环境因素影响下海湾蓄淡水库底泥盐分释放试验研究

第２９卷第２期　海　洋　通　报　Ｖ＿０Ｉ．２９．Ｎｏ．２　Ａｐｒ．２０１０　２０１０年０４月　ＭＡＲＩＮＥ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＢＵＬＬＥＴ１Ｎ　环境因素影响下海湾蓄淡水库底泥盐分　释放试验研究　张效龙　２，朱鸣鹤　，郑西来４　（１．大连海事大学环境科学与工程学院，辽宁大连１１６０２６；２．国家海洋局第一海洋研究所，山东青岛２６６０６１　３．宁波大学，浙江宁波３１５２１１；４．中国海洋大学环境科学与工程学院，山东青岛２６６０００１　摘要：在现场调查的基础上，利用沐官岛海湾水库库区典型底质（砂质粉砂）的原状，扰动土样和地表水（海水和淡水），采用土柱　和水槽试验测定了３．５　ｒｒｄｓ风速或上覆水盐分浓度、ｐＨ和温度作用下底泥盐分向上覆水体释放的时一空变化规律，并定量计算出底泥　盐分的释放通量。试验结果发现，底泥的盐分释放不同程度地受到环境因素的影响。（１）风的作用能促进底泥盐分释放。在风的作　用下，上覆水中盐分浓度的分布存在明显的规律性：表层水体（水土界面之上４　ｃｍ水位至水体表面）盐分浓度均匀分布，底层水体　（水土界面至４　ｃｍ水位水体）盐分浓度非均匀分布，且在３　ｃｍ水位处盐分浓度最小。（２）上覆水中盐分的浓度抑制底泥盐分的释放。　（３）ｐＨ值１７时，底泥盐分释放几乎不受影响；ｐＨ值＞７时，底泥盐分释放略有增加；（４）一定温度作用下盐分浓度在水体中非线　性分布，在水．土界面至７．５　ｃｍ水位处为高盐分浓度区，７．５　ｃｍ水位至水体水面盐分浓度含量较低。温度的升高促进底泥盐分释放。　关键词：海湾水库；底泥：盐分释放；浓度；风；ｐＨ；温度　中图分类号：Ｐ７３６．４　】　文献标识码：Ａ　文章编号：　１００１—６９３２（２０１０）０２．Ｏｌ３５．０８　Ｔｅｓｔ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｓａｌｔ　ｒｅｌｅａｓｅ　ｆｒｏｍ　ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ａ　ｐｏｌｄｅｒ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ｕｎｄｅｒ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｆａｃｔｏｒｓ　ＺＨＡＮＧ　Ｘｉａｏ—ｌｏｎｇ　一，ＺＨＵ　Ｍｉｎｇ．ｈｅ　，ＺＨＥＮＧ　Ｘｉ．１ａｉ　（１．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｄａｌｉａｎ　Ｍａｒｉｔｉｍｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ　１　１　６０２６，Ｃｈｉｎａ；　２．ＦｉｒｓｔＩｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＯｃｅａｎｏｇｒａｐｈｙ，ＳＯＡ，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６０６１，Ｃｈｉｎａ；３．ＮｉｎｇｂｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎｉｎｇｂｏ　３１　５２１１，Ｃｈｉｎａ　４．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｏｃｅａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＣｈｉｎａ，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６１００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｆｅｌｄ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ．