艾姣龍 張 磊 宋金城 周少華 趙 當(dāng)

中國建筑第八工程局有限公司西南分公司 四川 成都 610041

內(nèi)源治理過程現(xiàn)行的2種主要施工方法為原位處理及疏浚處理。原位處理是通過微生物及其他物理、化學(xué)手段直接對(duì)底泥進(jìn)行改良，效率低，效果顯現(xiàn)的慢，能處理的底泥深度及總量都較??；疏浚處理則是通過環(huán)保絞吸船等機(jī)械方式對(duì)湖泊底泥進(jìn)行全面、深層次的疏浚處理，效率高、成效快。通過深入實(shí)驗(yàn)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)可以徹底地清除湖底污染底泥，因此利用環(huán)保絞吸船疏浚城市大型湖泊的方法也得到越來越廣泛的應(yīng)用。但環(huán)保疏浚對(duì)湖泊水質(zhì)的具體影響程度很少有人進(jìn)行詳細(xì)的研究、分析。

本文以南太子湖底泥環(huán)保疏浚工程為例，對(duì)湖泊底泥疏浚前后，湖泊水質(zhì)主要污染物的指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過對(duì)湖泊水體中氮、磷、氨氮、懸浮物含量變化的分析，探討底泥疏浚對(duì)湖泊水質(zhì)的綜合影響。

1 工程概況

南太子湖藍(lán)線內(nèi)面積約3 571 000 km2，匯水面積約 16.32 km2，藍(lán)線長度約14.1 km，湖底高程約17.5 m，高水位時(shí)水深約1.7 m，規(guī)劃常水位18.65 m，規(guī)劃控制最高水位 19.15 m。南太子湖水體的總磷平均濃度為0.29 mg/L，總氮平均濃度為3.41 mg/L，氨氮平均濃度為1.63 mg/L，總體看來，南太子湖水質(zhì)為劣Ⅴ類，總氮和總磷嚴(yán)重超標(biāo)，氨氮略有超標(biāo)。

2 底泥疏浚方案設(shè)計(jì)

湖泊底泥疏浚的目的是通過清除湖內(nèi)污染底泥，清除沉積物中所含污染物，改善基底的污染程度，增加湖泊容積，提高水體自凈能力，為水生植物的重建提供適宜的底質(zhì)條件[1-2]。

此項(xiàng)措施可以在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)水質(zhì)指標(biāo)的較大改善，有效地阻止沉積物內(nèi)源營養(yǎng)向水體的釋放，底泥疏浚的面積越大、深度越深，效果越佳。但底泥疏浚的費(fèi)用非常昂貴。因此應(yīng)該根據(jù)湖泊底泥污染程度、淤積厚度，結(jié)合其他生態(tài)處理措施，合理確定底泥的疏浚范圍和疏浚厚度。

2.1 底泥采集

根據(jù)底泥受人為污染的感官程度和自然沉降的特點(diǎn)，將湖泊底泥由上而下劃分為污染層、過渡層和正常層共3個(gè)層次。每層測(cè)試取樣部分為該層中間1/3左右的底泥樣品，污染層受人類活動(dòng)的影響大，有臭味，顏色黑、灰黑色，呈現(xiàn)稀漿、流塑狀；過渡層受人類活動(dòng)的影響較小，呈黑、灰色，軟塑、密實(shí)，正常層底泥層呈黃、灰黃顏色，質(zhì)地密實(shí)[3]。

2.2 底泥各污染層厚度測(cè)量

疏浚深度的確定是環(huán)保疏浚工程實(shí)施過程中所面臨的重要問題。對(duì)于底泥中的氮、磷分布情況，國外科學(xué)家曾做過大量的調(diào)查，普遍認(rèn)為底泥中總氮、總磷的濃度自上而下依次降低，而對(duì)水質(zhì)富營養(yǎng)化起直接作用的氨氮和可溶性磷的濃度卻是自上而下依次增高[4]。環(huán)保疏浚主要是挖走污染層和部分過渡層的沉積物。若疏浚深度控制不當(dāng)，就會(huì)導(dǎo)致深層的污染物釋放進(jìn)入水體，從而有可能打破原有湖水底質(zhì)和水中氮、磷溶解釋放平衡，使底泥中氮、磷向水中釋放的速率成倍增加，從而造成疏浚后水體氮、磷濃度高于疏浚前的濃度，甚至?xí)斐伤械⒘妆壤母淖儭?/p>

