底泥部分

底泥部分

底泥一般系指江河湖库的沉积物，是自然水域的重要组成部分。氮，磷能通过颗粒物吸附、沉淀、水生生物死亡沉积等方式蓄存在底泥中。在适当条件下，氮和磷能从底泥中释放出来，为水生生物的生长提供必要的营养元素，进而加剧水体的富营养化。有研究表明，厌氧条件是促使底泥释放氮磷的主要原因。因此，改善底部水体的溶氧条件，对于修复受污染水体，改善水体的营养状况具有重要的意义。

目前，世界上采用较多的供氧方式是对江河湖库的底部水体曝气充氧，这种供氧方式需要为曝气设备提供机械动力，建设成本和维护费用较高，对于面积大、水力条件复杂的江河湖库，其实际操作难以实现。因此，开发简便易行，成本低廉的供氧技术具有重要的工程意义。H2O2和CaO2均能与水反应产生氧气!具有与曝气类似的供氧效果。

在控制外来污染源之后，影响水库水质的一个重要因素就是底泥释放所产生的二次污染。如果不对底泥进行处置，单纯地净化上覆水无法达到治理水库污染的目的。

底泥是有机物质的重要蓄积库和营养盐再生的主要场所，对水体中的各类污染物质都具有较强的释放和吸附作用，其对上覆水中营养元素的“汇／源”效应，对水体富营养化有着重要的影响。

随着富营养化问题的日益突出，水库外源污染的控制不断得到加强，但是内源污染的释放依旧阻碍着水质恢复的进程，而且水库内源污染物的释出，类似于非点源污染，释放面积大，释放时间、途径和释放量具有不确定性。

底泥是淡水生态系统的重要组分，在水生态系统中充当着“源”与“汇”的角色，它不断地接纳水体中沉积下来的颗粒物质，又不断地向水体中释放营养，在水生态系统的物质循环和能量流动过程中发挥着重要作用。底泥中各种营养物质的不断积累会引起底栖生境的改变，对生存在其中的底栖生物产生重要影响。此外，在某些水动力条件下，沉积的营养物质又会随着表层与底层水的混合而进入上层水体，从而为浮游植物的生存提供必要的营养，因而可能引起或加重水体的富营养化程度。以往对湖泊及海洋中底泥的研究已十分广泛，尤其是一些浅水湖泊更易受风力等外界因素的干扰而导致底泥营养物质向上层水体释放，因而更受关注。目前对水库特别是底泥的研究相对较少。

在外源污染得到有效控制，上游来水氮负荷较低的情况下，底泥内源氮释放是造成总氮超标的主要原因。

目前对污染底泥的修复主要包括物理、化学和生物修复方法，不同方法间

可相互结合应用到工程技术修复中。物理修复是借助工程技术措施来改变自然物的物理性质。物理修复包括疏浚、引水和掩蔽等方法。从国内外的相关研究和技术应用来看，物理疏浚技术虽然在一定程度上取得了较为明显的效果，但总体来说成本高。此外，要求在疏浚过程中采取措施防止二次污染，对清除出来的污染底泥进行安全处理处置。建设大坝、引水冲污则是国际上常用的一种方法，但是该方法会改变河流的动力条件以及流量，影响内河航运，同时成本很高、工程量大、建设周期长。掩蔽是一种原位修复技术，工程造价低，利用底泥污染物和覆盖层之间的物理化学作用而达到修复效果，能有效防止底泥中的营养盐、难降解有机物、重金属等污染物进入水体而造成二次污染。化学修复是利用化学制剂与污染底泥发生氧化、还原、沉淀、聚合等反应，使污染物从底泥中分离或降解的一种修复方法。添加零价铁对污染土壤和水体进行修复是近年来提出的一个较新的概念，也逐渐成为国际上受较多关注的污染修复方法之一。生物修复是利用生物体，主要是微生物的代谢活动来降解污染物，使环境中的污染物的毒性降低或消除。对于微污染水源水库常采用原位生物修复，通过加入微生物生长所需营养来提高生物活性或添加实验室培养的具有特殊亲合性的微生物来加快环境修复，也可以利用底泥环境中原有微生物。

