农村河流底泥污染特征及处理方案

沈玉珏

（珠海华创城市勘察设计研究院有限公司，广东 珠海 519000）

1 农村河流底泥污染特征

底泥属于自然水域的重要组成部分，是江河湖库的沉积物。一旦河流遭受污染，水中部分污染物就会通过颗粒物吸附或者沉淀方式沉积在河流底泥中，底泥中的营养盐和污染物在上覆水发生变化时会重新释放再次进入水体形成二次污染，对水质及周围环境造成严重影响。底泥污染物质种类繁多，广东省农村河流常见种类有重金属、氮磷等营养物质、大量难降解的有机物［1］。

1.1 重金属

重金属是指相对密度在4.0以上的约60种金属元素或相对密度在5.0 以上的45 种金属元素，包括生物毒性显著的金属［汞（Hg）、镉（Cd）、铅（Pb）、铬（Cr）］以及类金属砷（As）等。河流底泥中的重金属通过吸附、络合、沉淀等化学作用与不同载体相结合，以多种形态沉积到底泥中，从而导致底泥重金属浓度较高。对广东省珠海市不同乡镇4条河流底泥重金属含量和年际变化进行调查分析发现，4 条河流重金属污染以铜（Cu）、Cd、Cr 和锌（Zn）最为严重，重金属污染导致河道内植物和水生动物种类变少，河流水生生态系统结构退化，污染危害达到了严重程度［2］。

1.2 营养物质

河流营养物质主要包括氮、磷等物质，其通过各种途径进入水体，除了部分被水生植物吸收外，大部分沉积于底泥中，一旦这些氮、磷等物质从河流底泥中释放出来，严重时会造成水体富营养化。另外，水体中磷含量过高会加剧藻类繁殖，消耗大量的溶解氧，从而导致河流水体中氨含量过高。

1.3 有机污染物

根据河流底泥有机物是否具有生物毒性、能否被微生物轻易降解，将河流底泥有机物分为难降解有机物和易降解有机物两大类。其中，难降解有机物由于疏水性强、降解难度大、持久性良好等，在底泥中大量累积，且毒害作用强，会对人类和各类动物造成极大威胁。而易降解有机物可在微生物作用下得到分解，但在分解过程中需要消耗大量的溶解氧，当氧消耗完毕后，有机物在厌氧菌作用下释放的气体产生恶臭，导致河流水质恶化。目前，广东省部分河流底泥有机质含量超过沉积物质量标准要求，有机污染严重［3］。

2 河流底泥污染修复技术

查阅相关文献可知，目前国内外主要采用物理、化学或者生物方法将污染底泥中污染物转为无害物质，或将污染底泥从水体中移除或隔离，从而有效降低污染底泥浓度，达到污染底泥治理目标。目前，国内外底泥污染修复技术主要分为以下两大类。

2.1 原位修复技术

原位修复技术是指在原位进行污染底泥修复处理，不需要移除污染底泥。虽然原位修复技术工艺简单、成本较低，但由于需要向河道底泥中添加相关处理材料，会对河道底栖生物群落造成一定的不良影响。同时，处理材料叠积会导致水体库容减少。另外，原位修复技术治理的长期效果不够明显，易出现底泥中的污染物再次进入水体的“二次污染”现象。经调查分析，目前广东省河流底泥污染治理实践中对于原位修复技术的应用较少，主要偏向采用异位修复技术。

2.2 异位修复技术

异位修复技术是指将底泥从河道转移至特定的环境进行相应的修复处理。异位修复技术应用涉及河道疏浚和疏浚后底泥处置2个关键环节。河道疏浚需要采用生态疏浚方式，将表层沉积物移出，合理控制底泥的疏浚程度。例如，珠海市某农村的河流底泥疏浚选择在枯水季节进行，结合河道河势特征，采取干河机械施工技术，疏浚时采用抓斗式挖泥机下河作业，实现了清除河道底泥上层的活性底泥层，没有对周围水体造成污染［4］。

