排淡河底泥污染調查研究及治理對策

貢子堯

（江蘇智盛環(huán)境科技有限公司，江蘇 連云港市 222000）

為落實黨中央、國務院決策部署，住房和城鄉(xiāng)建設部、生態(tài)環(huán)境部、國家發(fā)展改革委、水利部印發(fā)《深入打好城市黑臭水體治理攻堅戰(zhàn)實施方案》（建城〔2022〕29號）。《實施方案》明確了“十四五”時期，城市黑臭水體治理的重點任務和措施，提出了加快城市黑臭水體排查及方案制定、強化流域統籌治理、持續(xù)推進污染源頭治理、系統開展水系治理等八項內容[1]。

與此同時，連云港經濟技術開發(fā)區(qū)水體整治方案提出了“截”、“治”、“美”的三步實施方案，“截”即對區(qū)內入河污水進行截流，從源頭上控制入河污染物，目前這一任務已基本完成。因排淡河多年未清淤疏浚，河道沉積物較多，底泥對河流水質可能產生影響，按照“開發(fā)區(qū)黑臭水體整治工作計劃”，需開展排淡河底泥污染情況的調查和評估，根據評估結果確定是否需要開展清淤工程，也為下一步的“治”、“美”提供科學治理依據。

1 整治計劃開展的必要性分析

排淡河屬淮河流域薔薇河水系，是人工開挖的用于景觀、排洪的河流，上游接東鹽河，在程圩處分流，于大浦河調尾工程的新城閘、排淡河的擋潮閘兩條線路入海。匯水區(qū)域所處的特殊地理位置和自然條件決定了河道淤積現象長期存在，匯水區(qū)域屬地勢平坦地區(qū)，每遇大雨或暴雨，上游河道挾帶泥沙迅速匯入平原河網，河水流速變緩，泥沙逐步沉積。在排淡河沿線污水截流管網未建成前，工業(yè)企業(yè)、居民生活排水直排入河，以及畜禽糞污、農田農藥化肥等淋溶與沖刷入河，長期的污染積累構成內源污染。水體污染不僅通過生物氧化作用降低水體溶解氧，而且隨著水流、水溫、pH值的變化，大量有機污染物又重新釋放，使上復水中重要理化指標如COD、總磷、總氮濃度升高，影響排淡河水體整治的成效[2]。

排淡河的底泥已成為影響水質的污染源之一，隨著連云港經濟技術開發(fā)區(qū)水體整治工作的不斷深入，要進一步改善排淡河水質，僅靠截污和調水活水是不夠的，開展河道清淤工程是進一步提升排淡河水質的措施之一。但清淤工程時間長，耗資巨大，為避免清淤工程的盲目性，有必要摸清排淡河不同河段底泥的實際污染狀況及是否需要清淤疏浚，若需要則應按照輕重緩急、突出重點的原則，確定清淤河段起始點、清除淤泥層的深度、清淤方式等，并由此整理河道底泥本底調查數據，建立定期科學清淤的長效機制。

綜上，在對排淡河底泥現狀監(jiān)測、調查、綜合評估的基礎上，有的放矢的進行科學、合理的清淤疏浚，并結合截污、調水活水及生態(tài)修復工程，可使整個開發(fā)區(qū)排淡河水體整治達到預期效果。因此開展排淡河底泥污染調查研究工作十分必要。

2 監(jiān)測與分析

2.1 監(jiān)測范圍

按照全面性、代表性的原則，本次調查監(jiān)測斷面包含排淡河開發(fā)區(qū)段的上、中、下游，并考慮了沿河排污口、支岔河、排水溝以及城鎮(zhèn)建成區(qū)分布情況，并在連云港市沭新渠上設置1處背景對照斷面。

2.2 監(jiān)測斷面布設

按照上述思路，本次調查共設置9處監(jiān)測斷面，其中排淡河（程圩～經十五路橋）段布設5處、上、下游各布設3處、水質較好的沭新渠包莊橋附近布設背景對照斷面1處，取樣點布設情況見表1、圖1。

