小型湖泊重金屬污染應(yīng)急處理與修復(fù)研究

韓蔚等

摘 要：重金屬元素對水體和土壤環(huán)境日趨嚴(yán)重的污染和破壞，嚴(yán)重威脅著人類健康。該文采用環(huán)境調(diào)水法修復(fù)小型湖泊重金屬污染，檢測不同修復(fù)時間段內(nèi)的水體與底泥重金屬鎘含量，分析在該工藝運(yùn)行模式下對重金屬的修復(fù)效果。結(jié)果表明：（1）通過噴灑生石灰后，水體中鎘含量會明顯減少；（2）通過調(diào)水修復(fù)后，水體中鎘濃度達(dá)到修復(fù)目標(biāo)，湖泊底泥中重金屬鎘含量經(jīng)修復(fù)后也大幅度減少。說明調(diào)水引流修復(fù)方法對修復(fù)湖泊中水體與底泥污染有顯著效果，具有一定的可行性，能夠?yàn)樾⌒秃粗亟饘傥廴緫?yīng)急事件的治理與修復(fù)提供重要依據(jù)與經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：重金屬污染；鎘污染；應(yīng)急處理；原位修復(fù)

中圖分類號 X52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）23-91-04

Abstract：The pollution of heavy metal is becoming increasingly serious；it is a serious threat to human health.Through the study on the repair of the pollution of heavy metals in small lakes on emergency treatment of heavy metal polluted by environment after water transfer law，detection of different repair period of water and sediment heavy metal cadmium content，analysis the effect of remediation for heavy metal in the process operation mode.The results showed that：（1）significantly reduce the content of cadmium in water will reach the target through the water diversion by spraying lime；（2）repair after the repair water concentration of cadmium，cadmium content in sediments of lakes after the repair is greatly reduced. The water transfer drainage repair method to repair in the lake water and sediment pollution has remarkable effect，has the certain the feasibility，can provide an important basis and experience for the treatment and remediation of heavy metal pollution in small lakes emergency events.

Key words：Heavy metal contamination；Cadmium pollution；Emergency management；In-situ remediation

湖泊是人類賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是地球上重要的淡水蓄積庫，地表可利用的淡水資源90%都蓄積在湖泊里。我國是一個多湖泊的國家，在內(nèi)陸湖泊星羅棋布，點(diǎn)多面廣，加強(qiáng)對湖泊水質(zhì)的管理與保護(hù)，是水資源管理與保護(hù)的重要任務(wù)之一[1]。在我國部分地區(qū)，有著豐富的礦產(chǎn)資源，礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用在帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益的同時，也會產(chǎn)生許多令人擔(dān)憂的環(huán)境問題。如采礦、冶煉等行業(yè)會產(chǎn)生含高濃度重金屬的廢水，這些廢水如果未經(jīng)處理就直接排入湖泊中，則對湖泊內(nèi)及周邊動植物產(chǎn)生巨大危害，甚至威脅到人類的生命安全與健康。

水體重金屬污染主要是指生物毒性顯著的Hg、Cd、Pb、Cr，另外還包括具有毒性的Zn、Cu、Co、Ni、Sn、V等[2]。它們在土壤和生物體內(nèi)富集，污染土壤和作物，對作物的生長、產(chǎn)量和品質(zhì)均有較大危害，并且還能被作物富集吸收進(jìn)入食物鏈，具有損害人類及動物健康的潛在危險(xiǎn)[3]。其中，重金屬Cd是環(huán)境中重要的污染物，在自然界中常常共同存在構(gòu)成復(fù)合污染，其多為非降解型有毒物質(zhì)，不具備自然凈化能力，一旦進(jìn)入水體就很難從中去除[4]。目前，利用植物進(jìn)行土壤重金屬修復(fù)的研究較多[5-8]，但由于底泥在水體深處，所以用于底泥重金屬修復(fù)的應(yīng)用還不是很多。近年來，隨著城市化、工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，重金屬元素對環(huán)境的污染和對生態(tài)的破壞日益嚴(yán)重，尤其是突發(fā)性重金屬污染，嚴(yán)重威脅著人類的生存與發(fā)展。

