深圳茅洲河（宝安片区）底泥氮磷污染特征解析

仪慧民

（北京昊能环保科技有限公司，北京 102200）

1 引言

河流水环境作为人类社会以及经济系统存在与发展的根本因素，其环境承载力对当地经济建设与社会发展起着至关重要的作用［1］。为此，诸多学者与技术人员对河流水环境受污染特征及其治理技术开展研究。如针对江苏省十大淡水湖之一的白马湖，仪慧民等［2］对流入白马湖的8 条主要河流及湖水进行采样，进而分析入湖河流中氮磷浓度分布规律及其污染特征；代丹等［3］在历史数据收集分析的基础上，对白马湖水体污染成因进行探究，认为陆地外源输入是其水体污染的主要原因之一。吴正华等［4］以某城市受污河流为研究对象，采用水质三维荧光技术对受污河流水质进行污染特征解析，认为通过荧光特征峰来分析河流水质变化情况，对城市河流水质分析具有重要意义。针对河流底泥受污治理中的原位覆盖技术，陈重军等［5］在原位覆盖技术原理阐述分析的基础上，重点介绍了过氧化钙、沸石以及生物炭3 种覆盖材料的修复机制与效能，最后提出多重覆盖材料联合使用及其回收利用是未来研究方向之一。针对成渝地区中小河流水体受污现状，温泉等［6］对其受污成因进行剖析，并提出了相应的对策建议。许继军和景唤［7］从河流生态修复理念、发展历程及其目标、修复技术等方面对国内外研究现状进行了系统总结分析，并重点介绍了近自然治理的河流生态修复理念。

茅洲河（宝安片区）作为深圳市的第一大河流，对深圳市的社会经济发展起着重要作用。本文对深圳茅洲河（宝安片区）底泥污染现状进行研究，重点分析底泥氮磷污染特征，进而为茅洲河（宝安片区）的后期污染治理提供理论依据。

2 茅洲河概况

茅洲河隶属于珠江三角洲水系，始于深圳羊台山北麓，全长41.61 km，流域总面积398.13 km2，河流形状类似“U”字形，宽度在100～250 m 之间，水深在1.0～4.0 m 之间。其中，深圳市宝安区内流域面积为81.8 km2。河流总体呈东、北以及东南地势高，西与西南地势低，地形地势变化大，海拔高度从200 m升高到587 m。流域内基岩主要以燕山四期黑云母混合花岗岩、加里东期混合花岗岩以及震旦系云开群变质岩为主。

茅洲河的地表径流补给主要以天然降水为主，全年集中在4—9 月，枯水期补给主要以地下水与基岩裂隙水为主。根据相关资料分析计算，茅洲河流域的平均径流量为34 713 万m3，丰水年径流量为43 817 万m3，枯水年径流量为21 990 万m3。

茅洲河（宝安片区）的泥沙淤积主要由流域地表以及河床冲刷导致的悬沙引起。其中，洪水期以洪水冲刷为主，枯水期以潮流淤积为主。河道淤积会侵占行洪断面、降低行洪能力及其防洪标准，引起河流水位抬升，致使河流防洪能力下降，进而引起河流上游发生洪涝灾害，同时给河流两岸的居民生活带来诸多不利影响。

河道底泥是营养物质经过物理、化学以及生物作用，形成疏松且富含有机物与营养盐的灰黑色物质，是各类入河污染物的主要蓄积场所。各类污染物经过诸如废水排放、雨水冲刷以及大气沉淀等方式进入河流水体，在河道底泥中逐渐沉积并富集，进而引起底泥受污。底泥受污会引起河流水质污染，致使河道发黑发臭，进而导致河流水体中的鱼类及其寄生微生物无法生存。为此，本文主要对茅洲河（宝安片区）底泥中的氮磷污染特征进行解析，进而为后续河流治理技术选择提供理论依据。

