为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施 例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
[0055] 实施例1
[0056] 对邛海底泥中的氮磷污染物释放量进行测定。
[0057] (1)基础情况：
[0058] 邛海位于西昌市城东南5km，湖泊库容2. 76亿m3,湖泊面积27. 4km2,年均降雨量 为1004. 2mm。湖体中总氮、总磷平均浓度为0. 421mg/L和0. 017mg/L。
[0059] 底泥纵向分布，自上而下分为：淤积底泥层一粘土层/植物根系层一钙质粘土层。 淤积底泥层的颜色发黑，呈流状-流塑状，含腐化变黑的植物残体，有腐臭味。淤积底泥层 是湖泊主要的内污染源，是环境疏浚的目的层；粘土层的颜色为灰色，含少量或不含植物碎 肩，是湖泊形成的地质基底。
[0060] 底泥水平分布，西北片区由于历史上海河回淤的原因，是全湖淤积最严重的区域， 底泥呈黑色或红黑色，湖床上基本没有水生植被；北片区由于水土流失等原因，局部淤积严 重，底泥颗粒较粗，呈红黑色，有较明显的有机质成分，受氮、磷含量高于地区背景值；中部 片区淤泥厚度相对较小，颗粒细，呈红色或红黑色，湖床有成片的水生植被存在。
[0061] 本实施例在湖心对底泥进行了分层取样，并利用21°Pb和137Cs同位素测年的方法， 确定底泥的沉积速率。根据入湖河流流量和年均污染物浓度计算得出，总氮年均入湖量 97t，年均出湖量为25. 2t ;总磷年均入湖量10. lt，年均出湖量为3. 44t ;降解系数受温度影 响变化很大，而不同季节湖水温又有明显差异，取K = K2Q*1. 047T-20,参照鄱阳湖丹江口水 库、三峡库区以及汉阳四湖的研究成果以2000年~2005年的水质监测资料进行数值模型 参数的率定，确定累积降解系数K 2qtn= 0. 008d \ k2QTP= 0. 05d、
[0062] (2)监测结果分析
[0063] a)氮磷检测结果
[0064] 氮和磷是植物生长的营养元素，当湖泊底泥中氮、磷含量高，沉积物间隙水具有一 定流速或在间隙水浓度梯度下，氮和磷可以释放到湖水中形成内源污染。邛海底泥中总氮 含量 0· 24g/kg ~I. 79g/kg，平均值：1257mg/kg ;总磷含量 0· 17g/kg ~0· 63g/kg，平均值： 532mg/kg〇
[0065] b)同位素定年
[0066] 邛海底泥泥芯的年代使用21°Pb和137Cs同位素定年方法确定。沉积物中的 21°Pb， 来自两部分，一部分是由226Ra衰变并与之达到动态平衡的21°Pb，一部分是来自空气中的沉 降物并且浓度不断衰减的过剩 21°Pb (记作21°Pbex)。本实施例中21°Pb采用恒定补给速率模 式（CRS model)计算，图1示出了邛海底泥泥芯同位素定年的拟合曲线。
[0067] 通过CRS模型计算获得底泥深度与底泥沉积年份的对应关系，并且通过底泥同位 素定年结果表明，该区域底泥沉积速率较快，底泥平均年沉积速率达3. 06cm/a。类比其他 湖泊内蒙乌梁素海〇. 47cm/a(参见赵锁志等，内蒙古乌梁素海湖水及底泥营养元素和重金 属污染及其环境效应研究，北京：中国地质大学（北京），第1-97页，2013年），云南抚仙湖 0. 02cm/a (参见王小笛等，利用21°Pb、137Cs、241Am计年法研究云南抚仙湖现代沉积速率，湖泊 科学，第22卷第1期，第136-142页，2010年），青海湖0. 020cm/a (参见张信宝等，137Cs质 量平衡法测算青海湖现代沉积速率的尝试，湖泊科学，第21卷第6期，第827-833页，2009 年）可知，邛海底泥沉积速率快，与该流域的水土流失严重有很大关系。
[0068] (3)邛海底泥中氮磷释放量计笪结里
[0069] 利用氮磷释放量衡算模型：
（I)计算得出结论：邛海 底泥总氮年释放量约为243. 63t，平均释放速率为24. 3mg/(m2 · d);总磷年释放量约为 93. 28t，平均释放速率为9. 3mgAm2 · d)，根据污染物的降解速率计算邛海湖体中底泥贡献 的氮磷量分别为94. 19t和4. 76t，分别占湖体氮、磷贡献总量的40%和48%。
[0070] (4)采用类比法论证氮磷释放量衡算模型的合理性
[0071] 目前的现有技术中，底泥中氮磷溶出速度分别在lmg/(m2 · d)~300mg/(m2 · d) 和0. 2mgAm2 · d)~IOOmgAm2 · d)范围内（参见金相灿主编，湖泊富营养化控制和管理 技术，北京：化学工业出版社，第1-6页，2001年）；氮在不扰动和扰动条件下的平均释放 速率分别为56mgAm 2 · d)和95mgAm2 · d)(参见林建伟等，曝气复氧对富营养化水体底 泥氮磷释放的影响，生态环境，第14卷第6期，第812-815页，2005年）；磷在好氧条件下 为 2. 85mg/(m2 · d)~5. 71mg/(m2 · d);厌氧条件下为 I. 43mg/(m2 · d)~14. 29mg/(m2 · d) (参见 Lee-Hyung K，et. al. Phosphorus release rates from sediments and pollutant characteristics in Han River， Seoul， Korea， Science of The Total Environment， (321) :115-125, 2004年）；在中性条件下，总氮的释放速率是33. 08mgAm2 ·(!)，而酸性条件 下为53. 