摇蚊科包括红裸须摇蚊幼虫（Propsilocerusakamusi）、伪施密摇蚊幼虫（Pseudosittiasp.）;毛翅目原石蚕科包括白条石蚕（Apsilochoremasutchanum）;鞘翅目长角泥甲科包括长角泥甲科幼虫（Elmidae）;广翅目大蜻科包括大蜻科稚虫（Macromidae）.根据鉴定结果，沉积物中大型底栖动物基本消失，主要为摇蚊科及颤蚓科.姜苹红等[20]研究底泥疏浚对月湖的底栖生物的影响时也有类似结果.摇蚊科主要为红裸须摇蚊幼虫（Propsilocerusakamusi），长15mm左右，广泛分布于河流及湖泊等有机污染严重的水体中;颤蚓科主要为霍普水丝蚓（Limnodrilushoffmeisteri），属于环节动物，在水体中呈红色，体长35～55mm，常在污染最严重的水体中形成优势种群，因此常作为重度污染水体的指示生物[21].表1为疏浚区与未疏浚区大型底栖生物平均密度及生物量.前4次采样中，疏浚区均未发现颤蚓科底栖动物，直到第5次采样时即疏浚工程结束后第4年在表层沉积物中发现了颤蚓科底栖生物.该河段底泥疏浚工程显着降低了表层沉积物中颤蚓科的平均生物量及密度，一定程度上改善了河段的水质状况.戴雅琪等[22]研究发现，疏浚后底栖动物的种类增加，但生物量和密度减少，可能是由疏浚后优势种的适合度减低，其他种的适合度相对上升造成的.未疏浚区夏季摇蚊类增殖较快，密度比达到55.5%;秋季摇蚊类的比例有所下降，原因可能是夏季温度较高，摇蚊大量增殖，而秋季蚊类发育成熟后羽化，造成其密度减少了24.2%.疏浚区各季节摇蚊类的密度比都很低，在5.9%～21.7%.这可能是因为，底泥疏浚后对原有沉积物环境造成破坏，不利于其生存和繁殖[23].生物量方面，未疏浚区沉积物含有丰富的氮、磷和有机质，浮游生物的数量和生物量相对较多，有利于底栖动物的生存和繁殖，疏浚区的生物量明显低于未疏浚区[23].但由于本次底泥疏浚工程为表层沉积物的10cm，并未完全破坏沉积物的理化环境，这可能导致了本研究河段疏浚区和未疏浚区的生物量相当，甚至由于疏浚改善了河段的沉积物环境，出现疏浚区生物量高于未疏浚区的情况.这也表明了，当疏浚深度控制在一定范围时，能够创造出适宜底栖生物生存的环境，有利于底栖生物生物量的恢复.总体来说，该河段疏浚区水质在疏浚后3年出现水质指标（CODCr、TN）高于未疏浚区的情况.疏浚河段水质出现反复的原因一方面与疏浚工程效果维持时效性有关，另一方面也与源源不断的外源（本研究中主要为支流A）输入有关，同时也印证了疏浚河段的长效维护必须以截断外源污染为前提.2.2 新生沉积物环境效应疏浚工程残留的污染物、疏浚过程中沉积物的再悬浮、新生表层沉积物污染物的释放以及外源污染物的持续汇入等都会影响底泥疏浚的效果.因此，在疏浚实施后分析新生沉积物的环境影响是十分必要的.不同采样时段疏浚区和未疏浚区的TP、TN、TOC含量和碳氮比（C/N）变化如图3所示.疏浚区沉积物的TP含量为0.06～3.10mg·g–1，未疏浚区为0.07～7.84mg·g–1.前3次采样中，疏浚区及未疏浚区沉積物的TP含量均处于较低水平，但在2019年6月出现激增.现场调研发现，在此次采样前，当地有关部门曾打开河段下游橡胶坝进行排水作业，给疏浚区带入了大量上游较远区域的沉降物，造成沉积物中的TP含量激增.疏浚区沉积物的TN含量为1.29～4.94mg·g–1，未疏浚区为1.46～4.75mg·g–1，两者的TN 含量并无明显差别（p>0.05）.