胡如意，周佩佩，梅 琨，商 栩，黃 宏，黃樹輝

(1.浙江竟成環(huán)?？萍加邢薰?浙江 溫州 325035；2.浙南水科學(xué)研究院,浙江 溫州 325035；3.浙江省流域水環(huán)境與健康風(fēng)險研究重點實驗室,浙江 溫州 325035;4.溫州醫(yī)科大學(xué)健康評價中心, 浙江 溫州 325035)

0 引 言

水環(huán)境重金屬污染是許多國家和地區(qū)面臨的環(huán)境問題之一。水體或底泥中的重金屬一旦過量，不僅對河流生態(tài)系統(tǒng)本身造成破壞，還可以通過皮膚接觸、飲水和食物鏈等途徑對居民健康造成危害。底泥是污染物的“匯”，在一定條件下則變成水體污染物的“源”[1,2]。因此，底泥重金屬污染是本領(lǐng)域的研究熱點之一[3]。目前，大量研究集中于底泥重金屬污染生態(tài)風(fēng)險評價[4-7]、污染特征分析[8-10]、污染來源解析[11-13]等。為提升河流水質(zhì)，對受污染底泥進行清淤是必要的工作環(huán)節(jié)之一[14]。清淤底泥具有面廣量大、污染物成分復(fù)雜、污染風(fēng)險較高、處理過程復(fù)雜等特點，如何進行無害化處置和資源化利用已成為水污染防治工作的重點和難點之一。

河流底泥原本來自土壤的侵蝕，目前清淤底泥最為現(xiàn)實的處理方式是消納處置，即農(nóng)業(yè)利用[15]、林業(yè)利用[16]和建設(shè)用地利用[17]。由于清淤底泥含有各種各樣的污染物，需要進行規(guī)范的生態(tài)風(fēng)險評價[18-19]。長期以來，清淤底泥的還田利用、還林利用和建設(shè)用地利用的評價標準分別是《土壤環(huán)境質(zhì)量標準》(GB15618-1995)、《綠化種植土壤》(CJ/T340-2011)和《展覽會用地土壤環(huán)境質(zhì)量評價標準(暫行)》(HJ350-2007)。近年來，以上標準已分別被《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標準(試行)》(GB15618-2018)、《綠化種植土壤》(GJ/T340-2016)和《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標準(試行)》(GB36600-2018)代替。新標準為清淤底泥的資源化利用提供了評價標準。例如，2018年上海市水務(wù)局等出臺了《關(guān)于規(guī)范中小河道整治疏浚底泥消納處置的指導(dǎo)意見[20]，規(guī)定根據(jù)《綠化種植土壤》(GJ/T340-2016)和《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標準(試行)》(GB15618-2018)評價清淤底泥的可利用性。

需要指出的是，目前仍缺乏清淤底泥可利用性的系統(tǒng)研究。本文以浙江省溫瑞塘河為研究區(qū)域，以14條污染河流的底泥重金屬含量進行調(diào)查，根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標準(試行)》(GB15618-2018)、《綠化種植土壤》(GJ/T340-2016)和《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標準(試行)》(GB36600-2018)對清淤底泥對于綠(林)地、農(nóng)用地和建設(shè)用地的可利用性進行了分析，為促進清淤底泥的資源化利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

溫州，號稱“溫潤之州”，曾是美麗的江南水鄉(xiāng)。境內(nèi)的溫瑞塘河是典型的平原河網(wǎng)，共有1 000 多條河道，正常水位下水域面積22 km2。由于環(huán)境保護長期滯后于經(jīng)濟增長，污染直排、河道淤積等現(xiàn)象較為突出，導(dǎo)致河流水質(zhì)惡化、河流生態(tài)系統(tǒng)健康遭受破壞，許多河道變成黑臭河。特別是歷史上皮革、電鍍等行業(yè)較為發(fā)達，導(dǎo)致河流受重金屬污染較為嚴重，引起了各方的高度關(guān)切[21-23]。經(jīng)過多年以來的綜合整治，特別是2013年以來全面推進“五水共治”，水環(huán)境質(zhì)量有了較大改善。需要指出的是，平原河網(wǎng)具有水交換能力弱、河道縱橫交錯、自凈能力差等特點，盡管整體上控制了水質(zhì)惡化的勢頭，但要實現(xiàn)水質(zhì)的根本性改善仍然任重道遠。

