黃石市某湖泊清淤淤泥用于園林綠化的可行性研究

何艷兵 吳宏濤

1黃石正宇環(huán)保技術(shù)有限公司（湖北黃石 435003）2湖北師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院（湖北黃石 435002）3湖北師范大學(xué)污染物分析與資源化技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（湖北黃石 435002）

河湖生態(tài)疏浚是以減少底泥內(nèi)源污染為目標(biāo)，采用機(jī)械的方式將富含污染物（如重金屬、有機(jī)污染物等）的河湖上層沉積物進(jìn)行定量、精確、有效、安全清除的技術(shù)，并為水生生態(tài)環(huán)境恢復(fù)創(chuàng)造條件[1]。原環(huán)境保護(hù)部《黑臭水體治理技術(shù)政策》編制組介紹，中國90%以上的城市河湖水體存在不同程度的污染，而生態(tài)清淤是去除污染底泥，治理河湖污染的主要手段[2]。隨著中國生態(tài)環(huán)保意識逐漸增強(qiáng)，生態(tài)文明建設(shè)不斷推進(jìn)，為了改善湖泊、河流的水質(zhì)，保證河流航道的暢通與正常的泄洪能力，開展了大規(guī)模的河湖清淤疏浚、水系溝通、生物修復(fù)等水環(huán)境治理工程[3-4]，因而產(chǎn)生了大量的疏浚淤泥。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國每年僅河道與湖泊的清淤量高達(dá)8 000萬t，再加上城市下水道的清淤量，每年淤泥的排放量在1億t以上[5]。

河湖生態(tài)清淤淤泥主要以細(xì)顆粒土為主，富含多種污染物，加上疏浚施工的擾動(dòng)，淤泥通常被打散形成高含水率的泥漿狀態(tài)，在本質(zhì)上屬于高含水率的固體廢物[6]。疏浚淤泥主要利用堆場堆放，耗時(shí)長、效果慢、占地大、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)高，給沿河湖地區(qū)土地資源利用帶來了巨大壓力。因此，如何使之進(jìn)行減量化、無害化、資源化，已成為制約河湖生態(tài)清淤順利推進(jìn)的關(guān)鍵因素。

本研究以黃石市某湖泊生態(tài)清淤產(chǎn)生的固化淤泥為研究對象，依據(jù)GB/T 23486—2009《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 園林綠化用泥質(zhì)》和CJ/T 340—2016《綠化種植土壤》等標(biāo)準(zhǔn)對固化淤泥用于園林綠化的可行性進(jìn)行分析，為促進(jìn)污染水體清淤淤泥的資源化利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 淤泥來源及采樣

用于本研究的淤泥來源于黃石市某湖泊生態(tài)清淤工程產(chǎn)生的固化淤泥。該湖泊于2013年被列入湖北省湖泊保護(hù)名錄。因當(dāng)?shù)夭扇〈址攀降慕?jīng)濟(jì)發(fā)展模式，并長期以來大力發(fā)展冶金、建材等高能耗、高污染產(chǎn)業(yè)，造成該湖泊水質(zhì)惡化，水生態(tài)功能嚴(yán)重退化。為改善生態(tài)環(huán)境，當(dāng)?shù)卣疀Q定對該湖泊實(shí)施生態(tài)清淤工程。工程采用環(huán)保絞吸清淤方式進(jìn)行，并使用機(jī)械脫水、化學(xué)改性一體化工藝進(jìn)行處理，即：將疏浚底泥通過沉淀、濃縮等工藝提高泥土質(zhì)量分?jǐn)?shù)，添加化學(xué)改性劑，改善淤泥的脫水性能，再通過板框壓濾機(jī)脫水。脫水后的固化淤泥臨時(shí)存放于堆場。

于2021年9月2日在臨時(shí)堆場采集兩個(gè)淤泥樣品，用于測定淤泥pH，含水率，有機(jī)質(zhì)含量，總養(yǎng)分［總氮（以N計(jì)）+總磷（以P2O5計(jì)）+總鉀（以K2O）計(jì)］，Cd，Hg，Pb，Cr，As，Ni，Zn，Cu等指標(biāo)。

1.2 資源化利用目標(biāo)地塊概況及土壤采樣

資源化利用目標(biāo)地塊規(guī)劃為綠地（非社區(qū)公園或兒童公園用地），與淤泥堆場距離較近。該地塊整體呈東南—西北走向，地勢西高東低；目前地塊大部分為荒地，部分區(qū)域種植有花生、高粱等農(nóng)作物，并有少量樹木分布，地塊南部分布有若干魚塘。