在生态系统结构较完善的水土界面，死亡的动植物残体中的氮经过氨化、硝化及反硝化等一系列反应，一部分可重新回到水体中，一部分以气态形式逸散到大气中，还有一部分仍留在残体中，因此，沉积物的TN含量能够维持平衡.而在进行底泥疏浚过程中可能会破坏水土界面的生态系统，导致沉积物中死亡动植物的分解受到影响，这可能是沉积物的TN含量不稳定的原因之一[13].疏浚区沉积物的TOC含量为8.58～66.62mg·g–1，未疏浚区为5.13～40.66mg·g–1.疏浚区新生沉积物的TOC含量随着时间推移表现为先下降后升高.需要注意的是，在前两次采样中，即疏浚工程结束后2～2.5年，疏浚区沉积物的TOC含量高于未疏浚区，但随着时间推移逐渐下降，并在2018年11月低于未疏浚区，此后，虽然疏浚区新生沉积物的TOC含量有上升趋势，但始终低于未疏浚区.疏浚区沉积物的C/N为3.02～23.03;未疏浚区为1.80～20.89.2019年11月前，疏浚区新生沉积物的C/N均未显着区别于未疏浚区（p>0.05），但总体上，其比值随着时间呈明显下降趋势.一般来说，C/N值越高，有机质越难被降解.当比值为5～6时，一般被认为是新鲜的或易降解的有机质组分;当比值高于10时，则被认为是难降解的有机物[14].因此，该研究河段C/N值的下降在一定程度上指示着疏浚区新生沉积物中的有机质随着时间推移从较难降解的外源性有机质逐渐向着易降解的水体自身有机质转化.王若冰等[15]对丹江口库区的研究发现，氮矿化速率受沉积物含水率和C/N的影响.赵彤等[16]指出沉积物中的氨化作用潜力也可以用C/N进行表征，C/N值较高则氨化作用受到抑制，沉积物潜在硝化速率（PNR）较低.这说明，随着疏浚区沉积物C/N值的下降，河段新生沉积物中氮的矿化速率可能逐渐提升，一定程度上降低了沉积物中营养盐的负荷水平.2.3 生物环境效应2.3.1底栖动物生物量分析底栖生物及微生物的生长与繁殖与沉积物联系密切[17]，沉积物中的污染物质会显着影响底栖生物及微生物的种群数量及群落分布[18].而底栖动物长期生存在水体底部，并且由于其较差的移动性，故只能被动地接受环境的变化.疏浚对水生生物有短期和长期的影响，特别是对底栖生物影响显着[19].疏浚对水生生物的短期影响表现为生物多样性、密度和生物量的降低或减小.本研究共采集底栖生物隶属5科8种.其中寡毛纲颤蚓科包括霍普水丝蚓（LimnodrilusHoffmeisteri）、瑞士水丝蚓（LimnodrilushelveticusPiguet）、苏氏尾鳃蚓（BranchiurasowerbyiBeddard）;双翅目摇蚊科包括红裸须摇蚊幼虫（Propsilocerusakamusi）、伪施密摇蚊幼虫（Pseudosittiasp.）;毛翅目原石蚕科包括白条石蚕（Apsilochoremasutchanum）;鞘翅目长角泥甲科包括长角泥甲科幼虫（Elmidae）;广翅目大蜻科包括大蜻科稚虫（Macromidae）.根据鉴定结果，沉积物中大型底栖动物基本消失，主要为摇蚊科及颤蚓科.姜苹红等[20]研究底泥疏浚对月湖的底栖生物的影响时也有类似结果.摇蚊科主要为红裸须摇蚊幼虫（Propsilocerusakamusi），长15mm左右，广泛分布于河流及湖泊等有机污染严重的水体中;颤蚓科主要为霍普水丝蚓（Limnodrilushoffmeisteri），属于环节动物，在水体中呈红色，体长35～55mm，常在污染最严重的水体中形成优势种群，因此常作为重度污染水体的指示生物[21].