蔡文炎

（廣州市白云湖水利工程管理中心，廣東 廣州 510640）

0 引言

國(guó)務(wù)院頒布的《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》中要求，到2030 年，應(yīng)總體消除城市建成區(qū)黑臭水體，住建部和環(huán)保部印發(fā)的《關(guān)于印發(fā)城市黑臭水體整治工作指南的通知》（建城〔2015〕130 號(hào)）也指出，水體底泥屬于內(nèi)源污染，治理城市黑臭水體有多種技術(shù)手段，包括內(nèi)源治理、控源截污、生態(tài)修復(fù)等，其中河道污染底泥治理是內(nèi)源治理的主要手段[1]。河道淤積是水利工程中常見(jiàn)的現(xiàn)象，對(duì)河道淤積成因進(jìn)行分析有利于有針對(duì)性地提出合適的治理方案或措施。

1 河道淤積成因分析

河道淤積指河里的泥沙淤積到河底，河床不斷抬高的現(xiàn)象。河流水動(dòng)力變化引起的泥沙轉(zhuǎn)換是引起河道淤積的主要原因，人為破壞亦能帶來(lái)此種影響[2-3]。人為破壞造成河道淤積最突出的是惡意填河，往河道傾倒垃圾等違法行為，相應(yīng)地可通過(guò)加強(qiáng)執(zhí)法解決。由于河流水動(dòng)力變化導(dǎo)致的淤積問(wèn)題，從淤積顆粒來(lái)源進(jìn)行分類，可分為自然土顆粒淤積和污染懸浮物淤積。

1.1 自然土顆粒淤積

強(qiáng)降雨條件下，地表土壤顆粒隨降水進(jìn)入河流中，從而形成黏附力較強(qiáng)的淤泥，流水沖擊造成土壤的遷移、沉積。淤泥的不斷堆積可能使河道出現(xiàn)嚴(yán)重堵塞，河道正常功能將受到抑制（如黃河）。對(duì)自然土顆粒淤積可通過(guò)加強(qiáng)水動(dòng)力（束水沖沙）或人工清淤來(lái)進(jìn)行治理[4]。

1.2 污染懸浮物淤積

現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)生活中產(chǎn)生的污水，通常會(huì)直接或間接排放到河道中，由于實(shí)際河道寬度較大，河道水流速度較為緩慢，污水中的懸浮物下沉造成河床淤積。污染懸浮物淤積主要發(fā)生在城區(qū)河道，這樣淤積形成的底泥中存在大量污染性物質(zhì)，尤其是致病有機(jī)物和重金屬離子，這些污染物具有難分解的特點(diǎn)，長(zhǎng)期影響將導(dǎo)致城市生態(tài)環(huán)境惡化。而從避免二次污染的角度考慮，傳統(tǒng)的清淤措施難以適用于污染底泥的治理。

2 污染底泥清淤存在的問(wèn)題

《城市黑臭水體整治工作指南》指出，清淤疏浚是適用于所有黑臭水體的治理手段，有利于清理重度黑臭水體中的底泥污染物，可迅速減輕黑臭水體的內(nèi)源污染負(fù)荷，避免底泥污染物因?qū)嵤┢渌卫泶胧┒M(jìn)入水體。但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)底泥清淤存在一些問(wèn)題，包括清淤過(guò)程造成的污染水體、污染底泥處置、回淤等問(wèn)題。

2.1 清淤過(guò)程污染水體的問(wèn)題

水下清淤施工相對(duì)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，但清淤過(guò)程將對(duì)水體造成污染。現(xiàn)在市場(chǎng)上出現(xiàn)不少“環(huán)保清淤”技術(shù)，但都只能減少而無(wú)法避免對(duì)水體的污染。排干清淤可盡量避免污染水體，但需圍堰施工，施工時(shí)間以旱季及雨季來(lái)臨之前為宜，同時(shí)通過(guò)高效的施工組織縮短工期以免影響雨季河道行洪。2021 年，為確保白云湖引水渠正常使用以及對(duì)原有渠道保護(hù)、修復(fù)，白云湖引水渠需進(jìn)行局部圍堰清淤施工作業(yè)，施工時(shí)間選在年末旱季天氣干燥、河涌水位較低以及水利調(diào)度壓力較少的時(shí)段，采用分區(qū)分段圍堰斷水排干（圖1）后開(kāi)挖對(duì)底泥進(jìn)行清淤的方式，岸上岸下多臺(tái)班清淤車輛、運(yùn)載車輛及人工淤泥裝袋集中同時(shí)作業(yè)（圖2），通過(guò)精細(xì)化管理、各工序密切配合銜接的施工組織方式，以最大效度提高作業(yè)效率、縮短工期，降低對(duì)河道過(guò)水和行洪的影響時(shí)長(zhǎng)。

