太湖梅梁湖生態(tài)疏浚工程實施效果研究

王琦，李中華

（中交天津航道局有限公司環(huán)保工程事業(yè)部，天津 300042）

0 引言

太湖是我國第三大淡水湖泊，具有防洪、供水、養(yǎng)殖、旅游和生態(tài)等綜合功能，也是流域經(jīng)濟生活發(fā)展的重要自然資源。由于太湖流域經(jīng)濟高速發(fā)展與水環(huán)境保護工作相對滯后的矛盾，太湖水質(zhì)污染與湖泊富營養(yǎng)化問題日益突出，受入湖河流污染和湖泊底泥影響，導(dǎo)致了水質(zhì)惡化、生態(tài)環(huán)境退化等一系列問題，在全面控制太湖入湖污染源的同時，自2002年在五里湖區(qū)域?qū)嵤┨桌鷳B(tài)疏浚工程以來，加緊實施太湖底泥生態(tài)疏浚工程，對改善太湖水質(zhì)、抑制富營養(yǎng)化發(fā)展、提升太湖有效保護及科學(xué)管理的內(nèi)涵，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 梅梁湖生態(tài)疏浚工程

1.1 工程概況

梅梁湖是太湖北部的一個湖灣，位于無錫市中心西南10 km處，是無錫城市供水的主要飲用水源地之一。梅梁湖東、西、北三面環(huán)山，東與五里湖相連，西與竺山湖相鄰，南面開敞與大太湖水體相通，面積123.8 km2，平均水深1.95 m，容積2.41億m3，工程具體實施范圍如圖1所示。

2009—2011年無錫市對梅梁湖區(qū)域共實施了三期生態(tài)疏浚工程，3年期間梅梁湖湖區(qū)累計清淤面積20.25 km2，清淤土方442.1萬m3，各年度清淤情況見表1。

1.2 工程特點

本工程的性質(zhì)是生態(tài)疏浚工程，工程任務(wù)是把含有高濃度污染物的淤泥挖除，施工時充分考慮清淤時挖至硬底層，但不破壞原始湖床，在減少底泥內(nèi)源污染物釋放對水質(zhì)影響的同時，為梅梁湖水源地水質(zhì)改善，湖區(qū)底棲環(huán)境改善和生態(tài)修復(fù)創(chuàng)造條件，因此，本工程具有挖泥厚度不規(guī)則，浚后湖底高程不一致的特點，部分區(qū)域最大清淤厚度為0.55 m，最小清淤厚度僅為0.2 m，平均清淤厚度約0.30 m。施工中需要一套控制超挖的技術(shù)措施，以保證較準(zhǔn)確地將污染層清除。

圖1 梅梁湖2009—2011年生態(tài)疏浚施工區(qū)域圖

表1 梅梁湖2009—2011年生態(tài)疏浚工程量分布表

2 生態(tài)疏浚前后底泥內(nèi)源污染物監(jiān)測分析

生態(tài)疏浚最直接的效果就是清除了湖泊污染底泥層中大量的氮（N）和磷（P），根據(jù)疏浚前后底泥中污染物含量的變化，可直觀地顯示疏浚的效果以及對污染物的去除率。

2.1 太湖底泥樣品的采集

本研究在施工區(qū)內(nèi)選擇了3處采樣點，采樣點分別命名為T-m-1、T-m-2和T-m-3，具體取樣點位置如圖1所示。2008年2月生態(tài)清淤工程實施前，在3處采樣點進行了浚前采樣?？：蟛蓸訒r間分別為2009年8月T-m-1點、2010年8月T-m-2點、2011年8月T-m-3點。為了保證每次采樣點在同一位置，利用GPS系統(tǒng)對每個采樣點進行定位，確保疏浚前后的底泥樣品取自同一區(qū)域位置。

2.2 底泥分析指標(biāo)

