內(nèi)河沉積物耗氧（sod）對水體改善的影響研究【開題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述+畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文系列</b></p><p><b>　　開題報(bào)告</b></p><p><b>　　環(huán)境工程</b></p><p>　　內(nèi)河沉積物耗氧（SOD）對水體改善的影響研究</p><p><b>　　選題的背景與意義</

2、b></p><p>　　隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，污染物不斷被排入城市內(nèi)河并逐漸在沉積物中富集，使得內(nèi)河受到不同程度的污染。由于城市內(nèi)河和與地表徑流大不相同，大多內(nèi)河水系與外水系不連通，水流流速緩慢，因而容易造成過剩營養(yǎng)物質(zhì)的沉積。當(dāng)內(nèi)河水體的外源污染較嚴(yán)重時(shí)，污染物濃度通量是向下的，污染物匯集到內(nèi)河底泥中；當(dāng)外源污染受到有效控制后，底泥中的污染物濃度通量是向上的，污染物將從底泥釋放到上覆水體中，成為內(nèi)河水體

3、的內(nèi)污染源。因此，內(nèi)河沉積物既可以成為水體污染的匯，又可以成為水體污染的源。目前對于城市內(nèi)河的研究多集中于水體有機(jī)物污染和富營養(yǎng)化，而由沉積物耗氧引起的內(nèi)河發(fā)黑發(fā)臭等缺氧癥狀成了內(nèi)河治理中的瓶頸，因此研究內(nèi)河沉積物耗氧（SOD）對水體改善的影響對內(nèi)河治理具有重大意義。</p><p>　　沉積物耗氧（SOD）指水體底部沉積物消耗上覆水中溶解氧(DO)的速率。SOD可分為兩部分：（1）上覆水體擴(kuò)散到水底沉積物中的溶

4、解氧被消耗，其中包括底泥中還原性物質(zhì)的化學(xué)耗氧和棲息在表層底泥的好氧微生物及無脊椎動物的呼吸耗氧（BSOD）；（2）底泥中的還原態(tài)物質(zhì)擴(kuò)散到上覆水體中被氧化的化學(xué)耗氧（CSOD）。SOD是對水體溶解氧有較大影響的一項(xiàng)指標(biāo)，研究指出，沉積物的耗氧約占整個(gè)水體耗氧的90%，對其上覆水DO含量影響很大。因此，研究沉積物耗氧（SOD）對水體改善的影響對于今后的內(nèi)河缺氧治理具有重大意義。</p><p>　　主要研究內(nèi)容與

5、擬解決問題</p><p>　　1、研究相關(guān)文獻(xiàn)，熟悉SOD的測定方法，并能夠在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)用。</p><p>　　2、選擇本課題中SOD測定過程中的影響因素（如水體流速、溫度、穩(wěn)定時(shí)間等）。</p><p>　　3、根據(jù)所需研究的參數(shù)確定實(shí)驗(yàn)方案，并對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行詳細(xì)、嚴(yán)格的計(jì)劃。</p><p>　　4、了解課題中所測參數(shù)的測定要求，掌握其

6、測定方法。</p><p>　　5、建立SOD測定過程中各參數(shù)隨時(shí)間變化規(guī)律，找出主控因子。</p><p>　　6、研究SOD與水體黑臭的關(guān)系及對水體水質(zhì)改善的影響。</p><p><b>　　研究方法與技術(shù)路線</b></p><p><b>　　（1）研究方法</b></p>

7、<p>　　設(shè)計(jì)滿足各影響因素測定的實(shí)驗(yàn)條件，采用單管無擾動沉積物采樣器采集沉積物樣品，在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，研究各主要環(huán)境因素（水體流速、溫度、穩(wěn)定時(shí)間等）對內(nèi)河沉積物中耗氧物質(zhì)擴(kuò)散速率的影響，通過統(tǒng)計(jì)分析探討沉積物耗氧（SOD）對內(nèi)河水體質(zhì)量的影響。</p><p><b>　?。?）技術(shù)路線</b></p><p><b>　　計(jì)劃進(jìn)度</

8、b></p><p>　　2010年11月26日――2010年12月15日，完成開題報(bào)告和文獻(xiàn)綜述，進(jìn)行開題；</p><p>　　2010年12月16日――2011年5月6日，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)和加工，實(shí)驗(yàn)的開展，數(shù)據(jù)的處理以及論文的撰寫;</p><p>　　2011年5月7日――2011年5月12日，完成論文的撰寫工作，定稿，準(zhǔn)備答辯;</p>

9、<p>　　2011年5月13日，答辯。</p><p><b>　　主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李文紅,陳英旭,孫建平.不同溶解氧水平對控制底泥向上覆水體釋放污染物的影響研究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2003,22（2）：170-173.</p><p>　　[2] 濮培民，王國祥，胡春華,等. 底泥疏浚能

10、控制湖泊富營養(yǎng)化嗎？[J]. 湖泊科學(xué)20002,12（3）：69-279.</p><p>　　[3] 袁文權(quán)，張錫輝，張麗萍.不同供氧方式對水庫底泥氮磷釋放的影響[J]. JOURNAL OF LAKE SCIENCES 2004,16（1）：28-34.</p><p>　　[4] 張毓祥，劉登國.底泥營養(yǎng)物通量研究進(jìn)展[J]. 上海環(huán)境科學(xué)2009,28（3）：125-129.&l

11、t;/p><p>　　[5] Hu W.F., W. Chua Lo, H., Sin S.N., Yu P.H.F.(2001) Nutrient release and sediment oxygen demand in a eutrophic land-locked embayment in Hong Kong. Environment International 26, 369-375.</p>

12、<p>　　[6] 黃勇華.污染河涌生態(tài)恢復(fù)的可行性方法[J]. 污染防治技術(shù).2003,16(2)：31-33.</p><p>　　[7] 劉德明.淺談城市內(nèi)河治理的方法[J].福建建筑.2005,3：101-102.</p><p>　　[8] 徐祖信. 河流污染治理技術(shù)與實(shí)踐[M].中國水利電力出版社,2002：120-121.</p><p>

13、　　[9] 王敏，張明旭.蘇州河武寧路斷面底泥需氧量的測定[J]. 上海環(huán)境科學(xué)2003,22: 418-422.</p><p>　　[10] 林衛(wèi)青，顧友直.蘇州河底泥的耗氧量[J]. 上海環(huán)境科學(xué),2001,20: 212-216.</p><p>　　[11] Chau K.W. (2002) Field measurements of SOD and sediment nutri

14、ent fluxes in a land-locked embayment in Hong Kong. Advances in Environmental Research 6, 135-142.</p><p>　　[12] R . Walker, W. Snodgrass, Model for sediment oxygen demand in lakes. Journal of Environmental

15、Engineering 112 (1986) 25.</p><p>　　[13] Berthelson C. R., Cathcart T. P. & Pote J. W.(1996) In Situ Measurement of Sediment Oxygen Demand in Catfish Ponds. Aquacultural Engineering, 15(4), 261-271.</

16、p><p>　　[14] Lansard Bruno, Rabouille Christophe, Denis Lionel , Grenz Christian.(2008) In situ oxygen uptake rates by coastal sediments under the influence of the Rho?ne River (NW Mediterranean Sea), Continent