本次調(diào)查南太子湖，共設(shè)置底泥監(jiān)測(cè)位點(diǎn)8處，底泥質(zhì)厚度測(cè)量與采樣同時(shí)進(jìn)行，使用開啟式柱狀底泥采樣器分層采集底泥樣品，分別測(cè)量污染層、過渡層和正常層厚度。表1為8處采樣點(diǎn)測(cè)得的數(shù)據(jù)。

表1 底泥各污染層厚度單位：cm

根據(jù)各采樣點(diǎn)的檢測(cè)報(bào)告，南太子湖綜合污染程度為輕度至重度污染，主要因?yàn)榈啄嘀锌偟⒖偭缀枯^高，清淤工作僅針對(duì)重污染區(qū)底泥污染層、過渡層底質(zhì)即可。湖泊底泥疏浚平均深度控制在40 cm左右為宜，這樣既保證了主要污染物的去除，又可避免清淤深度過深、破壞水體生態(tài)系統(tǒng)，同時(shí)節(jié)省清淤成本。

3 底泥疏浚對(duì)湖水水質(zhì)影響分析

3.1 監(jiān)測(cè)指標(biāo)

環(huán)保疏浚主要是挖走污染層和部分過渡層的沉積物，減少沉積物中污染物向水體的釋放。其中，對(duì)水質(zhì)富營養(yǎng)化起直接作用的是可溶性氮、磷和氨氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，對(duì)水體透明度影響最大的是懸浮物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。因此選擇總氮、總磷、氨氮及懸浮物質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為清淤前后水質(zhì)變化的監(jiān)測(cè)指標(biāo)[5-9]。

3.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置

南太子湖屬漢陽東湖水系，非汛期通過東湖自排閘入長江，汛期通過東風(fēng)泵站抽排入長江。在六湖連通及生態(tài)修復(fù)工程中，南太子湖通過新民河、連通港渠等城市排水明渠承接了大量來自匯水區(qū)內(nèi)外，如三角湖、龍陽湖、墨水湖、北太子湖、后官湖方向的來水，湖泊水質(zhì)差，污染時(shí)間長，污染負(fù)荷突出。

上游來水?dāng)y帶的大量污染物，在湖泊內(nèi)沉積；同時(shí)，南太子湖水域面積較大，周邊分布有較多排口。靠近工業(yè)區(qū)、居住區(qū)的雨污排口密集的水域，以及水體與外湖交換困難的湖灣，底泥淤積和污染程度較其他區(qū)域嚴(yán)重。因此根據(jù)排口調(diào)查報(bào)告，選擇在較大的排口及轉(zhuǎn)輸口位置分別設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置見圖1。

圖1 水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

3.3 各點(diǎn)位清淤前后水質(zhì)指標(biāo)分析

3.3.1 總氮指標(biāo)監(jiān)測(cè)分析

圖2為9處水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在底泥清淤工程實(shí)施前后連續(xù)8個(gè)月的監(jiān)測(cè)總氮指標(biāo)變化情況柱狀圖，1月份清淤前測(cè)得各點(diǎn)總氮指標(biāo)值為1.89～3.24；3月份、4月份清淤過程中測(cè)得各點(diǎn)總氮指標(biāo)值為2.12～6.50，指標(biāo)值成倍增長；1個(gè)月以后各點(diǎn)檢測(cè)值接近清淤前的指標(biāo)值，2個(gè)月以后檢測(cè)指標(biāo)趨于穩(wěn)定并優(yōu)于清淤前的指標(biāo)值。

