北运河(北京段)底泥磷含量及其对上覆水质的影响

摘要：采用SMT和Psenner分级提取法分别测定了北运河（北京段）底泥总磷和各结合态磷的含量，结果表明，春季北运河底泥TP平均

关键词：北运河；底泥；磷含量；磷形态；SMT；Psenner；富营养化

中图分类号：X522 文献标识码：A 文章编号：

在大部分水体富营养化治理过程中，对外源磷的控制并没有达到立竿见影的效果，因此近几年来针对上覆水体受底泥（内源磷）污染的研究越来越多。底泥是磷元素累积和再生的重要场所，其中的磷可以通过物理、化学和生物反应等各种复杂的过程再次释放到上覆水中，造成二次污染。

我国对于底泥磷的研究主要集中在大中型湖泊和城市浅水湖泊，如黄清辉[1]、金相灿[23]、李宝[4]等众多学者先后对太湖、巢湖、滇池等典型富营养化湖泊的底泥磷做了大量研究，为这些重度富营养化水体的有效治理提供了有力的理论支持；北京[5]、南京[6]、上海[7]等城市也开展了针对湖泊底泥磷的污染研究。

对于河流而言，底泥含量较湖库等封闭性水体低，其水体的动态性在一定程度上加快了水体循环自净能力，但同时也增加了对底泥的扰动和营养物质在水泥界面的迁移转化，增加了底泥二次污染的风险。特别对于城市内河来说，除了来自流域的地表径流和降水的补给之外，大部分水源来自城市工业废水和生活污水，水体和底泥污染情况更加严重。Lin Chunye[8]曾采用选择性分步提取法对大辽河底泥磷进行了提取分析，指出河水的长期污染会导致河流底泥对磷的吸附能力的下降，释放风险增加；黄建军[9]、李大鹏[10]等对

城市河道底泥磷的吸附释放机理及影响因素等进行了研究，发现水力停留时间、环境温度和风速都对河流底泥磷的吸附释放有明显影响。

北运河作为北京市最大的排污河，是典型的重污染城市内河，一直是北京水环境治理的重点和难点。目前对于北运河底泥磷的研究非常少，仅有李楠等学者[1112]曾采用BowmanCole有机磷分级修正体系，对北运河下游底泥中有机磷的形态分布特征和矿化机制进行了分析研究。本文拟采用化学连续提取法对北运河（北京段）的底泥磷进行了分级提取，测定北运河（北京段）春季底泥总磷和各结合态磷的含量，分析各结合态磷吸附释放特征和相关性，并结合生物有效磷和相关水质数据分析底泥磷对于上覆水体水质的影响，揭示了控制和消减底泥磷对于治理北运河水体富营养化的重要性，为北运河流域进一步合理有效地治理提供参考。

北运河发源于北京市昌平区军都山南麓，先后流经北京市、河北省香河县和天津市武清区，直至天津市大红桥汇入海河，是海河水系的重要组成部分，承担着泄洪、引滦输水、调水等多重任务。北运河作为北京市流域面积最大、支流最多的重要水系，如今已成为北京市最大的排污河和污染最严重的河流。

本研究综合考虑支流汇入影响、采样点的均匀性以及采样易操作性，于2012年4月对北运河从沙河水库至杨洼闸河段的9个采样点进行春季采样，所有采样点均使用全球卫星定位仪（GPS）进行定位。各采样点分布和名称见图1和表1。

[BT2][STHZ]2 结果与讨论

北运河（北京段）各形态磷含量见表2。在使用SMT法测定北运河底泥样品TP时，同步测定沉积物标准物质（GBW07423（GSS9））的TP含量，其回收提取率达到9432%，所以底泥样品TP的提取率可以达到分析研究要求。将Psenner分级提取的各结合态磷总和与SMT法提取测定的TP比较，以确定Psenner法的提取效率，详见表2中