表1为疏浚区与未疏浚区大型底栖生物平均密度及生物量.前4次采样中，疏浚区均未发现颤蚓科底栖动物，直到第5次采样时即疏浚工程结束后第4年在表层沉积物中发现了颤蚓科底栖生物.该河段底泥疏浚工程显着降低了表层沉积物中颤蚓科的平均生物量及密度，一定程度上改善了河段的水质状况.戴雅琪等[22]研究发现，疏浚后底栖动物的种类增加，但生物量和密度减少，可能是由疏浚后优势种的适合度减低，其他种的适合度相对上升造成的.未疏浚区夏季摇蚊类增殖较快，密度比达到55.5%;秋季摇蚊类的比例有所下降，原因可能是夏季温度较高，摇蚊大量增殖，而秋季蚊类发育成熟后羽化，造成其密度减少了24.2%.疏浚区各季节摇蚊类的密度比都很低，在5.9%～21.7%.这可能是因为，底泥疏浚后对原有沉积物环境造成破坏，不利于其生存和繁殖[23].生物量方面，未疏浚区沉积物含有丰富的氮、磷和有机质，浮游生物的数量和生物量相对较多，有利于底栖动物的生存和繁殖，疏浚区的生物量明显低于未疏浚区[23].但由于本次底泥疏浚工程为表层沉积物的10cm，并未完全破坏沉积物的理化环境，这可能导致了本研究河段疏浚区和未疏浚区的生物量相当，甚至由于疏浚改善了河段的沉积物环境，出现疏浚区生物量高于未疏浚区的情况.这也表明了，当疏浚深度控制在一定范围时，能够创造出适宜底栖生物生存的环境，有利于底栖生物生物量的恢复.。
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底泥营养盐释放及疏浚生态效应研究进展1沈乐操家顺（河海大学环境科学与工程学院，江苏南京 210098）E-mail：shsh_628@摘要：本文通过对底泥与上覆水之间关系的分析，主要得出如下结论：（1）上覆水处于高溶解氧水平时，底泥会向上覆水中释放总氮、总磷会受到抑制；而底泥向上覆水体释放COD 不受水体中溶解氧水平的影响。
（2）当pH接近中性时，磷的释放会受到抑制，不管水质偏酸还是偏碱，均会有益于磷的释放。
（3）温度较高时，沉积物会释放较多的磷量。
较高的环境温度对应更高的间隙水相污染物浓度。
同时，本文还对污染底泥营养盐释放控制技术－疏浚研究成果进行分析，提出研究最佳疏浚程度的重要性。
关键词：底泥,上覆水,释放,SOD,疏浚1.引言底泥一般系指江河湖库的沉积物，是自然水域的重要组成部分。
氮、磷能通过颗粒物吸附、沉淀、水生生物死亡沉积等方式蓄存在底泥中；在适当条件下，氮和磷能从底泥中释放出来，为水生生物的生长提供必要的营养元素，进而加剧水体的富营养化。
内河底泥中的污染成分较复杂，主要污染物为重金属和有机污染物等。
底泥中的硫和氮含量较高，这也是内河黑臭的主要原因之一。
当内河污染较严重时，相对而言，底泥和河水之间存在着一种吸收和释放的动态平衡，污染物释放影响尚不明显，一旦河水污染物含量减少，则底泥中污染物的释放量有可能增加，造成二次污染。
因此深入了解内河底泥中各种污染物的转化降解和释放规律，对有效控制内河水体污染具有重要意义。
许多实验已经证明，水体底泥中的营养盐类、有毒化学物及毒性菌种的含量要比其在上层水体中的含量高出许多，受污染的底泥已在世界范围内对人类健康和环境构成了威胁。