底泥樣品采集后，進行含水率、總磷（TP）、總氮（TN）、有機質(zhì)等指標(biāo)的測定[1-3]。

2.3 生態(tài)疏浚前后底泥內(nèi)源污染物去除效果分析

各采樣點疏浚前后底泥含水率、總磷（TP）、總氮（TN）、有機質(zhì)含量等指標(biāo)測定結(jié)果見表2。

對比疏浚前后各采樣點底泥的理化指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，3個采樣點底泥含水率、總氮、總磷、有機物含量均大幅度下降，其中總氮的平均去除率為44.41%，總磷的平均去除率為47.49%，有機質(zhì)的平均去除率為47.59%，監(jiān)測數(shù)據(jù)也強有力地證明了通過生態(tài)疏浚工程的實施，富含污染物的高含水率、懸浮態(tài)有機污染底泥被精確地有效去除。

表2 疏浚前后梅梁湖底泥物理化學(xué)指標(biāo)含量變化表

2.4 生態(tài)疏浚實施后底泥氮、磷去除量估算

生態(tài)疏浚工程最直接的效果就是清除了太湖污染底泥層中大量的氮和磷，根據(jù)疏浚前后污染物含量以及污泥含水率、天然密度、清除量等指標(biāo)，可以大致估算出3年施工期間氮、磷的清除總量。

本研究并沒有將太湖底泥天然密度納入監(jiān)測指標(biāo)，因此通過查閱文獻，一般情況下太湖淤泥的天然密度介于1.50～1.80 g/cm3之間，流泥的天然密度介于1.20～1.50 g/cm3之間[4]，因此，取太湖底泥天然密度中間值為1.50g/cm3，根據(jù)這些數(shù)據(jù)進行計算，經(jīng)過3年的清淤施工，2009—2011年梅梁湖施工區(qū)域內(nèi)合計清除TN約2979.45 t，TP約910.62 t。大量氮磷的去除對減少內(nèi)源釋放，延緩控制水體的富營養(yǎng)化起著積極的作用。

3 生態(tài)疏浚前后梅梁湖水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境對比調(diào)查評估

有研究表明，生態(tài)疏浚在短期內(nèi)對營養(yǎng)鹽有較好的控制作用，但長期觀察該效果有可能減弱[5-6]，國內(nèi)也曾出現(xiàn)過南京玄武湖在疏浚后僅7個月水質(zhì)又惡化的現(xiàn)象[7]，因此，為了考察梅梁湖疏浚前后水質(zhì)及生態(tài)環(huán)境的變化情況，根據(jù)GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》和SL395—2007《地表水資源質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程》，選擇評價指標(biāo)為水體高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷、總氮共4項，統(tǒng)計計算2006—2011年6年期間梅梁湖各項評價指標(biāo)年平均值，并進行比較分析，考察生態(tài)疏浚的實施效果。

3.1 生態(tài)疏浚工程實施前后梅梁湖水質(zhì)變化分析

根據(jù)水利部太湖流域水資源保護局各年份公布的每月太湖監(jiān)測報告[8]，統(tǒng)計計算出梅梁湖2006—2011年主要水質(zhì)評價指標(biāo)年平均值，統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表3。

對比各年度統(tǒng)計平均值數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，梅梁湖自2006年以來主要水質(zhì)指標(biāo)均有下降，水質(zhì)逐年好轉(zhuǎn)，特別是2009年開展生態(tài)疏浚以來，當(dāng)年梅梁湖各項水質(zhì)評價指標(biāo)較3年前大幅下降，高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷指標(biāo)已經(jīng)提前實現(xiàn)國家關(guān)于《太湖流域水環(huán)境綜合治理實施方案》確定的2012年目標(biāo)值，其中高錳酸鹽指數(shù)和總磷更是降至6年來的最低點，隨后2年里各項水質(zhì)指標(biāo)呈現(xiàn)波動式變化，并未出現(xiàn)逐年下降的趨勢，但在3年生態(tài)疏浚期間，梅梁湖各項水質(zhì)指標(biāo)均低于疏浚前3年數(shù)據(jù)的平均值，說明梅梁湖生態(tài)疏浚初期對湖泊內(nèi)源負(fù)荷的控制效果較為明顯，可使湖泊水質(zhì)目標(biāo)指標(biāo)大大降低，然而隨著時間的延長，有可能在湖泊內(nèi)源污染負(fù)荷出現(xiàn)跳躍式降低后，出現(xiàn)某些污染物組分又回復(fù)現(xiàn)象，但整體而言生態(tài)疏浚對降低梅梁湖內(nèi)源污染負(fù)荷，改善疏浚區(qū)域水環(huán)境具有明顯的作用。

