DB5301 T 103-2024 湖泊沉积物磷负荷监测及评估技术指南.pdf

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1、 ICS 13.060.01 CCS Z 10 5301 昆明市地方标准 DB5301/T 1032024 湖泊沉积物磷负荷监测及评估技术指南 Technical guide for monitoring and assessment of phosphorus load in lake sediments 2024-01-01 发布2024-02-01 实施昆明市市场监督管理局发 布 DB5301/T 1032024 I 目次 前言.1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 磷负荷监测及评估工作程序.1 5 磷负荷监测及实验方案.2 6 磷负荷估算.2 附录 A（规范性）

2、湖泊沉积物采样方法.5 附录 B（资料性）湖泊沉积物磷负荷估算测定方法.6 参考文献.7 DB5301/T 1032024 III 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由昆明市生态环境局提出。本文件由昆明市生态环境科学研究院归口。本文件起草单位：昆明市生态环境科学研究院 本文件主要起草人：杨艳、何佳、支国强、洪昌海、邵智、段玲玲、李昕悦、付潇华、孙晓能、王燕萍、熊健、廖骏、赵敏、付立苹。DB5301/T 1032024 1 湖泊沉积物磷负荷监测及评

3、估技术指南 1 范围 本文件规定了湖泊沉积物采样、磷含量测定和磷负荷定量评估的工作程序、内容和技术方法。本文件适用于指导湖泊沉积物内源磷负荷监测及评估。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 11893 水质 总磷的测定 钼酸铵分光光度法 GB 17378.3 海洋监测规范 第3部分：样品采集、贮存与运输 GB 17378.5 海洋监测规范 第5部分：沉积物分析 HJ 91.2 地表水环境质量监测技术规范 3 术语和定义 下列

4、术语和定义适用于本文件。湖泊沉积物 lake sediment 湖泊底部收集的流域内一切可由水力搬运和大气沉降带来的碎屑和颗粒，以及湖体内可能形成的化学沉积和水生生物残体等湖体沉积物。湖泊沉积物间隙水 porewater of lake sediment 存在于沉积物内部的自由水体。湖泊沉积物上覆水 overlying water of lake sediment 覆盖于湖泊沉积物上的水体。湖泊沉积物-水界面 lake sediment-water interface 沉积物相与上覆水相之间的边界层。湖泊沉积物磷负荷 phosphorus load of lake sediment 湖泊沉积物

5、累积的磷受生态环境条件改变和影响等可释放进入上覆水体的磷负荷总量。4 磷负荷监测及评估工作程序 DB5301/T 1032024 2 第一阶段为前期准备阶段。主要内容为：收集调查湖泊相关的历史和现状资料，包括但不局限于湖泊面积、水深、水位、水量、水质、沉积物的分布和厚度。第二阶段为湖泊沉积物磷负荷监测方案制定阶段。主要内容为：监测时间、采样点位、采样时间频率、监测项目、测定方法、磷释放实验等。第三阶段为监测实施阶段。主要内容为：检定仪器设备，确定监测人员，实施监测方案并进行质量控制。第四阶段为湖泊沉积物磷负荷估算与评估阶段。主要内容为：根据监测结果，估算沉积物磷释放通量和磷释放负荷。5 磷负荷

6、监测及实验方案 采样设计 春、夏、秋、冬四季各分别采样1次或全年逐月采样，沉积物采样及布点方法执行附录A的规定。监测项目及测定方法 根据磷负荷估算方法选择监测项目。a)扩散模型法：1)沉积物湿重和干重；测定方法见附录 B 中的 B.2.1。2)上覆水和间隙水溶解性磷酸盐；测定方法见附录 B 中的 B.2.2。3)上覆水和间隙水生物可利用有机磷；测定方法见附录 B 中的 B.2.3。b)模拟实验法：1)柱中沉积物-水界面面积；2)柱中上覆水体积；3)柱中上覆水总磷；测定方法见附录 B 中的 B.2.2。6 磷负荷估算 扩散模型法 6.1.1 磷释放通量估算 磷释放通量计算方法见式（1）、（2）：

