生态视觉下广州某湖泊底泥治理研究

钟佳梅

摘要：本文以广州某湖泊底泥疏浚为研究对象，研究探讨了基于生态理念的疏浚思路，给出了合理的建议，全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华，相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词：生态广州某湖泊湖底底泥疏浚

中图分类号：X83 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（c）-0147-02

238km2的某湖泊是珠江流域的主要水体，具有调节洪水、向城镇和工农业供水、发展渔业和旅游等综合功能，是流域生态系统的主体基础。

近年来，流域内经济高速发展，湖泊资源大量开发利用，而水污染防治相对滞后。目前，流域内水环境污染日益严重，河网水质污染加剧，该湖泊湖体富营养化发生发展，水环境总体上呈恶化趋势，并已上升为与洪涝威胁同样严重的问题。洪涝灾害多年一遇，而水环境恶化无时无刻不在危害着我们。该湖泊流域内水质型缺水矛盾不断发生发展，已危及流域经济可持续发展和人民生活的安定。

湖泊底泥是该湖泊生态系统的重要组成部分，是湖泊营养物质循环的中心环节，也是水土界面物质（物理的、化学的、生物的）积极交替带。湖泊底泥不仅可以间接地反映湖泊水体的污染情况、湖泊水动力状态，而且底泥在外界水动力因素制约下向上覆水体释放营养成分，影响了湖体水质和富营养化过程。它是水土界面种类物质的特殊缓冲载体，是营养物质的聚集库，也是该湖泊这一浅水性湖泊生态系统的个性特征之一。污染底泥是湖泊潜在的污染源，在湖泊环境发生变化时，底泥中的营养盐可能会重新释放出来进入水体。在湖外污染源得到控制后，底泥可能成为首要污染源，其季节性的营养盐释放可使富营养化状态维持数十年。

在湖泊污染治理过程中，底泥污染与整治一直是主要的难点之一。湖泊底泥中累积了大量的有毒、有害有机和无机污染物，通过与上覆水体间的物理、化学和生物交换作用，底泥中的污染物在适当条件下会重新释放，成为影响和制约上覆水质的主要二次污染源。由于该湖泊是一宽浅型的湖底，沉积年代较久远，淤（底）泥的二次污染是不容忽视的重要污染源。因此，该湖泊底泥污染的研究和治理，是该湖泊污染综合整治的重要内容，是从根本上解决该湖泊污染问题的重要途径之一。

1底泥生态疏浚的意义

湖泊底泥是该湖泊生产系统的重要组成部分，是湖泊营养物质循环的中心环节，也是水土界面物质（物理的、化学的、生物的）积极交替带。湖泊底泥不仅可以间接地反映湖泊水体的污染情况、湖泊水动力状态，而且底泥在外界水动力因素制约下向上覆水体释放营养成分，影响了湖体水质和富营养化过程。它是水土界面各类物质的特殊缓冲载体，是营养物质的聚集库，也是该湖泊这一浅水性湖泊生态系统的个性特征之一。

1.1 底泥是该湖泊富营养化营养物质的内污染源

各种来源的营养物质（物理、化学、生物）经一系列湖泊物理、化学及生化作用，沉积于湖底，形成疏松状、富含有机质和营养盐的灰黑色淤泥。在湖泊各种水动力学、生态动力学作用下或湖泊环境变化时，沉积物中营养盐溶出或再悬浮，形成该湖泊富营养化成因的内负荷，或称内源污染。由于该湖泊是一宽浅型的湖底，沉积年代较久远，淤泥的二次污染是不容忽视的重要污染源。

1.2 底泥是该湖泊富集各类营养物质的特殊的缓冲载体

该湖泊底泥总氮含量范围为0.022%～0.45%，平均0.094%。表层底泥总磷含量0.039%～0.237%之间，均值0.058%。靠近城镇湖区内的底泥总磷含量值高。

