底泥中污染物修復概述及最新進展

1、底泥中污染物修復概述及最新進展人員：王琰瑋、許國偉、邵昕楠完成時間：2015/5/18底泥底泥 通常是黏土、泥沙、有機質(zhì)及各種礦物的混合物，經(jīng)過長時間物理、化學及生物等作用及水體傳輸而沉積于水體底部所形成。表面0至15公分厚之底泥稱表層底泥(Surface sediment)，超過15公分厚之底泥稱為深層底泥(Deep sediment)。污染物污染物底泥中污染底泥中污染物構(gòu)成物構(gòu)成重金屬污重金屬污染染營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)污染污染有機物污有機物污染染底泥中重金屬污染生態(tài)修復研究底泥中重金屬污染生態(tài)修復研究 重金屬污染危害：一方面危害水生態(tài)系統(tǒng)，對水生生物產(chǎn)生各種有害作用；另一方面通過飲用水、皮膚接

2、觸、食物鏈途徑直接或間接地影響人類健康。在工業(yè)廢水的排放過程中，有相當程度的重金屬元素沉積在天然水體中，在這些重金屬污染物中，尤以汞、鎘、鉻、鉛的毒性最大。常用的有物理修復技術(shù)、化學修復、生物修復三種修復方法圖1.底泥中重金屬出現(xiàn)的總頻次污染指數(shù)計算公式 Pi=i/0式中Pi為污染指數(shù)；i為底泥中元素濃度；0為背景底泥中元素中的濃度。P=（1/n）表1.重金屬污染綜合指數(shù)與污染級別劃分項目未污染輕微污染偏中度污染中 度 污染偏重度污染重度污染極度污染P112233445566污 染級別 0 1 2 3 4 5 6化學修復技術(shù)生物修復技術(shù)物理修復技術(shù)主要包括掩蔽為主的原位修復法和疏浚為主的異位修

3、復法。對疏浚后的底泥中的重金屬處理的方法主要包括掩埋及電極法、電磁法和活性炭吸附等物理方法。通常是用硫酸、硝酸或鹽酸等將底泥的酸度降低，通過溶解作用，使難溶態(tài)的金屬化合物形成可溶解的金屬離子，或者用EDTA(乙二胺四乙酸)、檸檬酸等絡合劑通過氯化作用、離子交換作用以及絡合作用，將其中的重金屬分離出來目前生物修復技術(shù)是應用生物體（微生物、原生 動物或植物）的生命活動將底泥中的重金屬轉(zhuǎn)變成有效性較低的低毒性形態(tài)或淋浸提出而達到修復。營養(yǎng)物質(zhì)污染生態(tài)修復研究營養(yǎng)物質(zhì)污染生態(tài)修復研究營養(yǎng)物質(zhì)污染危害： 可改變養(yǎng)殖魚、蟹的生存和生長，輕者導致魚、蟹生長緩慢，吃食量減弱，引發(fā)各種疾病，食用品質(zhì)差；重者將引

4、起魚類中毒死亡，出現(xiàn)水體富營養(yǎng)化。氮、磷等植物營養(yǎng)物質(zhì)含量過多所引起的水質(zhì)污染有機物污染生態(tài)修復研究有機物污染生態(tài)修復研究有機物污染危害：要進行生物氧化分解，需要消耗水中的溶解氧，而導致水中缺氧。同時會發(fā)生腐敗發(fā)酵，使細菌滋長，惡化水質(zhì)，破壞水體。工業(yè)用水的有機污染，還會降低產(chǎn)品的質(zhì)量。生態(tài)疏浚生態(tài)疏浚生態(tài)疏浚是湖庫水生態(tài)系統(tǒng)中的底泥受到污染損益的背景下運用發(fā)展生態(tài)理論實施的生態(tài)修復工程。其本質(zhì)是以工程、環(huán)境、生態(tài)相結(jié)合來解決湖泊可持續(xù)發(fā)展或稱湖泊“生態(tài)位”修復。截住外污染源確定生態(tài)疏浚的地點和范圍確定底泥薄層精確疏浚深度生態(tài)疏浚方式的選擇生態(tài)疏浚設備的選擇劃定物種保護區(qū)或保護帶選定適宜施工期

5、1)截住外污染源。包括點源和面源污染,這是生態(tài)疏浚的前提條件。2)確定生態(tài)疏浚的地點和范圍。選擇有重要影響的地區(qū)為施工重點。同時清淤需考慮設置200300m的安全范圍。3)確定底泥薄層精確疏浚深度。底泥疏浚深度需多參數(shù)系統(tǒng)分析評估。其疏浚深度誤差10cm,疏浚底泥擴散距離0.5m,并能為后續(xù)生物技術(shù)介入創(chuàng)造必要的生態(tài)環(huán)境條件。因此生態(tài)疏浚要控制疏浚后新形成底泥表面高程,且自湖區(qū)向湖岸形成緩坡,為沉水植物修復繁衍創(chuàng)造湖底基質(zhì)條件。另外,應考慮沉積底泥水土界面上的高營養(yǎng)含量的半懸浮物的清除。4)生態(tài)疏浚方式的選擇。一般有兩種方式：干湖疏浚和帶水疏浚。干湖疏浚是將水抽干,然后使用排干疏浚設備,如推土

