1. 富营养化湖泊底泥污染的成因及研究概况
富营养化是水体严重污染的一个重要标志,湖泊的严重富营养化,导致湖泊水生生态系统的崩溃,大量的鱼、虾、高等植物死亡,代之的是适应污染的各种微小生物类群,严重地影响了我国经济的发展。引起湖泊污染的来源可以分为:点源、面源和内源三种。污染物通过大气沉降、废水排放、雨水淋溶与冲刷进入水体,最后沉积到湖底,并逐渐富集,使底泥受到污染。伴随经济的高速发展,这种现象越来越严重,包括有机质碎屑、有毒难降解物质、重金属等大量在湖泊底泥中沉积,导致底泥污染加剧。在点源污染和面源污染较大时, 底泥对这些污染物起到富集作用;而当点源污染和面源污染得到控制后,这些沉积于底泥中的污染物在物理、化学和生物的作用下, 在底泥中发生复杂的变化,继而向水体释放污染物,对水生生态系统构成威胁乃至破坏,是底泥污染的成因。而且富营养化越严重的湖泊, 在外源污染得到控制后这种现象越严重。有资料显示在云南滇池外源污染得到控制后,底泥中释放的总磷还可以维持滇池水体目前水平 63年之久;长春南湖的研究也说明了同样的问题。
目前国内外对湖泊内源污染的处理技术主要分为异位处理和原位处理技术两种。经过多年的实践研究,两种技术均得到了很好的发展, 并在许多湖泊中得到了应用且取得一定成效,如:瑞典的 Trummen湖,清除表层 1m厚的底泥后,水深增加 1.1 ～ 1.7m,湖水的含磷量减少了90%,平均生物量从75mg/L减少至10mg /L;我国滇池草海一期工程疏浚底泥400万m3,工程实施后,共除去TN39600t,TP7900t,分别是外源治理工程每年削弱氮、磷污染物的5.9倍和7.0倍, 疏浚区水体不再黑臭,水质明显好转, 水体透明度由原来小于0.37m提高到0.8m;另外,安徽巢湖和杭州西湖,通过底泥疏挖去除了大量氮、磷等污染内源负荷, 使得水质在疏挖后的一段时间内得到很大的改善。在原位处理技术方面,日本的琵琶湖、瑞典的Lillesjon湖采用原地化学处理技术处理后, 发现底泥释放磷的速率大大下降;美国华盛顿Dnny海港、日本Kihama Inner湖、挪威Eitrhein海湾采用原位物理处理技术有效地防止了底泥中 PCBs、PAH及重金属进入水体造成二次污染;加拿大的汉密尔顿港、美国马萨诸塞州的Salen河、美国威斯康星州Fox河通过向水体中投放微生物,以及我国部分学者正在进行的浮床生物研究均得到了很好的效果。
2. 富营养化湖泊污染底泥处理技术分类、特点及应用情况
目前,富营养化湖泊底泥的处理技术可以分为:异位处理技术和原位处理技术两种,如图:
2.1异位处理技术
受污染底泥的异位处理技术主要是指疏浚技术以及底泥的疏浚后处理技术。通过水力或机械方法挖除湖泊底泥表层的污染物,再进行输移处理,减少底泥污染物的释放。一般认为当底泥中污染物的浓度高出本底值2—3倍时,即需要考虑进行疏浚。
目前,疏浚技术已经得到了世界范围的应用,一般采用挖泥船进行。现代挖泥船众多,大体分为三大类 20余种,我国现有各种国产或进口挖泥船1800余艘,对不同的污染底泥进行处理。我国的滇池草海、安徽巢湖、杭州西湖、瑞典的Trummen湖等均采用了该技术。许多学者对疏浚的优缺点进行了相关的研究和讨论, 意见并不统一。但疏浚作为一种可以将污染物移出湖泊生态系统的重要方法是值得推广的。
2.2原位处理技术
污染底泥的原位处理技术是指,在湖泊内利用物理、化学或生物方法减少受污染底泥的容积, 减少污染物量或降低污染物的溶解度、毒性或迁移性,并减少污染物释放的底泥污染整治技术。按其原理的不同,可分为:原位化学处理、原位物理处理、原位生物处理和原地生态处理四种。
3. 生态修复是解决湖泊底泥污染问题的必经途径
国内许多学者均对目前的底泥处理技术进行过比较,大部分人认为,由于湖泊底泥中含有大量可以被生物利用的有机物, 生物可以通过生命代谢活动对污染物进行降解, 同时促进自身的生长。因此在很长一段时间内底泥污染生物处理技术得到了广泛的关注和研究, 如目前研究较多的微生物对氮的降解、动植物对重金属的积累、植物对磷的富集等。但单一的生物处理技术由于针对性较强,只能对部分污染物质有很好的作用,并不能全面解决湖泊底泥污染问题,对于重金属、磷等物质生物处理技术不能起到很好的作用,因此需要通过整个生态系统的物质循环才能最终将这些污染物质带离湖泊系统,使湖泊从整体上得到净化。故底泥生态修复技术将是富营养化湖泊底泥污染治理的必经之路。但底泥生态修复技术相较其它处理技术而言,周期长、见效慢是其缺点。结合我国国情我们认为, 针对不同污染状况的湖泊, 兼顾短期效益与长期效益, 采用不同的底泥处理技术与生物修复技术相结合, 最终转向生态修复是解决湖泊底泥污染问题的必经途径。