美国EPA在1998年的调查报告中指出，美国已发生的2100起鱼类消费问题，经多次证实污染来自底泥；在我国，也已发现并证实了水体底泥具有生物毒性，如乐安江的沽口-香屯河段及深圳大沙河的沉积物。
此外，水体富营养化的解决关键也与底泥密切相关。
因此，污染底泥的治理已刻不容缓，势在必行。
2.底泥对上覆水的影响与影响因子2.1 沉积物耗氧对上覆水溶解氧的影响地表水体耗氧过程包括生化需氧（BOD）、底泥耗氧（SOD）、氨的硝化及浮游植物和1动物的呼吸等。
SOD约占河流中总耗氧量的40%～50%，因此当城市河道水质得到治理，两旁无污染源时，SOD指标仍将对河流中的DO指标有很大影响[1]。
1．本课题得到国家“863”课题—苏州城市水环境质量改善与综合示范（2003AA601070）的赞助。
作者简介：沈乐（1983-），女，江苏宿迁人，硕士研究生，从事水环境生态修复方面的研究。
EmaiL：shsh_628@。
沉积物耗氧是发生在沉积物与水层之间的复杂过程。
影响沉积物耗氧的因素很多，从物质和能量的观点看，上覆水溶解氧含量和沉积物内有机物质是沉积物耗氧过程中的物质和能量基础，因此从根本上说，这两者是决定沉积物耗氧过程的控制因素。
温度和沉积物厚度是影响沉积物耗氧的间接因素。
温度对沉积物耗氧过程的影响是通过提高微生物活性，增加反应速度和降低上覆水溶解氧含量来完成的，而沉积物厚度则是通过沉积物中有机物质总量的变化来影响沉积物耗氧过程的[1]。
2.2 污染底泥对上覆水体有机质含量的影响底泥中的有机物在细菌作用下发生好氧和厌氧分解，前者消耗水体中的溶解氧，后者则产生有机酸、二氧化碳、甲烷、氨和硫化物等有臭味的物质[2]。
河道水质在净化后，水体中有机物不会很快上升，反而会继续有所下降，分析原因认为是由于沉积物耗氧导致水体缺氧反硝化，而此过程需要消耗碳源或有机物，进而导致水体中有机物浓度的下降。
2.3 污染底泥对上覆水体中氮化物的影响大量研究结果表明，在好氧条件下，氮大部分是以硝态氮形式溶出，而在厌氧条件下，溶出的TN中，绝大部分为氨氮，好氧条件下比厌氧条件下溶出速度快。
2.4 底泥对上覆水体中磷的影响当水体中磷含量比底泥中的磷含量少时，就很可能导致底泥中磷向水体中的释放。
随环境温度的升高，沉积物中的微生物活性增强，底栖生物活动也开始加强，提高了生物扰动作用和沉积物有机物的矿化速率，促使有机磷向无机态转化，将不溶性磷化物转化为可溶性磷[3]，从而促进沉积物中内源磷的释放。
此外，随微生物活动的增加，间隙水耗氧速率加快，水体中的溶解氧减少，使水体环境由氧化状态向还原状态转化，加速沉积物中铁结合态磷的释放。
3.底泥疏浚对上覆水体的影响研究进展底泥疏浚是指通过清除底泥来削减河道底泥营养盐的现存量，希望以此来达到有效控制底泥营养盐释放与改善水环境的目得的一种水体修复技术[4]。
通过疏浚技术，可以降低底泥污染程度，从而进一步改善上覆水体的水质。
从20世纪70年代起，一些发达国家和地区就开始对受污染河湖进行环保疏浚[5]。
到90年代，Klapper等人[6-7]研究发现疏浚破坏了水生植物的生长环境，使其失去竞争优势，可能导致藻类大量增殖，并对底泥疏浚控制污染水体内源负荷提出了质疑。
研究发现环保疏浚不仅可清除湖泊重污染水域中的污染底泥，同时也应为水生生态系统的恢复创造条件。
欧美等国对疏浚区进行疏浚前除进行详细的调查分析外，还要进行一系列的室内模拟实验研究和生态风险评价，对疏浚过程采用伴随式研究[5]。
国内很早就开展了底泥疏浚对水体水质影响方面的研究。
