1引言
水庫建成蓄水可能淹沒大量耕地農田，因此在蓄水初期，淹沒土壤中的污染物（氮、磷等）會快速釋放到水庫水體中，從而對水質產生影響，甚至導致水庫富營養化[1,2].已有研究表明，庫底土壤類型以及水庫水溫對土壤氮、磷的釋放影響很大[3,4];底泥中的有機質含量與氮元素的釋放有顯著的相關關系[5];底泥污染物向上覆水釋放主要是由有擴散邊界層的分子擴散和對流擴散引起[6].綜合分析可知，已有研究主要針對水庫蓄水一段時間后的底泥釋放情況，此時的污染物在底泥與水體之間已經達到了一定的平衡。而在水庫剛開始蓄水時，淹沒的土壤初次長時間處于水體浸泡環境中，土壤-水之間的污染物濃度平衡尚未建立，土壤中的污染物可能大量進入庫區水體中，這與水庫長期蓄水后底泥的釋放有所差別。
崔磊等[1]研究發現，淹沒土壤浸出未對庫區水質產生明顯影響；王新偉等[7]的研究卻表明，新建水庫蓄水初期，淹沒區土壤污染物釋放是影響水庫水質的主要原因?？梢娨延醒芯砍晒耐ㄓ眯暂^差。為此，本文針對擬建的桐梓水庫，開展了水庫蓄水初期淹沒土壤污染物釋放試驗研究，以期為水庫蓄水初期的水質預測及水庫管理提供參考。
2研究區概況
擬建的桐梓水庫是《重慶市溶溪河流域綜合規劃》中確定的溶溪河干流上的中型水庫。建成后水庫壩高48.8m,庫容2 000×104m3,水庫建成大約淹沒533 334m2耕地。根據王裕文[8]調查顯示，重慶地區耕地年平均每畝化肥施放量高達100kg,農藥施用量達到0.6kg,施放的化肥中以氮肥和磷肥為主?；兽r藥的長期過量施放，已經造成了土壤的結構變化和氮磷含量過剩，因此水庫蓄水初期，淹沒土地中農藥化肥的殘留物可能釋放到水體中。
考慮到化肥農藥長期使用帶來的氮磷污染可能對水庫蓄水初期產生的影響較為突出，本文重點對水庫蓄水初期淹沒耕地土壤中的氮磷污染物的釋放規律進行試驗研究，獲得了一些重要結論。
3材料與方法
3.1土壤采樣與處理
根據現場調查，擬建的桐梓水庫庫區的土壤、作物種類與所采取的農耕措施均較為單一，因此選擇膏田鎮水田村庫區中段土壤作為采集區域，并布設3個采樣點，用ESS8201土壤采集器進行采樣，每個采樣點采集表層土壤（0~20cm）、中層土壤（20~30cm）各5個，采集回來的土壤經過室內陰干之后，除去土壤中的石子和植物根莖等非土壤類物質，充分研磨之后過20目孔徑篩篩選，篩選后的土壤經充分混勻后裝入密封瓶中備用。
3.2試驗方法與試驗工況
水體中土壤污染物的釋放與水體紊動條件有關，考慮到天然水體中可能存在的擾動情況，本文開展了水體振蕩條件下淹沒土壤的氮磷浸出試驗。
振蕩試驗在恒溫振蕩培養箱中進行，控制水體振蕩強度為80r/min.試驗時在250mL錐形瓶中裝入20g土壤，根據水土比（10∶1）注入一定量的上覆水，連續浸泡6d,分別于不同取樣時間采取上覆水的水樣。水樣經0.45μm微孔濾膜抽濾后，測定濾液中的總氮（TN）、總磷（TP）濃度?？偟捎脡A性過硫酸鉀紫外分光光度法（HJ636-2012）進行分析，總磷采用鉬酸銨分光光度法（GB11893-89）進行分析。
分析振蕩條件下的試驗結果發現，試驗土壤中總氮的釋放量較大，釋放量對水體水質的影響顯著。為此，本文進一步開展了靜置條件下水體總氮的釋放試驗，試驗方法同振蕩試驗。試驗中環境溫度控制為20℃?？紤]到實際水庫運行中由于來流變化及水庫調節導致的水體置換對土壤中污染物浸出的影響，本文在靜置試驗中設計了水土比分別為10∶1和5∶1兩種工況，每個試驗開展三組平行樣試驗。
為研究浸泡水體中土壤的氮磷最大釋放量，振蕩試驗中同時進行了換水釋放試驗，即試驗控制條件不變，只在每天取樣分析上覆水中污染物濃度，并在取樣后將試驗中的上清液用蒸餾水替換。
具體工況見表1.