P法提百分率。除采样点5的样品提取百分率偏低以外，其他采样点均达到80%以上，平均提取率为9331%，可以达到分析研究要求。

2.1 各形态磷含量

参考文献（References）：

[1] 黄清辉，王东红，王春霞，等.太湖梅梁湾和五里湖沉积物磷形态的垂向变化[J].中国环境科学，2004，24（2）：147150.（HUANG Qinghui，WANG Donghong，WANG Chunxia，et al.Vertical Variation of the Phosphorus form in the Sediments of Meiliang Bay and Wuli Lake of Taihu Lake[J].China Environmental Science，2004，24（2）：147150.（in Chinese））

[2] 金相灿，庞燕，王圣瑞，等.长江中下游浅水湖沉积物磷形态及其分布特征研究[J].农业环境科学学报，2008，27（1）：279285.（JIN Xiangcan，PANG Yan，WANG Shengrui，et al.Phosphorus Forms and Its Distribution Character in Sediment of Shallow Lakes in the Middle and Lower Reaches of the Yangtze River[J].Journal of AgroEnvironment Science，2008，27（1）：279285.（in Chinese））

[3] 金相灿，王圣瑞，庞燕.太湖沉积物磷形态及pH值对磷释放的影响[J].中国环境科学，2004，24（6）：707711.（JIN Xiangcan，WANG Shengrui，PANGYan.The Influence of Phosphorus Forms and pH on Release of Phosphorus from Sediments in Taihu Lake[J].China Environmental Science，2004，24（6）：707711.（in Chinese））

[4] 李宝，范成新，丁士明.滇池福保湾沉积物磷的形态及其与间隙水磷的关系[J].湖泊科学，2008，20（1）：2732.（LI Bao，FAN Chengxin，DING Shiming.Phosphorus Species in Sediments and Their Relationships with Soluble Phosphorus Concentrations in Interstitial Waters of Fubao Bay in Lake Dianchi[J].Journal of Lake Sciences，2008，20（1）：2732.（in Chinese））

[5] 卢少勇，王佩，王殿武，等.北京六湖泊表层底泥磷吸附容量及潜在释放风险[J].中国环境科学，2011，31（11）；18361841.（LU Shaoyong，WANG Pei，WANG Dianwu，et al.Phosphorus Sorption Capacity of the Sediment in Six Lakes of Beijing and Risk of Potential Phosphorus Release[J].China Environmental Science，2011，31（11）：18361841.（in Chinese））

[6] 王超，邹丽敏，王沛芳，等.典型城市浅水湖泊沉积物磷形态的分布及与富营养化的关系[J].环境科学，2008，29（5）：13031307.（WANG Chao，ZOU Limin，WANG Peifang，et al.Relation Between Distribution of Phosphorus Form in the Sediment of Typical Urban Shallow Lakes and Eutrophication[J].Environmental Science，2008，29（5）13031307.（in Chinese））

[7] 康丽娟，孙从军，李小平.淀山湖沉积物磷分布特征[J].环境科学学报，2012，32（1）：190196.（KANG Lijuan，SUN Congjun，LI Xiaoping.Forms and Distribution of Phosphorus in Sediments of Dianshan Lake[J].Acta Scientiae Circumstantiae，2012，32（1）：190196.（in Chinese））

[8] Chunye Lin，Zhigang Wang，Mengchang He，et al.Phosphorus Sorption and Fraction Characteristics in the Upper，Middle and Low Reach Sediments of the Daliao River Systems，China[J].Journal of Hazardous Materials，2009，170：278285.

