生態(tài)視覺下廣州某湖泊底泥治理研究

鐘佳梅

摘要：本文以廣州某湖泊底泥疏浚為研究對象，研究探討了基于生態(tài)理念的疏浚思路，給出了合理的建議，全文是筆者長期工作實踐基礎(chǔ)上的理論升華，相信對從事相關(guān)工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。

關(guān)鍵詞：生態(tài)廣州某湖泊湖底底泥疏浚

中圖分類號：X83 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（c）-0147-02

238km2的某湖泊是珠江流域的主要水體，具有調(diào)節(jié)洪水、向城鎮(zhèn)和工農(nóng)業(yè)供水、發(fā)展?jié)O業(yè)和旅游等綜合功能，是流域生態(tài)系統(tǒng)的主體基礎(chǔ)。

近年來，流域內(nèi)經(jīng)濟高速發(fā)展，湖泊資源大量開發(fā)利用，而水污染防治相對滯后。目前，流域內(nèi)水環(huán)境污染日益嚴重，河網(wǎng)水質(zhì)污染加劇，該湖泊湖體富營養(yǎng)化發(fā)生發(fā)展，水環(huán)境總體上呈惡化趨勢，并已上升為與洪澇威脅同樣嚴重的問題。洪澇災(zāi)害多年一遇，而水環(huán)境惡化無時無刻不在危害著我們。該湖泊流域內(nèi)水質(zhì)型缺水矛盾不斷發(fā)生發(fā)展，已危及流域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和人民生活的安定。

湖泊底泥是該湖泊生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是湖泊營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)的中心環(huán)節(jié)，也是水土界面物質(zhì)（物理的、化學(xué)的、生物的）積極交替帶。湖泊底泥不僅可以間接地反映湖泊水體的污染情況、湖泊水動力狀態(tài)，而且底泥在外界水動力因素制約下向上覆水體釋放營養(yǎng)成分，影響了湖體水質(zhì)和富營養(yǎng)化過程。它是水土界面種類物質(zhì)的特殊緩沖載體，是營養(yǎng)物質(zhì)的聚集庫，也是該湖泊這一淺水性湖泊生態(tài)系統(tǒng)的個性特征之一。污染底泥是湖泊潛在的污染源，在湖泊環(huán)境發(fā)生變化時，底泥中的營養(yǎng)鹽可能會重新釋放出來進入水體。在湖外污染源得到控制后，底泥可能成為首要污染源，其季節(jié)性的營養(yǎng)鹽釋放可使富營養(yǎng)化狀態(tài)維持數(shù)十年。

在湖泊污染治理過程中，底泥污染與整治一直是主要的難點之一。湖泊底泥中累積了大量的有毒、有害有機和無機污染物，通過與上覆水體間的物理、化學(xué)和生物交換作用，底泥中的污染物在適當條件下會重新釋放，成為影響和制約上覆水質(zhì)的主要二次污染源。由于該湖泊是一寬淺型的湖底，沉積年代較久遠，淤（底）泥的二次污染是不容忽視的重要污染源。因此，該湖泊底泥污染的研究和治理，是該湖泊污染綜合整治的重要內(nèi)容，是從根本上解決該湖泊污染問題的重要途徑之一。

1底泥生態(tài)疏浚的意義

湖泊底泥是該湖泊生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，是湖泊營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)的中心環(huán)節(jié)，也是水土界面物質(zhì)（物理的、化學(xué)的、生物的）積極交替帶。湖泊底泥不僅可以間接地反映湖泊水體的污染情況、湖泊水動力狀態(tài)，而且底泥在外界水動力因素制約下向上覆水體釋放營養(yǎng)成分，影響了湖體水質(zhì)和富營養(yǎng)化過程。它是水土界面各類物質(zhì)的特殊緩沖載體，是營養(yǎng)物質(zhì)的聚集庫，也是該湖泊這一淺水性湖泊生態(tài)系統(tǒng)的個性特征之一。

1.1 底泥是該湖泊富營養(yǎng)化營養(yǎng)物質(zhì)的內(nèi)污染源

各種來源的營養(yǎng)物質(zhì)（物理、化學(xué)、生物）經(jīng)一系列湖泊物理、化學(xué)及生化作用，沉積于湖底，形成疏松狀、富含有機質(zhì)和營養(yǎng)鹽的灰黑色淤泥。在湖泊各種水動力學(xué)、生態(tài)動力學(xué)作用下或湖泊環(huán)境變化時，沉積物中營養(yǎng)鹽溶出或再懸浮，形成該湖泊富營養(yǎng)化成因的內(nèi)負荷，或稱內(nèi)源污染。由于該湖泊是一寬淺型的湖底，沉積年代較久遠，淤泥的二次污染是不容忽視的重要污染源。

1.2 底泥是該湖泊富集各類營養(yǎng)物質(zhì)的特殊的緩沖載體

該湖泊底泥總氮含量范圍為0.022%～0.45%，平均0.094%。表層底泥總磷含量0.039%～0.237%之間，均值0.058%?？拷擎?zhèn)湖區(qū)內(nèi)的底泥總磷含量值高。