【1】
3.3污染物釋放量的計算方法
根據上覆水的更換情況，采用不同的污染物釋放量計算方法。對于不更換上覆水的各試驗工況（工況1、3、4），計算公式為：γn=CnVn/m（1）式中，Cn為第n時刻上覆水濃度，mg/L;m為土壤質量，g;Vn為上覆水體積，mL.在換水試驗（工況2）中，土壤的污染物累積釋放量為各取樣時刻測得的釋放量的累積之和。
4結果與討論
4.1振蕩水體條件下總磷、總氮的釋放過程
振蕩條件下浸泡土壤中TP的釋放過程見圖1（a）。由圖1（a）可看出：①對工況1,水體中TP濃度在2h時達到最高（0.063mg/L），隨后是一個下降過程，TP濃度在96h前后變化不大，可以認為基本達到了平衡，最終144h時平衡濃度為0.028mg/L.對于解吸過程來說，TP濃度的升高通常是一個漫長的階段，而溶解過程相對快速，因此2h時水體中的TP濃度很高的原因主要來自于土壤中TP污染物的溶解，即土壤中的一部分TP并不是以被土壤顆粒吸附的形式存在?？紤]到庫區土壤之前屬于農耕區，這可能與農耕區化肥的過量使用有關，因此可以認為在水庫蓄水初期，需要考慮土壤中的這些并未被土壤所吸附的污染物（TP），因為這種污染物可以通過溶解快速的進入水體，并隨水體的流動擴散進入庫區其他部位，造成蓄水初期水質出現惡化的現象。還可以發現，水體中的TP濃度在2~6h下降較快，相比2h時，平 衡 時TP濃 度 下 降 了0.035mg/L,表明庫區土壤對水體中的磷產生了強烈的吸附作用。土壤對磷的吸附很復雜，它受到土壤pH值、陽離子交換量、土壤中的陰離子以及土壤的顆粒組成等影響[9],因此土壤對TP的吸附機理有待進一步研究。②對工況2,通過不斷地換水，土壤中能釋放出來的磷越來越少，在144h時水體中的磷濃度已為零，因此將各時刻的磷釋放量相加得到土壤中TP的最大可釋放磷含量，結果為1.03mg/kg.
振蕩水體條件下土壤中TN的釋放過程見圖1（b）。由圖1（b）可看出：①對工況1,水體中的TN濃度隨浸泡時間的增加而升高。與TP釋放過程有所差別，上覆水中TN濃度呈總體上升趨勢，表明土壤中TN持續向上覆水體中釋放，即土壤向水土釋放TN的速率大于土壤對水體中TN的吸附速率。原因可能是土壤中含有的某些離子（如鈣鋁離子）易與磷結合生成難溶性磷，而這些離子不易與氮結合。②對工況2,經計算TN的最大可釋放量為17.4mg/kg,擾動下24h土壤TN釋放量為9.8mg/kg,此釋放量占最大可釋放量的56%,可見TN的釋放主要集中在24h內。由圖1（b）中曲線斜率也可看出，前24h曲線較陡，即0~24h這段時間污染物釋放速率較快。
144h時，水體中的TN濃度為1.2mg/L、TP濃度為0.028mg/L,一般認為當TP濃度為0.02mg/L、TN濃度為0.2mg/L時，水體已經達到富營養狀態[10],可見試驗水體已經達到了富營養狀態。
4.2靜置水體不同水土比條件下土壤中總氮的釋放過程
不同水土比試驗中，水體中TN濃度隨浸泡時間的變化見圖2.由圖2可看出：
①兩種水土比下TN濃度隨浸泡時間的增加均升高，水體中的TN濃度在前期（0~12h）變化較快，之后由于土壤與水體中TN濃度梯度差變小導致TN濃度上升趨勢較緩。
②與圖1（b）中水體TN濃度對比可以發現，工況3、4水體中的TN濃度較低，這說明擾動促進了土壤中的TN向上覆水體中釋放。
③通過計算兩種水土比的土壤TN釋放量，發現水土比為10∶1（工況3）時土壤TN最終釋放量為8.9mg/kg,水土比為5∶1（工況4）時土壤TN釋放量為7.4mg/kg,即水土比增加，TN釋放量也相應增多。
5結論
a.由于初期蓄水時庫區土壤中的磷大部分是以可溶性磷（如磷肥）的形式存在，這部分磷有可能通過溶解過程快速進入水體，造成水質下降，因此在水庫蓄水初期，需要考慮這部分溶解性磷對水庫蓄水初期水質的影響。
b.土壤中含有較多的氮磷污染源，庫區土壤對磷具有較強的吸附作用，因此氮源是庫區土壤的主要污染物，并且這些氮污染源經過短期浸泡會迅速釋放到水體中，并且在24h已經釋放很多。所以水庫蓄水時期需要特別注重這個時間段的水質。
c.土壤中總氮的釋放受水土比和擾動條件的影響，即水體在擾動條件下，污染物釋放速率明顯加快，水土比越大，污染物釋放量越大。
d.本文僅對擬建水庫蓄水初期土壤中總磷和總氮的釋放開展了初步試驗研究，由于土壤中氮磷的釋放受水溫、水化學、土壤粒徑及理化性質條件等多種因素影響，并與氮磷污染物在土壤中存在的形態有關，因此今后仍需進一步開展多種不同條件下（如溫度、pH、溶解氧等）的土壤浸泡試驗，系統分析總結水庫蓄水初期土壤釋放規律，為工程的水環境保護提供參考依據。
參考文獻：
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