1.2 數(shù)據(jù)采集

于2017年3月至2018年7月對14條河道進行清淤前底泥重金屬污染調(diào)查，監(jiān)測項目包括Hg、As、Cd、Pb、Cr、Ni、Cu和Zn共8項。樣品采集、處理和監(jiān)測均按照國家標準嚴格執(zhí)行。Cu和Zn用《火焰原子吸收分光光度法》(GB/T17138-1997)測定，Cr用《火焰原子吸收分光光度法》(HJ491-2009)測定，Ni用《火焰原子吸收分光光度法》(GB/T17139-1997)測定，Hg用《原子熒光法》(GB/T22105.1-2008)測定，As用《原子熒光法》(GB/T22105.2-2008)測定，Pb和Cd用《KI-MIBK萃取火焰原子吸收分光光度法》(GB/T17140-1997)測定。另外，pH值用玻璃電極法測定。

2 結(jié) 果

2.1 河流底泥重金屬污染基本特征

對14條河流底泥重金屬含量進行描述統(tǒng)計(表1)。Cd、Cu和Zn的變異系數(shù)均超過了100%，Hg的變異系數(shù)達到97%，說明這4種重金屬含量具有較高的空間變異性，其余4種重金屬的變異系數(shù)在50%左右，具有中等程度的空間變異性。相比之下pH值的空間變異性很小，僅為7%。將各種重金屬含量的平均值除以當(dāng)?shù)赝寥拉h(huán)境背景值，從整體上平均重金屬的污染水平。Zn的平均濃度達到土壤環(huán)境背景值的22.1倍。其中，橫瀆河中游和橫瀆河下游底泥的Zn含量均超過土壤環(huán)境背景值的100倍，指示這兩條河流周邊很有可能存在含Zn廢水的直排或漏排，需要相關(guān)部門對相關(guān)工業(yè)企業(yè)進行摸排和查證。Cu的平均濃度達到土壤環(huán)境背景值的7.4倍。其余6中重金屬元素含量平均值與土壤環(huán)境背景值的比值在1.6～2.8 范圍內(nèi)。

對14條河流底泥重金屬含量進行因子分析。前2個成分的特征值大于1，方差貢獻分別為52.9%和19.7%，累計達72.6%，能夠從整體上反映重金屬污染的特征。第1主成分在Cr、Ni和Cu上具有較高載荷，在Zn、Pb和Cd上具有中等載荷(表2)，指示皮革和電鍍等污染源[21]。第2主成分在Hg和As上具有較高載荷(表2)，指示化石燃料燃燒和農(nóng)藥污染源[8]。整體來說，研究區(qū)域重金屬污染水平是相當(dāng)高的，特別是Zn在底泥中的積累水平最高，污染源主要是人為污染源，這與對該流域底泥重金屬污染特征的研究結(jié)果是相符的[21-23]。

2.2 清淤底泥對于綠(林)地的可利用性

清淤底泥對于綠(林)地的可利用性根據(jù)《綠化種植土壤》(GJ/T340-2016)進行評定。綠化種植用地可分為4級。Ⅰ級指水源涵養(yǎng)地等屬于自然保育的綠(林)地，Ⅱ級指植物園、公園、學(xué)校、居住區(qū)等與人接觸較密切的綠(林)地，Ⅲ級指道路綠化帶、工廠附屬綠地等由潛在污染源的綠(林)地或防護林等與人接觸較少的綠(林)地，Ⅳ級指廢棄礦地、污染土壤修復(fù)等重金屬潛在污染嚴重或曾經(jīng)受污染的綠(林)地。

表1 調(diào)查河流底泥重金屬含量及描述統(tǒng)計 mg/kg

表2 方差最大化旋轉(zhuǎn)矩陣

根據(jù)綠化種植土壤重金屬含量的技術(shù)要求(表1)對14條河流底泥進行評定，確定底泥適用于綠(林)地中的類型。由表3可見，呂浦河底泥符合I級綠(林)地，雙井頭河、西山河和劃龍橋河西底泥符合Ⅱ級綠(林)地，黃洋浹河底泥符合Ⅲ級綠(林)地，其余9條河的底泥則符合Ⅳ級綠(林)地。主要的定級項目為Zn其次為Cu、Cr和Cd。Zn雖然是植物生長的必須元素之一，但是過高的含量和濃度對植物具有毒害作用[25]?？梢?，由于Zn含量過高，研究流域河流底泥用于綠(林)地的空間并不大，基本上只能用于廢棄礦地、污染土壤修復(fù)等重金屬潛在污染嚴重或曾經(jīng)受污染的綠(林)地。

