[科普中国]-底泥污染

释义

底泥是河湖的沉积物，是自然水域的重要组成部分。当水域受到污染后，水中部分污染物可通过沉淀或颗粒物吸附而蓄存在底泥中，适当条件下重新释放，成为二次污染源,这种污染称为底泥污染。1

底泥污染释放机理在河流湖泊污染治理过程中，底泥污染整治是主要的难点之一，也是目前较为普遍存 在的环境问题。水体和底泥之间存在着吸收和释放的动态平衡，当水体存在较严重污染 时，一部分污染物能够通过沉淀、吸附等作用进人底泥中；当外源造成的污染得到控制 后，累积于底泥中的各种有机和无机污染物通过与上覆水体间的物理、化学、生物交换作 用，重新进入到上覆水体中，成为影响水体水质的二次污染源。1

污染方式河流底泥主要通过4种方式影响上覆水体水质：
(1) 由于底泥与间隙水中浓度差引起的污染物向上覆水体的释放过程，从而使上覆水 体中主要污染物浓度增加；
(2) 底泥微生物降解有机物的过程消耗上覆水体中的溶解氧；
(3) 底泥再悬浮过程中，吸附的污染物向上覆水体的扩散、释放，增加了上覆水体中 的有机污染物；
（4) 底泥扰动，增加了底泥中污染物向上扩散速率。1

底泥污染对上覆水水质的影响底泥与上覆水之间的污染物交换十分复杂，这不仅仅受到水下地形、底泥含水率、污 染物含量和浓度等底泥本身物理化学性质的影响，也受到上覆水水动力特性以及上覆水本 身pH值、温度、污染物种类和浓度等上覆水的物理化学性质的影响，且污染物不仅仅会 在底泥和上覆水之间互相交换，不同污染物之间由于外界条件的改变也会发生物理和化学 反应，形成污染物之间的相互转移或转化。11、沉积物耗氧与上覆水溶解氧的关系
地表水体耗氧过程包括生化需氧（BOD)、底泥耗氧（Sediment Oxygen Demand, SOD)、氨的硝化及浮游植物和动物的呼吸等。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。沉积物耗氧是发生在沉积物与水层之间的复杂过程。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。1
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。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。

3、污染底泥对上覆水体中氮、磷的影响
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。当水体中磷含量比底泥中的磷含量少吋，就很可能导致底泥中磷向水体屮的释放。随 环境温度的升卨，沉积物中的微生物活性增强，底栖生物活动也开始加强，提髙了生物扰 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。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。1

底泥污染影响因素底泥中污染物的释放除了受底泥组分等影响外，环境因子的改变也是底泥污染物释放 的重要影响因素。研究表明，厌氧条件是促使底泥氮磷释放的主要原因，上覆水体的营养 盐水平可对底泥中氮磷营养盐释放程度产生影响。影响底泥污染物释放的环境因子主要有 溶解氧、温度、pH值、外部扰动等。

上覆水溶解氧上覆水的溶解氧含量对底泥其他污染物释放产生了非常大的影响，有关研究发现：
（1） 低溶解氧水平下，水体中氨氮浓度升高而硝态氮浓度下降，总氮呈现升髙趋势; 髙溶解氧水平下，水体中氨氮浓度下降而硝态氮浓度升髙，总氮呈现下降趋势。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) 低溶解氧水平下，上覆水体中总磷浓度升高，髙溶解氧水平下，水体中总磷浓度 保持稳定并略有下降。底层水体中溶解氧含量（DO)对沉积物P的释放起着决定性的作 用，底泥首先要消耗溶解氧，降低溶解氧浓度，加速水体进人厌氧状态。厌氧状态可大大 促进P在沉积物的迁移和释放，而在好氧状态下释放速率远小于厌氧释放速率。1
（3) 低溶解氧水平下，上覆水体中COD升髙，髙溶解氧水平下，水体中COD下降。 溶解氧主要是通过底泥微生物活性来影响COD的释放。溶解氧充足，好氧微生物可以利 用有机物进行代谢，将有机物转化为自身能量，同时也将有机物分解为（：02和H2O,从 而减少了底泥的COD释放量。在厌氧状态下，好氧微生物无法利用底泥的有机物进行正 常代谢，大量有机物释放到水体中，造成水体COD不断升髙。正常条件下，COD释放量 介于好氧状态和厌氧状态之间。1

温度（1） 温度对底泥COD的释放有明显影响。朱健等研究发现，不同温度条件下底泥 COD释放量呈倒“V”字形，温度对C()D的影响，5°C