ｔｈｅ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ（ｓａｎｄｙ　ｓｉｌｔ）ｕｎｄｉｓｔｕｒｂｅｄ／ｄｉｓｔｕｒｂｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｌａｎｄ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｗａｔｅｒ（ｓｅａｗａｔｅｒ　ａｎｄ　ｆｒｅｓｈｗａｔｅｒ）ａｒｅ　ｓａｍｐｌｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｍｕｇｕａｎｄａｏ　Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ａｒｅａ．Ｔｈｅ　ｔｅｍｐｏｒａｌ—ｓｐａｔｉａｌ　ｖａｉｌａｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｗｉｎｄ　ｎａｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓａｌｔ　ｒｅｌｅａｓｅ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ　ｂｙ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｃｏｌｕｍｎ　ａｎｄ　ｔａｎｋ　ｔｅｓｔｓ．Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓａｌｔ　ｆｌｕｘｅｓ　ｆｒｏｍ　ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ　ａｒｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓａｌｔ　ｒｅｌｅａｓｅ　ｉｓ　ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｅｘｔｅｎｔ　ｂｖ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｆａｃｔｏｒｓ．ｆ１）Ｔｈｅ　ｓａｌｔ　ｆｌｕｘ　ｉｓ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｗｉｎｄ．Ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｗｉｎｄ，ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　４ｃｍ　ｈｉｇｈ　ｗａｔｅｒ　ｌｅｖｅｌ　ａｂｏｖｅ　ｔｈｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ，ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓａｌｔ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ，　ｗｈｉｌｅ　ｉｔ　ｉｓ　ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ　ｂｅｌｏｗ　ｔｈｅ　４ｃｍ　ｈｉｇｈ　ｗａｔｅｒ　ｌｅｖｅ１．Ｉｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ，ａｔ　ｔｈｅ　ｌｅｖｅｌ　ｏｆ　３ｃｍ　ｔｈｅ　ｓａｌｔ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｒｅａｃｈｅｓ　ｉｔｓ　ｌｏｗｅｓｔ　ｐｏｉｎｔ．（２）１１１ｅ　ｒｅｌｅａｓｅ　ｏｆ　ｓａｌｔ　ｉｎ　ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ　ｉｓ　ｒｅｓｉｓｔｅｄ　ｂｙ　ｓａｌｔ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ　ｗａｔｅｒ．（３）Ｗｈｅｎ　ｐＨ＜７．