17、al Shelf Research 28, 1501-1510.</p><p>　　[15] 張麗萍，袁文權(quán)，張錫輝.底泥污染物釋放動力學(xué)研究[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2003，4(2)：22-27.</p><p>　　[16] M. Higashino,C. Gantzer, H. Stefan, Unsteady diffusional mass transfer at th

18、e sediment/water interface: Theory and significance for SOD measurement. Water Research 38 (2004)：1-12.</p><p>　　[17] 王紹友，徐繼榮.一種無邊界擾動的單管無擾動采樣器：中國專利，ZL200410026847.3[P],2004.</p><p>　　[18] 汪 燕.便攜

19、式溶解氧儀與碘量法測定溶解氧的置信度與精密度比較[J].江西化工,2005,3：113-114.</p><p>　　[19] 馬曉磊，徐繼榮，張德民等.城市內(nèi)河強(qiáng)還原性沉積物耗氧及相關(guān)因素研究.環(huán)境科學(xué)研究23(2010) 1501-1507.</p><p>　　[20] 國家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會. 水和廢水監(jiān)測分析方法[M] . 4 版. 北京：中國環(huán)境科學(xué)出版

20、社，2002.</p><p><b>　　畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述</b></p><p><b>　　環(huán)境工程</b></p><p>　　內(nèi)河沉積物耗氧（SOD）對水體改善的影響研究</p><p>　　摘要：大量的城市污染物排放到水體并沉積下來，造成城市內(nèi)河的負(fù)擔(dān)越來越大。城市內(nèi)河沉積物中有機(jī)物造成

21、的內(nèi)源性污染，尤其是沉積物耗氧引發(fā)的水體缺氧成為了水體改善的一大難題。改善城市內(nèi)河水質(zhì)的最重要途徑是降低內(nèi)河沉積物耗氧（SOD）對水體改善的影響，常用方法有引水沖污、生物治理、物理增氧等方法。在現(xiàn)有國內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上，研究SOD的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案測定水體中的沉積物耗氧情況，探尋內(nèi)河沉積物耗氧（SOD）對水體改善的影響。</p><p>　　關(guān)鍵詞：城市內(nèi)河；沉積物耗氧；水體改善</p><

22、;p><b>　　1. 前言</b></p><p>　　隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，污染物不斷被排入城市內(nèi)河并逐漸在沉積物中富集，使得內(nèi)河受到不同程度的污染。由于城市內(nèi)河和與地表徑流大不相同，大多內(nèi)河水系與外水系不連通，水流流速緩慢，因而容易造成過剩營養(yǎng)物質(zhì)的沉積。當(dāng)內(nèi)河水體的外源污染較嚴(yán)重時(shí)，污染物濃度通量是向下的，污染物匯集到內(nèi)河底泥中；當(dāng)外源污染受到有效控制后，底泥中的污染物濃度通量

23、是向上的，污染物將從底泥釋放到上覆水體中，成為內(nèi)河水體的內(nèi)污染源[1]。因此，內(nèi)河沉積物既可以成為水體污染的匯，又可以成為水體污染的源。目前對于城市內(nèi)河的研究多集中于水體有機(jī)物污染和富營養(yǎng)化[2-5]，而由沉積物耗氧引起的內(nèi)河發(fā)黑發(fā)臭等缺氧癥狀成了內(nèi)河治理中的瓶頸，因此研究內(nèi)河沉積物耗氧（SOD）對水體改善的影響對內(nèi)河治理具有重大意義。</p><p>　　2. 改善內(nèi)河水質(zhì)的方法</p><

24、p>　　2.1 引水沖污工程</p><p>　　當(dāng)前，我國許多改善城市內(nèi)河水質(zhì)大多都采用引水沖污的辦法。引水沖污工程是通過改變內(nèi)河原有的水動力條件，使得沖污區(qū)內(nèi)流量加大，流速提高，增加了水體中溶解氧的含量，進(jìn)而減少黑臭，從而使得水質(zhì)得到改善[6]。 </p><p>　　但是引水沖污工程投資和日常運(yùn)行費(fèi)用巨大，已成為我國許多城市財(cái)政巨大負(fù)擔(dān)，也使城市內(nèi)河治理進(jìn)入了惡性循環(huán)，造成引

25、水沖污時(shí)城市內(nèi)河水質(zhì)良好的假象，使城市內(nèi)河水質(zhì)的保持需要靠引水沖污才能達(dá)到。同時(shí)由于長期的引水沖污造成城市內(nèi)河自身生態(tài)環(huán)境完全喪失，非但沒有改善水體的水質(zhì)，而且使得內(nèi)河水體自身的生態(tài)平衡被破壞，其自身的恢復(fù)需要很長的時(shí)間。因而該方法在改善內(nèi)河水體方面是治標(biāo)不治本，應(yīng)適當(dāng)加以控制。</p><p><b>　　2.2 生物工程</b></p><p>　　生物治理工程是

26、以恢復(fù)城市內(nèi)河水體自身水生生物為目的的。在城市內(nèi)河污染源得到有效遏制后，盡快恢復(fù)水體自身生態(tài)平衡系統(tǒng)，恢復(fù)和豐富城市內(nèi)河中水生生物鏈，使城市內(nèi)河水體自身具有一定的生物凈化和平衡功能，進(jìn)而使城市內(nèi)河具有一定的水環(huán)境容量，對污染物具有一定的沖擊能力[7]。生物修復(fù)技術(shù)改善內(nèi)河水質(zhì)的優(yōu)勢在于，治理成本低，效果好，不產(chǎn)生二次污染。但其也仍存在著一些難度，例如恢復(fù)周期長，需創(chuàng)造出適合生物生存的環(huán)境。</p><p>　　2

27、.3 物理增氧工程</p><p>　　物理增氧的常用方法是水體人工曝氣，其可在短時(shí)間內(nèi)取得降低水體污染程度和提高溶解氧濃度的效果[8]，但要發(fā)揮水體人工曝氣復(fù)氧技術(shù)的實(shí)際效益,必須制訂應(yīng)用該技術(shù)的具體方案，得出可行的增氧量、曝氣方式、季節(jié)最優(yōu)化組合。最大的特點(diǎn)是提高溶解氧濃度效果明顯，但其投資和日常運(yùn)行成本高。</p><p>　　3. 沉積物耗氧（SOD）</p><

28、;p>　　3.1 沉積物耗氧（SOD）的定義</p><p>　　沉積物耗氧速率(sediment oxygen demand，簡稱SOD)是由英國的WELCH在1935年首次提出的，是指水體底部沉積物消耗上覆水中溶解氧（DO）的速率。沉積物耗氧（SOD）可分為兩部分： </p><p>　　（1）上覆水體擴(kuò)散到水底沉積物中的溶解氧被消耗，其中包括底泥中還原性物質(zhì)的化學(xué)耗氧和棲息在

29、表層底泥的好氧微生物及無脊椎動物的呼吸耗氧（BSOD）；</p><p>　?。?）底泥中的還原態(tài)物質(zhì)擴(kuò)散到上覆水體中被氧化的化學(xué)耗氧（CSOD）[9]。</p><p><b>　　SOD的國內(nèi)外研究</b></p><p>　　水體水質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)是水體中的溶解氧含量，而水體中溶解氧主要來源于大氣復(fù)氧和光合作用產(chǎn)氧等，而耗氧過程則包括生化

