白洋淀底泥在芦苇生境下变化规律初探[J].docVIP

白洋淀底泥在芦苇生境下的变化规律初探 杨卓1，寇建林2，李博文1*，李贵宝3 1. 河北农业大学资源与环境科学学院，保定 071001；2. 保定水文水资源勘测局，保定 071000；3. 中国水利学会，北京 100053 摘要：底泥是湖泊水库的重要组成部分，能够反映湖泊水库演化的历史过程。水体底泥污染已经成为世界范围内的一个环境问题。文采用人工湿地控制（生态滤池）试验与野外布点调查取样相结合的方法，以芦苇（Phragmites australis Dar.Baiyangdiansis）为供试植物，系统地研究了白洋淀地区底泥现状和污染程度及在芦苇生境下其化学性质等所发生的一系列转化和演变情况，并针对芦苇对底泥的净化及受污染底泥异地的无害化处理进行了研究。结果表明：随着底泥用量的增加，芦苇的长势、生物量、株高等也增加。底泥用量大（3#池）则底泥中污染物含量动态变化明显。在一年的时间里，各滤池底泥中营养元素的含量总体趋势是降低的，其中以碱解氮降低幅度最大；有效态Cu的含量有所上升，有效态Zn、Cd、Pb含量变化幅度小，只是略微有所下降。因为芦苇生长带走了一部分有效态元素物质，底泥内各种元素总量有所降低，其有效态重金属含量变化不明显，只是略有下降，说明芦苇根系会影响底泥中重金属的存在形态。 底泥；芦苇；生态滤池；白洋淀；重金属 中图分类号：X 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（200）0-0081-05湖泊底泥是湖泊生态系统的重要组成部分，是湖泊营养物质循环的重要基础，也是水土界面物质物理、化学和生物的积极交替带[1]。污染物通过大气沉降、废水排放、雨水淋溶与冲刷进入水体，最后沉积到底泥中并逐渐富集，使底泥受到严重的污染[2]。底泥中污染物主要为氮、磷、有机物、重金属元素等。在一定条件下，部分营养元素和污染物又可以从沉积物中间向上层水体释放，使水体营养和污染负荷增加[3]。 底泥作为的作用较大，各国科学家开展了底泥的原位处理和易地处理技术[410]。原位生物修复的技术目前效果还很不理想[10]，易地处理技术的底泥疏浚是消除内源性污染最常用的方法，但成本和底泥的处置是一个需要考虑的问题。随着生物技术和生物科学的不断发展，生物－生态修复已经成为目前研究的热点，得到了各国的广泛重视。此技术可使疏浚底泥变废为宝，有着很好的应用前景。研究和开发疏浚后的底泥处理和利用技术是彻底解决内源性污染的根本途径，在理论和实践中均具有十分重要的意义。 2004年6月在白洋淀布设的21个点位进行的底泥现状调查中发现，白洋淀底泥全氮、全磷、有机质含量较高，并且已经受到了不同程度重金属元素的污染，铜、锌、镉、铅四种重金属的多因子综合污染指数为3.58，已处于严重的污染状态中，若直接投放农田，很可能带来土壤污染的发生[11]。本研究将疏浚的底泥在芦苇生境下进行处置，通过生态滤池试验研究底泥在一定时间内发生的物质转变和演化规律，探索底泥生物－生态修复的技术方法，为底泥的无害化处理及资源化利用奠定基础。 芦苇变种－白洋淀苇（Phragmites australis Dar.Baiyangdiansis）。 供试土壤为安新县南刘庄健康苇地土壤，属粘质冲积湿褐土，表层土壤容重为1.38 g·cm-3，pH值7.71，土壤全氮含量为0.89 g·kg-1，全磷为0.56 g·kg-1，有机质为17.03 g·kg-1。 供试底泥取自安新县北际头乡，保定纳污河府河末梢，入淀口处。试验所取为020 cm底泥。供试底泥pH值7.96，全氮含量为1.56 g·kg-1，全磷为0.90 g·kg-1，有机质为24.99 g·kg-1。有效态Cu、Zn、Cd、Pb分别为24.00、61.50、1.70、16.80 mg·kg-1。全量Cu、Zn、Cd、Pb分别为51.08、234.42、63.67、6.89 mg·kg-1。相应的农用污泥中该种污染物控制标准分别为250、500、300、5 mg·kg-1。 构建人工生态滤池：在地面下建造长2 m×宽2 m×深1.4 m的生态滤池3个。砂石等基底为70 cm，在白洋淀选芦苇地，取0~20 cm的土层，风干、过筛、混匀后装填生态滤池，土壤深度为20 cm。 移栽芦苇：芦苇栽培采用根状茎繁殖法。4月初芦苇发芽期，在白洋淀芦苇地选择粗1 cm以上，有35个芽的土黄色和乳白色的根状茎、切成30～40 cm长的段块，均按20株·m-2的密度栽植。分栽后各试验池内保持5~10 cm的水位以促进芦苇的生长，芦苇生长过程中不施肥。 底泥施入：待芦苇生长稳定后，开始试验。在芦苇生长稳定一个月后，按低、中、高量施入白洋淀底泥。（底泥施入量：低量为0.27 m3、中量为0.54 m3、高量为0.81 m3。）低量记为