ｔｈｅ　ｒｅｌｅａｓｅ　ｏｆ　ｓａｌｔ　ｉｎ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｉｓ　ａｌｍｏｓｔ　ｎｏｔ　ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｐＨ　ｖａｌｕｅ，ｈｏｗｅｖｅｒ，ｗｈｅｎ　ｐＨ＞７，ｉｔ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ａ　ｌｉｔｔｌｅ．　（４）Ｓａｌｉｎｉｔｙ　ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ　ｉｓ　ｎｏｎ—ｌｉｎｅａｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｉ．ｅ．ｈｉｇｈ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｌａｙｅｒ　ｏｆ　０．０－７．５　ｃｍ　ａｂｏｖｅ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ－ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｂｏｕｎｄａｒｙ，ａｎｄ　ｌｏｗ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｌａｙｅｒ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　７．５　ｃｍ　ａｂｏｖｅ　ｔｈｅ　ｂｏｕｎｄａｒｙ．　Ｔｈｅ　ｓａｌｔ　ｆｌｕｘ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ　ｉｓ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｒｓｉｎｇ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｄｅｒ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ；ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ；ｓａｌｔ　ｒｅｌｅａｓｅ；ｓａｌｔ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ；ｗｉｎｄ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　收稿日期：２００９．０３．１１；修订日期：２００９—０８．０７　基金项目：国家自然科学基金资助（４０５７２１４２）；宁波市自然科学基金项目资助（２００６Ａ６１００８０号和２００７Ａ６１００５号）：宁波大学学科科研基金资　助（ＸＫ２００５６２号和ＸＹ０６０００６２号）　作者简介：张效龙，男，（１９７５－－），副研究员，河南博爱县人，大连海事大学在读博士，主要从事海洋工程环境及海底光缆路由勘察方面的工作　和研究。电子邮箱：ｚｈａｎｇｘｉａｏｌｏｎｇ＠ｒｉｏ．ｏｒｇ．ｃｎ或ｚｈａｎｇｘｉａｏｌｏｎｇ２００９＠ｈｕａｗｅｉ．ｔｏｍ　１３６　海　洋　通　报　随着沿海经济的快速发展，水资源日趋匮乏，海湾水库的兴建已成为我国沿海地区解决水资源问题的　重要途径之一。在海湾水库的建设中，库底底泥中盐分的释放是一个非常值得关注的问题。已有研究证明，　底泥盐分释放会影响水库的水质【１　】。影响底泥盐分释放的因素很多，其中备受关注的是环境因素的影响。　赵文玉等的研究已证明，自然风和温度等环境因素对底泥盐分释放的影响较为显著　Ｊ。但对于其它环境因　素的影响及影响下底泥盐分释放的规律，研究的仍较少，而环境因素对底泥磷释放影响的研究却很多１４－９］。　尽管底泥磷释放与盐分释放在释放机理上存在‘一定差异，但其研究思想和试验方法可供参考和借鉴。本文　拟以沐官道海湾水库为例，通过现场采集样品，室内试验的方法，对风、　覆水盐分浓度、ｐＨ和温度等　环境因素对底泥的盐分释放规律进行研究。目的是为该海湾水库高含盐底泥盐分置换研究及海湾水库水质　的评价、预测提供科学依据。　