本文通過研究對重金屬污染應(yīng)急處理后采用環(huán)境調(diào)水法修復(fù)小型湖泊重金屬污染，檢測不同修復(fù)時間段內(nèi)的底泥重金屬含量，分析在該工藝運(yùn)行模式下對重金屬的修復(fù)效果，討論了該修復(fù)方法對應(yīng)急處理小型湖泊重金屬污染作用意義，為同類應(yīng)急事件的修復(fù)治理提供重要依據(jù)與經(jīng)驗(yàn)。

1 研究背景

1.1 湖泊概況 用于研究的湖泊面積約為5.2萬m2，水體深度為3～5m，其平面形狀如圖1所示。其屬于淺水型湖泊，主要功能為游樂、養(yǎng)殖、灌溉，是附近居民生活環(huán)境和風(fēng)貌的核心組成部分，具有極其重要的生態(tài)服務(wù)功能。該湖泊集雨面積小，所在地區(qū)平均月降水量約為80mm，主要降水季集中在夏季，交換與匯水量相對較少，環(huán)境容量小，生態(tài)系統(tǒng)較脆弱，抗外界污染能力相對較弱。

1.2 調(diào)查分析 2013年1月份某地突發(fā)一重大鎘污染事故，給當(dāng)?shù)厣畹木用駧砹藰O大的不便。以當(dāng)?shù)馗浇囊患肄r(nóng)家樂為例，往年因?yàn)樵摵粗械乃a(chǎn)品吸引了大量的游客前往觀光旅游，給其帶來了非常好的經(jīng)濟(jì)效益。但自從污染事件發(fā)生后，該農(nóng)家樂面臨倒閉的局面。同時，周邊的蔬菜種植基地，不能使用該湖泊的水灌溉，這更給他們的生活和生產(chǎn)帶來了一系列的安全隱患。經(jīng)有關(guān)部門調(diào)查得知，在湖泊上游有一家金屬提煉廠，該廠的廢水經(jīng)檢測，其中的鎘含量高達(dá)860mg/L，且未經(jīng)過任何處理就通過雨水管的形式排向該湖泊，使得該湖泊內(nèi)鎘含量大量增加，造成嚴(yán)重污染。endprint

2 修復(fù)研究

2.1 樣品采集與分析 因?yàn)槭录l(fā)生后對該湖泊及周邊的污染情況尚不明確，所以需要先對該湖泊周邊的污染情況進(jìn)行檢測調(diào)查，分別對湖泊水和湖泊底泥進(jìn)行分析比對研究。湖泊水和湖泊底泥的檢測分析：底泥受污染程度差異可能較大，同時其污染情況受水流向影響較大，所以分別在3個出水口的左右兩側(cè)各設(shè)一采樣點(diǎn)。在3個出水口的兩側(cè)分別采集水樣，同時為了初步了解污泥污染隨深度的影響，對每個采樣地點(diǎn)的采樣，分別采取表層0～5cm泥樣、中層8～13cm泥樣以及底層16～21cm泥樣，作為上、中、下泥樣的樣品。采樣完畢后，各采樣點(diǎn)1L水樣中加入10mL濃HNO3（HJ 493-2010 水質(zhì)采樣樣品的保存與管理技術(shù)規(guī)定）保存，和污泥樣一起送回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測分析。其中，水樣的測定采用火焰原子吸收分光光度法（GB 7475-1987），底泥樣采用KI-MIBK萃取原子吸收分光光度法（GB/T 17141-1997）。

2.2 修復(fù)工藝與運(yùn)行 水體的污染治理采用化學(xué)沉淀法，其原理是在含重金屬廢水中加入混凝劑石灰，形成絮凝體，使重金屬共沉淀析出。該污染事件發(fā)生后，當(dāng)?shù)夭块T采取緊急措施，向湖泊中投放大量的生石灰[9]，在湖底形成4～8cm的石灰層，使污染的底泥與水體分開。一方面使湖水中的重金屬鎘形成沉淀析出，另一方面則改變湖水和底泥的pH，使之呈微堿性，抑制底泥中鎘的析出[10]。修復(fù)水體通過投放生石灰，湖泊水質(zhì)可以達(dá)到修復(fù)目標(biāo)。