[9] 黄建军，赵新华，孙井梅，等.城市河道底泥释磷的影响因素研究[J].中国给排水，2010，26（5）：9395.（HUANG Jianjun，ZHAO Xinhua，SUN Jingmei，et al.Study on Influence Factors of Phosphorus Release from Sediment in Urban Riverway[J].China Water & Waste Water，2010，26（5）：9395.（in Chinese））[ZK）]

[10] [ZK（#]李大鹏，黄勇，袁砚，等.城市重污染河道底泥对外源磷的吸附和固定机制[J].环境科学，2011，32（1）：96101.（LI Dapeng，HUANG Yong，YUAN Yan，et al.Mechanism of Phosphorus Adsorption and Immobility by Sediments in InnerCity Heavily Polluted Canal[J].Environmental Science，2011，32（1）：96101.（in Chinese））

[11] 李楠，单保庆，张洪，等.北运河下游典型灌渠沉积物有机磷形态分布特征[J].环境科学，2010，31（12）：29112916.（LI Nan，SHAN Baoqing，ZHANG Hong，et anic Phosphorus Forms in the Sediments in the Downstream Channel of North Canal River Watershed[J].Environmental Science，2010，31（12）：29112916.（in Chinese））

[12] 李楠，单保庆，张洪，等.沉积物中有机磷在pH和温度影响下的矿化机制[J].环境科学，2011，32（4）：10081014.（LI Nan，SHAN Baoqing，ZHANG Hong，et anic Phosphorus Mineralization in the Sediments under the Impact of pH and Temperature[J].Environmental Science，2011，32（4）：10081014.（in Chinese））

[13] Ruban V，Brigault S，Demare D，el al.An Investigation of the Origin and Mobility of Phosphorus in Freshwater Sediments from BortLesOrgues Reservoir，France[J].Journal of Environmental Monitoring，1999，1（4）：403407.

[14] Rydin E.Potentially Mobile Phosphorus in Lake Erken Sediment[J].Water Research，2000，34（7）：20372042.

[15] Zhou A M，Wang D S，Tang H X.Phosphorus Fractionation and Bioavailability in Taihu Lake（China） Sediments[J].Journal of Environmental Science，2005，17（3）：384388.

[16] 王晓丽，张丽坤.黄河中下游表层沉积物磷的赋存形态特征[J].生态环境学报，2011，20（5）：904907.（WANG Xiaoli，ZHANG Likun.Character of Phosphorus Forms in Surface Sediments from Middle and Lower Reaches of Yellow River[J].Ecology and Environmental Sciences，2011，20（5）：904907.（in Chinese））

[17] 李江，金相灿，姜霞，等.太湖不同营养水平湖区沉积物理化性质和磷的垂向变化[J].环境科学研究，2007，20（4）：6469.（LI Jiang，JIN Xiangcan，JIANG Xia，et al.Vertical Changes of Physiochemical Characteristics and Phosphorus Concentrations of Sediments from Different Trophic Regions of Taihu Lake[J].Research of Environmental Sciences，2007，20（4）：6469.（in Chinese））

[18] 温胜芳，单保庆，张洪.巢湖表层沉积物磷的空间分布差异性研究[J].环境科学，2012，33（7）：23222329.（WEN Shengfang，SHAN Baoqing，ZANG Hong.Spatial Distribution Character of Phosphorus Fractions in Surface Sediment from Chaohu Lake[J].Environmental Science，2012，33（7）：23222329.（in Chinese））

[19] Persaud D，Jaagumagi R，Hayton A.Guidelines for the Protection and Management of Aquatic Sediment Quality in Ontario[M].Ontario：Queens Printer for Ontario，1993.

[20] 刘鸿亮，金相灿，荆一风.湖泊底泥环境疏浚工程技术[J].中国工程科学，1999，1（1）：8184.（LIU Hongliang，JIN Xiangcan，JIN Yifeng.Environmental Dredging Technology of Lake’s Sediment[J].China Engineering Science，1999，1（1）：8184.（in Chinese））

[21] 安文超，张书武，和慧等.南四湖及主要入湖河流河口区表层沉积物磷的形态与分布特征研究[J].环境科学学报，2012，32（4）：895901.（AN Wenchao，ZHANG Shuwu，HE Hui，et al.Phosphorus Fractions and Distribution Characteristics in Sediments of Nansi Lake，China，and Its Main Inflow Rivers[J].Acta Scientiae Circumstantiae，2012，32（4）：895901.（in Chinese）

[22] Ruban V，et al.Harmonized Protocol and Certified Reference Material for the Determination of Extractable Contents of Phosphorus in Freshwater SedimentsA Synthesis of Recent Works[J].Fresenius J Anal Chem，2001，370：224228.