表3 調(diào)查河流底泥用于綠(林)地的可行性評價結(jié)果

2.3 清淤底泥對于農(nóng)用地的可利用性

清淤淤泥對于農(nóng)用地的可利用性根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標準(試行)》(GB15618-2018)來評定。農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險，指土壤污染導(dǎo)致食用農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、農(nóng)作物生長或土壤生態(tài)環(huán)境受到不利影響。農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值，指農(nóng)用地土壤中污染物含量等于或低于該值的，土壤污染風(fēng)險一般可以忽略，超過該值則可能存在土壤污染風(fēng)險，原則上應(yīng)當(dāng)采取安全利用措施。農(nóng)用地污染風(fēng)險管制值，指農(nóng)用地土壤中污染物含量超過該值的，土壤污染風(fēng)險高，原則上應(yīng)當(dāng)采取嚴格管控措施。

在該標準中，農(nóng)用地分為水田和其他(望天田、菜地、園地等)兩大類，對于同一種污染的篩選值一般會有所不同。評定結(jié)果表明，西山河、劃龍橋河西和呂浦河這3條河的底泥不論用于水田還是其他用地，重金屬含量均低于風(fēng)險篩選值(表4)，指示用于水田河其他農(nóng)用地時產(chǎn)生的土壤污染風(fēng)險很小，不會導(dǎo)致食用農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、農(nóng)作物生長或土壤生態(tài)環(huán)境受到不利影響。其余11條河流底泥均有重金屬元素高于風(fēng)險篩選值，但是沒有任何重金屬元素的含量高于風(fēng)險管制值。對于這11條河流的底泥，如果用于農(nóng)用地，可能存在土壤污染風(fēng)險，本著食品安全為重的原則[26]，不建議用于農(nóng)用地。

表4 調(diào)查河流底泥重金屬含量與風(fēng)險篩選值的比較

2.4 清淤底泥對于建設(shè)用地的可利用性

清淤底泥對于建設(shè)用地的可利用性根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標準(試行)》(GB36600-2018)來評定。建設(shè)用地分為2類。Ⅰ類用地包括GB50137規(guī)定的城市建設(shè)用地中的居住用地(R)，公共管理與公共服務(wù)用地中的中學(xué)學(xué)用地(A33)、醫(yī)療衛(wèi)生用地(A5)和社會福利設(shè)施用地(A6)，以及公園綠地(G1)中的社區(qū)公園或兒童公園用地等。Ⅱ類用地包括GB50137規(guī)定的城市建設(shè)用地中的工業(yè)用地(M)，物流倉儲用地(W)，商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地(B)，道路與交通設(shè)施用地(S)，公用設(shè)施用地(U)，公共管理與公共服務(wù)用地(A)(A33、A5和A6除外)，以及綠地與廣場用地(G)(G1中的社區(qū)公園或兒童公園用地除外)等。

在該標準中，建設(shè)用地用地分Ⅰ類建設(shè)用地和Ⅱ類建設(shè)用地兩大類，對于同一種污染的篩選值和管制值均有所不同。評定結(jié)果表明，在14條河中，只有橫瀆河下的底泥Zn含量高于篩選值但低于Ⅱ類建設(shè)用地的篩選值，其余13條河重金屬含量均低于Ⅰ類建設(shè)用地篩選值。由于建設(shè)用地里的污染物難以通過食物鏈對人類造成健康風(fēng)險，因而污染物篩選和管控標準相對于農(nóng)用地寬松，這是符合客觀現(xiàn)實的。近年來，溫州地區(qū)大力推進近海圍墾造地[27]，同時通過“大拆大整、大建大美”專項行動加快新型城鎮(zhèn)化建設(shè)[28]，客觀上也為清淤底泥的消納處置提供了場所?？偟膩碚f，對于研究流域，將清淤底泥用于建設(shè)用地不失為一種比較現(xiàn)實可行的途徑。

3 討 論

本文根據(jù)《綠化種植土壤》(GJ/T340-2016)、《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標準(試行)》(GB15618-2018)和《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標準(試行)》(GB36600-2018)，對浙江省溫瑞塘河清淤底泥對于綠(林)地、農(nóng)用地和建設(shè)用地的可利用性進行了系統(tǒng)的分析。整體而言，研究流域清淤底泥主要的消納處置途徑是用于Ⅳ級綠(林)地和Ⅱ類建設(shè)用地。由于底泥往往積累了數(shù)年甚至數(shù)十年的污染物，除了重金屬，還有農(nóng)藥、多環(huán)芳香烴等污染物。在進行消納處置時，要遵守安全第一的原則。農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量與食品安全密切相關(guān)，在使用清淤底泥還田時務(wù)必慎之又慎，必須經(jīng)過嚴格的檢測和評價[26]。Ⅰ級指水源涵養(yǎng)地等屬于自然保育的綠(林)地，其土壤環(huán)境質(zhì)量對飲用水安全具有直接的影響[29]。原則上不提倡將水源涵養(yǎng)地作為清淤底泥的收納場所。本文探討了研究清淤底泥對于綠(林)地、農(nóng)用地和建設(shè)用地的可利用性，也為其他水田開展清淤底泥資源化利用提供了借鑒。

