農(nóng)村河流底泥污染特征及處理方案

沈玉玨

（珠海華創(chuàng)城市勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 珠海 519000）

1 農(nóng)村河流底泥污染特征

底泥屬于自然水域的重要組成部分，是江河湖庫(kù)的沉積物。一旦河流遭受污染，水中部分污染物就會(huì)通過顆粒物吸附或者沉淀方式沉積在河流底泥中，底泥中的營(yíng)養(yǎng)鹽和污染物在上覆水發(fā)生變化時(shí)會(huì)重新釋放再次進(jìn)入水體形成二次污染，對(duì)水質(zhì)及周圍環(huán)境造成嚴(yán)重影響。底泥污染物質(zhì)種類繁多，廣東省農(nóng)村河流常見種類有重金屬、氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、大量難降解的有機(jī)物［1］。

1.1 重金屬

重金屬是指相對(duì)密度在4.0以上的約60種金屬元素或相對(duì)密度在5.0 以上的45 種金屬元素，包括生物毒性顯著的金屬［汞（Hg）、鎘（Cd）、鉛（Pb）、鉻（Cr）］以及類金屬砷（As）等。河流底泥中的重金屬通過吸附、絡(luò)合、沉淀等化學(xué)作用與不同載體相結(jié)合，以多種形態(tài)沉積到底泥中，從而導(dǎo)致底泥重金屬濃度較高。對(duì)廣東省珠海市不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)4條河流底泥重金屬含量和年際變化進(jìn)行調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，4 條河流重金屬污染以銅（Cu）、Cd、Cr 和鋅（Zn）最為嚴(yán)重，重金屬污染導(dǎo)致河道內(nèi)植物和水生動(dòng)物種類變少，河流水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)退化，污染危害達(dá)到了嚴(yán)重程度［2］。

1.2 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

河流營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要包括氮、磷等物質(zhì)，其通過各種途徑進(jìn)入水體，除了部分被水生植物吸收外，大部分沉積于底泥中，一旦這些氮、磷等物質(zhì)從河流底泥中釋放出來，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。另外，水體中磷含量過高會(huì)加劇藻類繁殖，消耗大量的溶解氧，從而導(dǎo)致河流水體中氨含量過高。

1.3 有機(jī)污染物

根據(jù)河流底泥有機(jī)物是否具有生物毒性、能否被微生物輕易降解，將河流底泥有機(jī)物分為難降解有機(jī)物和易降解有機(jī)物兩大類。其中，難降解有機(jī)物由于疏水性強(qiáng)、降解難度大、持久性良好等，在底泥中大量累積，且毒害作用強(qiáng)，會(huì)對(duì)人類和各類動(dòng)物造成極大威脅。而易降解有機(jī)物可在微生物作用下得到分解，但在分解過程中需要消耗大量的溶解氧，當(dāng)氧消耗完畢后，有機(jī)物在厭氧菌作用下釋放的氣體產(chǎn)生惡臭，導(dǎo)致河流水質(zhì)惡化。目前，廣東省部分河流底泥有機(jī)質(zhì)含量超過沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，有機(jī)污染嚴(yán)重［3］。

2 河流底泥污染修復(fù)技術(shù)

查閱相關(guān)文獻(xiàn)可知，目前國(guó)內(nèi)外主要采用物理、化學(xué)或者生物方法將污染底泥中污染物轉(zhuǎn)為無害物質(zhì)，或?qū)⑽廴镜啄鄰乃w中移除或隔離，從而有效降低污染底泥濃度，達(dá)到污染底泥治理目標(biāo)。目前，國(guó)內(nèi)外底泥污染修復(fù)技術(shù)主要分為以下兩大類。

2.1 原位修復(fù)技術(shù)

原位修復(fù)技術(shù)是指在原位進(jìn)行污染底泥修復(fù)處理，不需要移除污染底泥。雖然原位修復(fù)技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、成本較低，但由于需要向河道底泥中添加相關(guān)處理材料，會(huì)對(duì)河道底棲生物群落造成一定的不良影響。同時(shí)，處理材料疊積會(huì)導(dǎo)致水體庫(kù)容減少。另外，原位修復(fù)技術(shù)治理的長(zhǎng)期效果不夠明顯，易出現(xiàn)底泥中的污染物再次進(jìn)入水體的“二次污染”現(xiàn)象。經(jīng)調(diào)查分析，目前廣東省河流底泥污染治理實(shí)踐中對(duì)于原位修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用較少，主要偏向采用異位修復(fù)技術(shù)。

2.2 異位修復(fù)技術(shù)

異位修復(fù)技術(shù)是指將底泥從河道轉(zhuǎn)移至特定的環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的修復(fù)處理。異位修復(fù)技術(shù)應(yīng)用涉及河道疏浚和疏浚后底泥處置2個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。河道疏浚需要采用生態(tài)疏浚方式，將表層沉積物移出，合理控制底泥的疏浚程度。例如，珠海市某農(nóng)村的河流底泥疏浚選擇在枯水季節(jié)進(jìn)行，結(jié)合河道河勢(shì)特征，采取干河機(jī)械施工技術(shù)，疏浚時(shí)采用抓斗式挖泥機(jī)下河作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了清除河道底泥上層的活性底泥層，沒有對(duì)周圍水體造成污染［4］。

疏浚后底泥的處置作為異位修復(fù)技術(shù)的核心關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是將疏浚底泥變廢為寶的關(guān)鍵。根據(jù)疏浚物處理技術(shù)去除污染物的原理不同，目前疏浚底泥處理技術(shù)主要分為以下3種。