于2021年9月2日在該地塊北部和南部各采集一個(gè)土壤樣品，用于測定土壤pH，Cd，Pb，Hg，Cr，As，Ni，Zn，Cu等指標(biāo)。

1.3 分析方法

淤泥和土壤樣品采集、處理和檢測均嚴(yán)格執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)。pH用HJ 962—2018《土壤pH值的測定電位法》中的方法測定；含水率用HJ 613—2011《土壤干物質(zhì)和水分的測定重量法》中的方法測定；有機(jī)質(zhì)用NY/T 1121.6—2006《土壤檢測第6部分：土壤有機(jī)質(zhì)的測定》中的方法測定；全氮用HJ 717—2014《土壤質(zhì)量 全氮的測定凱氏法》中的方法測定；總磷用HJ 632—2011《土壤 總磷的測定堿熔-鉬銻抗分光光度法》中的方法測定；全鉀用NY/T 87—1988《土壤全鉀測定法》中的方法測定；Cd和Pb用GB/T 17141—1997《土壤質(zhì)量 鉛、鎘的測定石墨爐原子吸收分光光度法》中的方法測定；Hg用GB/T 22105.1—2008《土壤 總鉻的測定原子熒光法第1部分：土壤中總汞的測定》中的方法測定；Cr，Ni，Zn和Cu用HJ 491—2019《土壤 總鉻的測定火焰原子吸收分光光度法》中的方法測定；As用GB/T 22105.2—2008《土壤質(zhì)量 總汞、總砷、總鉛的測定原子熒光法 第2部分：土壤中總汞的測定》中的方法測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 淤泥基本特性

臨時(shí)堆場固化淤泥較疏松、無明顯臭味，其檢測結(jié)果如表1所示。

由表1可知，固化淤泥均近中性，含水率低于40%，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2.82%和4.07%，經(jīng)折算，總養(yǎng)分分別為1.16%和1.31%。

表1 固化淤泥及目標(biāo)地塊土壤檢測結(jié)果

2.2 目標(biāo)地塊土壤質(zhì)量

目標(biāo)地塊土壤檢測結(jié)果如表1所示。由表1可知，目標(biāo)地塊土壤pH＞6.5，屬于堿性土壤，地塊南部和北部土壤各指標(biāo)測定值無明顯差異。

根據(jù)目標(biāo)地塊的規(guī)劃用途，采用CJ/T 340—2016評價(jià)其土壤質(zhì)量。CJ/T 340—2016將綠化種植用地分為Ⅰ～Ⅳ級，并根據(jù)綠地與人群接觸的密切程度，采用不同含量重金屬控制指標(biāo)。根據(jù)重金屬污染物含量測定結(jié)果，評定該地塊土壤質(zhì)量，結(jié)果如表2所示。

表2 目標(biāo)地塊土壤質(zhì)量評定結(jié)果

由表2可知，目標(biāo)地塊中Cd達(dá)到Ⅱ級綠地土壤重金屬含量的技術(shù)要求，其他污染物指標(biāo)均達(dá)到Ⅰ級綠地土壤重金屬含量的技術(shù)要求。因此，總體上看，該地塊重金屬含量達(dá)到Ⅱ級綠地土壤重金屬含量的技術(shù)要求。

2.3 淤泥用于園林綠化的可行性分析

2.3.1 淤泥泥質(zhì)符合性分析

固化淤泥對于園林綠化的可利用性通常根據(jù)GB/T 23486—2009評定[7-8]。GB/T 23486—2009從外觀和嗅覺、理化指標(biāo)和養(yǎng)分指標(biāo)、污染物指標(biāo)等方面對園林綠化用泥質(zhì)進(jìn)行了要求。黃石市該湖泊生態(tài)清淤產(chǎn)生的固化淤泥泥質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)符合性分析如表3所示。

表3 淤泥用于綠地的符合性分析

由表3可知，除有機(jī)質(zhì)和總養(yǎng)分含量略偏低外，固化淤泥其他指標(biāo)均符合GB/T 23486—2009要求，但該湖泊淤泥有機(jī)質(zhì)含量仍符合CJ/T 340—2016對有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)（2%～8%）的要求。淤泥養(yǎng)分含量偏低的問題可在利用過程中通過施肥予以解決。因此，總體而言，該湖泊泥質(zhì)符合GB/T 23486—2009要求。