底泥的有機營養(yǎng)程度評估最直接的指標為有機質(zhì)含量。據(jù)近年監(jiān)測，該湖泊底泥中有機質(zhì)含量為0.31%～9.04%，平均為1.70%。以湖灣區(qū)和沿岸現(xiàn)代沉積區(qū)含量較高，其中>3%的湖區(qū)為該湖泊東北河口。

1.3 該湖泊底泥對水環(huán)境的影響和作用

（1）該湖泊底泥中富含的營養(yǎng)物是內(nèi)源污染源，是造成湖水水體富營養(yǎng)化和藻類爆發(fā)的營養(yǎng)鹽來源的基礎(chǔ)之一。據(jù)有關(guān)資料分析，內(nèi)源污染總氮可占34.7%，總磷占23.7%。即使將外部入湖污染全部控制，僅湖內(nèi)底泥釋放和動力作用下的再懸浮、溶出，也可能引起藻類的發(fā)生和發(fā)展。

（2）湖灣區(qū)頻發(fā)的“湖泛”污染是由致發(fā)或誘發(fā)水污染因子組合作用造成的，其主要內(nèi)因根源是底泥營養(yǎng)鹽的大量釋放。在枯水年低水位期，干黃梅期或在汛間低水位、高溫少雨晴好天氣之際，在湖灣底泥沉積較厚的淺水區(qū)，由于太陽輻射、高溫，引起水溫升高，底泥發(fā)生較強烈的生化反應(yīng)，底泥中營養(yǎng)鹽釋放速度加快，并伴有甲烷和硫化氫氣體逸出，水質(zhì)變劣且產(chǎn)生惡臭嗅味，形成“湖泛”，污染水源地，破壞旅游景觀和自然環(huán)境。

（3）底泥對環(huán)境作用的累積性和滯后性影響。底泥是湖體營養(yǎng)鹽的聚集庫，隨著時間的推移，儲積量持續(xù)增加，其對環(huán)境影響呈明顯的滯后性，并有一個量的積累到質(zhì)的轉(zhuǎn)變過程。自20世紀60年代至90年代有機質(zhì)含量年增長約7%，90年代每年上升22%，表明該湖泊有機污染加重加劇。

造成這一積累的主要原因是工業(yè)及生活污染的不斷增加；農(nóng)業(yè)耕作施肥制度的改變，化肥代替了農(nóng)家肥，農(nóng)村已基本不再清河湖泥肥田，造成河湖底泥淤積增加，在水源地采取生物工程措施不當或圍網(wǎng)養(yǎng)殖大量餌料投入形成富營養(yǎng)有機物沉積；旅游業(yè)迅速發(fā)展的污染物等。

2該湖泊底泥生態(tài)疏浚工程

2.1 生態(tài)疏浚

該湖泊底泥生態(tài)疏浚屬于水生態(tài)治理措施，目的在于清除沉積物表層的氮磷，有機質(zhì)的富集層。其實質(zhì)是切斷湖體內(nèi)營養(yǎng)鹽物質(zhì)循環(huán)鎖鏈的技術(shù)措施，將富含營養(yǎng)鹽的物質(zhì)移出湖體，屬生態(tài)工程范疇。環(huán)境生態(tài)疏浚的技術(shù)路線中，必須注意到生態(tài)平衡、物質(zhì)循環(huán)的概念，達到費省效宏，投入和產(chǎn)出行動的平衡。實施的技術(shù)路線、方法、設(shè)備、作業(yè)方式、清除最佳作業(yè)期等都有特殊要求，疏浚淤泥處理應(yīng)注意二次污染。它有別于工程清淤概念，工程疏浚為物理工程，按工程目的要求，計算疏浚的深度和底部標高，以設(shè)計高程、土方量、疏浚后幾何形狀尺寸作為控制依據(jù)（圖1）。

2.2 生態(tài)疏浚方式

鑒于生態(tài)疏浚目的和表層淤積物特點，宜采用分區(qū)機械化作業(yè)和封閉吸疏式作業(yè)，可避免產(chǎn)生大的擾動和發(fā)生清泥沙而未清營養(yǎng)鹽的問題。疏浚目的是清除污染物、營養(yǎng)鹽，泥沙僅僅是營養(yǎng)鹽的載體，作業(yè)方式千萬不能錯。疏浚時應(yīng)采用特殊技術(shù)和裝置，關(guān)鍵是密閉和抽吸，否則會大大降低疏浚效果。

2.3 生態(tài)疏浚厚度

生態(tài)疏浚為兩層物質(zhì)的清除：（1）淤泥表層沉積物的清除。有機營養(yǎng)鹽富集層主要在0～25cm左右，考慮到沉積區(qū)微地形不均勻影響，淤泥疏浚深度以40～50cm為宜。（2）在底泥沉積層界面—水土界面，有2～7cm左右半懸浮的類膠體狀有機物質(zhì)，這部分物質(zhì)除一部分藻類活體、浮游動植物外，還有死亡的藻類和動植物殘骸。更重要的是在水土界面特定的生化環(huán)境條件下形成的半懸浮狀的類膠體物質(zhì)，這部分物質(zhì)營養(yǎng)鹽含量很高，務(wù)必予以清除。