2.2.1 降低疏浚物中污染物含量處理技術(shù)。這類處理技術(shù)主要是破壞疏浚物中的污染物結(jié)構(gòu)或者將污染物轉(zhuǎn)化為低污染物質(zhì)。這類處理技術(shù)較多，如通過玻璃化、熱解、高溫高壓氧化和焚燒等技術(shù)，借助高溫條件破壞底泥中的有機(jī)污染物。但相關(guān)實(shí)踐證明，這類技術(shù)中除了玻璃化技術(shù)，其余技術(shù)對(duì)于污泥污染物中的重金屬處理效果較差，而且處理過程中會(huì)產(chǎn)生有害氣體、處理費(fèi)用較高。

生物降解處理技術(shù)也是降低疏浚物中污染物含量的技術(shù)之一，主要包括填埋處置、土地處置和反應(yīng)器處理，主要是利用微生物來實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的有效降解。生物降解處理技術(shù)具有投資成本低、對(duì)環(huán)境影響小等優(yōu)勢(shì)，但同樣存在對(duì)重金屬污染物去除效果差、有機(jī)物處理耗時(shí)長(zhǎng)、占地面積大等缺陷。

2.2.2 污染物與疏浚物固相分離技術(shù)。在這類處理技術(shù)中，以淋洗法技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，其主要利用化學(xué)藥劑將底泥中的污染物轉(zhuǎn)移到水中，再通過淋洗廢水的方式對(duì)廢水進(jìn)行集中處理，有效去除污染物。針對(duì)底泥的污染特征，采用淋洗法時(shí)，需要針對(duì)不同性質(zhì)的污染物進(jìn)行分階段處理。對(duì)底泥有機(jī)污染物的處理，主要是將含化學(xué)氧化劑的淋洗液與污染底泥混合形成泥漿，利用機(jī)械進(jìn)行攪拌，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的氧化分解。對(duì)底泥重金屬的處理，主要將含有促進(jìn)重金屬溶出的淋洗液與污染底泥混合形成泥漿，利用逆轉(zhuǎn)沉積物固持重金屬的反應(yīng)機(jī)制實(shí)現(xiàn)底泥固相中重金屬轉(zhuǎn)移，再通過泥水分離工序進(jìn)行泥沙顆粒與淋洗液分離和廢水處理。通過以上分析，淋洗法較為關(guān)鍵的一步是淋洗藥劑的選用，通過考慮底泥中污染物質(zhì)種類、污染物特性和處理成本等，選擇適合處理河道底泥污染的藥劑。與其他處理方法相比，淋洗法具有操作易于控制、能去除大量污染物、避免污染物擴(kuò)散等優(yōu)點(diǎn)。

2.2.3 污染物穩(wěn)定固化技術(shù)。污染物穩(wěn)定固化技術(shù)主要是將污染底泥與固化劑/穩(wěn)定劑進(jìn)行混合并發(fā)生反應(yīng)，將污染物捕獲或固定于固體結(jié)構(gòu)中。該技術(shù)對(duì)污泥重金屬污染的處理效果較佳，但經(jīng)過穩(wěn)定固化的污染底泥，需要進(jìn)行毒性浸出試驗(yàn)，以保證其對(duì)環(huán)境的安全性。經(jīng)過穩(wěn)定固化去污染處理后的底泥達(dá)到無害化程度后，為了使底泥變廢為寶，同時(shí)避免底泥占地，可對(duì)其進(jìn)行資源化利用，如用于建設(shè)濕地、園林綠化或者作為肥料施于農(nóng)田［5］。

3 農(nóng)村河流底泥污染處理方案

3.1 河流底泥污染現(xiàn)狀

廣東省某農(nóng)村河流底泥存在嚴(yán)重的重金屬污染問題，超標(biāo)重金屬元素主要為 Cd、Hg、As，其中 Cd 污染嚴(yán)重。通過現(xiàn)場(chǎng)搜集資料發(fā)現(xiàn)，該河道底泥重金屬污染來源主要是降雨沖刷河岸土壤導(dǎo)致污染物入河并沉積。而河道岸邊土壤污染主要是由于過往河道清淤后底泥的堆放造成的。

3.2 河流底泥污染處理方案

結(jié)合該河流底泥污染特征，結(jié)合上述底泥污染處理技術(shù)，筆者提出異位固化穩(wěn)定化底泥污染處理方案，具體處理工藝流程如圖1所示。

圖1 底泥污染處理工藝流程

本案例淋洗后的底泥經(jīng)檢測(cè)滿足浸出毒性標(biāo)準(zhǔn)，主要用于河岸慢行道路路基建設(shè)，最大限度地實(shí)現(xiàn)底泥資源化利用。處理后底泥性質(zhì)穩(wěn)定，長(zhǎng)期堆放也不會(huì)產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，而且土體抗壓穩(wěn)定性好。該方案具有效果好、效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，值得推廣應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

完整的水體環(huán)境包括上覆水、底泥以及周圍的各種環(huán)境條件，底泥作為河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，與上覆水進(jìn)行物質(zhì)交換，其污染物容易釋放到水體中形成二次污染。底泥的污染狀況對(duì)河流水環(huán)境質(zhì)量有著極大的影響，因此，需結(jié)合各地的河流底泥污染特征，制定河流底泥污染處理方案，提高治理效果，保證河流水環(huán)境質(zhì)量。