圖1 白云湖引水渠分區(qū)分段圍堰排干

圖2 白云湖引水渠清淤施工

2.2 污染底泥處置問(wèn)題

污染底泥含有有毒有害物質(zhì)，不能像普通的淤泥一樣處置，否則容易引起周圍環(huán)境的二次污染。因此有必要對(duì)清淤后產(chǎn)生的淤泥進(jìn)行合理的處置，需要專門的處置場(chǎng)所和堆放場(chǎng)地?！冻鞘泻诔羲w整治工作指南》也指出，由于底泥的運(yùn)輸、處理、處置較為困難，處理不當(dāng)則會(huì)引起二次污染。前幾年廣州計(jì)劃對(duì)一批河涌進(jìn)行清淤治理，最后因?yàn)榈啄嗵幹脝?wèn)題而擱置。

2.3 存在回淤問(wèn)題

只有還有污水排入河道，必然還存在浮泥淤積問(wèn)題。海珠區(qū)赤崗涌整治是廣州市早期城區(qū)內(nèi)河涌整治比較成功的案例，2005 年5 月20 日，水利部汪恕誠(chéng)部長(zhǎng)視察赤崗涌整治工程時(shí)給予很高評(píng)價(jià)，且在2006 年9 月，赤崗涌被廣州建委組織選入“廣州水鄉(xiāng)新八景”[5]。赤崗涌整治采用了沿涌截污、清淤、生態(tài)護(hù)岸、建閘調(diào)控等綜合措施，一期工程還對(duì)涌底換填砂。但由于有一較大暗涵接入河涌，暗涵平時(shí)攔截污水，但在雨季存在污水溢流，導(dǎo)致河底很快就又有浮泥淤積出現(xiàn)。因此，應(yīng)在其他治理措施實(shí)施后再進(jìn)行底泥清淤才能取得預(yù)期效果。

3 污染底泥原位修復(fù)

底泥處理主要是為了減少受污染底泥造成的水體污染，從而達(dá)到既不污染環(huán)境又不危害生態(tài)的效果。由于底泥清淤存在各種問(wèn)題，專家學(xué)者經(jīng)過(guò)研究，提出污染底泥原位修復(fù)技術(shù)。

3.1 原位掩蔽修復(fù)技術(shù)

3.1.1 定義

原位掩蔽是一種物理修復(fù)方式，通過(guò)將覆蓋物置于污泥之上，隔離水體與污染底泥，達(dá)到防止底泥中的污染物向水體擴(kuò)散的目的。

3.1.2 效果

原位掩蔽對(duì)有毒且有污染持久性的污染底泥有十分明顯的修復(fù)效果，能防止有毒污染物對(duì)水體的二次污染，同時(shí)還具有工程造價(jià)低的特點(diǎn)。

3.1.3 適用條件

原位掩蔽無(wú)法處置新淤積的底泥，同時(shí)還會(huì)提高河床底高程，減小水體庫(kù)容，因此一般只用于深海底泥修復(fù)。國(guó)內(nèi)曾有個(gè)別工程使用膜袋混凝土或土工膜進(jìn)行掩蔽隔離底泥，但引起很大爭(zhēng)議，特別是生態(tài)專家認(rèn)為此種將水體與底泥隔離的做法并不生態(tài)。

3.2 原位生物修復(fù)技術(shù)

3.2.1 定義

原位生物修復(fù)則是通過(guò)生物修復(fù)手段，在不危害自然生態(tài)環(huán)境條件的前提下，不搬運(yùn)或運(yùn)輸受污染對(duì)象，僅在原場(chǎng)所上整治污染。底泥原位生物修復(fù)分為原位工程修復(fù)和原位自然修復(fù)兩大類。原位工程修復(fù)，是在污染場(chǎng)所加入生物生長(zhǎng)所需物質(zhì)或與特定污染物親和的微生物以促進(jìn)環(huán)境修復(fù)。原位自然修復(fù)，則是利用底泥中原有微生物進(jìn)行環(huán)境修復(fù)，整個(gè)修復(fù)過(guò)程在自然條件下進(jìn)行。