修復(fù)河道底泥通過原位修復(fù)原理，通過出水閥控制出水流量，使湖泊水質(zhì)達(dá)到排水要求，同時緩慢降低底泥中鎘含量。底泥的治理通過穩(wěn)定化，改變污染底泥的物化性質(zhì)，減少污染區(qū)的釋放。具體通過投入改良劑、抑制劑，增加底泥有機(jī)質(zhì)、陽離子交換量和粘粒的含量，改變pH和電導(dǎo)率等理化性質(zhì)，使底泥中重金屬發(fā)生氧化、還原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，降低其生物有效性。

人工調(diào)整上游來水量和自身3個出水口的開關(guān)，控制每個月出水流量大體相同，步驟1：1～2月份，閘閥1打開，閘閥2、閘閥3關(guān)閉。步驟2：3～4月份，閘閥1關(guān)閉，閘閥2打開，閘閥3關(guān)閉。步驟3：5～6月份，閘閥1關(guān)閉，閘閥2關(guān)閉，閘閥3打開。

3 結(jié)果與分析

3.2 水體修復(fù) 經(jīng)應(yīng)急處理后按照修復(fù)流程進(jìn)行調(diào)水引流修復(fù)。圖3所示為連續(xù)6個月的修復(fù)期內(nèi)的每月的鎘濃度監(jiān)測結(jié)果。從圖3可以看出，隨著修復(fù)時間的推移，各檢測點(diǎn)水體中鎘濃度均有所下降。監(jiān)測點(diǎn)3修復(fù)效果最明顯，水體中鎘濃度由第1個月末的9.8μg/L降低為第6個月的4.4μg/L。其修復(fù)效益監(jiān)測點(diǎn)依次3、5、1、4、6、2。圖3中虛線為國家Ⅲ類水鎘的標(biāo)準(zhǔn)限值為5.0μg/L，可以看出，經(jīng)3個月修復(fù)，有一半的監(jiān)測點(diǎn)鎘濃度在國家限定值以下，其中監(jiān)測點(diǎn)2距離污染源較遠(yuǎn)，初始鎘濃度較低，因而在修復(fù)初級即達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；經(jīng)5個月修復(fù)全部監(jiān)測點(diǎn)鎘濃度在國家限定值以下，表面湖泊水體鎘濃度已基本達(dá)到國家限值要求。結(jié)果表明，使用調(diào)水引流修復(fù)小型湖泊重金屬鎘污染效果明顯，具有一定的可行性。

3.3 底泥修復(fù) 對湖泊調(diào)水引流修復(fù)前污泥中鎘濃度進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果如圖4所示。從圖4檢測結(jié)果可知，該湖泊底泥的污染主要集中在0～5cm的表層，其中湖泊的緩沖沉積區(qū)的3、4號監(jiān)測點(diǎn)污染較為嚴(yán)重，分別達(dá)到19.29mg/kg，21.46mg/kg；5～10cm的中層底泥的鎘含量在1.59～4.08mg/kg，遠(yuǎn)高于土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-1995）中Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)0.6mg/kg；深度大于10cm的下層底泥的鎘含量相對一致，處于0.96～1.67mg/kg。因此，該湖泊底泥中重金屬污染較為嚴(yán)重，急需對其進(jìn)行修復(fù)全部進(jìn)過調(diào)水引流修復(fù)，以減少重金屬污染對水中動植物及周邊人類生活生產(chǎn)產(chǎn)生的影響。