官岛海湾水库是为解决青岛市淡水资源缺乏，而即将　兴建的海湾水库。该水库面积约２５　ｋｍ　，平均水深约７．５　ｍ，　属宽浅型水库。汇入沐官岛水库的河流主要为白马河、吉利　河和横河。经详细的地质勘察，该水库库区沉积物厚度超过　１０　ｍ，底泥沉积物类型主要为粉质粘土、砂质粉砂和中细砂　（图１）。沉积物底泥孔隙水中盐度高达１４～３２。　ｌ试验装置与方法　１．１试验装置　（１）风影响试验装置：为一个大小２００　ｃｍ×５０　ＣｌＴＩ　ｘ　８０　ｃｍ　的ＰＶＣ槽（图２），试验中以风扇作为风源模拟自然风，模　拟风速取沐官岛地区的多年平均风速（３．５　ｍ／ｓ）。底部内铺　２３．６　ｃｍ的底泥。　图１　水库库区底部表层底泥类型分布　（２）上覆水盐分浓度、ｐＨ、温度影响试验装置：为一　Ｆｉｇ．１　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ａｔ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ｂｏｔｔｏｍ　个高３０　ｃｍ、直径２０　ｃｍ的有机玻璃圆筒（图３），圆筒密　封盖上面留一个监测孔，玻璃圆筒底部内铺１０　ｃｍ的沉积　物底泥。有机玻璃圆筒外为直径３０　ｃｍ、高３０　ｃｍ的恒温水浴。此外，还有一个温度计。　丁∞＋——一２０￣ｍ—————　ｃｍｑ　图２风影响试验的装置　图３浓度、ｐＨ及温度影响试验的装置　Ｆｉｇ．３　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｔｅｓｔ　ｂｙ　Ｆｉｇ．２　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｔｅｓｔ　ｂｙ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｐＨ　ａｎｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｗｉｎｄ　（３）实验材料：上覆水采用沐官岛水库主要汇水水源白马河河水，其盐分浓度含量为０．２９２　ｇ．Ｌ～，对　底泥盐度做饱和处理的海水为沐官岛海湾水库附近海域的海水，海水与上覆水成分见表１。试验土样选用　取自沐官岛水库的典型砂质粉砂（部分试验还采用了中细砂），其盐度与海水一致。　　　●十ｍｄ２期　张效龙等：环境因素影响下海湾蓄淡水库底泥盐分释放试验研究　１３７　１　１　１　０　０　Ｏ　Ｏ　Ｏ　４　２　Ｏ　８　６　４　２　Ｏ　１．２试验方法　１．２．１盐分释放通量的计算　试验时采用ＤＤＳ—ｌ１Ａ型电导率仪测定不同水层的电导率，通过盐分浓度　含量一电导率标准曲线（如图４）确定上覆水体中盐分浓度含量。将上覆水体各层某试验时刻的盐分浓度　含量减去其释放试验初始时刻的含量求得底泥释放盐分浓度含量，再将各分层释放盐分浓度含量相加求得　底泥的盐分释放通量。底泥盐分释放通量ｑＺｕｘ）计算公式为：　（∑ｃ　—ｃ。　），　他　２　０　８　６　４　２　Ｏ　式中：Ｃ　为试验第ｆ层水体中的盐分浓度（ｇ・Ｌ　）；Ｖｉ为计算时刻第ｉ层水体的体积（Ｌ）；Ｃ０为水体初始时刻　Ｏ　０　０　Ｏ　Ｏ　Ｏ　０　的盐分浓度（ｇ　Ｌ。）；Ｖｏ为水体总体积（Ｌ）；　为水体的层数；ｔ，为试验的第　个时刻（ｈ）；ｔｏ为试验的初始　时刻（ｈ）；Ａ为水一沉积物接触面积（ｍ　）。　一　●　●　缸噩１　删ⅢＩｊ　抽　抽　世　蠖　０　５００　１０００　１５００　２０００　２５００　Ｏ　５０００　１００００　１５０００　２００００　２５０００　电导率／ｕｓ・ｃｍ　电导率／ｕｓ・ｃｍ　图４低浓度（ａ）和高浓度（ｂ）盐分浓度含量一电导率标准曲线　Ｆｉｇ．４　Ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｓａｌｔ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　ｌｏｗ（ａ）ａｎｄ　ｈｉｇｈ（ｂ）ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　１．２．２风影响试验　将试验底泥样品装入ＰＶＣ槽中，厚度为２３．６　ｃｍ，加入海水饱和，使试验底泥的容　重和孔隙水中的盐分含量与现场条件一致。