7、R=()=0 (1)=|020 0.70.7 (2)式中：R沉积物-水界面磷释放通量，单位为毫克每平方米天mg/（m2d）；沉积物孔隙率（%），计算方法见附录式B.2.1；()=0沉积物-水界面溶解性磷酸盐浓度梯度，单位为毫克每升厘米mg/（Lcm），计算方法见附录B中的B.2.4；沉积物-水界面溶解性磷酸盐实际扩散系数，单位为平方厘米每秒（cm2/s）；DB5301/T 1032024 3 025 时溶解性磷酸盐理想扩散系数为7.0 106，单位为平方厘米每秒（cm2/s）。6.1.2 磷释放负荷估算 磷释放负荷计算方法见式（3）：W=（1 109）+(2 =1 109)=1=1=1 (3)

8、式中：W沉积物磷释放负荷，单位为吨每年（t/a）；1 第个点位第次样品沉积物-水界面溶解性磷酸盐释放通量，单位为毫克每平方米天mg/（m2d）；2 第个点位第次样品沉积物-水界面生物可利用有机磷释放通量，单位为毫克每平方米天mg/（m2d）；第个点位第次样品代表时间段，单位为天（d）；利用 ArcGis 对沉积物磷释放通量空间差值计算第个点位第次采样的沉积物分布面积，单位为平方米（m2）。模拟实验法 6.2.1 磷释放通量估算 磷释放通量计算方法见式（4）：F=(0)+1(1)=1 (4)式中：F磷释放通量，单位为毫克每平方米天mg/（m2d）；V柱中上覆水的体积，单位为升（L）；、0、1第n

9、 次、初始和j-1 次采样时总磷浓度，单位为毫克每升（mg/L）；添加原水后上覆水总磷浓度，单位为毫克每升（mg/L）；1第 j-1 次采样体积，单位为升（L）；柱中沉积物-水界面面积，单位为平方米（m2）；释放时间，单位为天（d）。6.2.2 磷释放负荷估算 磷释放负荷计算方法见式（5）：W=1=1 109 (5)式中：W沉积物磷释放负荷，单位为吨每年（t/a）；第个点位第次样品沉积物-水界面总磷释放通量，单位为毫克每平方米天mg/（m2d）；DB5301/T 1032024 4 利用 ArcGis 对沉积物磷释放通量空间差值计算第个点位第次样品的沉积物分布面积，单位为平方米（m2）；第个点

10、位第次样品磷释放通量代表时间段，单位为天（d）。DB5301/T 1032024 5 A A 附录A （规范性）湖泊沉积物采样方法 A.1 样点数量确定 在摸底调查基础上，采用湖泊面积三次方根法来确定采样点数量，采样点计算公式为 N=A1003+(A.1)式中：N沉积物采样点数（个）；A湖泊水面面积，单位为公顷（hm2）；X考虑湖泊实际情况而增加的经验采样点数(个)，取自然数(0,1,2,3,)。按湖泊面积的3次方根确定的湖泊沉积物采样点，执行表A.1给出的控制基数。表A.1 湖泊沉积物采样点三次方根法控制基数 湖泊面积/hm2 500500-2 0002 0005 0005 00010 00

11、010 00020 00020 00050 000三次方根法 2435465769811A.2 采样点布设 获得沉积物采样点数目后，将样点合理地布设在湖面上，采用系统布点法，把所研究的湖区用大小相等的方格覆盖,根据方格覆盖区所占水面与方格面积的比例确定样点布设位置,每个网格代表的水面面积要尽可能接近，对已知污染源应有所考虑。A.3 沉积物采集 在布设好的样点处用装有90 mm 600 mm有机玻璃管的沉积物柱状芯样采集器采集沉积物柱芯样，每个样点采集3根平行样，取检测平均值用于计算，泥样厚度根据实际采样情况确定，沉积物柱芯样采集器上部用原样点沉积物表层上方30 cm左右水样注满后两端用橡皮塞塞