疏浚后底泥的处置作为异位修复技术的核心关键环节，是将疏浚底泥变废为宝的关键。根据疏浚物处理技术去除污染物的原理不同，目前疏浚底泥处理技术主要分为以下3种。

2.2.1 降低疏浚物中污染物含量处理技术。这类处理技术主要是破坏疏浚物中的污染物结构或者将污染物转化为低污染物质。这类处理技术较多，如通过玻璃化、热解、高温高压氧化和焚烧等技术，借助高温条件破坏底泥中的有机污染物。但相关实践证明，这类技术中除了玻璃化技术，其余技术对于污泥污染物中的重金属处理效果较差，而且处理过程中会产生有害气体、处理费用较高。

生物降解处理技术也是降低疏浚物中污染物含量的技术之一，主要包括填埋处置、土地处置和反应器处理，主要是利用微生物来实现有机污染物的有效降解。生物降解处理技术具有投资成本低、对环境影响小等优势，但同样存在对重金属污染物去除效果差、有机物处理耗时长、占地面积大等缺陷。

2.2.2 污染物与疏浚物固相分离技术。在这类处理技术中，以淋洗法技术应用最为广泛，其主要利用化学药剂将底泥中的污染物转移到水中，再通过淋洗废水的方式对废水进行集中处理，有效去除污染物。针对底泥的污染特征，采用淋洗法时，需要针对不同性质的污染物进行分阶段处理。对底泥有机污染物的处理，主要是将含化学氧化剂的淋洗液与污染底泥混合形成泥浆，利用机械进行搅拌，实现有机物的氧化分解。对底泥重金属的处理，主要将含有促进重金属溶出的淋洗液与污染底泥混合形成泥浆，利用逆转沉积物固持重金属的反应机制实现底泥固相中重金属转移，再通过泥水分离工序进行泥沙颗粒与淋洗液分离和废水处理。通过以上分析，淋洗法较为关键的一步是淋洗药剂的选用，通过考虑底泥中污染物质种类、污染物特性和处理成本等，选择适合处理河道底泥污染的药剂。与其他处理方法相比，淋洗法具有操作易于控制、能去除大量污染物、避免污染物扩散等优点。

2.2.3 污染物稳定固化技术。污染物稳定固化技术主要是将污染底泥与固化剂/稳定剂进行混合并发生反应，将污染物捕获或固定于固体结构中。该技术对污泥重金属污染的处理效果较佳，但经过稳定固化的污染底泥，需要进行毒性浸出试验，以保证其对环境的安全性。经过稳定固化去污染处理后的底泥达到无害化程度后，为了使底泥变废为宝，同时避免底泥占地，可对其进行资源化利用，如用于建设湿地、园林绿化或者作为肥料施于农田［5］。

3 农村河流底泥污染处理方案

3.1 河流底泥污染现状

广东省某农村河流底泥存在严重的重金属污染问题，超标重金属元素主要为 Cd、Hg、As，其中 Cd 污染严重。通过现场搜集资料发现，该河道底泥重金属污染来源主要是降雨冲刷河岸土壤导致污染物入河并沉积。而河道岸边土壤污染主要是由于过往河道清淤后底泥的堆放造成的。

3.2 河流底泥污染处理方案

结合该河流底泥污染特征，结合上述底泥污染处理技术，笔者提出异位固化稳定化底泥污染处理方案，具体处理工艺流程如图1所示。

图1 底泥污染处理工艺流程

本案例淋洗后的底泥经检测满足浸出毒性标准，主要用于河岸慢行道路路基建设，最大限度地实现底泥资源化利用。处理后底泥性质稳定，长期堆放也不会产生有毒有害物质，而且土体抗压稳定性好。该方案具有效果好、效率高、成本低等优点，值得推广应用。

4 结语

完整的水体环境包括上覆水、底泥以及周围的各种环境条件，底泥作为河流生态系统的重要组成部分，与上覆水进行物质交换，其污染物容易释放到水体中形成二次污染。底泥的污染状况对河流水环境质量有着极大的影响，因此，需结合各地的河流底泥污染特征，制定河流底泥污染处理方案，提高治理效果，保证河流水环境质量。