30、需氧(BOD)、底泥耗氧(SOD)、氨的硝化、及浮游植物和動物的呼吸等。SOD是反映內(nèi)河沉積物耗氧的綜臺指標(biāo)，其中表層底泥中有機(jī)物生物降解和氨的硝化過程是SOD的主要構(gòu)成[10]，另外底泥中的鐵、錳、硫化物等的化學(xué)耗氧也可能對SOD有重要的作用。沉積物耗氧（SOD）在水體氧平衡中具有重要的作用，同時(shí)也是內(nèi)河水體治理過程中必不可少的一個(gè)重要參數(shù)。</p><p>　　國外學(xué)者對沉積物營養(yǎng)物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究，最早

31、可追溯到20世紀(jì)四、五十年代的實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場測定，20世紀(jì)七、八十年代時(shí)進(jìn)入了研究高潮，并在20世紀(jì)八、九十年代總結(jié)出一些沉積物耗氧數(shù)學(xué)模型，對研究水質(zhì)改善起到了重要作用[11-14]。國內(nèi)對于沉積物耗氧的研究起步較晚，到20世紀(jì)八十年代才逐漸開始研究，由于測量技術(shù)難、水質(zhì)較差等原因，大多僅處于實(shí)驗(yàn)研究階段。近幾年來，開始展開現(xiàn)場測量和數(shù)學(xué)模型相結(jié)合的研究，更準(zhǔn)確地研究沉積物中營養(yǎng)物質(zhì)遷移擴(kuò)散導(dǎo)致水體耗氧的規(guī)律，對水質(zhì)改善有極大的幫助。&

32、lt;/p><p><b>　　SOD的數(shù)學(xué)模型</b></p><p>　　在自然水體中，底泥與上覆水之間主要的相互作用是泥水界面間物質(zhì)的交換。沉入底泥或從底泥擴(kuò)散到上覆水的溶解態(tài)、顆粒態(tài)物質(zhì)是水體內(nèi)化學(xué)和生物循環(huán)的重要組成部分。通常認(rèn)為底泥消耗的氧可分為兩部分：第一部分是上覆水體擴(kuò)散到水底沉積物中的溶解氧被消耗，其中包括底泥中還原性物質(zhì)的化學(xué)耗氧和棲息在表層底泥的好氧

33、微生物及無脊椎動物的呼吸耗氧；第二部分是底泥中的還原態(tài)物質(zhì)擴(kuò)散到上覆水體中被氧化的化學(xué)耗氧。但是國外研究對于擴(kuò)散進(jìn)入上覆水體的物質(zhì)引起的耗氧行為的定義較模糊。沉積在底泥內(nèi)的有機(jī)物是底泥耗氧的根源，底泥消耗的氧都源于有機(jī)物的礦化，表層有機(jī)物在微生物呼吸作用下降解，產(chǎn)生呼吸耗氧；兼氧層、厭氧層有機(jī)物與底泥內(nèi)的氧化物反應(yīng)，生成各種還原性物質(zhì)，這些物質(zhì)既產(chǎn)生化學(xué)耗氧又產(chǎn)生呼吸耗氧。</p><p>　　底泥污染物釋放的動

34、力學(xué)主要由兩個(gè)過程決定。一個(gè)是微生物的活動，它決定著污染物的相互轉(zhuǎn)化和存在形態(tài)，是否容易釋放和在什么條件下可能釋放等；另一個(gè)是水力過程，它決定著污染物在底泥孔隙內(nèi)部的傳質(zhì)速度，底泥懸浮狀態(tài)和沉積狀態(tài)，以及底泥顆粒對污染物的吸附攜帶等[15]。這兩個(gè)過程相互作用，相互影響，在很大程度上決定了底泥污染物的釋放動力學(xué)特征。</p><p>　　沉積物耗氧（SOD）的數(shù)學(xué)模型研究主要在于對泥水界面的非定向擴(kuò)散傳質(zhì)的研究，

35、這是由傳質(zhì)和兩界面的生化反應(yīng)共同控制的。這兩邊界層分別為水表面的擴(kuò)散邊界層和沉積物中的滲透深度，這其中的一個(gè)或者兩個(gè)都能對SOD產(chǎn)生影響。這個(gè)傳質(zhì)的過程由沉積物控制還是由水界面控制取決于沉積物/水界面的剪切速率（U*）和沉積物的生化活性率（）。在穩(wěn)定狀態(tài)下，沉積物/水表面的剪切速度對DO具有較大影響，而當(dāng)U* > 0.2 cm/s時(shí)對于有效深度沒有較大影響[16-19]。沉積物中的微生物活性更大時(shí)，SOD上界值較小，即µ

36、0> 50 mg/L d，U*> 0.1 cm/s時(shí)SOD<0.1g/cm2,當(dāng)微生物在沉積物中的活性較低（µ0< 50 mg/L d）混合水含量較低（U*< 0.1 cm/s）難以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，SOD的量可大大超過0.1g/cm2，換句話說SOD值高則更快達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)[20]。</p><p>　　4. SOD對水體水質(zhì)的影響</p><p>　

37、　影響水體水質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)是水體中的溶解氧含量，而水體中溶解氧主要來源于大氣復(fù)氧和光合作用產(chǎn)氧等，而沉積物中一部分還原性的有機(jī)質(zhì)可以直接消耗水體溶解氧，此外，一部分有機(jī)質(zhì)通過微生物降解間接消耗水體溶解氧。 微生物在不同條件下對不同特性的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行降解產(chǎn)生多種類型的產(chǎn)物，天然有機(jī)質(zhì)是穩(wěn)定性極好的天然腐殖質(zhì)類物質(zhì)，在實(shí)際自然條件下其氧化過程極為緩慢和有限，不會對水體產(chǎn)生污染危害。因此沉積物耗氧（SOD）對上覆水的溶解氧含量影響很大，而沉積

38、物耗氧（SOD）是由于沉積物中的還原性物質(zhì)消耗上覆水的氧氣引起的，根據(jù)fick定律，可知沉積物耗氧可能與溫度、沉積物質(zhì)量、時(shí)間等有關(guān)。</p><p><b>　　5. 結(jié)論與展望</b></p><p>　　綜上所述，在改善內(nèi)河水體水質(zhì)方面，目前雖有引水沖污工程和生物工程，卻仍存在這一些不足之處。且目前對于城市內(nèi)河水環(huán)境的研究多集中于水體有機(jī)物污染和富營養(yǎng)化，對沉積

39、物的研究主要集中在重金屬元素在存在方面，而在沉積物中有機(jī)質(zhì)積累耗氧造成的水體缺氧方面所做的研究還不夠。</p><p>　　隨著我國經(jīng)濟(jì)增長，經(jīng)濟(jì)環(huán)境友好型社會的提出，我國一些城市近些年已經(jīng)重視起沉積物耗氧對改善水質(zhì)方面的研究，雖然目前對此方面的研究我國仍處于相對初級階段，但我們有理由相信，沉積物耗氧對水體改善的研究有相當(dāng)大發(fā)展空間，并將發(fā)揮其出色的作用。</p><p><b>

40、;　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 李文紅,陳英旭,孫建平.不同溶解氧水平對控制底泥向上覆水體釋放污染物的影響研究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2003,22（2）：170-173.</p><p>　　[2] 濮培民，王國祥，胡春華,等. 底泥疏浚能控制湖泊富營養(yǎng)化嗎？[J]. 湖泊科學(xué)20002,12（3）：69-279.</p><p&

41、gt;　　[3] 袁文權(quán)，張錫輝，張麗萍.不同供氧方式對水庫底泥氮磷釋放的影響[J]. JOURNAL OF LAKE SCIENCES 2004,16（1）：28-34.</p><p>　　[4] 張毓祥，劉登國.底泥營養(yǎng)物通量研究進(jìn)展[J]. 上海環(huán)境科學(xué)2009,28（3）：125-129.</p><p>　　[5] Hu W.F., W. Chua Lo, H., Sin S.

