松花江哈爾濱段底泥中營養(yǎng)鹽釋放規(guī)律與數(shù)字模擬.pdf

1、大頂子山航電樞紐工程的修建使松花江哈爾濱段水體向“河道型水庫”轉(zhuǎn)化,主要表現(xiàn)為河道明顯變寬,水流流速降至建壩前的1/4～1/5。一方面,這將有利于外源污染物質(zhì)向底泥的沉積,另一方面低緩的流速增加了富營養(yǎng)化發(fā)生的風(fēng)險。
　　圍繞以上兩項猜測,本文首先對建壩前后(2005～2010年)松花江哈爾濱段的水體富營養(yǎng)化變化趨勢進行了研究,總結(jié)了各斷面三氮、總磷等的時空變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)建壩后水質(zhì)變化趨勢總體較為樂觀。各斷面氮磷比均比較大,說明松

2、花江哈爾濱段為磷限制性水體,水體的富營養(yǎng)化發(fā)生與否與磷含量密切相關(guān)。分別采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法、藻類優(yōu)勢種群法對松花江哈爾濱段各個監(jiān)測斷面建壩前后歷年夏季水質(zhì)營養(yǎng)狀態(tài)進行了評價。結(jié)果表明,大壩建成前后水體營養(yǎng)狀態(tài)基本未發(fā)生變化,但大壩建成后,松花江哈爾濱段“湖庫化”明顯,導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化風(fēng)險大大增加;另外,工程建成后,藻類種群結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化,代表中度富營養(yǎng)化水平的硅藻所占比例大幅降低,代表富營養(yǎng)化的藍綠藻比例大幅上升。說明大壩建成后松

3、花江哈爾濱段已具備富營養(yǎng)化趨勢。
　　為研究松花江哈爾濱段底泥中營養(yǎng)鹽的釋放規(guī)律,采集新鮮底泥與江水開展室內(nèi)模擬實驗。實驗結(jié)果表明,隨著溫度的升高,氨氮釋放通量增大,硝酸鹽氮釋放通量減小;溫度對底泥中總磷、總氮、正磷酸鹽的釋放無明顯影響。厭氧極大促進了氨氮、正磷酸鹽的釋放;好氧條件下,底泥對上覆水中的正磷酸鹽以吸附為主。擾動大大促進了底泥中氨氮、總氮、總磷的釋放以及底泥對正磷酸鹽的吸附。對松花江哈爾濱段的底泥中氮、磷營養(yǎng)鹽空間分布

4、規(guī)律進行了調(diào)查,發(fā)現(xiàn)松花江哈爾濱段底泥中的磷以無機磷為主,松花江底泥中的氮的來源,除城市工業(yè)污染源、生活污染源以外,水土流失、農(nóng)田徑流也是主要來源之一。通過有機指數(shù)法(采用有機質(zhì)、總氮兩項指標(biāo))、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法(采用總磷、總氮兩項指標(biāo))對松花江哈爾濱段底泥營養(yǎng)鹽污染水平進行評價。從有機指數(shù)法評價結(jié)果看出,松花江哈爾濱段底泥基本屬于“尚清潔”水平,阿什河口下底泥屬于有機污染水平,阿什河口內(nèi)、呼蘭河口下、大頂子山有機指數(shù)比較高,接近有

5、機污染。松花江哈爾濱段底泥磷污染不嚴(yán)重,屬于清潔水平。
　　最后以對水體富營養(yǎng)化影響較大的磷作為研究對象,基于系統(tǒng)動力學(xué)軟件PowersimStudio2005搭建了底泥中好氧層與厭氧層之間、底泥好氧層與上覆水之間底泥釋放動力學(xué)模型,將該模型進行優(yōu)化分析,能較好的預(yù)測室內(nèi)模擬實驗下4℃時底泥中磷的釋放情況。調(diào)整模型中上覆水初始磷濃度、溫度、底泥好氧層中可交換態(tài)磷含量,考察了以上指標(biāo)對上覆水磷濃度的影響。發(fā)現(xiàn)隨著以上指標(biāo)的增大,底泥