小城镇河流内源污染特征及释放过程研究——以童家河为例

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小城镇是连结城市和乡村的重要纽带,在小城镇发展过程中,由于大量污染物被带入河流中,黑臭、富营养化等现象相继出现,严重破坏河流生态环境。尤其是底泥受污染严重,其污染物不断向水体释放,从而致使小河流水质一直处于恶劣状态下,难以得到改善,形成恶性循环。本研究以小城镇河流童家河为主要研究对象,研究其水体、底泥的污染状况,结合与微生物群落之间的关系,了解小城镇河流的污染特征。另外通过长时间对底泥内源释放过程中水体和底泥间隙水N、P等指标的分析,从而探索小城镇河流底泥内源释放过程变化情况,得到结论如下:(1)通过对童家河水体、底泥理化性质的相关分析以及污染评价,结果表明童家河水体和底泥受污染严重。各采样点水体化学需氧量(COD)、总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)属于劣Ⅴ类水质,总磷(TP)属于Ⅴ类水质。污染评价表明童家河水质均为劣Ⅴ类,并且以N为主要污染物,富营养化状态主要集中在童家河上、中游。底泥各指标大部分在上游浓度较高,其中有机质主要来源于河流内源的影响。底泥有机氮和有机指数评价结果表明童家河底泥有机氮污染较严重,无清洁类型。(2)通过对童家河微生物群落组成和群落组内、组间结构分析,结果表明河流在水平分布上污染物的差异会导致微生物群落结构出现差异。童家河微生物群落可以归类划分为3个区域,此分段刚好沿着童家河从上游到下游分布。大部分理化因子与水体和底泥中的微生物物种数、多样性及丰富度呈显著相关性,说明童家河微生物受环境影响较大。对微生物群落结构影响较显著的环境因子是溶解氧、氧化还原电位、TP、TN、NH4+-N、磷酸盐(PO43-)和COD。(3)通过对底泥底部进行曝气实验,探究曝气对底泥内源释放过程的影响。结果表明曝气可以促进底泥TN、NH4+-N和硫酸根(SO42-)的释放,导致水体中NH4+-N、SO42-等增高,由于水体中大量的NH4+-N、SO42-等需消耗大量的溶解氧,从而导致水体溶解氧和氧化还原电位降低。(4)通过设置低浓度(流动超纯水)和高浓度(原位水)条件的水体,探究其不同水体条件对底泥内源释放过程的影响。结果表明底泥受污染严重的情况下,高浓度水体中污染物TN仍能向底泥中累积。低浓度条件下,各污染物从底泥中大量释放,主要在泥水交界面进行。在治理内源污染严重的河流时,生态引水工程技术,并不能在短时间内改善其水质情况,甚至会带出更多的污染物,但是对于受S污染较重的河流,可以将S以SO42-的形式带走。
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