56mg/ (m2 · d)，在碱性条件下为57. llmg/ (m2 · d)(参见梁淑轩等，pH值对白洋淀沉 积物氮磷释放的影响，安徽农业科学，第38卷第36期，第20859-20862页，2010年）。国内 已有的研究成果如西湖平均释磷量为3. 49mgAm2 · d)(参见吴根福等，杭州西湖底泥释磷 的初步研究，中国环境科学，第18卷第2期，第107-110页，1998年），其北里湖一年可释出 的磷约7. 22t，相当于外源入磷量的2倍（参见吴静波主编，中国湖泊富营养化，北京：中国 环境科学出版社，第442-447页，1990年）；乌梁素海年溶出量总氮280t，总磷50t，相当于 外源性氮、磷输入量的25%和83% (参见赵锁志，内蒙古乌梁素海湖水及底泥营养元素和 重金属污染及其环境效应研究，北京：中国地质大学（北京），第1-97页，2013年）。综合 以上研究结论，底泥中氮、磷的平均释放速率的合理范围应该分别为在20~IOOmgAm 2 ·(!) 和1~15mg/(m2 · d)以内，由此可以初步判断本研究所得计算结果在合理范围之内。
[0072] 通过以上实施例可以看出，采用本发明的氮磷释放量衡算模型可以较为方便的得 出区域河流、湖泊中污染底泥的氮磷对水体贡献量。由于氮、磷在水体富营养化过程中起关 键作用，底泥中氮磷的释放速率和释放量对水体富营养化有重要影响，因此通过该氮磷释 放量衡算模型可实现对湖泊水体中污染物总量构成的宏观分析，并有效反映现阶段湖泊中 的主要污染结构，具有重要的应用价值。
[0073] 申请人声明，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局 限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭 露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【主权项】
1. 一种底泥中氮磷污染物释放量的测定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： (1) 采用流量计对出入湖泊河流的年均水量进行测定，并采用过硫酸钾消解法测定污 染物总磷浓度以及采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定污染物总氮浓度以确定污 染物地表径流年均进入量1和污染物地表径流年均产出量W。； (2) 对湖泊河流所在流域的年均降雨量进行分析以确定年均降雨体积R; (3) 对湖泊河流底泥进行分层采样和同位素定年以确定湖泊河流中的污染物年均滞留 量S和底泥沉积总量P，并得出污染物的累积降解系数K; (4) 测算水产养殖产生的氮磷的总量a; (5) 根据式（I)或式（II)计算底泥中氮磷污染物的年均释放量：X = S-(IHW1+a) XK(II) 其中，X为底泥污染年释放量（t) ^为污染物地表径流年均进入量（t) =Wci为污染物地 表径流年均产出量（t) ;R为年均降雨体积（t) ;S为污染物年均滞留量（t) ;P为底泥沉积 总量（t) ;K为污染物的降解系数；a为水产养殖产生的氮磷的总量（t)。2. 根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，步骤（2)所述年均降雨体积R是根据 式（III)计算得到： R = n,r,S,CR?10 3(III) 其中，n为污染底泥沉积年数（a) 为年均降雨量（mm) ;S为污染物年均滞留量（t); Cr为雨中污染物浓度。3. 根据权利要求1或2所述的测定方法，其特征在于，步骤（3)所述污染物年均滞留量 S是根据式（IV)计算得到： =Cw *QX100 (IV) 其中，亡w:为水体中污染物年平均浓度（mg/L) ;Q为计算水体的体积或库容（亿m3)。4. 根据权利要求1-3任一项所述的测定方法，其特征在于，步骤（3)所述底泥沉积总量 P是根据式（V)计算得到：其中，Cp为底泥污染物平均浓度（mg/kg) ;s为整个水体的底泥面积（km2) ;h为污染底 泥深度（m)为含水量（％ ) ;P为底泥干容重（g/cm3) ;n为污染底泥沉积年数（a)。5. 根据权利要求1-4任一项所述的测定方法，其特征在于，步骤⑷所述累积降解系数 K是根据式（VI)计算得到： K = exp(-kr At) (VI) 其中，K为累积降解系数（nd1) ;k'为日降解系数（d1) ;At为同位素定年得出的沉积 时间，与底泥沉积时间相同。6. 根据权利要求1-5任一项所述的测定方法，其特征在于，所述同位素定年为21°Pb定 年或137Cs定年。7. 根据权利要求6所述的测定方法，其特征在于，所述21°Pb定年采用恒定补给速率模 式计算平均沉积速率。
【专利摘要】本发明涉及一种底泥中氮磷污染物释放量的测算方法，本发明通过解析污染物的进出总量、沉积量、降解量和大气降水补给量等参数迁移转化特征，基于质量守恒定律，建立了质量衡算模型。通过采用该模型可以较为方便的得出区域河流、湖泊中污染底泥的氮磷对水体贡献量，计算得出湖泊底泥氮磷污染物的年均释放量及释放速率，从而实现了对湖泊水体中污染物总量构成的宏观分析；通过该方法得出的结论基本符合客观规律并且应用便捷，可广泛用于现阶段湖泊主要污染结构的分析等。
【IPC分类】G01N33/18, G01N21/31
【公开号】CN105136691
【申请号】CN201510451121
【发明人】孙宏亮, 吴舜泽, 王东, 刘伟江, 郜志云, 李璐, 井柳新, 张涛, 文一, 陈坚, 朱岗辉, 洪筱涵
【申请人】环境保护部环境规划院
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月28日