表3 梅梁湖2006—2011年主要水質(zhì)指標(biāo)年平均值統(tǒng)計表mg·L-1

3.2 生態(tài)疏浚工程實施前后梅梁湖生態(tài)環(huán)境分析

目前，太湖區(qū)域最嚴(yán)重的生態(tài)問題就是由湖泊富營養(yǎng)化引起的藍藻水華爆發(fā)、“湖泛”等一系列生態(tài)災(zāi)難，湖泊的營養(yǎng)水平高低與湖泊的生態(tài)問題直接相關(guān)，因此通過對疏浚湖區(qū)營養(yǎng)狀況指標(biāo)進行分析，考察生態(tài)疏浚工程實施前后對湖區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響。

根據(jù)SL395—2007《地表水資源質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程》，湖泊營養(yǎng)狀態(tài)依據(jù)總磷、總氮、葉綠素a、高錳酸鹽指數(shù)、透明度5個指標(biāo)綜合賦分評價，以營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)EI可劃分為5種標(biāo)準(zhǔn)，具體見表4。

表4 湖庫營養(yǎng)化狀況分級標(biāo)準(zhǔn)

通過統(tǒng)計匯總梅梁湖區(qū)域各年度EI指數(shù)，繪制了梅梁湖各年度營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)變化圖（如圖2），從圖2中可明顯看出梅梁湖的營養(yǎng)狀況自2009年生態(tài)清淤工程開始后明顯下降，由原來的中度富營養(yǎng)化水平下降到輕度富營養(yǎng)化，并且在隨后兩年繼續(xù)維持在輕度富營養(yǎng)化水平。

水利部太湖流域管理局發(fā)布的2009年《太湖健康報告》顯示，2009年太湖藍藻水華爆發(fā)的強度、頻次和面積與2007、2008年同期相比呈明顯的下降趨勢[9]；中華人民共和國環(huán)境保護部公布的2010年太湖監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，2010年太湖監(jiān)測水華共發(fā)生78次，較2009年和2008年分別減少了22次和30次，這些數(shù)據(jù)都強有力地說明生態(tài)疏浚工程的實施清除了富含氮磷的底泥沉積物，減少了底泥內(nèi)源物質(zhì)的釋放，降低了水體總磷、總氮含量，提高了水體透明度，同時也改善了疏浚湖區(qū)的水生態(tài)環(huán)境。

圖2 梅梁湖各年度營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)EI變化圖

4 結(jié)論與展望

2009—2011年太湖梅梁湖生態(tài)疏浚工程實施后，直接去除了梅梁湖污染底泥層，疏浚后梅梁湖水質(zhì)、底質(zhì)條件得以改善，水生態(tài)呈現(xiàn)逐年恢復(fù)趨勢，雖然隨著時間的延長，有些污染組分又有回復(fù)現(xiàn)象，但整體而言，生態(tài)疏浚對于降低湖泊內(nèi)源污染負(fù)荷，控制底泥污染，改善和提高太湖及疏浚區(qū)域的水環(huán)境、水生態(tài)具有積極的作用，今后應(yīng)在繼續(xù)做好疏浚深度精確性的基礎(chǔ)上，大力推廣實施改善湖泊水質(zhì)及生態(tài)環(huán)境的生態(tài)疏浚工程。

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[9]太湖流域管理局.太湖健康報告[R].2009.