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近年来,随着国民经济的发展,城市环境逐渐改善,然而农村污染问题却日益严重,特别是在城镇化程度较高的东部发达农村地区。各种污染不仅影响了数亿农村人口的生活,而且威胁到农民的健康,甚至通过水、大气和食品污染等渠道最终影响到城市。本研究以苏州河网区河道为研究对象,分佰式选取10个样点分层采集60个底泥沉积物样品及30个水样;分析测定了河道水和底泥样品的基本性质、底泥中氮磷形态以及垂直分布特征,探讨了水质与底泥中各形态氮含量的相关性;分析了底泥理化性质对磷吸附释放特征的影响以及上覆水与磷吸附释放的关系,并探讨了与上覆水水质的关系;采用地累积指数、生态风险指数和相关分析等方法研究了底泥重会属污染特征。研究结果表明:
1)水体中总氮(TN)、总磷(TP)及化学需氧量(CODcr)均超标,水质呈弱碱性,硝态氮(NO3--N,1.10-2.39 mg/L)均高于铵态氮(NH4+-N,0.30-1.70 mg/L),80％的采样点水质为劣V类,水质污染严重,是以氮污染为主的农村污染类型:底泥中总氮(TN)为2.78-6.30 g/Kg,随沉积深度的增加而减少,说明河道氮污染负荷有逐年加重的趋势;底泥中铵态氮(NH4+-N)为37.2-228.0 mg/kg,随沉积深度的增加而增加,说明铵态氮的沉积量在逐年减少;底泥中硝态氮(NO3--N)为13.1-69.4 mg/kg,其在各点的剖面变化趋势不尽相同,这可能与河道水体流动性较大有关。相关性分析和空间关系分析显示:虽然上覆水中各形态氮含量和底泥表层中各形态氮含量点位对应的关系不显著,但在空间上存在一定的关联性,即由于水体的流动性,使得底泥到上覆水的氮含量高值区有从东向西迁移的趋势。
2)底泥对磷的饱和吸附量为191.1-771.6 mg/kg,吸附能力强,但吸附行为差异大;磷的吸附平衡浓度(EPCo)的变化范围为0.013-0.183 mg/L,自然条件下底泥对上覆水富营养化的发生起到了缓解作用;自带可解吸磷(NAP)含量为12.43-215.3mg/kg,数值较大,河道底泥上自带的可解吸磷含量高,说明底泥磷污染较为严重;底泥磷的吸附释放反应过程主要包括两个阶段,即前2 h的快吸附或释放,2-10 h的慢过程,在10h后,基本达到一种动态平衡;相关性分析显示:无机磷的各形态和铝的各形态含量是控制磷吸附释放参数值最主要的物理化学因子,磷的吸附释放参数与阳离子交换容量(CEC)、有机质、粒度、铁铝等相关性不显著,可能是由于研究区域本身的特点决定的,底泥磷的吸附释放往往是多个因素综合作用的结果。
3)苏州河网区河道底泥铜(Cu)和锌(Zn)处于中或中-强度污染,铅(Pb)处于无-中污染,没有铬(Cr)污染;垂直分布特征显示:Cu和Zn污染逐年变化较为一致,Pb污染有逐年加重趋势;重金属潜在生态风险处于轻微污染状态;相关性分析显示,有机质是影响其分布的重要因素,Mn、Cr、Cu、Zn、Pb五种重金属相关性显著;通过与国内外河流、水库和湖泊底泥中重金属含量比较,苏州河网区河道重金属的累积受多种因素影响。
本研究的创新之处:对农村镇域水体环境污染物调查、污染特性分析研究和底泥对磷的吸附与释放特性研究,填补了我国镇域污染物调查技术和信息空白,为识别镇域污染来源、评价其相对贡献、制订镇域污染控制策略和环境执法提供了新的依据,具有重要的科学意义和实用价值。