底泥的有机营养程度评估最直接的指标为有机质含量。据近年监测，该湖泊底泥中有机质含量为0.31%～9.04%，平均为1.70%。以湖湾区和沿岸现代沉积区含量较高，其中>3%的湖区为该湖泊东北河口。

1.3 该湖泊底泥对水环境的影響和作用

（1）该湖泊底泥中富含的营养物是内源污染源，是造成湖水水体富营养化和藻类爆发的营养盐来源的基础之一。据有关资料分析，内源污染总氮可占34.7%，总磷占23.7%。即使将外部入湖污染全部控制，仅湖内底泥释放和动力作用下的再悬浮、溶出，也可能引起藻类的发生和发展。

（2）湖湾区频发的“湖泛”污染是由致发或诱发水污染因子组合作用造成的，其主要内因根源是底泥营养盐的大量释放。在枯水年低水位期，干黄梅期或在汛间低水位、高温少雨晴好天气之际，在湖湾底泥沉积较厚的浅水区，由于太阳辐射、高温，引起水温升高，底泥发生较强烈的生化反应，底泥中营养盐释放速度加快，并伴有甲烷和硫化氢气体逸出，水质变劣且产生恶臭嗅味，形成“湖泛”，污染水源地，破坏旅游景观和自然环境。

（3）底泥对环境作用的累积性和滞后性影响。底泥是湖体营养盐的聚集库，随着时间的推移，储积量持续增加，其对环境影响呈明显的滞后性，并有一个量的积累到质的转变过程。自20世纪60年代至90年代有机质含量年增长约7%，90年代每年上升22%，表明该湖泊有机污染加重加剧。

造成这一积累的主要原因是工业及生活污染的不断增加；农业耕作施肥制度的改变，化肥代替了农家肥，农村已基本不再清河湖泥肥田，造成河湖底泥淤积增加，在水源地采取生物工程措施不当或围网养殖大量饵料投入形成富营养有机物沉积；旅游业迅速发展的污染物等。

2该湖泊底泥生态疏浚工程

2.1 生态疏浚

该湖泊底泥生态疏浚属于水生态治理措施，目的在于清除沉积物表层的氮磷，有机质的富集层。其实质是切断湖体内营养盐物质循环锁链的技术措施，将富含营养盐的物质移出湖体，属生态工程范畴。环境生态疏浚的技术路线中，必须注意到生态平衡、物质循环的概念，达到费省效宏，投入和产出行动的平衡。实施的技术路线、方法、设备、作业方式、清除最佳作业期等都有特殊要求，疏浚淤泥处理应注意二次污染。它有别于工程清淤概念，工程疏浚为物理工程，按工程目的要求，计算疏浚的深度和底部标高，以设计高程、土方量、疏浚后几何形状尺寸作为控制依据（图1）。

2.2 生态疏浚方式

鉴于生态疏浚目的和表层淤积物特点，宜采用分区机械化作业和封闭吸疏式作业，可避免产生大的扰动和发生清泥沙而未清营养盐的问题。疏浚目的是清除污染物、营养盐，泥沙仅仅是营养盐的载体，作业方式千万不能错。疏浚时应采用特殊技术和装置，关键是密闭和抽吸，否则会大大降低疏浚效果。

2.3 生态疏浚厚度

生态疏浚为两层物质的清除：（1）淤泥表层沉积物的清除。有机营养盐富集层主要在0～25cm左右，考虑到沉积区微地形不均匀影响，淤泥疏浚深度以40～50cm为宜。（2）在底泥沉积层界面—水土界面，有2～7cm左右半悬浮的类胶体状有机物质，这部分物质除一部分藻类活体、浮游动植物外，还有死亡的藻类和动植物残骸。更重要的是在水土界面特定的生化环境条件下形成的半悬浮状的类胶体物质，这部分物质营养盐含量很高，务必予以清除。