表1 底泥污染調查監(jiān)測斷面布設情況表

圖1 底泥污染調查監(jiān)測斷面布置圖

2.3 取樣點位布設

為更好地掌握河道底泥不同深度的污染狀況，調查采用分層取樣評價的方式，按照全面性、代表性原則，布設取樣點位：

（1）在W1、W2、W5、W7、W8、W9每個斷面設1條取樣垂線，在河中處鉆孔取樣，每個鉆孔分別取0～0.2 m（表層）、0.2～0.8 m（中層）、0.8～1.5 m（深層）共3層泥樣。

（2）在W3、W4、W6每個斷面設2條取樣垂線，在河中及離岸邊1～3 m處鉆孔取樣，每個鉆孔分別取0～0.2 m（表層）、0.2～0.8 m（中層）、0.8～1.5 m（深層）共3層泥樣。

2.4 確定監(jiān)測項目

本次調查結合排淡河現狀水質主要超標因子及其他常規(guī)、特征指標，合理確定監(jiān)測項目，包括含水率、pH值、有機質、總氮、總磷、氨氮、硫化物、鉛、鉻、汞、鎘、砷共12項，其中W3、W4、W6，3條取樣垂線增加監(jiān)測鋅、銅、鎳3項及表層增加監(jiān)測有機氯農藥、有機磷農藥2項。

2.5 采樣方法

行船至河面指定位置，使用圓柱形不銹鋼底泥采集器進行分層采樣工作。見圖2。

圖2 采樣工作圖

3 底泥特征與污染程度分析

3.1 底泥特征

根據各斷面實際勘測結果可知，排淡河底泥分布不均勻，由于沿程排污、水流及河底高程的不同，上游河段底泥深度較小（60～80 cm）；而下游底泥深度較大，最深達120 cm（W3～W6斷面）；大板跳閘定期提閘放水，附近底泥深度較小。

排淡河底泥垂直分布的主要特征表現為明顯的2層層序結構：上層為混合層（黑色帶有腐臭味的浮泥層）；中層、深層為富集層（深灰污染淤泥層）。混合層表現為黑色絮凝狀，一般在0～30 cm處，泥質松散，有明顯臭味，說明有機質、總氮等污染物含量較高；富集層主要為深灰色黏土泥層，一般在40～90 cm處，該層無明顯異味，但是泥色也與正常的黃色自然泥層不同，說明也存在一定程度的污染。

3.2 底泥污染程度分析

3.2.1 常規(guī)指標

河流底泥長期積累的大量氮磷營養(yǎng)物質，對排淡河水體水質具有較大的潛在威脅，特別是夏季高溫時，大量的營養(yǎng)鹽會被釋放進入水體引起二次污染。通過監(jiān)測結果分析可知，排淡河底泥pH值的測值范圍在7.1～7.6之間，為中性；有機質的測值范圍在2.33%～8.43%之間；總氮的測值范圍在400～8 413 mg/kg之間；總磷的測值范圍在728～4 550 mg/kg之間；氨氮的測值范圍在6.82～20.6 mg/kg之間；硫化物的測值范圍在2.84～23.08 mg/kg之間，各斷面有機質、總氮、總磷、氨氮和硫化物含量總體都較高，除了總磷，其余4個指標基本都超過背景對照斷面底泥污染物含量，氮磷污染物中氨氮和總氮污染最嚴重，其次為總磷。

3.2.2 重金屬指標

重金屬對于上復水的可釋放濃度極其微量，但是由于其具有環(huán)境持久性，難以生物降解，因此會對生態(tài)環(huán)境造成極大危害，因此，重金屬也成為水環(huán)境治理中需要控制的重要污染物。通過監(jiān)測結果分析可知，排淡河底泥鉛的測值范圍在37～72.2 mg/kg之間；鉻的測值范圍在39～179 mg/kg之間；汞的測值范圍在0.018～0.092 mg/kg之間；鎘的測值范圍在0.02～0.87 mg/kg之間；砷的測值范圍在6.4～16 mg/kg之間；銅的測值范圍在31.5～54.7 mg/kg之間；鋅的測值范圍在88～147 mg/kg之間；鎳的測值范圍在40.7～65.6 mg/kg之間。