自2015年《水污染防治計劃》實施以來，全國各地正以前所未有的力度開展水環(huán)境綜合整治工作。以浙江省為例，僅2016年全省水域清污(淤)量就超過1 億m3，“十三五”期間全省河道清淤量達3.5 億m3。如何對清淤底泥進行資源化利用和無害化處置仍然是一個難題[30-32]。例如，燒磚和制陶等資源化利用是處理清淤底泥的理想途徑，但在實踐中存在成本高、消費者心理抵觸等問題，目前仍然停留了理論研究層面，離難規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化仍有很大距離[33,34]。如果清淤過程不注重環(huán)保，則會造成二次污染[35]；如果底泥無法得到無害化處理，將變成“換個地方污染”[36]。為此，要從流域或區(qū)域水環(huán)境綜合整治的角度看待水域清淤問題。在時間上，要明確內(nèi)源污染治理和外源污染治理的先后問題。在外源污染得到有效控制之前，內(nèi)源污染治理只能達到“治標不治本”的效果。在空間上，要堅持連片治理的原則。水系特別是平原河網(wǎng)具有連通性，如果只治理某一河道，或者相連河道的治理進度不一致，將會因水流相通導(dǎo)致交叉污染。這也是許多摘帽黑臭水體水質(zhì)反彈的原因之一?？偟膩碚f，針對水域清淤問題，在有效解決淤泥無害化處置和資源化利用之前，不建議“為了清淤而清淤”。

目前，國內(nèi)尚未針對清淤底泥的污染監(jiān)測、生態(tài)風(fēng)險評價和資源和利用導(dǎo)則或標準。在進行可利用性評定時，只能借鑒相應(yīng)的《綠化種植土壤》(GJ/T340-2016)、《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標準(試行)》(GB15618-2018)和《土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標準(試行)》(GB36600-2018)等標準進行，難免存在一定爭議。為此，有些地方制訂了專門的指南。例如，浙江省于2017年出臺了《浙江省河湖庫塘清淤技術(shù)指南(試行)》，根據(jù)對底泥中污染物的環(huán)境風(fēng)險評價制定了5級控制指標和限值，相應(yīng)地建議滿足Ⅰ級污染物指標限值的底泥適用于土地改良用途、滿足Ⅱ級污染物指標限值的底泥適用于園林綠化等用途、滿足Ⅲ級污染物指標限值的底泥適用于回填土等用途、滿足Ⅳ級污染物指標限值的底泥適用于制磚等用途，對于超過Ⅳ級污染物指標限值的底泥應(yīng)進一步按照《危險廢物鑒別標準》(GB5085)對底泥樣品進行鑒別是否屬于危險廢物[22]。需要指出的是，一旦出現(xiàn)地方標準的指標限制和分級標準與國家標準沖突的情況，如何取舍將是一個問題。

4 結(jié) 論

本文以浙江省溫瑞塘河重金屬底泥為例，清淤底泥對于綠(林)地、農(nóng)用地和建設(shè)用地的可利用性，也為其他水田開展清淤底泥資源化利用提供了借鑒。在使用清淤底泥還田時務(wù)必慎之又慎，不提倡將Ⅰ級指水源涵養(yǎng)地作為清淤底泥的收納場所。

要從系統(tǒng)性和整體性來對待對于水域清淤問題。要堅持內(nèi)源污染和外源污染協(xié)調(diào)治理，同時提倡從流域或區(qū)域尺度進行連片治理。在有效解決淤泥無害化處置和資源化利用之前，不建議“為了清淤而清淤”。

國內(nèi)尚未針對清淤底泥的污染監(jiān)測、生態(tài)風(fēng)險評價和資源和利用導(dǎo)則或標準。在進行可利用性評定時，借鑒其他標準難免存在一定爭議。從國家層面加快研究出臺清淤底泥資源化利用的相關(guān)導(dǎo)則和標準是一項緊迫而又重要的任務(wù)。

□