根據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-1995），該湖泊中的底泥為Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，鎘含量為0.60mg/kg。采用對湖泊調(diào)水引流修復(fù)，底泥中鎘含量都有不同程度的降低，結(jié)果如圖5所示。經(jīng)過湖水沖擊，底泥中鎘能得到良好的自凈作用。從圖5可以看出，表層底泥的鎘修復(fù)效果最為明顯，而中層和下層底泥中鎘也有不同程度的修復(fù)效果，湖泊底泥鎘平均含量降為0.60mg/kg以下。由此得出，在湖水沖擊下這說明調(diào)水引流修復(fù)方法對修復(fù)湖泊中底泥污染有顯著效果。

4 結(jié)論

通過對小型湖泊重金屬污染采用應(yīng)急處理后再利用環(huán)境調(diào)水法修復(fù)小型湖泊重金屬污染進(jìn)行研究，結(jié)果表明：（1）通過向受污染水體中噴灑生石灰進(jìn)行應(yīng)急處理，處理前后重金屬鎘含量變化明顯后，水體中鎘含量會明顯減少；（2）通過調(diào)水修復(fù)后水體中鎘濃度達(dá)到國家III類標(biāo)準(zhǔn)，表明使用調(diào)水引流修復(fù)小型湖泊水體中重金屬鎘污染效果明顯，具有一定的可行性；（3）底泥中鎘重金屬經(jīng)修復(fù)后也大幅度減少，說明調(diào)水引流修復(fù)方法對修復(fù)湖泊中底泥污染有顯著效果。該應(yīng)急處理與修復(fù)方法對緊急情況下處理修復(fù)小型湖泊重金屬污染具有重要意義，為同類應(yīng)急事件的修復(fù)治理提供重要依據(jù)與經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]朱陽春.湖泊污染特征及其生物修復(fù)[J].廣東化工，2011（03）：259-262.

[2]王艷杰.晚近10年來土壤重金屬污染植物修復(fù)研究[J].首都師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004，25（1）：141-144.

[3]莊家堯.城市土壤重金屬污染與植物修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].林業(yè)科技開發(fā)，2009（4）：6-12.

[4]周啟星.復(fù)合污染生態(tài)學(xué)[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1995.

[5]Wei Shuhe，Li Yunmei，Zhou Qixing，et，al.Effect of fertilizer amendments on phytoremediation of Cd-contaminated soil by a newly discovered hyperaccumulator Solanum nigrum L[J].Journal of Hazardous Materials，2010，176（1-3）：269-273.

[6]Sun Yuebing，Zhou Qixing，Diao Chunyan.Effects of cadmium and arsenic on growth and metal accumulation of Cd-hyperaccumulator Solanum nigrum L[J].Bioresource Technology，2008，99（5）：1103-1110.

[7]Sun Yuebing，Zhou Qixing，Wang Lin，et al.Cadmium tolerance and accumulation characteristics of Bidens pilosa L.as a potential Cd-hyperaccumulator[J].Journal of Hazardous Materials，2009，161（2-3）：808-814.

[8]Joonki Y，Cao Xinde，Zhou Qingxing，et al.Accumulationof Pb，Cu，and Zn in native plants growing on a contaminated Florida site[J].Science of The Total Environment，2006，368（2-3）：456-464.

[9]程毅，黃劍明.生石灰在污泥重金屬鈍化中的應(yīng)用[J].環(huán)境工程，2012，30（2）：325-326.

[10]華玉妹，陳英旭，田光明，等.初始pH值對污泥中重金屬生物瀝濾的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，25（1）：128-131.