6、機和刮泥機等，大多數(shù)應用在小型湖泊中。帶水疏浚應用比較廣泛,方法也較多,要根據(jù)污染物的特性采取措施,盡量減少開挖時污染物在水中擴散所形成的二次污染。如,可使用國際上在水體中投加明礬的方法來降低底泥河水中磷的含量,沉積的磷酸鹽可以通過之后的生態(tài)疏浚從水體清除出去；同時利用淤泥網(wǎng)、泥沙攔網(wǎng),把網(wǎng)簾以樁網(wǎng)、浮網(wǎng)或吊纜掛網(wǎng)的方式設置于清淤區(qū)與非清淤區(qū)的適當位置,緩流促淤,泥沙迅速在網(wǎng)簾斷面附近落淤,使湖泊再懸浮顆粒限定在一定區(qū)域。(5)生態(tài)疏浚設備的選擇。應采用環(huán)保無擾動型挖泥船,尤其是疏浚頭部設備,密閉和抽吸是關(guān)鍵。疏浚設備選擇主要參數(shù)；底泥密度；1.8g/cm2為環(huán)保斗輪式疏浚船。生態(tài)疏浚為薄層精

7、確疏浚,要求超疏深度10cm,底泥擴散0.5m,平面平整度好,不漏疏或形成溝坎。(6)劃定物種保護區(qū)或保護帶。當已確定的疏浚區(qū)域較大時,應專門劃定一定面積的物種保護區(qū),或留出保護帶不予疏浚,疏浚以后,以保護帶物種庫為基點,藉自然之力繁衍擴大,力求在較短時間內(nèi)疏浚區(qū)域物種得以恢復和發(fā)展。具體施工設計中也可布置成條田狀, 隔一疏一, 待疏浚帶植被45a自然繁衍更殖后,再疏生物保留帶。具體疏一隔一寬度和間隔時間應由試驗工程、生物科技積累,調(diào)查研究后取得設計參數(shù)。物種主要包括水生植物、底棲生物等。(7)選定適宜施工期。生態(tài)疏浚作業(yè)最佳施工期為冬初至春末,此時開展疏浚可做到費省效高,最大限度去除營養(yǎng)物質(zhì)

8、。底泥生態(tài)疏浚發(fā)生環(huán)境風險主要在三個關(guān)鍵點：疏浚挖掘、泥水遠距離輸送和排泥場安全。因此設計論證階段應作嚴格的環(huán)境風險評估,確保萬無一失。生物修復技術(shù)展望底泥中逐漸積累的有機物，其毒害作用越來越強。很多PAH、PCBs對底棲和水生生物具有“三致”作用。生物降解是有機物的有效去除途徑之一，底泥生物多樣性顯示，大部分有機物在底泥中均能緩慢降解，在毒物濃度高的地區(qū)，雖然一些微生物中毒死亡，但卻有部分微生物仍旺盛生長，這種現(xiàn)象極大地鼓舞了生物修復技術(shù)的應用。在今后較長的一段時間，微生物修復將與疏浚相結(jié)合，利用人工反應器來處理疏浚污泥，處理后的污泥再利用。還可以發(fā)展高等植物修復，利用高等植物對重金屬和其他

9、污染物的超積累能力，通過基因手段，培育出生物量大，生長快，耐惡劣環(huán)境的品種，將使高等植物修復取得較好效果。同時，高等植物可作為微生物原位修復的載體，一些高效降解菌制劑，包括輸氧劑或替代電子受體和營養(yǎng)物，可以附著在沉水植物上，對水體和底泥起凈化作用。而且二者的聯(lián)合作用可能會對污染物的降解起促進作用。結(jié)語結(jié)語底泥的修復技術(shù)中，物理修復雖然見效快，但工程巨大，要耗費大量的人力、物力、財力，且疏浚污泥處理也難以達標。要達到大面積大規(guī)模的治理，目前來說難以實現(xiàn)。雖然從目前的情況看，生物修復多半還停留在實驗室階段，但隨著生物技術(shù)的發(fā)展，大規(guī)模大面積地利用植物、微生物來修復污染底泥，前景廣闊。通過生物技術(shù)可以篩選馴化出對PAH、PCBs等具有較強降解能力的微生物，并制成顆粒，或采用固定材料將其固定，投入底泥中對底泥中的有機物進行降解。或者改變底泥的環(huán)境條件，使之適于微生物強烈活動的需要。這種原位修復技術(shù)具