然后抽出多余的海水，缓慢加入上覆水，水深为４３　ｃｍ，加水　时间为３６０　ｍｉｎ。然后在试验装置的中心断面，利用ＤＤＳ—ｌｌＡ型电导仪，采用随时间先密后疏的方法连续　监测水体中０．０　ｃｍ，１．０　ｃｍ，２．０　ｃｍ，３．０　ｃｍ，４．０　ｃｍ，５．０　ｃｍ，６．０　ｃｍ，７．０　ｃｍ，８．０　ｃｍ，９．０　ｃｍ，１０．０　ｃｍ，　１２．０　ｃｍ，ｌ５．０　ｃｍ，２０．０　ｃｍ，３０．０　ｃｍ和４３．０　ｃｍ水位处的电导率，试验时间为４８０　ｈ　０试验期间，采用风扇　作为风源模拟自然风，风源距模拟装置约１００　ｃｍ，距水面高约５０　ｃｍ，模拟风速为３．５　ｍ／ｓ。进行该试验时　室温保持在１５±０．５℃。同时，进行没有模拟风条件下的静置试验，用于结果的对比分析。　１．２．３上覆水盐分浓度影响试验　将１２组装置（图３）中铺上厚度为１０　ｃｍ的试验底泥，加入适量的海　水进行饱和，３２　ｈ后抽出装置内多余的海水。同时，利用食盐和去离子水调配上覆水，使其盐浓度分别为：　０．３１３　ｇ－Ｌ～，２．２１２　ｇ＇Ｌ～，３．４６５　ｇ＇Ｌ～，４．３２４　ｇ．Ｌ～，５．７８８　ｇ－Ｌ～，６．５３５　ｇ＇Ｌ～，７．６２１　ｇ＇Ｌ～，８．３６５　ｇ．Ｌ～，９．５５７　ｇ．Ｌ～，　海　洋　通　报　２９卷　１０．４５３　．Ｌ～，１１．８９９　ｇ．Ｌ。和１３．６２３　ｇ＇Ｌ～。然后将调制好的上覆水分别缓慢注入试验装置中，注水深度为　２０　ｃｍ，注水时间为２５　ｒａｉｎ。监测点分别为０．０　ｃｍ，１．０　ｃｍ，２．０　ｃｍ，３．０　ｃｍ，４．０　ｃｍ，５．０　ｃｍ，６．０　ｃｍ，７．０　ｃｍ，　８．０　ｃｍ，９．０　ｃｍ，１０．０　ｃｍ，１２．０　ｃｍ，１５．０　ｃｍ，２０．０　ｃｍ，监测方法与风影响试验相同，试验时间为４８０　ｈ。　１．２．４　ｐＨ及温度影响试验　时间为４８０ｈ。　将原状底泥样品分别装入图３的４组装置中，厚度为１０　ｃｍ。采用浓度影响　试验中底泥饱和的方法进行底泥饱和。然后加上覆水，加水及试验监测方法与盐浓度影响试验相同，试验　ｐＨ值影响试验时因拟建沐官岛水库入蓄淡水的ｐＨ值为偏碱性，年平均值为７．２。为模拟水体ｐＨ值　的极端影响，利用不影响水体初始盐分浓度的Ｎａ２ＣＯ和Ｈ２ＳＯ调节水体起始ｐＨ值，使ｐＨ值分别为５．４，　７．２，８．４和１　１．４。　温度影响试验时，根据拟建海湾水库气温特点，选用的试验温度分别为５℃，１５℃，２５℃和３５℃。　２试验结果分析　２．１风作用下上覆水体中盐分浓度分布规律　在风的作用下，试验不同时段，上覆水中盐分浓度在垂向上的分布如图５（ａ）所示。从图５中可以看出，　在试验的不同时段问，上覆水体中盐分浓度的分布均存在明显的差异，且各时段水一土界面之上４．０　ｃｍ水　位至上覆水体表面水体中盐分浓度呈均匀分布；而４．０　ｃｍ水位至水一土界面问上覆水体中的盐分浓度则随　Ｑ　０　Ｑ　５　１．０　１．５　２　０　２　５　盐分浓度含量幢・Ｌ　…１ｌ天时——实验结束　图５风影响下盐分浓度在水体中的分布（（ａ）砂质粉砂：（ｂ）中细砂）　Ｆｉｇ．５　Ｓａｌｔ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｗａｍｒ　ｕｎｄｅｒ　ｗｉｎｄｓ　（（ａ）ｃｌａｙｅｙ　ｓｉｌｔ；（ｂ）ｍｉｄｄｌｅ－ｔｈｉｎ　ｓａｎｄ）　２期　张效龙等：环境因素影响下海湾蓄淡水库底泥盐分释放试验研究　１３９　２．２风对底泥盐分释放的影响　利用试验数据和式（１）得出的试验不同时刻底泥　１．Ｏ０　盐分的释放通量变化曲线见图６。由图６可见，风作ｆ　。　用下底泥盐分释放通量随时间增加逐渐减小。将无风　作用底泥盐分释放通量随时间的变化结果也绘于图６，　可见其变化规律与风作用下的类似。它们的盐分释放　删０・７ｏ　通量随时间变化均呈负的幂指数关系，有风作用和无疆０．６０　风作用的关系式分别为Ｙ＝２．２７２　２　。６５　４　Ｒ　＝０．８７９　３　…　和Ｙ＝２．２３８　１８　２　Ｒ　＝０．９３６　７。由式（１）推算，　铂　∞粥　Ｍ弛∞捣嬲　毖∞　图７为上覆水不同盐分初始浓度条件下，底泥　盐分释放的通量试验结果。