（責(zé)編：張宏民）endprint

2 修復(fù)研究

2.1 樣品采集與分析 因?yàn)槭录l(fā)生后對該湖泊及周邊的污染情況尚不明確，所以需要先對該湖泊周邊的污染情況進(jìn)行檢測調(diào)查，分別對湖泊水和湖泊底泥進(jìn)行分析比對研究。湖泊水和湖泊底泥的檢測分析：底泥受污染程度差異可能較大，同時其污染情況受水流向影響較大，所以分別在3個出水口的左右兩側(cè)各設(shè)一采樣點(diǎn)。在3個出水口的兩側(cè)分別采集水樣，同時為了初步了解污泥污染隨深度的影響，對每個采樣地點(diǎn)的采樣，分別采取表層0～5cm泥樣、中層8～13cm泥樣以及底層16～21cm泥樣，作為上、中、下泥樣的樣品。采樣完畢后，各采樣點(diǎn)1L水樣中加入10mL濃HNO3（HJ 493-2010 水質(zhì)采樣樣品的保存與管理技術(shù)規(guī)定）保存，和污泥樣一起送回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測分析。其中，水樣的測定采用火焰原子吸收分光光度法（GB 7475-1987），底泥樣采用KI-MIBK萃取原子吸收分光光度法（GB/T 17141-1997）。

2.2 修復(fù)工藝與運(yùn)行 水體的污染治理采用化學(xué)沉淀法，其原理是在含重金屬廢水中加入混凝劑石灰，形成絮凝體，使重金屬共沉淀析出。該污染事件發(fā)生后，當(dāng)?shù)夭块T采取緊急措施，向湖泊中投放大量的生石灰[9]，在湖底形成4～8cm的石灰層，使污染的底泥與水體分開。一方面使湖水中的重金屬鎘形成沉淀析出，另一方面則改變湖水和底泥的pH，使之呈微堿性，抑制底泥中鎘的析出[10]。修復(fù)水體通過投放生石灰，湖泊水質(zhì)可以達(dá)到修復(fù)目標(biāo)。

修復(fù)河道底泥通過原位修復(fù)原理，通過出水閥控制出水流量，使湖泊水質(zhì)達(dá)到排水要求，同時緩慢降低底泥中鎘含量。底泥的治理通過穩(wěn)定化，改變污染底泥的物化性質(zhì)，減少污染區(qū)的釋放。具體通過投入改良劑、抑制劑，增加底泥有機(jī)質(zhì)、陽離子交換量和粘粒的含量，改變pH和電導(dǎo)率等理化性質(zhì)，使底泥中重金屬發(fā)生氧化、還原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，降低其生物有效性。

人工調(diào)整上游來水量和自身3個出水口的開關(guān)，控制每個月出水流量大體相同，步驟1：1～2月份，閘閥1打開，閘閥2、閘閥3關(guān)閉。步驟2：3～4月份，閘閥1關(guān)閉，閘閥2打開，閘閥3關(guān)閉。步驟3：5～6月份，閘閥1關(guān)閉，閘閥2關(guān)閉，閘閥3打開。

3 結(jié)果與分析

3.2 水體修復(fù) 經(jīng)應(yīng)急處理后按照修復(fù)流程進(jìn)行調(diào)水引流修復(fù)。圖3所示為連續(xù)6個月的修復(fù)期內(nèi)的每月的鎘濃度監(jiān)測結(jié)果。從圖3可以看出，隨著修復(fù)時間的推移，各檢測點(diǎn)水體中鎘濃度均有所下降。監(jiān)測點(diǎn)3修復(fù)效果最明顯，水體中鎘濃度由第1個月末的9.8μg/L降低為第6個月的4.4μg/L。其修復(fù)效益監(jiān)測點(diǎn)依次3、5、1、4、6、2。圖3中虛線為國家Ⅲ類水鎘的標(biāo)準(zhǔn)限值為5.0μg/L，可以看出，經(jīng)3個月修復(fù)，有一半的監(jiān)測點(diǎn)鎘濃度在國家限定值以下，其中監(jiān)測點(diǎn)2距離污染源較遠(yuǎn)，初始鎘濃度較低，因而在修復(fù)初級即達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；經(jīng)5個月修復(fù)全部監(jiān)測點(diǎn)鎘濃度在國家限定值以下，表面湖泊水體鎘濃度已基本達(dá)到國家限值要求。結(jié)果表明，使用調(diào)水引流修復(fù)小型湖泊重金屬鎘污染效果明顯，具有一定的可行性。

