底泥中污染物修复概述及最新进展详解

目前生物修复技术是应用生物体（微生物、原生 生物修复技术 动物或植物）的生命活动将底泥中的重金属转变 成有效性较低的低毒性形态或淋浸提出而达到修复。
营养物质污染生态修复研究
营养物质污染危害： 可改变养殖鱼、蟹的生存和生长，轻者 导致鱼、蟹生长缓慢，吃食量减弱，引发各种疾病，食用品 质差；重者将引起鱼类中毒死亡，出现水体富营养化。
污染物
底泥中污染 物构成
重金属污 染
营养物质 污染
有机物污 染
底泥中重金属污染生态修复研究
重金属污染危害：一方面危害水生态系统，对水生生物产生 各种有害作用；另一方面通过饮用水、皮肤接触、食物链途径 直接或间接地影响人类健康。在工业废水的排放过程中，有相 当程度的重金属元素沉积在天然水体中，在这些重金属污染物 中，尤以汞、镉、铬、铅的毒性最大。 常用的有物理修复技术、化学修复、生物修复三种修复方法
氮、磷等植物营养物质含量 过多所引起的水质污染
有机物污染生态修复研究
有机物污染危害：要进行生物氧化分解，需要消耗水中的溶 解氧，而导致水中缺氧。同时会发生腐败发酵，使细菌滋长， 恶化水质，破坏水体。工业用水的有机污染，还会降低产品 的质量。
生态疏浚
生态疏浚是湖库水生态系统中的底泥受到污染损益的背景下 运用发展生态理论实施的生态修复工程。其本质是以工程、 环境、生态相结合来解决湖泊可持续发展或称湖泊“生态位” 修复。 截住外污染源 确定生态疏浚 的地点和范围 确定底泥薄层 精确疏浚深度
生物修复技术展望
底泥中逐渐积累的有机物，其毒害作用越来越强。很多PAH、 PCBs对底栖和水生生物具有“三致”作用。生物降解是有机 物的有效去除途径之一，底泥生物多样性显示，大部分有机 物在底泥中均能缓慢降解，在毒物浓度高的地区，虽然一些 微生物中毒死亡，但却有部分微生物仍旺盛生长，这种现象 极大地鼓舞了生物修复技术的应用。 在今后较长的一段时间，微生物修复将与疏浚相结合，利用 人工反应器来处理疏浚污泥，处理后的污泥再利用。还可以 发展高等植物修复，利用高等植物对重金属和其他污染物的 超积累能力，通过基因手段，培育出生物量大，生长快，耐 恶劣环境的品种，将使高等植物修复取得较好效果。同时， 高等植物可作为微生物原位修复的载体，一些高效降解菌制 剂，包括输氧剂或替代电子受体和营养物，可以附着在沉水 植物上，对水体和底泥起净化作用。而且二者的联合作用可 能会对污染物的降解起促进作用。
底泥中污染物修复概述及最新进展
人员：王琰玮、许国伟、邵昕楠 完成时间：2015/5/18
底泥
通常是黏土、泥沙、有机质及各种矿物的混合物，经过长 时间物理、化学及生物等作用及水体传输而沉积于水体底部 所形成。表面0至15公分厚之底泥称表层底泥(Surface sediment)，超过15公分厚之底泥称为深层底泥(Deep sediment)。
主要包括掩蔽为主的原位修复法和疏浚为主的异 物理修复技术 位 修复法。对疏浚后的底泥中的重金属处理的方法 主 要包括掩埋及电极法、电磁法和活性炭吸附等物 理 通常是用硫酸、硝酸或盐酸等将底泥的酸度降低， 方法。 通过溶解作用，使难溶态的金属化合物形成可溶解 化学修复技术 的金属离子，或者用EDTA(乙二胺四乙酸)、柠檬酸 等络合剂通过氯化作用、离子交换作用以及络合 作用，将其中的重金属分离出来
图1.底泥中重金属出现的总频次
污染指数计算公式
Pi=Ｃi/Ｃ0
式中Pi为污染指数；Ｃi为底泥中ｉ元素浓度；Ｃ 0为背景底 泥中ｉ元素中的浓度。 P=√（1/n） 表1.重金属污染综合指数与污染级别划分
项目 P 污 染 级别 未污 轻 微 污 偏 中 度 污 中 度 污 偏 重 度 污 重 度 污 极 度 污 染 染 染 染 染 染 染 ≤1 0 1~2 1 2~3 2 3 3~4 4 4~5 5~6 5 6 >6
生态疏浚方式 的选择
选定适宜Biblioteka Baidu工期
划定物种保护区 或保护带
生态疏浚设备 的选择
1)截住外污染源。包括点源和面源污染,这是生态疏浚的前提 条件。 2)确定生态疏浚的地点和范围。选择有重要影响的地区为施 工重点。同时清淤需考虑设置200～300m的安全范围。 3)确定底泥薄层精确疏浚深度。底泥疏浚深度需多参数系统 分析评估。其疏浚深度误差≤10cm,疏浚底泥扩散距离≤0.5m, 并能为后续生物技术介入创造必要的生态环境条件。因此生 态疏浚要控制疏浚后新形成底泥表面高程,且自湖区向湖岸形 成缓坡,为沉水植物修复繁衍创造湖底基质条件。另外,应考 虑沉积底泥水土界面上的高营养含量的半悬浮物的清除。
4)生态疏浚方式的选择。一般有两种方式：干湖疏浚和带水 疏浚。干湖疏浚是将水抽干 ,然后使用排干疏浚设备,如推土 机和刮泥机等，大多数应用在小型湖泊中。带水疏浚应用比 较广泛,方法也较多,要根据污染物的特性采取措施,尽量减少 开挖时污染物在水中扩散所形成的二次污染。如,可使用国际 上在水体中投加明矾的方法来降低底泥河水中磷的含量,沉积 的磷酸盐可以通过之后的生态疏浚从水体清除出去；同时利 用淤泥网、泥沙拦网,把网帘以桩网、浮网或吊缆挂网的方式 设置于清淤区与非清淤区的适当位置 ,缓流促淤,泥沙迅速在 网帘断面附近落淤,使湖泊再悬浮颗粒限定在一定区域。
(5)生态疏浚设备的选择。应采用环保无扰动型挖泥船 ,尤其 是疏浚头部设备,密闭和抽吸是关键。疏浚设备选择主要参数； 底泥密度；<1.8g/cm2采用环保绞吸式疏浚船； >1.8g/cm2为 环保斗轮式疏浚船。生态疏浚为薄层精确疏浚,要求超疏深度 ≤10cm,底泥扩散≤0.5m,平面平整度好,不漏疏或形成沟坎。 (6)划定物种保护区或保护带。当已确定的疏浚区域较大时 , 应专门划定一定面积的物种保护区,或留出保护带不予疏浚,, 疏浚以后,以保护带物种库为基点,藉自然之力繁衍扩大,力求 在较短时间内疏浚区域物种得以恢复和发展。具体施工设计 中也可布置成条田状, 隔一疏一, 待疏浚带植被4～5a自然繁 衍更殖后,再疏生物保留带。具体疏一隔一宽度和间隔时间应 由试验工程、生物科技积累,调查研究后取得设计参数。物种 主要包括水生植物、底栖生物等。 (7)选定适宜施工期。生态疏浚作业最佳施工期为冬初至春末, 此时开展疏浚可做到费省效高,最大限度去除营养物质。 底泥生态疏浚发生环境风险主要在三个关键点：疏浚挖掘、 泥水远距离输送和排泥场安全。因此设计论证阶段应作严格 的环境风险评估,确保万无一失。