11湖泊底泥污染控制技术研究进展

湖泊底泥污染控制技术研究进展
黄超，马林转*
（云南民族大学民族药资源化学国家民委-教育部重点实验室, 云南民族大学
化学与生物技术学院 昆明 650500）
摘要:针对湖泊底泥污染控制，从技术特点、国内外应用研究现状及存在的问题等方面对底泥疏浚工程技术、原位覆盖技术、人工曝气技术、生物修复技术等进行了论述，并探讨了富营养化湖泊控制技术的应用前景，结合各种控制技术的优点，探索对湖泊底泥污染的联合控制，为富营养化湖泊治理提供技术支撑。

关键词：湖泊 底泥 控制技术
1湖泊富营养化现状
我国湖泊数量众多，分布广泛，成因复杂。

近年来随着工业化、城镇化的发展，湖泊生态环境日益恶化，湖泊富营养化加剧，在一定程度上制约了社会经济发展。

根据《2013年中国环境状况公报》，2013年，水质为轻度污染、中度污染和重度污染的国控重点湖泊（水库）比例分别为26.2%、1.6%和11.5%。

31个大型淡水湖泊中，淀山湖、达赉湖、白洋淀、贝尔湖、乌伦古湖和程海为重度污染，洪泽湖为中度污染，阳澄湖、小兴凯湖、兴凯湖、菜子湖、鄱阳湖、洞庭湖、龙感湖、阳宗海、镜泊湖和博斯腾湖为轻度污染。

我国湖泊污染现状不容乐观。

外源污染是导致湖泊富营养化的重要因素，随着环境保护政策的落实和人们环保意识的增强，外源污染可以得到有效控制。

当外源污染得到有效控制后，底泥作为内源污染源，向上覆水体中释放营养元素，内源污染成为湖泊富营养化治理的难点[1]。

常见的湖泊底泥污染控制技术有疏浚工程技术、原位覆盖技术、人工曝气技术、生物修复技术等，如何更好的应用各项技术，成为未来解决湖泊富营养化问题的挑战。

2底泥污染控制技术
2.1底泥疏浚工程技术
底泥疏浚技术是通过挖除表层的污染底泥，降低水体的内源污染，疏浚技术不仅要为湖泊水生生态系统的恢复创造条件，同时还要求与湖泊的整体治理规划相适应。

疏浚工程的关键在于确定科学的疏浚参数，疏浚工艺设备的选择以及防治二次污染[2]。

为控制内源污染，美国的伊利湖和安大略湖，匈牙利的Balaton湖，瑞典的Trummen 湖等湖泊都进行过大规模的疏浚，日本对手贺沼、印幡湖、霞浦湖等湖泊进行过区域或大面积的底泥疏浚。

疏浚工程实施后，大多数湖泊的水域环境得到明显改善。

发达国家的经验表明：疏浚工程方案的制定，要经过充分的研究论证，确定疏浚面积、深度以及疏浚时令等疏浚参数。

疏浚工程方案制定不当不但达不到预期的治理效果，还可能引起湖泊生态问题。

我
基金项目 ：校级教学改革研究项目（0205-02010008），云南民族大学研究生创新基金一般项目。

作者简介：黄 超（1990.7-），男，在读硕士，研究方向：环境污染控制及新能源材料
＊通讯作者：马林转（1974.8- ），女，博士，教授，主要研究方向：环境污染控制及新能源材料。

E-mail:malinzhuan@
国在20世纪50年代就开始了湖泊底泥疏浚，近年来在巢湖、滇池、洱海等富营养化湖泊开展了底泥疏浚工程，其中滇池草海污染底泥疏浚一期工程直接去除TN 20538t，去除TP 1716t，
疏浚后水体透明度由0.37m提升到0.80m[3]。