3.3 底泥修復(fù) 對湖泊調(diào)水引流修復(fù)前污泥中鎘濃度進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果如圖4所示。從圖4檢測結(jié)果可知，該湖泊底泥的污染主要集中在0～5cm的表層，其中湖泊的緩沖沉積區(qū)的3、4號監(jiān)測點(diǎn)污染較為嚴(yán)重，分別達(dá)到19.29mg/kg，21.46mg/kg；5～10cm的中層底泥的鎘含量在1.59～4.08mg/kg，遠(yuǎn)高于土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-1995）中Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)0.6mg/kg；深度大于10cm的下層底泥的鎘含量相對一致，處于0.96～1.67mg/kg。因此，該湖泊底泥中重金屬污染較為嚴(yán)重，急需對其進(jìn)行修復(fù)全部進(jìn)過調(diào)水引流修復(fù)，以減少重金屬污染對水中動植物及周邊人類生活生產(chǎn)產(chǎn)生的影響。

根據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-1995），該湖泊中的底泥為Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，鎘含量為0.60mg/kg。采用對湖泊調(diào)水引流修復(fù)，底泥中鎘含量都有不同程度的降低，結(jié)果如圖5所示。經(jīng)過湖水沖擊，底泥中鎘能得到良好的自凈作用。從圖5可以看出，表層底泥的鎘修復(fù)效果最為明顯，而中層和下層底泥中鎘也有不同程度的修復(fù)效果，湖泊底泥鎘平均含量降為0.60mg/kg以下。由此得出，在湖水沖擊下這說明調(diào)水引流修復(fù)方法對修復(fù)湖泊中底泥污染有顯著效果。

4 結(jié)論

通過對小型湖泊重金屬污染采用應(yīng)急處理后再利用環(huán)境調(diào)水法修復(fù)小型湖泊重金屬污染進(jìn)行研究，結(jié)果表明：（1）通過向受污染水體中噴灑生石灰進(jìn)行應(yīng)急處理，處理前后重金屬鎘含量變化明顯后，水體中鎘含量會明顯減少；（2）通過調(diào)水修復(fù)后水體中鎘濃度達(dá)到國家III類標(biāo)準(zhǔn)，表明使用調(diào)水引流修復(fù)小型湖泊水體中重金屬鎘污染效果明顯，具有一定的可行性；（3）底泥中鎘重金屬經(jīng)修復(fù)后也大幅度減少，說明調(diào)水引流修復(fù)方法對修復(fù)湖泊中底泥污染有顯著效果。該應(yīng)急處理與修復(fù)方法對緊急情況下處理修復(fù)小型湖泊重金屬污染具有重要意義，為同類應(yīng)急事件的修復(fù)治理提供重要依據(jù)與經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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[5]Wei Shuhe，Li Yunmei，Zhou Qixing，et，al.Effect of fertilizer amendments on phytoremediation of Cd-contaminated soil by a newly discovered hyperaccumulator Solanum nigrum L[J].Journal of Hazardous Materials，2010，176（1-3）：269-273.

[6]Sun Yuebing，Zhou Qixing，Diao Chunyan.Effects of cadmium and arsenic on growth and metal accumulation of Cd-hyperaccumulator Solanum nigrum L[J].Bioresource Technology，2008，99（5）：1103-1110.

[7]Sun Yuebing，Zhou Qixing，Wang Lin，et al.Cadmium tolerance and accumulation characteristics of Bidens pilosa L.as a potential Cd-hyperaccumulator[J].Journal of Hazardous Materials，2009，161（2-3）：808-814.

[8]Joonki Y，Cao Xinde，Zhou Qingxing，et al.Accumulationof Pb，Cu，and Zn in native plants growing on a contaminated Florida site[J].Science of The Total Environment，2006，368（2-3）：456-464.