2.4 施工区域和重点

该湖泊面积大，没有可能也没有必要实施全面疏浚。施工重点应在污染淤积严重、重要城市的供水水源地取水口和重点风景旅游区，清淤范围考虑200～300m的安全范围，按实际需要和财政能力分年度有计划实施。底泥疏浚工程投资很大，必须充分论证，疏浚目的是治理水污染，而不是湖体库容疏浚。

2.5 施工时期

生态疏浚作业最佳施工期为冬初至春末。这一时期该湖泊正处于低水位期，湖面风浪较小，湖泊水体交换缓慢，沉积物基本处于相对静态。死亡的藻类和浮游生物残骸沉积于底泥表面；活体藻类因水温低、日照强度小，大部分积聚在水土界面上，呈休眠状态，此时开展生态疏浚可做到费省效宏，最大限度地去除营养物质。此外，低水位也有利于提高机械化作业效率。

2.6 技术的环境影响、社会影响和经济性

底泥疏浚过程可能导致底泥重新悬浮，水体透明度下降。底泥及间隙水中高浓度的有机物、CH4、H2S、NH3也随之扩散至水体中，促进藻类生长，同时消耗大量溶解氧。疏浚破坏了水生植物的生长环境，使其失去竞争优势，可能导致藻类大量增殖。疏挖表层底泥还破坏了底栖生物群落，可能需要2～3年才能恢复。

底泥疏浚期间，湖泊供水、航运、娱乐和人工养殖等用途将受到影响，会造成一定经济损失。疏浚还会产生大气和噪声污染，影响周围居民，这些属于短期影响。相比之下，污染堆场的影响属于长期的，污泥在自然降雨及地表冲刷情况下，可能对周围水环境造成二次污染。

2.7 清淤物的堆放

应加强施工期的采样监测和事先监测，以免造成二次污染或污染物迁移。一般肥力高又不含有毒有害物质的，可用于农田、菜地和果园肥田；肥力低且含有毒物质的应慎重移出影响区外填埋。也可把生态疏浚和资源利用结合起来，开辟新的资源化利用途径。生态疏浚出来的是泥水混合物，在设定的堆泥场要采用封闭围隔处理，防止高浓度营养盐澄清水返流入河流、湖泊中，拟建立小型污水处理设施或氧化塘，处理达标后才能排放。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处理。对重点危害区进行生态疏浚是必要的，也是可行的。但决策时必须谨慎，应经过严密的科学论证，确保万无一失。

3建议

适当的疏浚可在短期内改善水质，但从月和季以上长时段看，疏浚底泥不是控制湖泊富营养化的充要条件，而减少外污染源、改善生态结构才是控制湖泊富营养化的关键途径。同时，应注意疏浚作为环境工程的投入产出比及其可能对生态修复的负面影响。作为一种环境保护技术，底泥疏浚必须与后续的底泥处理、处置、管理以及间隙水处理配套实施，避免产生二次污染。

污染底泥疏浚，一定深度表层底泥疏浚后，可显著降低内源营养负荷的重污染湖区（实施范围和条件），通常可短期内明显增加水体透明度，降低氮、磷和COD等含量（预期治理效果）。虽然湖泊内部治理有其重要性，但外源的污染控制是最根本的，没有外源控制作为长期保证的湖内治理，不可能取得稳定持久的成功。欲使该湖泊水体特别是水源区水质在较短时期内得到改善，单纯依赖和等待外污染源控制也不切实际的，其中存在水体生态系统自我修复的时间问题。因此，在工业、农业和生活污水等外源污染控制下，在湖内进行一些见效快、局部性的治理技术，消减局部污染负荷和取出营养物，扩大水环境容量，有望在较短时间内使局部水域得到较大程度的改善，以缓解该湖泊亟待解决的可利用水源的供需矛盾，促进该地区经济的可持续发展。

参考文献

[1] 杨惠青.湖泊污染内源治理中的环保疏浚[J].水运工程，2000（11）.

[2] 濮培民，王国祥，胡春华，等.底泥疏浚能控制湖泊富营养化吗[J].湖泊科学，2000，12（3）.