疏浚工程虽然见效快，但投资成本大，在经济比较落后的国家还难以实现。

疏浚参数的确定、疏浚工程设备的选择以及疏浚生态风险的评估是疏浚工程实施过程的关键点和难点。

另外，如何实现疏浚底泥的资源化利用，避免污染底泥造成二次污染是疏浚工程要解决的难题。

2.2原位覆盖技术
原位覆盖技术是通过在污染底泥表面铺放一层或多层清洁的覆盖物，使污染底泥与上覆水隔离，从而阻止底泥污染物向水体的释放[4]。

覆盖技术通过稳固底泥、吸附作用、降解作用等物理化学途径削减污染物进入上层水体[5]。

覆盖材料包括天然材料、改性粘土材料、土工材料等，不同材料因其结构性能的差距会有不同的效果[6]。

原位覆盖技术施工方式主要包括以下几种:（1）机械设备表层倾倒方式；（2）移动驳船表层撒布方式；（3）水力喷射表层覆盖法；（4）驳船管道水下覆盖法。

施工方式的选择受成本的制约，同时会影响覆盖效果。

日本、美国、加拿大等国家利用原位覆盖技术治理受污水体已取得应用成功，而此技术在我国的应用还需进一步的试验论证。

覆盖技术不但可以降低沉积物氮、磷等营养元素的释放，同时对于重金属以及有机污染物的迁移转化有明显的抑制作用。

覆盖技术在实施时要考虑水体水深、湖底坡度、水流流速、水道通航情况等因素，使得该项技术的实施受到限制。

2.3人工曝气技术
底泥营养盐的释放与水体溶解氧含量密切相关，通过增加水体底部溶解氧含量可降低污染物的释放[7]。

大气复氧是水体中溶解氧的主要来源，单靠大气复氧，水体的自净过程十分缓慢，人工曝气是提高溶解氧含量、加速水体净化的重要方式。

人工曝气分为破坏分层和深层曝气两种，曝气的方式主要有机械搅拌、注入纯氧和注入空气等三种。

美国Medical湖在1987-1992年进行深水曝气，发现底层水体中氨氮、总磷含量下降，DO含量上升[8]。

在美国，深水曝气的成本约为0.25-0.74美元/m2 。

人工曝气技术的应用，既要考虑湖泊的特征，也要考虑设备的适用性。

小型湖泊适用于人工曝气技术，而对于大型湖泊，需要多套设备，运行费用较高，不宜采用此技术。

荷兰、英国等国家将该技术应用于小型湖泊的污染治理，效果显著。

林建伟等在室内模拟的条件下，研究了曝气复氧对水体底泥氮磷释放的影响。

考察了曝气条件下温度、pH等条件对于氮磷释放的作用[9]。

2.4生物修复技术
生物修复技术包括微生物修复技术和水生植物修复技术。

生物修复技术主要是利用生物的自然净化能力，或强化生物体的特定作用把环境中的污染物浓度降到安全范围内[10]。

沉积物微生物修复技术是利用天然的或经过驯化的微生物通过氧化、还原等作用去除底泥中的有机污染物，达到净化沉积物、削减内源污染的目的[11]。

一些微生物对PAH、PCBs
有明显的降解作用，但要制得在原位有生物活性的产品效果还不理想。

微生物修复技术需要培育生物活性高、生物可利用性高的微生物，加大基因工程菌的研制[10]。

目前微生物修复还停留在实验室阶段，在实际应用中受环境因素影响较大，但随着生物技术的发展，应用微生物净化水体有广阔的前景。

3结论和展望
(1)底泥疏浚技术能明显削减表层沉积物持久性有机污染物和重金属含量，底泥疏浚能否根治湖泊富营养化尚没有定论，要解决富营养化问题，首先要控制好外源污染，疏浚工程在短期内效果明显，关键是看维持时间长短和资金投入与人们的期望是否符合。

原位覆盖技术在一些国家的湖泊底泥污染控制中虽然已成功应用，但该技术应用于面积
较大的湖泊时工程量加大，且覆盖底泥会对水体底栖生态环境造成影响，原位覆盖技术应用实践还需要进一步的论证。

人工曝气技术适用于面积较小的湖泊，更多的是应用于河道的污染治理[12]。

微生物修复技术的发展有赖于优良菌种的研发，水生植物修复技术有比较广阔的应用前景，要加强对水生植物净化作用机理的研究，利用不同水生植物净化作用的互补性实现对污染底泥的控制。

(2)单纯依靠一种控制技术要实现对湖泊污染底泥的控制有局限性，在外源污染得到控制的条件下，充分利用各种控制技术的优点，结合治理湖泊状况，制定合理的控制技术，一方面要考虑控制技术的适用条件，另一方面要考虑湖泊的整体环境效益。

湖泊底泥污染治理是一项系统的环境治理工程，要做好控制技术的对比优选，生态风险评估体系的建设，才能实现对湖泊底泥的有效控制[13]。

参考文献
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Advances in the technology of lake sediment pollution control
Huang chao Ma Lin-zhuan*
(Laboratory of Chemistry in Ethnic Medicinal Resources, State Ethnic Affairs Commission and Ministry of Education of China, Yunnan University of Nationalities; School of Chemistry and Biotechnology, Yunnan Nationalities University Key; Kunming
650500 China)
Abstract: For the lake sediment pollution control, sediment dredging engineering technology, covering technology, artificial aeration technology, biological remediation techniques were discussed from the technical characteristics, domestic
and foreign research progress and the existence question. And the application prospect of lake eutrophication control technology was discussed. The joint control of sediment pollution is explored combined with the advantages of different control technology. It is an effective way to control the eutrophication.
Keywords: Lake; Sediment; Pollution control。