2.4 施工區(qū)域和重點

該湖泊面積大，沒有可能也沒有必要實施全面疏浚。施工重點應(yīng)在污染淤積嚴重、重要城市的供水水源地取水口和重點風(fēng)景旅游區(qū)，清淤范圍考慮200～300m的安全范圍，按實際需要和財政能力分年度有計劃實施。底泥疏浚工程投資很大，必須充分論證，疏浚目的是治理水污染，而不是湖體庫容疏浚。

2.5 施工時期

生態(tài)疏浚作業(yè)最佳施工期為冬初至春末。這一時期該湖泊正處于低水位期，湖面風(fēng)浪較小，湖泊水體交換緩慢，沉積物基本處于相對靜態(tài)。死亡的藻類和浮游生物殘骸沉積于底泥表面；活體藻類因水溫低、日照強度小，大部分積聚在水土界面上，呈休眠狀態(tài)，此時開展生態(tài)疏?？勺龅劫M省效宏，最大限度地去除營養(yǎng)物質(zhì)。此外，低水位也有利于提高機械化作業(yè)效率。

2.6 技術(shù)的環(huán)境影響、社會影響和經(jīng)濟性

底泥疏浚過程可能導(dǎo)致底泥重新懸浮，水體透明度下降。底泥及間隙水中高濃度的有機物、CH4、H2S、NH3也隨之擴散至水體中，促進藻類生長，同時消耗大量溶解氧。疏浚破壞了水生植物的生長環(huán)境，使其失去競爭優(yōu)勢，可能導(dǎo)致藻類大量增殖。疏挖表層底泥還破壞了底棲生物群落，可能需要2～3年才能恢復(fù)。

底泥疏浚期間，湖泊供水、航運、娛樂和人工養(yǎng)殖等用途將受到影響，會造成一定經(jīng)濟損失。疏浚還會產(chǎn)生大氣和噪聲污染，影響周圍居民，這些屬于短期影響。相比之下，污染堆場的影響屬于長期的，污泥在自然降雨及地表沖刷情況下，可能對周圍水環(huán)境造成二次污染。

2.7 清淤物的堆放

應(yīng)加強施工期的采樣監(jiān)測和事先監(jiān)測，以免造成二次污染或污染物遷移。一般肥力高又不含有毒有害物質(zhì)的，可用于農(nóng)田、菜地和果園肥田；肥力低且含有毒物質(zhì)的應(yīng)慎重移出影響區(qū)外填埋。也可把生態(tài)疏浚和資源利用結(jié)合起來，開辟新的資源化利用途徑。生態(tài)疏浚出來的是泥水混合物，在設(shè)定的堆泥場要采用封閉圍隔處理，防止高濃度營養(yǎng)鹽澄清水返流入河流、湖泊中，擬建立小型污水處理設(shè)施或氧化塘，處理達標后才能排放。有的湖泊疏浚效果不佳的重要原因就是疏漏了堆泥場澄清水的處理。對重點危害區(qū)進行生態(tài)疏浚是必要的，也是可行的。但決策時必須謹慎，應(yīng)經(jīng)過嚴密的科學(xué)論證，確保萬無一失。

3建議

適當?shù)氖杩？稍诙唐趦?nèi)改善水質(zhì)，但從月和季以上長時段看，疏浚底泥不是控制湖泊富營養(yǎng)化的充要條件，而減少外污染源、改善生態(tài)結(jié)構(gòu)才是控制湖泊富營養(yǎng)化的關(guān)鍵途徑。同時，應(yīng)注意疏浚作為環(huán)境工程的投入產(chǎn)出比及其可能對生態(tài)修復(fù)的負面影響。作為一種環(huán)境保護技術(shù)，底泥疏浚必須與后續(xù)的底泥處理、處置、管理以及間隙水處理配套實施，避免產(chǎn)生二次污染。

污染底泥疏浚，一定深度表層底泥疏浚后，可顯著降低內(nèi)源營養(yǎng)負荷的重污染湖區(qū)（實施范圍和條件），通?？啥唐趦?nèi)明顯增加水體透明度，降低氮、磷和COD等含量（預(yù)期治理效果）。雖然湖泊內(nèi)部治理有其重要性，但外源的污染控制是最根本的，沒有外源控制作為長期保證的湖內(nèi)治理，不可能取得穩(wěn)定持久的成功。欲使該湖泊水體特別是水源區(qū)水質(zhì)在較短時期內(nèi)得到改善，單純依賴和等待外污染源控制也不切實際的，其中存在水體生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)的時間問題。因此，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活污水等外源污染控制下，在湖內(nèi)進行一些見效快、局部性的治理技術(shù)，消減局部污染負荷和取出營養(yǎng)物，擴大水環(huán)境容量，有望在較短時間內(nèi)使局部水域得到較大程度的改善，以緩解該湖泊亟待解決的可利用水源的供需矛盾，促進該地區(qū)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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