3.2.3 有機類農藥指標

本次研究在排淡河沿程W3、W4、W6，3個斷面增設了有機磷農藥和有機氯農藥指標，監(jiān)測結果表明，3個斷面有機磷農藥和有機氯農藥均未檢出，說明排淡河底泥未受到有機磷和有機氯農藥的污染。

3.3 底泥污染物垂向分布變化情況

本次研究在排淡河沿程設置的8處斷面均為分層取樣，能夠較好反映排淡河的底泥沉積物垂向分布特征。本次監(jiān)測取樣共分為三層，實際取得樣品深度為表層0～20 cm、中層20～70 cm、深層70～100 cm。

從柱狀樣分層特征可以看出，底泥中各層氮磷含量都明顯偏高，氮磷含量在各深度層的分布特征相似，排淡河下游河段底泥中污染含量明顯高于上游河段，即W4昆侖山路橋至W8大板跳閘河段各層淤泥污染相對嚴重。總體上各深度層底泥中有機質、硫化物和氮磷污染物含量均高于連云港市沭新渠背景對照斷面底泥含量。

3.4 底泥污染物橫向分布變化情況

本次研究選取了虎山后橋下游200 m處、昆侖山路橋和經十五路橋3個代表性斷面，在河中及離岸邊分別取樣分析。監(jiān)測結果表明，W3虎山后橋下游200 m處和W4昆侖山路橋均為河邊污染程度大于河中，一方面是排污口大多數設在岸邊，另一方面是因為岸邊水體流速小，水體中污染物質容易沉降吸附于底泥中；W6經十五路橋為河中污染程度大于河邊，可能與前期水利疏浚在岸邊疏挖有關。

4 研究結論

（1）排淡河污染底泥中影響水質的污染物質主要為有機污染物和氮磷營養(yǎng)鹽，重金屬對上復水的可釋放濃度極其微量，有機磷、有機氯類農藥全線均未檢出。

（2）由空間變化趨勢分析可知，排淡河各斷面從上游至下游，底泥常規(guī)指標污染程度總體呈加重趨勢。從綜合污染指數評價結果來看，排淡河各監(jiān)測斷面污染程度依次為W8大板跳閘＞W4昆侖山路橋＞W6經十五路橋＞W7小排淡河口下游50 m＞W5經八路北＞W1先鋒路＞W2韓李河匯入口下游200 m處＞W3虎山后橋下游200 m處。從有機污染狀況評價結果來看，W1先鋒路～W6經十五路橋斷面河段均為有機污染區(qū)域。

（3）從柱狀樣來看，基本上表層（0～20 cm）污染最嚴重，其中有機質含量分別為中層、深層的1.65、2倍；總磷含量分別為中層、深層的1.47、1.53倍；氨氮含量分別為中層、深層的1.21、1.59倍；硫化物含量分別為中層、深層的4.39、3.68倍；總氮含量則是表層、深層含量最高，中層次之，總體污染程度相當。

（4）從橫向河邊、河中對比來看，總體上河邊污染程度大于河中。

（5）排淡河底泥受重金屬污染程度一般，主要污染指標為鎘和鉻，其中W2斷面受鎘和鉻影響嚴重，鎘均值在W2韓李河匯入口下游200 m處含量超過《土壤環(huán)境質量農用地土壤污染風險管控標準（GB 15618-2018）》[3]中表1風險篩選值，是標準值的2.9倍；鉻均值在W2韓李河匯入口下游200 m處含量接近標準風險篩選值；其余各指標含量較低。總體來說，排淡河底泥重金屬污染情況尚可接受。

（6）綜上，排淡河開發(fā)區(qū)段底泥中有機質、氮磷污染物和硫化物含量均超過或接近背景參照斷面監(jiān)測值，污染已十分嚴重，底泥淤積厚度也在80 cm以上。同時，底泥氮磷污染狀況評價結果表明：排淡河全線為底泥受污染區(qū)；底泥有機污染狀況評價結果表明：排淡河除大板跳閘，其余均為有機污染區(qū)。