3 样品解析方法

3.1 底泥分层

为了便于样品采集、标记以及后期数据处理，将茅洲河（宝安片区）划分为A，B，C 3 个区。其中，茅洲河（宝安片区）的上游为A 区，支流与沙井河交汇处为B 区，下游入江口为C 区。根据底泥柱状样颜色、气味、流塑状态等将其划分为污染层、污染过渡层、建筑垃圾层、过渡层以及健康层，共计5 层，各层厚度及特征见表1。

表1 茅洲河（宝安片区）底泥分层特征cm

3.2 样品测试

针对氮磷样品，在A 区、B 区和C 区分别采集底泥柱状样26 个、17 个和32 个。根据底泥淤积厚度与现场可辨情况，依据上述5 个分层对底泥柱状样进行现场分层切割并采集湿样，共获得样品372 个，最后采用保温箱将标记后的样品运回实验室。本文仅对部分样品测试数据进行分析。

底泥氮样品测试严格按照元素分析仪（vario MACRO cube 型）的使用说明书与规程进行操作，所有样品均采用100 目筛子进行过筛来保证实验样品均匀性，然后利用特定模具对用锡箔纸包裹称重后的样品进行空气挤压，最后将其放入测样器待测。

底泥磷样品的测试采用磷钼酸盐比色法，首先对样品进行研磨—过筛（100 目筛）—称重（0.2 g）—灰化（450 ℃，3 h）—震荡（16 h）—离心（10 000 r/min，10 min）等前处理，然后吸取1 mL 上清液完成定容和加药工作，摇匀之后在紫外可见分光光度仪（波长为700 nm）上进行比色。

4 底泥污染特征分析

4.1 底泥氮磷总体污染特征分析

茅洲河（宝安片区）底泥总氮与总磷含量的整体特征见表2。

表2 茅洲河（宝安片区）底泥氮磷含量整体特征

由表2 可知，茅洲河（宝安片区）底泥总氮含量最高值达9 277.51 mg/kg，最低值仅为0.03 mg/kg；总磷含量最高值达9 203.73 mg/kg，最低值仅为5.79 mg/kg。底泥300 cm 以上部分的总氮与总磷含量普遍高于底泥300 cm 以下部分，表明底泥300 cm 以上部分氮磷污染比较严重。此外，底泥表层5～100 cm 之内的总氮与总磷含量平均值均最高，污染也最为严重。

4.2 底泥氮磷分布范围分析

茅洲河（宝安片区）不同分区底泥总氮与总磷含量整体特征见表3。

表3 茅洲河（宝安片区）不同分区底泥总氮与总磷含量整体特征

由表3 可知，B 区底泥总氮与总磷含量的平均值最高、C 区次之、A 区相对最小。基于底泥整个剖面的总氮与总磷含量分析可知，B 区底泥氮磷污染最为严重、C 区次之、A 区相对最轻，其主要原因可能是B 区毗邻城区，人口密集，工厂数量偏多，进而导致河流沿岸排污口增多，河流水体流速减缓，利于污染物沉降，形成污染底泥。