由图７可见，上覆　盐　＾ｌ　分的初始浓度低，底泥盐分释放通量则大；上覆水　盐分的初始浓度高，底泥盐分释放通量则小。上覆　水盐分的初始浓度与底泥的盐分释放通量间为反比　翻　例线性关系，其数学表达式为Ｙ＝一０．０１ｌ　６　＋０．３８２　５，　Ｒ　０．９７０　４。由上述结论可知，上覆水盐分的初始　浓度阻碍底泥盐分的释放。该结论与上覆水磷的初　０　１　２　３　４　５　６　７　８　ｇ　１０　１　Ｌ　Ｌ２　ｌ３　ｌ４　始浓度对底泥磷释放影响的结论相一致Ｌ５’ｏＪ。因在静　上覆水初始浓度／ｇ・Ｌ　置条件下，底泥的盐分释放和磷释放均以分子扩散　图７上覆水中初始浓度与底泥盐分释放通量的关系　作用为主，其规律符合Ｆｉｃｋ第一定律。　Ｆｉｇ．７　Ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｓｔａｒｔ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ａｎｄ　ｓａｌｔ　２．４　ｐＨ值对底泥盐分释放的影响　ｒｅｌｅａｓｅ　ｌｆｕｘ　ｏｆ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　上覆水ｐＨ值为５．４，７．２，８．６和１１．４条件下底泥盐分释放的试验数据的分析结果如图８所示。由图８　可见，ｐＨ值对底泥盐分释放的影响不明显。在酸性水环境中，底泥的盐分释放量几乎不受影响；在碱性　水环境中，底泥盐分释放略有增加。其原因主要受盐分的组成控制。库区底泥释放的盐分主要为钠盐（Ｎａ＋）。　此外，还有一定量的镁盐（Ｍｇ　）和钙盐（Ｃａ２　）（见表１）。根据Ｍｇｚ＋和Ｃａ２　的化学特性，在碱性环境中，　Ｍｇ　和Ｃａ　会与水体中多余的ＨＯ　结合形成絮凝状的Ｍｇ（ＨＯ）２和Ｃａ（ＨＯ）２沉淀。这种化学反应过程会促进　土体孔隙水中镁盐（Ｍｇ　）和钙盐（Ｃａ２　）向水体中扩散，从而使得底泥盐分释放在碱性环境中出现增加的　现象。但由于镁盐（Ｍｇ　）和钙盐（Ｃａ　）含量在孔隙水中比中性的钠盐含量少许多（约为１／１０左右）ＬＩ２Ｉ。　所以，尽管碱性环境有利于底泥中镁盐（Ｍｇ　）和钙盐（Ｃａ２　）的释放，对底泥盐分释放的贡献并不明显。　海　洋　通　报　２９卷　２．５温度对底泥盐分释放的影响　（１　１上覆水体中盐分浓度分布规律　通过对试验结果的分析，不同温度条件下底泥　释放盐分浓度在水体中的分布特征如图９所示。由　图９可知，不同温度影响下，底泥释放盐分浓度在　水体中随水位呈非线性分布，且这种非线性分布有　随试验时间的增长线性化变化的趋势。从图中还可　以看出，底泥释放盐分浓度在水体中的分布具有明　显的区段性。高浓度区集中分布在水一土界面　ｒ０　ｃｍ）至７．５　ｃｍ水位间的水体中，低浓度区集中分　布在７．５　ｃｍ水位至水体表面（２０　ｃｍ）水体中。从图　９中还可以看出，尽管随着试验时间的增加，底泥释　放至水体中的盐分浓度均增加，但无论试验的任何　时刻，水体中盐分浓度含量总是与温度正相关，即　５　℃条件下的浓度＜１５℃条件下的浓度＜２５℃条件　下的浓度＜３５℃条件下的浓度。　∞　如　枷　如　∞　（２）盐分释放通量变化　毒ｌ●　｛　ｉ●　。＋　ｌ●ｘ＃　Ｘ●　●　ｉ　盛　ｌ　ｖ●　￥　￥　￥　，蠢　￥●　‘■　ｌ　●　■●　Ｉ　●　■　●　●　利用试验数据和式（１），可确定不同温度条件下　各试验时段底泥盐分释放的通量。底泥盐分释放通　一　●　趟　０　ｌｏｏ　２００　３００　４００　５００　时间ｍ　＋ｐＨｉ５．４　Ｏ　ｐＨ￣Ｊ７．２×ｐＨ￣ｊ８．６×ｐＨ为１１．４　图８不同ｐＨ值不同水位处水体盐浓度随时间的变化　Ｆｉｇ．８　Ｓａｌｍｉｔｙ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｏｆｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｗａｔｅｒ　ｈｅｉｇｈｔ　ｗｉｔｈ　ｔｉｍｅ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐＨ　ｖａｌｕｅｓ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　量随时间的变化如图１０所示。