42、N., Yu P.H.F.(2001) Nutrient release and sediment oxygen demand in a eutrophic land-locked embayment in Hong Kong. Environment International 26, 369-375.</p><p>　　[6] 黃勇華.污染河涌生態(tài)恢復(fù)的可行性方法[J]. 污染防治技術(shù).2003,16(2)

43、：31-33.</p><p>　　[7] 劉德明.淺談城市內(nèi)河治理的方法[J].福建建筑.2005,3：101-102.</p><p>　　[8] 徐祖信. 河流污染治理技術(shù)與實(shí)踐[M].中國水利電力出版社,2002：120-121.</p><p>　　[9] 王敏，張明旭.蘇州河武寧路斷面底泥需氧量的測定[J]. 上海環(huán)境科學(xué)2003,22: 418-422

44、.</p><p>　　[10] 林衛(wèi)青，顧友直.蘇州河底泥的耗氧量[J]. 上海環(huán)境科學(xué),2001,20: 212-216.</p><p>　　[11] Chau K.W. (2002) Field measurements of SOD and sediment nutrient fluxes in a land-locked embayment in Hong Kong. Adva

45、nces in Environmental Research 6, 135-142.</p><p>　　[12] R . Walker, W. Snodgrass, Model for sediment oxygen demand in lakes. Journal of Environmental Engineering 112 (1986) 25.</p><p>　　[13] Be

46、rthelson C. R., Cathcart T. P. & Pote J. W.(1996) In Situ Measurement of Sediment Oxygen Demand in Catfish Ponds. Aquacultural Engineering, 15(4), 261-271.</p><p>　　[14] Lansard Bruno, Rabouille Christop

47、he, Denis Lionel , Grenz Christian.(2008) In situ oxygen uptake rates by coastal sediments under the influence of the Rho?ne River (NW Mediterranean Sea), Continental Shelf Research 28, 1501-1510.</p><p>　　[

48、15] 張麗萍，袁文權(quán)，張錫輝.底泥污染物釋放動力學(xué)研究[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2003，4(2)：22-27.</p><p>　　[16] M. Higashino,C. Gantzer, H. Stefan, Unsteady diffusional mass transfer at the sediment/water interface: Theory and significance for

49、SOD measurement. Water Research 38 (2004)：1-12.</p><p>　　[17] 王紹友，徐繼榮.一種無邊界擾動的單管無擾動采樣器：中國專利，ZL200410026847.3[P],2004.</p><p>　　[18] 汪 燕.便攜式溶解氧儀與碘量法測定溶解氧的置信度與精密度比較[J].江西化工,2005,3：113-114.</p&g

50、t;<p>　　[19] 馬曉磊，徐繼榮，張德民等.城市內(nèi)河強(qiáng)還原性沉積物耗氧及相關(guān)因素研究.環(huán)境科學(xué)研究23(2010) 1501-1507.</p><p>　　[20] 國家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會. 水和廢水監(jiān)測分析方法[M] . 4 版. 北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.</p><p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)</b>&

51、lt;/p><p><b>　　環(huán)境工程</b></p><p>　　內(nèi)河沉積物耗氧（SOD）對水體改善的影響研究</p><p>　　Research on sediment oxygen demand influencing on water in urban river</p><p><b>　　摘　要&l

52、t;/b></p><p>　　【摘要】城市內(nèi)河沉積物耗氧對水體改善有著重要的作用，是確定內(nèi)河治理方式、設(shè)計(jì)具體方案的基礎(chǔ)。采用一種無擾動的單管沉積物采樣器采集寧波市史魏家河，桑家河，直落河，戚隘河四條城市內(nèi)河的沉積物樣品，使用自行制做的SOD 測定裝置對城市內(nèi)河沉積物的耗氧特性及可能對水質(zhì)產(chǎn)生的影響進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)中用氧飽和的純水代替河水作為沉積物上覆水，用WTW在線水質(zhì)監(jiān)測儀測定密閉狀態(tài)下采樣

53、管內(nèi)上覆水溶解氧變化，采用恒溫水箱設(shè)置實(shí)驗(yàn)溫度。分別測定了四條內(nèi)河的沉積物耗氧情況，同時(shí)確定了SOD與時(shí)間的關(guān)系，并探究了沉積物瞬時(shí)耗氧現(xiàn)象的相關(guān)影響因子，如外界擾動、溫度、沉積物質(zhì)量等。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示戚隘河的SOD值明顯高于其他站點(diǎn)，總?cè)芙庋跸牧恳哺哂谄渌军c(diǎn)，達(dá)到穩(wěn)定所需時(shí)間較長。溫度和沉積物的性質(zhì)對沉積物的擴(kuò)散有一定的促進(jìn)作用，外界的擾動破壞原有水力條件的影響有待進(jìn)步一研究。</p><p>　　【關(guān)鍵詞

54、】；內(nèi)河治理；沉積物；耗氧規(guī)律</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　【ABSTRACT】Sediment oxygen demand has important influence on water in urban river , which is the basis to selecte the reco

55、vering method and the specific design in urban river management. A sort of sediments single tube sampler without bound disturbance was employed to collect Shi Weijia river, Sang Jia river, Zhi Luo river and Qi Ai river&#

56、39;s sediment samples. While the SOD measurement device designed by ourselves was employed to study the characteristic of sediment oxygen demand of urba</p><p>　　【KEYWORDS】inner river governance;sediment;law

57、 of oxygen demand</p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　摘　要I</b></p><p>　　AbstractI</p><p><b>　　目　錄II</b></p><p><b>

58、　　1引言3</b></p><p>　　1.1內(nèi)河治理現(xiàn)狀3</p><p>　　1.1.1引水沖污工程4</p><p>　　1.1.2生物治理工程4</p><p>　　1.1.3物理增氧工程4</p><p>　　1.2沉積物耗氧（SOD）4</p><p

59、>　　1.2.1SOD的國內(nèi)外研究5</p><p>　　1.2.2SOD的數(shù)學(xué)模型5</p><p><b>　　2材料與方法6</b></p><p>　　2.1樣品采集6</p><p>　　2.1.1采樣站位6</p><p>　　2.1.2采樣裝置和方法7&

60、lt;/p><p>　　2.2分析方法7</p><p>　　2.2.1理化參數(shù)分析7</p><p>　　2.2.2SOD測量裝置8</p><p>　　2.2.3SOD測量方法9</p><p>　　2.3DO的測定9</p><p>　　2.3.1DO測量方法選擇9&l