4.3 B 区底泥氮磷污染特征分析

鉴于茅洲河（宝安片区）B 区底泥总氮与总磷含量平均值最高，污染最为严重，为此，本文主要对B区底泥的总氮与总磷污染特征进行分析。

4.3.1 总氮污染特征分析

茅洲河（宝安片区）B 区底泥总氮采样点选取具有代表性的B0，B18，B30 以及B36 所测数据进行分析，其位置信息见表4。

表4 B 区底泥总氮采样点位置信息

茅洲河（宝安片区）B 区各采样点总氮含量的分布曲线如图1 所示。

图1 B 区各采样点总氮含量的分布曲线

各采样点底泥柱状样淤积特征如图2 所示。

图2 各采样点底泥柱状样淤积特征

由图1，2 可知，底泥总氮含量随深度增加呈现明显下降的趋势。底泥100～300 cm 之间是污染物的主要分布区域，其总氮含量超过1 000 mg/kg，部分甚至超过5 000 mg/kg（如采样点B30）。此外，各个采样点的污染分层厚度差异显著。如采样点B36 的污染层厚度深度达400 cm，其整个底泥柱状上甚至不存在健康层，且底泥油亮发黑，总氮含量较高（4 653.74±2 962.32 mg/kg），主要可能是采样点附近污染严重，底泥淤积厚度较深导致。采样点B0 的污染层总氮含量最低，污染层厚度在100 cm 之内，底泥柱状样呈砖红色，总氮含量仅为715.79 mg/kg，其主要原因是采样点B0 的底泥属于原始沉积。采样点B18 的污染层厚度接近200 cm，且总氮含量超过3 000 mg/kg。茅洲河（宝安片区）B 区采样点总氮污染层之下普遍以污染过渡层与过渡层为主（采样点B0 以健康层为主），且总氮含量随深度存在明显的下降转折点。

整体而言，茅洲河（宝安片区）B 区底泥氮污染主要分布范围在100～260 cm 之间，300 cm 以下的总氮含量普遍偏低，属于过渡层或者健康层，氮污染相对较轻。

4.3.2 总磷污染特征分析

茅洲河（宝安片区）B 区底泥总磷采样点选取具有代表性的B8，B16，B30 以及B35 所测数据进行分析，其位置信息见表5。

表5 B 区底泥总磷采样点位置信息

茅洲河（宝安片区）B 区各采样点总磷含量的分布曲线如图3 所示。

图3 B 区各采样点总磷含量的分布曲线

部分采样点底泥柱状样淤积特征如图4 所示。

图4 部分采样点底泥柱状样淤积特征

由图3，4 可知，与底泥总氮含量分布特征相似，底泥总磷含量随深度增加也呈现出明显的下降趋势。底泥100～220 cm 之间的表层是污染物的主要分布区域，其总磷含量超过1 000 mg/kg，部分甚至超过6 000 mg/kg（如采样点B30），底泥磷污染最为严重。此外，各个采样点的污染分层厚度差异较大，如采样点B35 的污染层厚度深度达300 cm，整个底泥柱状样油亮发黑，总磷含量较高（5 918.84±2 358.27mg/kg），主要可能是采样点附近排污严重，底泥淤积厚度较深导致。采样点B8 的污染层总磷含量最低，深度在100 cm 之内，仅为1 040.75±652.13 mg/kg，其主要原因是采样点B8 底泥污染层中有大量贝壳，受污染相对较轻。茅洲河（宝安片区）B 区采样点B8和B30 的总磷污染层之下普遍以污染过渡层与过渡层为主，且总磷含量随深度存在明显的下降转折点。采样点B16 的总磷污染层之下为健康层，而采样点B35 均为污染层。

整体而言，茅洲河（宝安片区）B 区底泥磷污染主要分布范围在100～220 cm 之间（采样点B35 除外），220 cm 以下的总磷含量普遍偏低，属于过渡层或者健康层，磷污染相对较轻。

5 结论

（1）将茅洲河（宝安片区）划分为A，B，C 3 个区。其中，茅洲河（宝安片区）的上游为A 区，支流与沙井河交汇处为B 区，下游入江口为C 区。根据茅洲河（宝安片区）底泥污染情况将其划分为污染层、污染过渡层、建筑垃圾层、过渡层以及健康层，共计5 层。

（2）茅洲河（宝安片区）B 区底泥表层5～100 cm之间的总氮与总磷含量平均值均最高，污染也最为严重。底泥300 cm 以上部分的总氮与总磷含量普遍高于底泥300 cm 以下部分，表明底泥300 cm 以上部分氮磷污染比较严重。B 区底泥总氮与总磷含量的平均值最高、C 区次之、A 区相对最小。

（3）茅洲河（宝安片区）B 区底泥氮污染主要分布范围在100～260 cm 之间，300 cm 以下的总氮含量普遍偏低；底泥磷污染主要分布范围在100～220 cm 之间（采样点B35 除外），220 cm 以下的总磷含量普遍偏低，均属于过渡层或者健康层，氮磷污染相对较轻。