由图１０可知，一定　温度下底泥的盐分释放通量随试验时间的延长而逐　渐减小，且在试验初期减小快，在试验２５０　ｈ后趋于　ｖｔ●Ｙ■●－　■■　ｖ￡●ｖ．　－●　－　■■　■■　ｖｔ●ｖ．ｆ●　Ｘ●　ｌ　－■■　■■　ｌ●ｘ摹　Ｉ　■■　稳定。通过回归分析，一定温度下底泥盐分释放通　兵　簿　量随时间的变化关系属负的幂指数形式，其统计学　ｌ●　●ｉｘｌ　■ｒ　Ｉ■■　■　●　●ｌ－■　ＸＹ　￥Ｉ＿■　■　关系式见图１０。试验结束时，５℃条件下底泥盐分　释放通量为０．２ｌ　１　ｇ．（ｍ　．ｈ）～；１５℃条件下底泥盐分　Ｘ●　ｌ●　ｌ羞●Ｙ　－■　■ｔ●　■　釜●ｘ摹●　释放通量为０．３９９　ｇ・（ｍ　．ｈ）～；２５℃条件下底泥盐分　釜●　｝　摹－　■　ｌ●　■ｔ￥　■　●　ｌ　ｌ●　●　释放通量为０．４９５　ｇ・（ｍ　．ｈ）一；３５℃条件下底泥盐分　的释放通量为０．５２２　ｇ・（ｍ　．ｈ）～，可见温度越高底泥盐　ｍ　啪　Ｅｇ　释放通量也越大，温度的升高促进底泥盐分释放。　Ｏ　２　５　２　５　ｎ　据试验数据分析，温度从５℃升高到ｌ５℃，底　泥盐分释放通量增加了８９％；温度从１５℃升高到　２５℃，底泥盐分释放通量增加了２４．１％；温度从　盐分浓度，ｇ　…一５℃…．　℃……　℃一、３５℃　２５℃升高到３５￣Ｃ，底泥盐分释放通量增加了５．４％。　图９一定温度下５天（　）１０天（ｂ）焘２０天（。）时水体中盐分浓度分布曲线　９　Ｓａｌｉｎｉｔｙ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｗａｌｅ。可见尽管温度的升高能够促进底泥的盐分释放，但　Ｆｉｇｒｓ　ａｔ　５　ｄａｙｓ（ａ），１０ｄａｙｓｆｂ）ａＩＩｄ　２０　ｄａｙｓ　．底泥盐分释放通量的增量比率是逐渐递减的。　（ｃ）ｕｎｄｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　通过对试验数据回归分析，温度与盐分释放通　量间的关系为对数关系，其相关系数为０．９９６１，数学表达形式如下：　Ｆｌｕｘ＝ａｌｎ（Ｔ）一ｂ（５℃≤Ｔ≤３５℃）　式中：　（２）　为底泥盐分释放通量（ｇ・（ｍＺ－ｈ）　）；Ｔ为温度（℃）；ａ和ｂ为系数。通过对试验数据的分析，　ａ和ｂ均不为常数，均为时间的函数，且与时间均呈乘幂函数关系。经过对实验数据的拟合分析，它们的　拟合相关系数分别为０．９８０　６和０．９７８　８，它们的拟合方程分别为：　２期　张效龙等：环境因素影响下海湾蓄淡水库底泥盐分释放试验研究　１４１　ａ＝２．７４５ｔ－￣・　ｂ＝１．０２２９ｔ　（３）　（４）　将式（３）、式（４）代入式（５），得底泥盐分释放通量随温度的变化函数关系式：　ＦＬｕｘ＝（２。７４５ｔ－０・４４　）１ｎ（　）一１．０２２９ｔ一。。４４　（５℃　３５℃）　（５）　由式（５）可见温度影响下的底泥盐分释放通量不仅与温度有关，而且也是时问的函数，且与温度呈　正相关，与时间呈负相关。这说明温度越高，达到平衡状态所需的时间就越短。　一二１．　＾、　１．　一目　　０．　蚓　．藿ｏ．　Ｏ　１００　２００　３００　４００　赠　毯　０　１００　２００　３００　４００　５００　５００　时间ｍ　时间ｍ　喜；：　２．　：　２．　鞋０．　０　１Ｏ０　２００　３００　４００　５００　鞋　０．　０　ｌ００　２００　３００　４００　５００　时间／ｌｌ　时间／ｈ　图１０一定温度（（ａ）５￣Ｃ，（ｂ）１５＂Ｃ，（Ｃ）２５＂Ｃ，（ｄ）３５￣Ｃ）条件下底泥盐分释放通量随时间的变化　Ｆｉｇ．１０　Ｓａｌｔ　ｒｅｌｅａｓｅ　ｌｆｕｘ　ｏｆｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｃｈａｎｇｅ　ｗｉｔｈ　ｔｉｍｅ　ｕｎｄｅｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　（ａ）５＂Ｃ，（ｂ）１５＂Ｃ，（ｃ）２５￣Ｃ，（ｄ）３５℃　３　结　论　（１）风影响下，底泥盐分释放通量随时间呈负的幂指数关系，且随着时间的增长风的影响度有增大的　趋势。风的作用促进底泥盐分释放。　（２）上覆水中初始盐分浓度阻碍底泥盐分释放，且浓度越大底泥盐分释放通量越小。