61、t;/p><p>　　2.3.2DO測量裝置9</p><p>　　2.3.3測定DO原理10</p><p>　　2.4SOD的計(jì)算10</p><p>　　3結(jié)果與討論11</p><p>　　3.1SOD與內(nèi)河水質(zhì)的關(guān)系11</p><p>　　3.2SOD與時(shí)間的關(guān)系

62、14</p><p>　　3.3SOD與擴(kuò)散的關(guān)系15</p><p>　　3.3.1擾動下各站點(diǎn)的SOD測定15</p><p>　　3.3.2質(zhì)量對瞬時(shí)耗氧的影響16</p><p>　　3.3.3溫度對瞬時(shí)耗氧的影響17</p><p>　　3.4寧大內(nèi)河SOD測定18</p>

63、<p>　　3.5空白實(shí)驗(yàn)分析20</p><p><b>　　4結(jié)論21</b></p><p><b>　　5展望21</b></p><p><b>　　6參考文獻(xiàn)22</b></p><p>　　7致謝錯(cuò)誤!未定義書簽。</p>

64、<p><b>　　8附錄24</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，污染物不斷被排入城市內(nèi)河并逐漸在沉積物中富集，使得內(nèi)河受到不同程度的污染。由于城市內(nèi)河與其它的地表徑流大不相同，大多內(nèi)河水系與外水系不連通，水流流速緩慢，因而容易造成過剩營養(yǎng)物質(zhì)的沉積。當(dāng)內(nèi)河水體的外源污染

65、較嚴(yán)重時(shí)，污染物濃度通量是向下的，污染物匯集到內(nèi)河底泥中；當(dāng)外源污染受到有效控制后，底泥中的污染物濃度通量是向上的，污染物將從底泥釋放到上覆水體中，成為內(nèi)河水體的內(nèi)污染源[1]。因此，內(nèi)河沉積物既可以成為水體污染的匯，又可以成為水體污染的源。目前對于城市內(nèi)河的研究多集中于水體有機(jī)物污染和富營養(yǎng)化[2-5]，而由沉積物耗氧引起的內(nèi)河發(fā)黑發(fā)臭等缺氧癥狀成了內(nèi)河治理中的瓶頸，因此研究內(nèi)河沉積物耗氧（SOD）對水體改善的影響對內(nèi)河治理具有重大意

66、義。</p><p><b>　　內(nèi)河治理現(xiàn)狀</b></p><p>　　在“十一五”期間，我國就高度重視內(nèi)河的整治，大力度投資，開展系統(tǒng)的大規(guī)模整治。根據(jù)交通運(yùn)輸部出臺的《關(guān)于貫徹<國務(wù)院關(guān)于加快長江等內(nèi)河水運(yùn)發(fā)展的意見>的實(shí)施意見》，“十二五”期，內(nèi)河治理被列為建設(shè)重點(diǎn)。目前許多城市已開展城市污染內(nèi)河整治工作，重點(diǎn)集中在內(nèi)河水質(zhì)的恢復(fù)上，初步目的是使

67、水體變清，消除惡臭。福州市城區(qū)內(nèi)河綜合整治工作指揮部稱，該市大部分河道完成了清淤及截污施工圖設(shè)計(jì)，已有30條內(nèi)河進(jìn)場施工，在內(nèi)河整治過程中使用人工增氧措施來增加水體溶解氧，使水體中的微生物優(yōu)勢種群由厭氧菌轉(zhuǎn)變?yōu)楹醚蹙?，消除?nèi)河惡臭；寧波市海曙區(qū)南塘河等9條河道的整治工程也開工建設(shè)，本次實(shí)驗(yàn)的采樣點(diǎn)中史魏家河及直落河正處在治理中，河內(nèi)都有曝氣裝置在人工增氧。根據(jù)《寧波市內(nèi)河水環(huán)境綜合整治研究報(bào)告》，寧波內(nèi)河沉積物的表層Eh值處于-192至

68、-420mV之間，即表示內(nèi)河沉積環(huán)境處于很強(qiáng)的還原性狀態(tài)，這是導(dǎo)致內(nèi)河整治難有成效的重要原因之一。</p><p>　　國外早在100多年前就開展了河流污染的治理工作，其中比較著名的有英國的泰晤士河、歐洲的萊茵河和法國的塞納河等。治理初期，人們的注意力主要集中在單項(xiàng)治理上，通常是工業(yè)污染源的治理，以減少排入河流的污染負(fù)荷。隨著對河流污染機(jī)制認(rèn)識的深入，自20世紀(jì)70年代，區(qū)域治理理念逐漸代替了局部治理，從單項(xiàng)治理

69、發(fā)展為綜合治理，更注重將河流污染的治理納入到一個(gè)綜合體系中進(jìn)行考慮，并采用現(xiàn)代系統(tǒng)工程的方法對其進(jìn)行綜合分析和模擬，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行治理方案的比較、優(yōu)化，制定出更為科學(xué)的水質(zhì)目標(biāo)與治理方案，力求使河流污染治理在整體上達(dá)到技術(shù)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效果最優(yōu)。</p><p>　　目前內(nèi)河治理的方法主要有引水沖污工程、生物治理工程、物理增氧工程。</p><p><b>　　引水沖污工程</

70、b></p><p>　　引水沖污工程是通過改變內(nèi)河原有的水動力條件，使得沖污區(qū)內(nèi)流量加大，流速提高，增加了水體中溶解氧的含量，進(jìn)而減少黑臭，從而使得水質(zhì)得到改善[6]。 但是引水沖污工程投資和日常運(yùn)行費(fèi)用巨大,已成為我國許多城市財(cái)政巨大負(fù)擔(dān),也使城市內(nèi)河治理進(jìn)入了惡性循環(huán),造成引水沖污時(shí)城市內(nèi)河水質(zhì)良好的假象,使城市內(nèi)河水質(zhì)的保持需要靠引水沖污才能達(dá)到。同時(shí)由于長期的引水沖污造成城市內(nèi)河自身生態(tài)環(huán)境完全喪

71、失,非但沒有改善水體的水質(zhì)，而且使得內(nèi)河水體自身的生態(tài)平衡被破壞，其自身的恢復(fù)需要很長的時(shí)間。因而該方法在改善內(nèi)河水體方面是治標(biāo)不治本，應(yīng)適當(dāng)加以控制。</p><p><b>　　生物治理工程</b></p><p>　　生物治理工程是以恢復(fù)城市內(nèi)河水體自身水生生物為目的的,在城市內(nèi)河污染源得到有效遏制后，盡快恢復(fù)水體自身生態(tài)平衡系統(tǒng),恢復(fù)和豐富城市內(nèi)河中水生生物鏈

72、,使城市內(nèi)河水體自身具有一定的生物凈化和平衡功能,進(jìn)而使城市內(nèi)河具有一定的水環(huán)境容量,對污染物具有一定的沖擊能力[7]。生物修復(fù)技術(shù)改善內(nèi)河水質(zhì)的優(yōu)勢在于,治理成本低,效果好,不產(chǎn)生二次污染。但其也仍存在著一些難度，例如恢復(fù)周期長，需創(chuàng)造出適合生物生存的環(huán)境。</p><p><b>　　物理增氧工程</b></p><p>　　物理增氧的常用方法是水體人工曝氣，其可