3.2.2 效果

從理論上看，生物修復(fù)技術(shù)可加速底泥微生物的迅速繁殖，這些微生物具有分解底泥中的有機(jī)質(zhì)，有利于氨氮、硫化氫等有毒氣體的釋放，加厚底泥好氧層，減少泥層厚度。此外，生物修復(fù)技術(shù)還能加快底泥中微量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的釋放，增加藻類多樣性，同時(shí)阻隔下層底泥釋放的有毒物質(zhì)，促進(jìn)泥水交界面好氧微生物分解有機(jī)污染物，提高水體生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量循環(huán)效率，增強(qiáng)水體自凈能力。近年來(lái)，白云湖積極采用生物修復(fù)工程修復(fù)水生態(tài)，通過(guò)構(gòu)建高水力負(fù)荷輕污染人工湖生態(tài)系統(tǒng)加快水生態(tài)循環(huán)，改善水質(zhì)和底泥，主要措施包括近岸、浮水與沉水水生植物種植、人工生態(tài)浮床、人工曝氣除藻裝置、碳素纖維生態(tài)草裝置（圖3～圖5），并配合魚苗投放、食藻蟲(chóng)應(yīng)急投放等措施清除有害生物，沉水植物的成活率得到提高，對(duì)沉水植物群落的構(gòu)建，加強(qiáng)底泥凈化能力有顯著成效。

圖3 生態(tài)護(hù)岸水生植物

圖4 人工生態(tài)浮床

圖5 碳素纖維生態(tài)草裝置

3.2.3 適用條件

原位生物修復(fù)技術(shù)適用于靜水水體或流速很小的河流，不適用于流速較大的河流。廣州曾在內(nèi)河涌開(kāi)展過(guò)原位生物修復(fù)試驗(yàn)，一開(kāi)始效果還不錯(cuò)，但一場(chǎng)大雨后，水體中的微生物被沖走，就又回復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)

作為我國(guó)現(xiàn)階段水污染治理中亟待解決的問(wèn)題之一，黑臭水體治理也是國(guó)家“水十條”中強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)工作之一。正如《城市黑臭水體整治工作指南》所指出，由于城市黑臭水體成因復(fù)雜，且影響因素眾多，因此城市黑臭水體的整治也應(yīng)更綜合、全面，在技術(shù)措施的選擇上應(yīng)系統(tǒng)考慮，通過(guò)組合不同技術(shù)手段，多策并用，消除城市黑臭水體。

黑臭水體是河流污染的一種表象，其嚴(yán)重?fù)p害河流生態(tài)系統(tǒng)，影響城市景觀，對(duì)居民生活和公共衛(wèi)生健康有諸多負(fù)面影響。外源污染物排放、內(nèi)源污染物影響、水動(dòng)力不足都是造成河涌水體黑臭的原因，因此，河道內(nèi)部的修復(fù)技術(shù)只是治理黑臭水體的手段之一，從源頭上杜絕污染物的隨意排放，才是治理河道污染的根本途徑，只有如此才能循序漸進(jìn)地恢復(fù)水生態(tài)環(huán)境，使河涌水體不再黑、臭。當(dāng)前，“控源為本，截污優(yōu)先”是受到廣泛認(rèn)同的黑臭水體治理基本原則，“控源截污”其根源在岸上，關(guān)鍵在于排口，管網(wǎng)則是其核心。只有嚴(yán)格控制岸上污染源，消除污染根源，系統(tǒng)合理分配排口、管網(wǎng)，控制污染源出口，才能達(dá)到有效治理。此外，由于控源截污角度治理黑臭水體的方式眾多，各地需因地制宜，根據(jù)實(shí)際情況選用恰當(dāng)?shù)闹卫泶胧?/p>

而污染底泥治理也應(yīng)在控源截污基礎(chǔ)上基于對(duì)底泥污染物成分和河流水文特性的調(diào)查分析，結(jié)合具體情況采取合適的底泥治理措施對(duì)河流進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。