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1、上海大学硕士学位论文河流底泥污染物释放研究姓名：张坤申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：王道增20070601上海大学硕士学位论文摘 要底泥污染与整治作为城市河流污染的难点之一，是目前全世界普遍存在的突出环境问题。在一定条件下，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，可重新进入上覆水中，成为影响河流水质的二次污染源。了解和掌握河流底泥污染物的释放、扩散规律对河流水质的改善有重要意义。从上世纪80年代开始，国内外学者就开始了底泥污染物扩散规律的研究，经过几十年的发展，取得了许多成果，但是由于底泥污染物扩散过程本身的复杂性，还有很多问题尚待研究解决。以往
2、的研究大都集中在氮、磷及重金属释放规律方面，研究手段以静态实验为主。动水条件方面的研究起步相对较晚，研究成果相对较少。本文在前入研究的基础上，对动水条件下底泥中污染物释放规律进行了水槽的实验研究。并以苏州河底泥为例，通过静态和动态的水槽模拟实验，分析了不同流速、不同水深条件下，河流受污染底泥中释放出的COD。、DO、pH、浊度、重金属等对上覆水体水质的影响。本文在循环玻璃水槽内进行了9组不同水深、不同流速下底泥污染物释放实验，结果表明：1当有底泥存在时，底泥中污染物向上覆水体的释放造成了水体污染；当无底泥存在时，水槽中由于存在着较高的溶解氧造成水体中COD=呈现下降的趋势。2动水条件下苏州河底
3、泥的CODc霹放率、pH和DO均比静水条件下的大，但低流速动水条件下的浊度比静水条件下的浊度要低。3底泥中污染物释放率与水深和流速有关，在相同水深的工况下，释放率随着流速的增加而增大，在相同流速的工况下，底泥的释放率随着水深的增大而减少。4底泥中重金属向上覆水体的释放对上覆水体的影响并不是很大，上覆水体中只检测出微量的Ni、Zn、Mn三种重金属。关键词：底泥河流污染物释放释放率V上海大学硕士学位论文ABSTRACTComprehensive treatment and pollution prevention ofsediment,a ubiquitous andsignificant env
4、ironmental issue in the world，is one of the biggest problems in urbanriver treatmentA variety of inorganic and organic pollutants in the boRom sediment，under cgTtain circumstance，will release to aquatic envbonment through chemical，physical and biological exchange，which may be the major contamination
5、 source ofupper waterIt is very important to know the laws of release and diffusion of boRomsediment to improve the water qualitySince 1960sthe environmental concern over the laws ofsediment rclease has ledto the development of study in this fieldThe fate and transport of sediment releaseare governe
6、d by complex interactions ofphysic-chemical processes that depend on thesediment properties，hydrodynamic conditions，and environmental conditions and SOonPrevious review studies on sediment release mainly conccntrated 011 the laws ofrelease nitrogen,phosphorus and heavy metals，while the dynamic exper
7、imentalresults were not sufficientIn this paper,experimental investigation on sedimentrelease is carried out in water channelThe boRom sediment of Suzhou creek iSselected as sample to conduct experiments with methods of static and dynamicsimulations，from which the effects of sediment contaminant on
8、upper water quality iscarefully investigated，including released CODer,DO，pH，turbidity and heavy metalsunder the different hydrodynamic conditionsIn the circulating water channel experiments，nine Cases of bottom sedimentrelease with different hydrodynamic conditionsThe results indicate that：1In both