73、在短時(shí)間內(nèi)取得降低水體污染程度和提高溶解氧濃度的效果[8]，但要發(fā)揮水體人工曝氣復(fù)氧技術(shù)的實(shí)際效益,必須制訂應(yīng)用該技術(shù)的具體方案,得出可行的增氧量、曝氣方式、季節(jié)最優(yōu)化組合。最大的特點(diǎn)是提高溶解氧濃度效果明顯，但其投資和日常運(yùn)行成本高。</p><p>　　沉積物耗氧（SOD）</p><p>　　沉積物耗氧速率(sediment oxygen demand，簡稱SOD)是由英國的WELC

74、H在1935年首次提出的，是指水體底部沉積物消耗上覆水中溶解氧（DO）的速率。沉積物耗氧（SOD）可分為兩部分： </p><p>　　（1）上覆水體擴(kuò)散到水底沉積物中的溶解氧被消耗，其中包括底泥中還原性物質(zhì)的化學(xué)耗氧和棲息在表層底泥的好氧微生物及無脊椎動物的呼吸耗氧（BSOD）；</p><p>　?。?）底泥中的還原態(tài)物質(zhì)擴(kuò)散到上覆水體中被氧化的化學(xué)耗氧（CSOD）[9]。</

75、p><p><b>　　SOD的國內(nèi)外研究</b></p><p>　　水體水質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)是水體中的溶解氧含量，而水體中溶解氧主要來源于大氣復(fù)氧和光合作用產(chǎn)氧等，而耗氧過程則包括生化需氧(BOD)、底泥耗氧(SOD)、氨的硝化、及浮游植物和動物的呼吸等。SOD是反映內(nèi)河沉積物耗氧的綜臺指標(biāo),其中表層底泥中有機(jī)物生物降解和氨的硝化過程是SOD的主要構(gòu)成[10]，另外底泥

76、中的鐵、錳、硫化物等的化學(xué)耗氧也可能對SOD有重要的作用。沉積物耗氧（SOD）在水體氧平衡中具有重要的作用，同時(shí)也是內(nèi)河水體治理過程中必不可少的一個(gè)重要參數(shù)。</p><p>　　國外學(xué)者對沉積物營養(yǎng)物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究，最早可追溯到20世紀(jì)四、五十年代的實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場測定，20世紀(jì)七、八十年代時(shí)進(jìn)入了研究高潮，并在20世紀(jì)八、九十年代總結(jié)出一些沉積物耗氧數(shù)學(xué)模型，對研究水質(zhì)改善起到了重要作用[11-14]。國內(nèi)

77、對于沉積物耗氧的研究起步較晚，到20世紀(jì)八十年代才逐漸開始研究，由于測量技術(shù)難、水質(zhì)較差等原因，大多僅處于實(shí)驗(yàn)研究階段。近幾年來，開始展開現(xiàn)場測量和數(shù)學(xué)模型相結(jié)合的研究，更準(zhǔn)確地研究沉積物中營養(yǎng)物質(zhì)遷移擴(kuò)散導(dǎo)致水體耗氧的規(guī)律，對水質(zhì)改善有極大的幫助。</p><p><b>　　SOD的數(shù)學(xué)模型</b></p><p>　　在自然水體中，底泥與上覆水之間主要的相互作用

78、是泥水界面間物質(zhì)的交換。沉入底泥或從底泥擴(kuò)散到上覆水的溶解態(tài)、顆粒態(tài)物質(zhì)是水體內(nèi)化學(xué)和生物循環(huán)的重要組成部分。通常認(rèn)為底泥消耗的氧可分為兩部分：第一部分是上覆水體擴(kuò)散到水底沉積物中的溶解氧被消耗，其中包括底泥中還原性物質(zhì)的化學(xué)耗氧和棲息在表層底泥的好氧微生物及無脊椎動物的呼吸耗氧；第二部分是底泥中的還原態(tài)物質(zhì)擴(kuò)散到上覆水體中被氧化的化學(xué)耗氧。但是國外研究對于擴(kuò)散進(jìn)入上覆水體的物質(zhì)引起的耗氧行為的定義較模糊。沉積在底泥內(nèi)的有機(jī)物是底泥耗氧

79、的根源，底泥消耗的氧都源于有機(jī)物的礦化，表層有機(jī)物在微生物呼吸作用下降解，產(chǎn)生呼吸耗氧；兼氧層、厭氧層有機(jī)物與底泥內(nèi)的氧化物反應(yīng)，生成各種還原性物質(zhì)，這些物質(zhì)既產(chǎn)生化學(xué)耗氧又產(chǎn)生呼吸耗氧。</p><p>　　底泥污染物釋放的動力學(xué)主要由兩個(gè)過程決定。一個(gè)是微生物的活動，它決定著污染物的相互轉(zhuǎn)化和存在形態(tài)，是否容易釋放和在什么條件下可能釋放等；另一個(gè)是水力過程，它決定著污染物在底泥孔隙內(nèi)部的傳質(zhì)速度，底泥懸浮狀態(tài)

80、和沉積狀態(tài)，以及底泥顆粒對污染物的吸附攜帶等[15]。這兩個(gè)過程相互作用，相互影響，在很大程度上決定了底泥污染物的釋放動力學(xué)特征。</p><p>　　沉積物耗氧（SOD）的數(shù)學(xué)模型研究主要在于對泥水界面的非定向擴(kuò)散傳質(zhì)的研究，這是由傳質(zhì)和兩界面的生化反應(yīng)共同控制的。這兩邊界層分別為水表面的擴(kuò)散邊界層和沉積物中的滲透深度，這其中的一個(gè)或者兩個(gè)都能對SOD產(chǎn)生影響。這個(gè)傳質(zhì)的過程由沉積物控制還是由水界面控制取決于沉

81、積物/水界面的剪切速率（U*）和沉積物的生化活性率（）。在穩(wěn)定狀態(tài)下，沉積物/水表面的剪切速度對DO具有較大影響，而當(dāng)U* > 0.2 cm/s時(shí)對于有效深度沒有較大影響[16]。沉積物中的微生物活性更大時(shí)，SOD上界值較小，即µ0> 50 mg/L d，U*> 0.1 cm/s時(shí)SOD<0.1g/cm2,當(dāng)微生物在沉積物中的活性較低（µ0< 50 mg/L d）混合水含量較低（U*&l

82、t; 0.1 cm/s）難以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，SOD的量可大大超過0.1g/cm2，換句話說SOD值高則更快達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。</p><p><b>　　材料與方法</b></p><p><b>　　樣品采集</b></p><p><b>　　采樣站位</b></p><p>

83、　　在寧波市城區(qū)選擇了污染程度不同的4條河流設(shè)7個(gè)站點(diǎn)，分別為史魏家河自北向南的四個(gè)站點(diǎn)（ST1，ST2，ST3，ST4）、桑家河（ST5）、直落河（ST6）、戚隘河（ST7）。</p><p>　　表2-1 各站點(diǎn)坐標(biāo)</p><p>　　Table 2-1 coordinates of sites </p><p>　　史魏家河為整治河道，水下有曝氣裝置進(jìn)行

84、曝氣，因而水質(zhì)偏渾；桑家河為城中村河道，現(xiàn)階段也正處在整治期間，因而也有曝氣裝置進(jìn)行增氧處理，其水質(zhì)發(fā)綠、微臭；直落河也為城中村河道，污染較重，水體發(fā)黑發(fā)臭；戚隘河環(huán)繞公園，屬景觀河道，但其水體顏色呈渾濁的黑色，并伴有臭味，污染較嚴(yán)重。采樣站點(diǎn)位置如圖2-1所示： </p><p><b>　　圖2-1 采樣站點(diǎn)</b></p>