ｐＨ对底泥盐分释　放影响很小，仅在碱性环境条件下底泥盐分释放略有增加。　（３）一定温度影响下，底泥的盐分释放通量随温度的升高而增加，温度的升高促进底泥盐分释放。通　过回归分析，确定底泥盐分释放通量随温度呈非线性变化关系，且与温度正相关，与时问负相关。　（４）环境因素影响下，盐分在水体中的时一空分布规律表明，自然状态下高盐区集中在水库底部，因　而采用抽取库底高盐度水，可有效改善库水水质。　参考文献：　【１】　［２】　高增文，郑西来，吴俊文．海湾水库蓄水初期底质与淡水盐分交换的试验研究［Ｊ］．水科学进展，２００６，ｌ７（２）：１７０—１７５．　…‘　Ｍａｏ　Ｘ　ｚ，Ｃｈｅｎ　Ｆ　Ｙｕ　Ｑ　Ｗ．３一Ｄ　ｓｔｒａｔｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｆｏｒ　ｗａｔｅｒ　ｄｅｓａｌｎａｔｉｉｏｎ　ｉｎ　ａ　ｐｏｌｄｅｒ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ【Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆｔｈｅ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　Ｏｉｌ　Ｅｓｔｕａｒｉｅｓ　ａｎｄ　Ｃｏａｓｔｓ．Ｈａｎｇｚｈｏｕ：Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｐｒｅｓｓ，２００３：８２２—８２８．　１４２　…　海　洋　通　报　２９卷　赵文玉，王启山，吴国平，等．引黄水在北大港水库蓄存期水质咸化的研究［Ｊ］．水科学进展，２００５，１６（６）：７６３－７６６．　汤民淮．东湖底泥磷释放与湖水底泥磷浓度的关系ｆＪ１．环境科学与技术，１９９１，１：１１－１５．　王紫雯，陈昌军，蔡胜利．青山水库底泥磷释放与库区水体磷浓度的关系ｆＪＪ．环境污染与防治，２００３，２３（４）：１６２—１６４．　王廷建．城市富营养化湖泊沉积物磷负荷及其释放对水质的影响［Ｊ］．环境科学研究，１９９４，７（４）：１２－２０．　Ｌｉｉｋａｎｅｎ　Ａ　Ｎ　Ｕ．Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｏｘｙｇｅｎ　ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ　ｏｎ　ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ　ｇａｓ　ａｎｄ　ｎｕｔｒｉｅｎｔ　ｄｙｎａｍｉｃｓ　ｉｎ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｏｆ　ａ　ｅｎｔｒｏｐｉｃ　ｍｉｄ・ｂｏｒｅａｌ　ｌａｋｅ［Ｊ】　Ｂｉｏｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ．２００２，５９：２６９－２８６　汪家权，孙亚敏，钱家忠．巢湖底泥磷的释放模拟实验研究ｆＪ］．环境科学学报，２００２，２２（６）：７３８－－７４２．　李文奇，刘娜，周怀东，等．洋河水库底泥磷的释放规律研究［Ｊ］．中国水利水电科学研究院学报，２００５，３（２）：１０４－１０８．　谷照升，杨天行，彭泽洲．密云水库三维水质模拟技术【ＪＪ．吉林大学学报（地球科学版），２００４，３２（１）：９３—９６．　赵全升，李悦，谢新民，等．环境系统分析原理［Ｍ］．北京：地质出版社，２００５．　徐泳岗，李敏中．沿海滩涂水库排咸研究　．河海大学学报，１９９８，２６（３）：７６—８０．　海洋通报　电子版声明　为适应我国信息化建设的需要，扩大作者学术交流渠道，本刊已于２００１年加入　中国学术期刊　（光盘版）　和　中国期刊网　全文数据库，２００４年入网“万方数据——教字化期刊群”，２００６年　加入　中文科技期刊数据库》，２００７年６月加入【中文电子期刊服务】ｆ　ＣＥＰＳ），其作者著作权使用费　与本刊稿酬一次性给付。如作者不同意在本刊发表的文章入编上述数据库和网络，请在来稿时申明，　本刊将做适当处理。　特此声明！　海洋通报》编辑部