9、static and dynamic circumstances，contaminant releasing of sedimentleads to upper water pollutionIn the absence of sedimentS self-purificationexperimental results，COD“presented a degressive trend because ofthe existence ofa large amount ofdissolved oxygen in water channel2Under dynamic condition，the
10、sediment contaminant releasing rate，pH andDO were all larger than those under static conditionbut reversely the turbidity in上海大学硕士学位论文low flow velocity took on lower value compared with static condition3The water depth and the flow velocity both contribute to sedimentcontaminant releasing rateAt a s
11、allle depththe releasing rate mcreased along wimthe velocity i11cre鸽in吕while at the fixed velocity condition the bottom releasingrate deeased with the incensement ofdepth4The release of heavy metals in sediments to upper waters impact is not verysignificantA dram ofnickel，zinc，manganese Can be detec
12、ted in the upper waterKeywords：bosom sediment river release rate contaminant release上海大学硕士学位论文原创性声明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：名蝉 日期：鱼!：!苎本论文使用授权说明本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部
13、分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)签名：三基地 导师签名：重至!墨日期：翌2 1：!墨上海大学硕士学位论文11研究背景及意义第1章概述水是生命之源，是人类发展最重要的自然资源。人类所有的活动都离不开水的支持。河流系统是陆地水环境中的重要组成部分，河流系统环境质量的好坏直接影响到湖泊和海洋环境质量的好坏。然而由于缺乏环保意识，在20世纪90年代以前，我国污染物的处置问题一直没有得到很好的重视，在很多地区，环境基础设施的建设速度滞后于经济的发展速度，导致大量工业废水、生活污水等直接排入江河湖海中。在环境学中，河流水体是由水、溶解性物质、悬浮性物质、水生生物和底泥组成的自然综合体。底泥一般是
14、指江河湖海的沉积物，是自然水域的重要组成部分。河湖底泥的基本物理结构包括与水体相接触的沉积物界面层和界面层下的原沉积物层。沉积物界面层主要由底栖生物及其残体、代谢产物和颗粒很细的粘性泥沙组成，由于颗粒很细，极易出现絮凝现象，在床底形成浮泥层，它们对有机污染物有很强的吸附作用。界面层下的原沉积物层主要是由无机矿物的泥沙组成，它们对界面层起到支撑的作用，在长期物质扩散的基础上，有机污染物会从界面层向原沉积物层部分转移，使得在一般的情况下污染物向水体中的释放较为困难。在天然水体中，悬浮沉积物一般是组成复杂的聚集体，其基本骨架是粘土矿物或其他矿物微粒，由腐殖质及金属水合氧化物粘附架桥聚集在一起，各种微
15、污染物如有机有毒物、重金属以及细菌、病毒等吸附在表面上，发生生态环境效应。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，使底泥受到严重污染。上世纪菜茵河流域、美国的大湖地区、荷兰的阿姆斯特丹港口、德国的汉堡港，底泥污染情况十分严重【l】。在外污染源控制达到一定程度后，城市河流的底泥由于历年排放的污染物大量聚集，底泥对上覆水体水质的影响就突出表现出来，此时底泥成为一个污染“源”，从而造成对水体的二次污染。如穿越上海市区的苏州河，在一定流速条件下，底泥对上覆水体的作用可使水中CODer增加1567mg1【2】。河流底泥中的污染成分复杂，主要污染物为有机污染物和重
16、金属等，底泥中的上海大学硕士学位论文硫和氮含量较高是造成河流黑臭的主要原因之一。当河流污染较严重时，底泥污染物释放对河水水质的影响并不明显；当河水污染程度减轻、水质改善后，河水中污染物浓度与底泥中污染物浓度的梯度增大，底泥中污染物释放作用就会增加，造成污染【31。即使是发达国家在水质改善方面相当成功，对河流底泥的控制也不容乐观，如美国国家环保总局(USEPA)在1998年9月的污染沉积物战略总报告中指出，。在全美国许多水域，污染沉积物都造成了生态和人体健康的危机，沉积物已成为污染物的储存库。鱼类和底栖生物从它们富集有毒化合物进入鱼、鸟和哺乳动物体内直到有毒水平。在美国已发生的2100起鱼类消费问题，经多次证实污染来自底泥”41。2002年，杭州西湖内源污染负荷已经达到外来污染负荷的41，安徽巢湖内源污染负荷是外来负荷的2l，而云南滇池中80的氮和90的磷都分布在底泥中p】。12苏州河自然环境概况苏州河历史上又称吴淞江，古代曾是太湖东部排水的