85、<p>　　Fig.2-1 Positon of the sample sites </p><p><b>　　采樣裝置和方法</b></p><p>　　采集泥樣時(shí)為了使底泥不受擾動，并使其充滿柱狀采樣管（同時(shí)也是培養(yǎng)管，透明PC材料，內(nèi)徑50mm，管長350mm）以防止其消耗上覆水中的溶解氧，使用USSC—Ⅱ單管無擾動沉積物

86、采樣器[17]采集沉積物樣品（見圖2-2）。采樣時(shí)可以觀察到底泥是否受到擾動，若底泥明顯受到擾動，應(yīng)舍棄重新采集，本次實(shí)驗(yàn)在每個(gè)站點(diǎn)采集用于SOD研究的沉積物樣品，以聚乙烯塑料袋貯存，并迅速送往實(shí)驗(yàn)室測定SOD及相關(guān)因子。</p><p>　　采集水樣時(shí)使用容積為2.5L的有機(jī)玻璃采樣器采集，在每個(gè)站點(diǎn)采集到水樣后用聚乙烯塑料（500mL）貯存，采樣后立即送往實(shí)驗(yàn)室分析。若無法在當(dāng)日完成測定，則將水樣貯存于冰箱中

87、。

88、 </p><p><b>　　分析方法</b></p><p><

89、b>　　理化參數(shù)分析</b></p><p>　　采集樣品時(shí)用在線水質(zhì)監(jiān)測儀（Multi 340i，德國WTW公司）現(xiàn)場測定各采樣點(diǎn)的水體水溫，pH，電導(dǎo)率和ρ（DO），氧化還原電位（見表2-1）。</p><p>　　表2-1 現(xiàn)場測定數(shù)據(jù)</p><p>　　Table 2-1 Situ measurement data</p>

90、<p>　　由表2-1可知，現(xiàn)場測定中各站點(diǎn)的水溫最大相差4.4℃，PH最大差值為1.14，并基本都呈堿性。桑家河ST5站的表層ρ（DO）明顯高于其他站點(diǎn)，原因在于該采樣點(diǎn)含有大量藻類生存，植物光合作用為水體復(fù)氧。史魏家河ST2站的表層ρ（DO）最低，原因在于ST1和ST2站點(diǎn)之間存在內(nèi)河整治曝氣等處理設(shè)施，導(dǎo)致ST2站點(diǎn)水質(zhì)渾濁不清，沉積物中的還原性物質(zhì)擴(kuò)散消耗表層溶解氧。除ST5站點(diǎn)的表層ρ（DO）超過該水溫下的飽和溶解氧

91、含量，其余各站點(diǎn)的表層ρ（DO）均處于標(biāo)準(zhǔn)值以下，水體明顯呈缺氧狀態(tài)。并且各站點(diǎn)的氧化還原電位（ORP）均為負(fù)值，說明各站點(diǎn)水質(zhì)均具有一定的還原性。</p><p><b>　　SOD測量裝置</b></p><p>　　SOD的測量裝置為多管、多電極SOD研究裝置（見圖2-3），主要包括恒溫水箱、柱狀沉積物實(shí)驗(yàn)管、循環(huán)泵，恒溫箱體內(nèi)設(shè)置有多個(gè)沉積物實(shí)驗(yàn)管，沉積物實(shí)驗(yàn)

92、管管的上下兩端分別設(shè)置有密封塞，處于上端的密封塞上貫穿設(shè)置有進(jìn)液管和出液管，出液管的下端開口伸入所述的沉積物實(shí)驗(yàn)管的溶液中，沉積物實(shí)驗(yàn)管的出液管與相鄰的沉積物實(shí)驗(yàn)管的進(jìn)液管通過連接導(dǎo)管相連通，其中一個(gè)連接導(dǎo)管上設(shè)置有用于驅(qū)動溶液循環(huán)流動的小型循環(huán)泵，至少一個(gè)沉積物實(shí)驗(yàn)管內(nèi)設(shè)置有用于測定沉積物理化參數(shù)的多參數(shù)電極。</p><p>　　箱體內(nèi)還設(shè)置有用于加熱箱體內(nèi)盛水的恒溫加熱器，恒溫加熱器與箱體外的點(diǎn)接觸式水銀溫

93、度計(jì)和電子繼電器相連接，通過設(shè)定點(diǎn)接觸式水銀溫度計(jì)上的溫度，控制電子繼電器加熱工作。當(dāng)達(dá)到指定溫度時(shí)，電子繼電器會自動切斷終止加熱過程；當(dāng)溫度再次低于指定溫度，電子繼電器會再次自動連接繼續(xù)加熱，以此達(dá)到箱體內(nèi)的恒溫狀態(tài)。</p><p>　　實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)接通恒溫加熱器電源，當(dāng)水浴溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，開啟小型循環(huán)泵和多參數(shù)電極測定裝置，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求記錄實(shí)驗(yàn)過程中各理化參數(shù)的變化，進(jìn)行相關(guān)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)監(jiān)測，同時(shí)沉積

94、物實(shí)驗(yàn)管的數(shù)量可以根據(jù)需要增加或減少。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)過程中稱取一定質(zhì)量的沉積物，置于底端密封的沉積物實(shí)驗(yàn)管中，用DO飽和的純水替代河水作為沉積物的上覆水，實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行時(shí)，開啟微型蠕動泵（德國GroTech，流量為0~120mL/min）使得上覆水具有一定的流速，以便保證腹膜電極溶解氧測定儀的準(zhǔn)確性。</p><p><b>　　SOD測量方法</b><

95、;/p><p>　　測定沉積物耗氧通常有實(shí)驗(yàn)室測定和現(xiàn)場測定兩種方法，其都有各自優(yōu)缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)室測定通常比現(xiàn)場測定準(zhǔn)確性高，因?yàn)樗窃谝粋€(gè)可控環(huán)境下進(jìn)行的，但是始終不能排除沉積物在運(yùn)輸過程及儲存過程對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)室對現(xiàn)場環(huán)境再現(xiàn)的程度和泥樣的推遲實(shí)驗(yàn)也會影響測量的準(zhǔn)確性?，F(xiàn)場測定可將泥樣的影響降到最低，同時(shí)可以很好地反映出現(xiàn)場的環(huán)境，但是現(xiàn)場測定時(shí)在一個(gè)動態(tài)的環(huán)境下，對結(jié)果的準(zhǔn)確度有一定程度的影響。此外，實(shí)際測

96、定的儀器設(shè)備，在現(xiàn)場測量過程中也可能影響環(huán)境條件。</p><p>　　考慮到現(xiàn)場法需要準(zhǔn)確安放測室和測定儀器，受水體、天氣等條件影響大,，水底一些大的沙礫、石塊也會影響測定的進(jìn)行，并可能會影響河流的通航，所以一般技術(shù)要求比較高，所以本實(shí)驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)室測定方法。</p><p><b>　　DO的測定</b></p><p><b>　