12、紧，垂直放置，带回实验室静置30 min。沉积物采样采用GB 17378.3规定的方法，水样采样采用HJ 91.2规定的方法。A.4 沉积物上覆水及间隙水采集 使用高分辨间隙水扩散平衡装置采集上覆水及间隙水，高分辨间隙水扩散平衡装置由很多相同体积的小室组成，每个小室两侧分别覆盖一层0.45 m具有生物惰性的滤膜，在每个小室内预装满去离子水或电解质溶液，并充分地充氮去氧后垂直插入柱状沉积物样品中48 h之后取出，通过测定装置中小室内溶液浓度来计算对应深度的上覆水和间隙水中溶解性磷酸盐浓度。B B DB5301/T 1032024 6 附录B （资料性）湖泊沉积物磷负荷估算测定方法 B.1 释放模

13、拟实验方法 选择基于释放模拟实验的沉积物磷释放负荷估算方法，模拟实验内容主要包括：在室内将柱状样中上层水体用虹吸法抽去，再用虹吸法沿壁小心滴注已过滤的原采样点水样，至液面高度距沉积物表面20 cm处停止，标注刻度，即刻取原水样作起始样，此后于12 h、24 h、36 h、48 h、72 h时用移液管于水柱中段取样，每次取样体积为50 mL，同时用原样点初始过滤水样补充至刻度，全部实验于72 h结束。每次所取样品监测项目均相同。B.2 监测项目测定方法 B.2.1 沉积物湿重和干重 沉积物湿重和干重采用重量法测定，采用 GB 17378.5 给出的测定方法，测定结果用于计算沉积物孔隙率，计算公式

14、为 =()100%()+2.5(B.2.1)式中：沉积物孔隙率（%）；沉积物湿重，单位为克（g）；沉积物干重，单位为克（g）；2.5表层沉积物平均密度与水密度的比值。B.2.2 沉积物上覆水和间隙水总磷、溶解性磷酸盐 总磷、溶解性磷酸盐测定见 GB 11893。B.2.3 沉积物上覆水和间隙水生物可利用有机磷 碱性磷酸酶、磷酸二酯酶和植酸酶组合配置成有机磷水解酶溶液。取5 mL样品置于10 mL比色管中，加入氯化镁溶液作为激活剂,加入0.44 mL酶配置溶液，再加入0.05 mL浓度为0.68 mol/L的柠檬酸钠溶液，混合液密封后，在37 下恒温水解16 h。通过测定样品酶水解前后溶液中溶解

15、性磷酸盐浓度的差值获得生物可利用有机磷含量。B.2.4 沉积物-水界面溶解性磷酸盐浓度梯度 由沉积物间隙水与上覆水的浓度差决定，通过测量多个深度沉积物上覆水和间隙水的浓度数值进行指数拟合，按照拟合的表达式对深度求导，计算沉积物-水界面溶解性磷酸盐浓度梯度。DB5301/T 1032024 7 参考文献 1范成新.湖泊沉积物调查规范.北京：科学出版社，2018年.2王圣瑞.湖泊沉积物-水界面过程：基本理论与常用测定方法.北京：科学出版社，2014年.3王敬富，陈敬安，罗婧，张红，余萍萍.红枫湖沉积物内源磷释放通量估算方法的对比研究，地球与环境J.2018，46(1)：1-5.4姜斯乔，谢舒恬，郑元铸，柯凡，张晨旭，冯慕华，高海鹰.四种常见湖泊沉积物氮磷通量估算方法对比分析J.湖泊科学,2022,34(6)：1923-1938.5林日彭.江湖关系变化对大型通江湖泊沉积物有机磷生物有效性影响研究D.南昌大学.2019.