从去除原理来讲，加填料的反应器对氮的去除主要是填料的吸附和附着在填料上的微生物对氮的降解作用。沉积物内原有的土著微生物附着在填料载体上，形成微生物膜，对吸附在填料上的氨氮具有降解作用，从而有效的抑制了总氮的释放。铁的三价络合物的覆盖隔离作用对氨氮起到了一定的去除效果。加硝化反硝化细菌的反应器对于氨氮的去除基本在20%以内，可能是由于水体中C/N 比较低，富集的硝化细菌不适合在上覆水中生存，从而使其效果不是很明显。

底泥作为水生态系统的三大环境要素（水质、水生生物和底泥）之一，承担着接纳外源污染物和向水体中释放营养盐的双重功效，在水生态系统的物质循环和能量流动过程中发挥着重要作用。底泥由大量的营养物质（氮、磷、有机质等）组成，随着其不断的积累，不仅会对生存在其中的底栖生物产生重要影响，同时其所固有的营养物质也会随着水体运动进入上层水体，使水体中氮、磷等营养盐浓度增加，加剧水体的富营养化程度和藻类水华暴发的机率。

物理修复

1.疏浚

当底泥中污染物的浓度高出本底值2-3倍，即认为其对人类及水生生态系统有潜在危害时，则要考虑进行疏浚。运用海洋测绘学方法、科学成像技术和离散数学模型，利用计算机能方便快捷地监测底泥污染物的时空分布和粒径特征，从而能更快捷准确地制定最佳疏浚方案以及疏浚后进行监测评价。

疏浚技术是疏浚效果好坏的关键，主要集中在发展轻质琉浚材料，配合科学的疏浚方式，使疏浚过程对水体的扰动达到最小。从最早的人工挖泥到现在的精确水下吸泥，疏浚过程对环境的影响正越来越小，对疏浚污泥进行的处理，常用的方法有固化填埋和农用，但这两种方法都必须考虑到防止地下水和土壤的二次污染，因而要慎用。物理疏浚技术虽然在一定程度上取得了较为明显的效果，但总体来说成本高。此外，要求在疏浚过程中采取措施防止二次污染，对清除出来的污染底泥进行安全处理处置。

底泥疏浚会把底栖生物、微生物一起带走，打破长期形成的生态平衡，中断生态系统中的食物链，就会出现新的环境问题。

2.掩蔽

掩蔽是在污染的底泥上放置一层或多层覆盖物，使污染底泥与水体隔离，防止底泥污染物向水体迁移。采用的覆盖物主要有未污染的底泥、沙、砾石或一些复杂的人造地基材料等。最早的掩蔽技术是1978年在美国进行的，随后其他几个国家也相继使用，掩蔽是目前美国大湖修复措施之一。相比别的修复技术，掩蔽花费低，适合有机、无机处理，对环境潜在危害小，现在已得到普遍应用。大量试验结果表明，掩蔽能有效防止底泥中污染物进入水体而造成二次污染，对水质有明显的改善作用。掩蔽存在的问题是工程量大，需要大量的清洁泥沙等，来源困难。同时掩蔽会增加底泥的量，使水体库容变小，因而不适用于河流、湖泊和港口，适用于深海底泥修复。

然而，在浮泥较多和不能完全控制污染源的水域，很快产生的富含N、P及有毒污染物质层会逐渐覆盖在清洁的覆盖层上。这样，被覆盖住的清洁层不但起不到清洁的作用，反而减少和限制库容。底泥覆盖的不足处还有:在有障碍处不能实施；即便大平坦区域，也不宜大面积实施;由于该法填充量大，在大水体中实施几乎是不可能的：一些材料可能光解;影响水生植物根系的生长，不利于生物多样性;未从根本上解决污染问题，不利于今后的彻底治理措施实施。

生物修复

1.生物原位修复

对有机污染的底泥，最理想的办法是不疏浚，而是让微生物在原地直接分解污染物。这样可以节省大量疏浚费用，同时能减少疏浚带来的环境干扰，原位处理需要外加具有高效降解作用的微生物和营养物，有时还需外加电子受体或供氧剂。虽然经过纯培养，发现有些微生物能较大程度分解PAH等有机物，但要制成在原位能活跃分解有机物的产品，目前的效果还不理想。

2.异位生物降解

对有机污染严重的疏浚污泥进行处理，首选的方法是生物降解。从简单的烃类到复杂的PCBs、PAH及联苯等，运用生物降解都有较多的报道。目前面临的问题是底泥中的有机物水溶性低，而普遍认为微生物只能利用液相中的有机物，而不能利用固相中的有机物，因而底泥中有机物生物可利用性低，降解速度慢。