97、　DO測量方法選擇</b></p><p>　　測定水體溶解氧的方法有兩種：便攜式溶解氧儀測定和碘量法測定。盡管便攜式溶解氧儀的分析測試原理和方法與國標(biāo)碘量法有所不同，但是通過對同一水樣中溶解氧采用便攜式溶解氧儀和碘量法進(jìn)行比對實(shí)驗(yàn)，根據(jù)兩種方法的測定結(jié)果進(jìn)行DIXON檢驗(yàn)和精密度檢驗(yàn)，設(shè)定置信度為95％，對比結(jié)果顯示，兩方法測定結(jié)果之間無顯著性差異，精密度符合水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)控要求[18]。對于一些受污染

98、的工業(yè)廢水，必須采用修正的碘量法，而便攜式溶解氧儀是根據(jù)分子氧透過薄膜的擴(kuò)散速率來測定水中溶解氧，并且具有便于攜帶，適合現(xiàn)場測定，干擾少，測速快等優(yōu)點(diǎn)。因此，對本實(shí)驗(yàn)而言，便攜式溶解氧儀法顯然比碘量法更具備優(yōu)越性。</p><p><b>　　DO測量裝置</b></p><p>　　由于本實(shí)驗(yàn)選擇便攜式溶解氧儀測定法，因而采用在線水質(zhì)監(jiān)測儀（Multi 340i 德

99、國WTW公司，圖2-4）測定沉積物上覆水中的溶解氧含量。</p><p>　　該設(shè)備由顯示主體及PH測定探頭、溶解氧測定探頭、電導(dǎo)率測定探頭組成。內(nèi)置定時(shí)器，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要可設(shè)定定時(shí)記錄，并且可通過交換測定探頭可測定PH、溶解氧、電導(dǎo)率、氧化還原電位、溫度五個(gè)參數(shù)，操作舒適方便，且攜帶方便。在測定沉積物上覆水溶解氧含量時(shí)，該裝置有自動溫度補(bǔ)償功能，內(nèi)置記錄器，可自動讀數(shù)，反應(yīng)靈敏，再現(xiàn)性好，可信度高。該裝置是用于測

100、定水中分子態(tài)氧的專用儀器，因測量方法簡便、 快速、 干擾少，已廣泛用于天然水、 污水、 鹽水等現(xiàn)場測定和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測定及自動在線連續(xù)測定。 </p><p><b>　　測定DO原理</b></p><p>　　氧在水中的溶解度取決于溫度、壓力和水中溶解的鹽。在線水質(zhì)測定儀傳感部分是由金電極（陰極）和銀電極（陽極）及氯化鉀電解液組成，

101、分子氧通過膜擴(kuò)散進(jìn)入電解液與金電極和銀電極形成測量回路。當(dāng)給溶解氧分析儀電極加上0.6-0.8V的極化電壓時(shí)，氧通過摸擴(kuò)散，陰極釋放電子，陽極接受電子，產(chǎn)生電流。</p><p><b>　　整個(gè)反應(yīng)過程為：</b></p><p>　　陽極：Ag+Cl→AgCl+2e-</p><p>　　陰極：O2+2H2O+4e-→4OH-</p&

102、gt;<p>　　根據(jù)法拉第定律，流過溶解氧分析儀電極的電流和氧分壓成正比，在溫度不變的情況下電流和氧濃度之間呈線性關(guān)系。</p><p>　　溶解氧含量有三種表示方法：氧分壓（mmHg）；百分飽和度（%）；氧濃度（mg/L），本實(shí)驗(yàn)裝置采用氧濃度表示方法。根據(jù)Herry定律可知氧濃度與其分壓成正比，即：C=PO2*a，其中C為氧濃度（mg/L），PO2為氧分壓（mmHg），a為溶解氧系數(shù)(mg/m

103、mHgL)。溶解氧系數(shù)a不僅與溫度有關(guān)，還與溶液的成分有關(guān)，對于溫度恒定的水溶液，a為常數(shù)。</p><p><b>　　SOD的計(jì)算</b></p><p>　　沉積物耗氧（SOD）指水體底部沉積物消耗上覆水中溶解氧（DO）的速率，SOD的計(jì)算公式為[19]： </p><p>　　在室溫下分別稱取ST1-7站點(diǎn)沉積物10g，在其他條件相同的

104、情況下置入沉積物實(shí)驗(yàn)管中，用蒸餾水代河水作為沉積物上覆水，用在線水質(zhì)監(jiān)測儀測定其溶解氧（DO）含量變化，當(dāng)DO電極電位值趨于穩(wěn)定時(shí)，停止測定并記錄各參數(shù)變化值。由于DO消耗量一直處于一種動態(tài)變化中，因而計(jì)算SOD時(shí)選取穩(wěn)定段DO消耗量的平均值作為△ρ(DO)，其穩(wěn)定時(shí)間也為相對穩(wěn)定時(shí)間。SOD的計(jì)算結(jié)果見表2-2。</p><p>　　表2-2 各站SOD測定結(jié)果</p><p>　　Ta

105、ble 2-2 SOD of the sites</p><p><b>　　結(jié)果與討論</b></p><p>　　SOD與內(nèi)河水質(zhì)的關(guān)系</p><p>　　分別稱取史魏家河中的ST1，ST2，ST3，ST4四個(gè)站點(diǎn)的沉積物10g，在其他條件相同的情況下，控制反應(yīng)裝置中的溫度為20℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為40min。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3-1所示：&

106、lt;/p><p>　　圖 3-1 史魏家河沉積物（10g）的DO消耗量變化</p><p>　　Fig.3-1 DO consumption curve of sediment (10g) from Shi Weijia river </p><p>　　由圖3-1可知，史魏家河中由北向南的ST1，ST2，ST3，ST4站點(diǎn)的DO消耗量有很大的差異，ST1，ST2站

107、點(diǎn)的耗氧量明顯大于ST3，ST4站點(diǎn)。</p><p>　　考慮到史魏家河各采樣點(diǎn)的具體實(shí)際環(huán)境情況及沉積物樣品的實(shí)際情況，分析ST3站點(diǎn)的DO消耗量低，且其穩(wěn)定時(shí)間最短的原因。因?yàn)槭肺杭液邮菞l斷頭河，現(xiàn)正在采取治理措施，ST3站安裝了推流曝氣機(jī)和微氣泡曝氣機(jī)，沉積物被強(qiáng)烈擾動，可能導(dǎo)致SOD值低。ST4站點(diǎn)的DO消耗量同樣要明顯小于ST1及ST2站點(diǎn)，并且表2-1中ST4站點(diǎn)的表層ρ（DO）含量也明顯高于其他三

108、個(gè)站點(diǎn)。根據(jù)其具體的采樣點(diǎn)位置可知，ST4站點(diǎn)距另一條較大的內(nèi)河“后塘河”僅100m，水質(zhì)較好，此處水體處于動態(tài)流動中，有周期性地?fù)Q水過程，因而水質(zhì)狀況較其他站點(diǎn)要好。ST1站點(diǎn)的DO消耗量要略大于ST2站點(diǎn)，但其SOD值比ST2站點(diǎn)小12.83（mg/g.h）。</p><p>　　在相同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，分別稱取史魏家河的ST4站點(diǎn)，桑家河的ST5站點(diǎn)，直落河的ST6站點(diǎn)，戚隘河的ST7站點(diǎn)沉積物各10g，控制反