圖2 總氮監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

3.3.2 總磷指標(biāo)監(jiān)測(cè)分析

圖3為9處水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在底泥清淤工程實(shí)施前后連續(xù)8個(gè)月的監(jiān)測(cè)總磷指標(biāo)變化情況柱狀圖，1月份清淤前測(cè)得各點(diǎn)總磷指標(biāo)值為0.08～0.15；3月份、4月份清淤過程中測(cè)得各點(diǎn)總磷指標(biāo)為0.15～0.43，數(shù)值增長2倍左右；1個(gè)月后各點(diǎn)檢測(cè)值接近清淤前數(shù)值，2個(gè)月以后檢測(cè)指標(biāo)趨于穩(wěn)定并優(yōu)于清淤前數(shù)值。

圖3 總磷監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

3.3.3 氨氮指標(biāo)監(jiān)測(cè)分析

圖4為9處水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在底泥清淤工程實(shí)施前后連續(xù)8個(gè)月的監(jiān)測(cè)氨氮指標(biāo)變化情況柱狀圖，1月份清淤前測(cè)得各點(diǎn)氨氮指標(biāo)值為0.213～0.520；3月份、4月份清淤過程中測(cè)得各點(diǎn)氨氮指標(biāo)為1.07～2.59，數(shù)值增長3～4倍；2個(gè)月后各點(diǎn)檢測(cè)值接近清淤前數(shù)值，3個(gè)月以后檢測(cè)指標(biāo)趨于穩(wěn)定并優(yōu)于清淤前數(shù)值。

圖4 氨氮監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

3.3.4 懸浮物指標(biāo)監(jiān)測(cè)分析

圖5為9處水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在底泥清淤工程實(shí)施前后連續(xù)8個(gè)月的監(jiān)測(cè)懸浮物指標(biāo)變化情況柱狀圖，1月份清淤前測(cè)得各點(diǎn)懸浮物指標(biāo)值為1.07～2.59；3月份、4月份清淤過程中測(cè)得各點(diǎn)懸浮物指標(biāo)為2.12～6.50；1個(gè)月后，各點(diǎn)檢測(cè)值接近清淤前數(shù)值，2個(gè)月以后，檢測(cè)指標(biāo)趨于穩(wěn)定并優(yōu)于清淤前數(shù)值。

4 結(jié)語

圖5 懸浮物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

1）從各監(jiān)測(cè)點(diǎn)水質(zhì)指標(biāo)上看，清淤實(shí)施的過程中各項(xiàng)指標(biāo)均有較大增長，氮、磷、氨氮漲幅2倍左右，清淤實(shí)施完成后的1～2個(gè)月時(shí)間內(nèi)，指標(biāo)可基本恢復(fù)到清淤前的水平，清淤后的第3～4個(gè)月，各項(xiàng)指標(biāo)基本穩(wěn)定并且優(yōu)于清淤前的水平。

因此，底泥疏浚后可有效減少沉積物中的污染物向水體釋放，改善基底的污染程度，提升水體自凈能力，改善湖泊水質(zhì)。

2）氮、磷、氨氮3項(xiàng)化學(xué)監(jiān)測(cè)指標(biāo)中，氨氮濃度清淤前后變化幅度最大，清淤過程中的數(shù)據(jù)較清淤前增長了4倍左右，相較于其他2項(xiàng)指標(biāo)恢復(fù)時(shí)間也更長，需要2～3個(gè)月才能恢復(fù)到清淤前的水平，但恢復(fù)期以后的最終監(jiān)測(cè)指標(biāo)仍較清淤前有明顯改善，且改善幅度也大于氮、磷2項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)。

3）4項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)中，底泥疏浚對(duì)水體中懸浮物濃度的影響幅度最小，同時(shí)恢復(fù)耗時(shí)也最短，一個(gè)月時(shí)間基本可以恢復(fù)到清淤前的水平。