5 對策建議

5.1 完成河道控源截污，控源截污是河道治理之根本

控制可能污染底泥的水污染物排放，需要繼續(xù)推進開發(fā)區(qū)制定的排淡河截污導流工程，完成排污口封堵、管網建設等控源截污措施，完成該項任務后，才能著手清淤和生態(tài)修復工作。

5.2 開展河道清淤疏浚，清淤疏浚是河道治理之必需

相關部門應首先對河道進行適當的疏浚，清除河道內的垃圾、腐敗水草，恢復河道的行洪和運輸功能，變死水為活水；其次清除河底沉積的淤泥，消除內源性污染。目前排淡河底泥污染已十分嚴重，含有大量有機物、營養(yǎng)鹽和耗氧物質，尤其是懸浮在河底的有機質、氮磷含量高的底泥表層。要恢復河道生態(tài)，河水中就不能長期缺氧，而要保證河水中有氧則必須及時清除大量耗氧的底泥[4]。但是，底泥也是水生生態(tài)系統非生物環(huán)境的重要組成部分，一味追求深度清淤，實際效果并不理想，如2012、2013年排淡河進行了部分河道的清淤，但是并沒有減輕水體嚴重污染的現象。因此結合現有清淤技術及本次調查研究結論，清淤疏浚必須符合生態(tài)學原理，并盡可能不擾動水生生態(tài)，具體措施有：（1）采用清淤深度控制精度高、不傷及原生土、施工對水體擾動范圍小的環(huán)保絞吸式清淤技術；（2）上岸的淤泥采用封閉式運輸車運往指定的淤泥處置地點或單位；（3）現場余水可利用物理沉淀+化學混凝方法快速處理，避免污染嚴重的懸浮顆粒再次入河；（4）優(yōu)先開展隴海鐵路橋～駁鹽河口，其次是韓李河口～隴海鐵路橋段的底泥清淤處置工作；（5）具體清淤工作可結合水利部門河道防洪排澇的需要實施。

5.3 調水活水常態(tài)化，調水是河道治理之急需

調水不僅可以“減負”，也可以“增容”，所以在眾多的治理措施中，調水的效果最為明顯。鑒于排淡河平原河網現狀，季節(jié)性黑臭主要出現在夏季干旱時，此時污染物質由于蒸發(fā)作用而成倍濃縮，水質急劇下降，這時最有效的手段就是調水，以保持生態(tài)水位和流量，增加水環(huán)境容量。

5.4 生態(tài)修復與景觀營造，生態(tài)修復是河道治理之有效手段

疏浚清淤后，相關部門需合理選擇岸線美化修整、植被恢復、兩岸淺灘種植挺水植物和底棲植被構建（沉水植物或人工水草）等生態(tài)修復技術，恢復河道生態(tài)功能。同時加強河道沿岸綠化和濱水空間規(guī)劃建設，營造良好的城市濱水空間，改善人居環(huán)境。

6 結語

本研究對連云港經濟技術開發(fā)區(qū)排淡河底泥污染情況現狀進行了監(jiān)測，并對底泥厚度、形貌，底泥常規(guī)指標、重金屬指標、有機類農藥指標，底泥污染物垂向及橫向分布變化情況等進行了詳細的分析與評價，得出了（1）污染底泥中影響水質的污染物質主要為有機污染物和氮磷營養(yǎng)鹽，重金屬對上復水的可釋放濃度極其微量，排淡河底泥未受到有機磷、有機氯農藥污染；（2）從上游至下游，底泥常規(guī)指標污染程度總體呈加重趨勢；（3）底泥污染程度基本上為表層（0～20 cm）污染最嚴重，其次為深層（80～110 cm）；（4）從橫向對比來看，總體上河邊污染程度大于河中；（5）除了個別斷面，底泥厚度在100～120 cm之間，淤積較為嚴重，本文最后提出了排淡河沿線控源截污、清淤疏浚、調水活水及生態(tài)修復等對策建議。