2.3.2 淤泥用于園林綠化的土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評估

為確保淤泥用于園林綠化的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)可以接受，按照HJ 25.3—2019《建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)導(dǎo)則》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評估。風(fēng)險(xiǎn)評估工作內(nèi)容包括危害識別、暴露評估、毒性評估、風(fēng)險(xiǎn)表征，以及土壤風(fēng)險(xiǎn)控制值的計(jì)算。風(fēng)險(xiǎn)評估關(guān)注的污染物含量采用兩個(gè)淤泥樣品的檢測結(jié)果，受體暴露參數(shù)、暴露量計(jì)算方法、毒性效應(yīng)參數(shù)選取和風(fēng)險(xiǎn)表征方法等參照江文琛[9]、王積才等[10]的研究成果。

（1）危害識別

結(jié)合目標(biāo)地塊利用規(guī)劃，淤泥利用關(guān)注污染物選取Cd，Pb，Cu，Ni，Zn，Hg和As等。

（2）暴露評估

因淤泥利用目標(biāo)場地規(guī)劃建設(shè)為綠地（非社區(qū)公園和兒童公園），建成后場地內(nèi)的工作人員存在長期暴露的可能性。同時(shí)，目標(biāo)場地內(nèi)不存在兒童的長期活動(dòng)，因此不考慮場地內(nèi)兒童長期暴露的健康風(fēng)險(xiǎn)，評估考慮的暴露人群主要為場地內(nèi)工作人員。風(fēng)險(xiǎn)評估中人體健康暴露途徑選擇經(jīng)口攝入土壤顆粒物、皮膚接觸土壤顆粒物、吸入土壤顆粒物三種路徑。受體暴露量評估結(jié)果見表4。

表4 受體暴露量計(jì)算值kg土壤/kg體重/d

（3）風(fēng)險(xiǎn)表征

風(fēng)險(xiǎn)表征結(jié)果見表5。

由表5可知，根據(jù)導(dǎo)則模型開展風(fēng)險(xiǎn)評估的1種關(guān)注污染物As，其經(jīng)口攝入和皮膚接觸致癌風(fēng)險(xiǎn)超過了可接受的風(fēng)險(xiǎn)水平10-6，其他關(guān)注污染物的致癌風(fēng)險(xiǎn)水平均可接受；各關(guān)注污染物在不同途徑下的單一危害商均低于1。因此，各關(guān)注污染物的非致癌風(fēng)險(xiǎn)均可接受。

表5 風(fēng)險(xiǎn)/危害商計(jì)算結(jié)果

（4）土壤污染物風(fēng)險(xiǎn)管控值

土壤污染物風(fēng)險(xiǎn)管控值見表6。

表6 土壤污染物風(fēng)險(xiǎn)管控值計(jì)算結(jié)果mg/kg

由表6可知，采用導(dǎo)則模型計(jì)算的污染物As的風(fēng)險(xiǎn)管控值為1.41 mg/kg，低于淤泥中As的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其他污染物的風(fēng)險(xiǎn)管控值均高于淤泥中相應(yīng)污染物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。因此，按照風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果，應(yīng)通過修復(fù)措施將淤泥中As含量限制在其風(fēng)險(xiǎn)管控值以下。但實(shí)際上，依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評估的理論和國內(nèi)外修復(fù)目標(biāo)確定的常規(guī)方法，修復(fù)目標(biāo)值的最終確定還需結(jié)合場地實(shí)際情況，綜合考慮國內(nèi)及當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸怠⒔?jīng)濟(jì)水平和修復(fù)技術(shù)水平可達(dá)性，從而提出經(jīng)濟(jì)合理、科學(xué)可行的修復(fù)目標(biāo)值。

王華東等[11]研究結(jié)果表明，黃石市土壤As背景值為15.40 mg/kg，待利用固化淤泥As的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于該背景值，也低于GB 36600—2018《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》附錄A中As的背景值20 mg/kg。因此，本研究認(rèn)為該淤泥中As含量低于土壤As污染物實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)管控值，該淤泥用于綠地（非社區(qū)公園和兒童公園用地）的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)是可以接受的。

3 結(jié)論

以黃石市某湖泊生態(tài)清淤淤泥為研究對象，分析了其用于園林綠化的可行性，為其他水體清淤淤泥開展資源化利用研究提供了借鑒。淤泥泥質(zhì)總體符合綠化用土要求，淤泥用于園林綠化的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)水平可接受。從生態(tài)環(huán)境保護(hù)角度考慮，該湖泊環(huán)保清淤固化淤泥用于園林綠化是可行的。

淤泥進(jìn)行實(shí)際土地利用時(shí)，還應(yīng)考慮目標(biāo)地塊的淤泥可容納量，進(jìn)行淤泥量平衡分析，并做好防揚(yáng)塵、淤泥滲濾液處理等二次污染防治工作。