早在50年代，杭州西湖进行了第一次工程疏浚[5]。
90年代刘元波、范成新等通过研究滇池草海疏浚，发现疏浚后内草海水体质量明显改善，内湖大部分水域水体透明度增加。
进入21世纪，疏浚研究已得到了一定的成果[8-10]。
越来越多的研究强调不同于工程疏浚的环保疏浚的应用，洞庭湖环保疏浚后水质得到了改善。
疏浚对洞庭湖湿地的稳定，生物多样性的维持、调整土壤结构以及景观恢复和生态旅游等生态系统修复具有十分重要的作用[11]。
贺宝根（1999）[12]等认为底泥污染严重的河流，疏浚是必不可少的。
李文朝（1996）[13]对五里湖的水生植被进行重建实验时发现在富营养化水体中，开挖表层淤泥有助于创造水生植物生长的生态环境。
水体通过进行底泥疏浚，可以有效去除水体底质的有机污染物及金属污染物。
滇池草海[14]经过近一年的疏挖，使内草海水体质量有明显改善。
瑞典[15]的Trummen湖，清除表层1m厚的底泥后，水深增加1.1-1.7m，TP浓度迅速下降，这种状态维持了18年。
近年来，底泥疏浚对污染水体内源负荷控制的效果问题，相关专业人士提出质疑。
日本霞浦湖疏浚的相关实验研究[16]表明，疏浚深度为30cm时，在好氧条件下，其氮、磷释放量反而比未疏浚大。
濮培民等的研究表明在流域营养盐负荷未得到有效控制前，去除湖底的表面活动层，只能在短期内改善水质[17]。
有研究发现水体疏浚后经较长时间，水质会重新恶化[18]。
李文红等人[19]研究发现疏浚使得泥－水界面原有的稳定状态被破坏，若疏浚深度不足以疏浚掉大部分受污底泥，则疏浚对于抑制底泥向水体释放有机耗氧物质的作用是微乎其微的。
目前国内水体底泥疏浚研究发现的主要问题是：(1)水体环保疏浚方案研究不力，有些河道采用的疏浚方式无法达到生态修复的目的。
(2)不同的疏浚程度可能会导致截然相反的效果，很多研究未能定量分析疏浚工程对生态环境的影响程度。
（3）目前有不少关于生态恢复方面的研究，但是很多研究都把水生植物恢复等同于生态恢复，这种看法非常不准确。
4.结果和展望自20世纪80年代以来，底泥氮磷释放对水环境的影响日益受到关注，至今仍然是研究热点。
疏浚对上覆水体的影响研究已获得了一定的进展。
而疏浚的环境效果结论各异。
有些专家提出的“适宜疏浚深度”的概念，笔者认为不同污染水体具有不同的生态环境，应根据实际情况进行调查研究，模拟分析该污染水体适合疏浚至何种特质的底泥，以确保在此疏浚情况下，污染水体水质改善，生态恢复健康。
确定疏浚方式和疏浚深度，对于预测疏浚工程后的环境效应十分重要，具有重要实践意义。
同时，目前有不少关于疏浚后生态恢复方面的研究，但大都是针对湖泊的污染问题，对于河流污染疏浚整治研究较少，且很多研究都把某种水生生物的生境恢复等同于生态恢复，这种看法非常不准确。
当前需要从河道不同疏浚程度对水体水质、营养盐释放、沉水植物、底栖生物及浮游植物等生长繁殖的影响角度同时开展研究，分析重污染河道不同疏浚程度的生态效应。
通过河道疏浚去除内源营养盐对控制水质恶化是否有效，对水体是否会产生潜在的生态风险，对生态系统的重建有何影响，一直均无定论。
疏浚技术在富营养化湖泊生态修复方面的应用比较普遍，对于城市重污染河道治理方面的应用仍很少，对于重污染河道底泥疏浚的必要性和适宜的疏浚程度研究迫在眉睫。
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