[23] 夏学惠，东野脉兴，周建民.滇池现代沉积物中磷的地球化学及其对环境影响[J].沉积学报，2002，20（3）：416420.（XIA Xuehui，DONG Yemaixing，ZHOU Jianming.Geochemistry and Influence to Environment Phosphorus in Modern Sediments in Dianchi Lake[J].Acta Sedimentologica Sinica，2002，20（3）：416420.（in Chinese））

[24] 张路，范成新，池俏俏.太湖及其主要入湖河流沉积碑形态分布研究[J].地球化学，2004，33（4）：423432.（ZHANG Lu，FAN Chengxin，CHI Qiaoqiao.Phosphorus Species Distribution of Sediments in Lake Taihu and Its Main Inflow Rivers[J].Geochimica，2004，33（4）：423432.（in Chinese））

[25] Sulin Xiang，Wenbin Zhou.Phosphorus Forms and Distribution in the Sediments of Poyang Lake，China[J].International Journal of Sediment Research，2011，26：230238.

[26] 滑丽萍，李贵宝，华珞，等.不同芦苇生境下白洋淀底泥磷形态分析研究[J].南水北调与水利科技，2005，3（2）：2932.（HUA Liping，LI Guibao，HUA Luo，et al.Study on Phosphorus Forms in Sediments of Baiyangdian Lake in Reed’s Biosphere[J].SouthtoNorth Water Transfer and Water Science & Technology，2005，3（2）：2932.（in Chinese））

[27] Runyu Zhang，Fengchang Wu，Congqiang Liu，et al.Characteristics of Organic Phosphorus Fractions in Different Trophic Sediments of Lakes from the Middle and Lower Reaches of Yangtze River Region and Southwestern Plateau，China[J].Environmental Pollution，2008，152：366372.

[28] Kaiserli A，Voutsa D，Samara C.Phosphorus Fractionation in Lake SedimentsLakes Volvi and Koronia，N.Greece[J].Chemosphere，2002，46：11471155.

[29] Dapeng Li，Yong Huang，Chengxin Fan，et al.Contributions of Phosphorus on Sedimentary Phosphorus Bioavailability under Sediment Resuspension Conditions[J].Chemical Engineering Journal，2011，168：10491054.

[30] Qingman LI，Wen Zhang，Xingxiang Wang，et al.Phosphorus in Interstitial Water Induced by Redox Potential in Sediment of Dianchi Lake，China[J].Soil Science Society of China，2007，17（6）：739746.

[31] 苏玉萍，郑达贤，庄一廷，等.南方内陆富营养化湖泊沉积物磷形态特征研究[J].农业环境科学学报，2005，24（2）：362365.（SU Yuping，ZHENG Daxian，ZHUANG Yiting.Phosphorus Fractionations in Sediments from EutropHicated Lakes in Fujian Province[J].Journal of Agroenvironment Science，2005，24（2）：362365.（in Chinese））

[32] 俞林伟，谭镇，钟萍，等.广州市流花湖表层底泥磷的形态与生物可利用性[J].城市环境与城市生态，2006，19（2）：1416.（LU Linwei，TAN Zhen，ZHONG Ping，et al.Characteristics And Fractionation of Phosphorus in the Sediments of Lake Liuhuahu in Guangzhou[J].Urben Environment & Urben Ecology，2006，19（2）：1416.（in Chinese））

[33] Xiaoli Wang.Phosphorus Fractionation and Bioavailability in Surface Sediments from the Middle and Lower Reaches of the Yellow River[J].Procedia Environmental Sciences，2012，12：379386.