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2 修復(fù)研究

2.1 樣品采集與分析 因?yàn)槭录l(fā)生后對該湖泊及周邊的污染情況尚不明確，所以需要先對該湖泊周邊的污染情況進(jìn)行檢測調(diào)查，分別對湖泊水和湖泊底泥進(jìn)行分析比對研究。湖泊水和湖泊底泥的檢測分析：底泥受污染程度差異可能較大，同時其污染情況受水流向影響較大，所以分別在3個出水口的左右兩側(cè)各設(shè)一采樣點(diǎn)。在3個出水口的兩側(cè)分別采集水樣，同時為了初步了解污泥污染隨深度的影響，對每個采樣地點(diǎn)的采樣，分別采取表層0～5cm泥樣、中層8～13cm泥樣以及底層16～21cm泥樣，作為上、中、下泥樣的樣品。采樣完畢后，各采樣點(diǎn)1L水樣中加入10mL濃HNO3（HJ 493-2010 水質(zhì)采樣樣品的保存與管理技術(shù)規(guī)定）保存，和污泥樣一起送回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測分析。其中，水樣的測定采用火焰原子吸收分光光度法（GB 7475-1987），底泥樣采用KI-MIBK萃取原子吸收分光光度法（GB/T 17141-1997）。

2.2 修復(fù)工藝與運(yùn)行 水體的污染治理采用化學(xué)沉淀法，其原理是在含重金屬廢水中加入混凝劑石灰，形成絮凝體，使重金屬共沉淀析出。該污染事件發(fā)生后，當(dāng)?shù)夭块T采取緊急措施，向湖泊中投放大量的生石灰[9]，在湖底形成4～8cm的石灰層，使污染的底泥與水體分開。一方面使湖水中的重金屬鎘形成沉淀析出，另一方面則改變湖水和底泥的pH，使之呈微堿性，抑制底泥中鎘的析出[10]。修復(fù)水體通過投放生石灰，湖泊水質(zhì)可以達(dá)到修復(fù)目標(biāo)。

修復(fù)河道底泥通過原位修復(fù)原理，通過出水閥控制出水流量，使湖泊水質(zhì)達(dá)到排水要求，同時緩慢降低底泥中鎘含量。底泥的治理通過穩(wěn)定化，改變污染底泥的物化性質(zhì)，減少污染區(qū)的釋放。具體通過投入改良劑、抑制劑，增加底泥有機(jī)質(zhì)、陽離子交換量和粘粒的含量，改變pH和電導(dǎo)率等理化性質(zhì)，使底泥中重金屬發(fā)生氧化、還原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，降低其生物有效性。

人工調(diào)整上游來水量和自身3個出水口的開關(guān)，控制每個月出水流量大體相同，步驟1：1～2月份，閘閥1打開，閘閥2、閘閥3關(guān)閉。步驟2：3～4月份，閘閥1關(guān)閉，閘閥2打開，閘閥3關(guān)閉。步驟3：5～6月份，閘閥1關(guān)閉，閘閥2關(guān)閉，閘閥3打開。

3 結(jié)果與分析

3.2 水體修復(fù) 經(jīng)應(yīng)急處理后按照修復(fù)流程進(jìn)行調(diào)水引流修復(fù)。圖3所示為連續(xù)6個月的修復(fù)期內(nèi)的每月的鎘濃度監(jiān)測結(jié)果。從圖3可以看出，隨著修復(fù)時間的推移，各檢測點(diǎn)水體中鎘濃度均有所下降。監(jiān)測點(diǎn)3修復(fù)效果最明顯，水體中鎘濃度由第1個月末的9.8μg/L降低為第6個月的4.4μg/L。其修復(fù)效益監(jiān)測點(diǎn)依次3、5、1、4、6、2。圖3中虛線為國家Ⅲ類水鎘的標(biāo)準(zhǔn)限值為5.0μg/L，可以看出，經(jīng)3個月修復(fù)，有一半的監(jiān)測點(diǎn)鎘濃度在國家限定值以下，其中監(jiān)測點(diǎn)2距離污染源較遠(yuǎn)，初始鎘濃度較低，因而在修復(fù)初級即達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；經(jīng)5個月修復(fù)全部監(jiān)測點(diǎn)鎘濃度在國家限定值以下，表面湖泊水體鎘濃度已基本達(dá)到國家限值要求。結(jié)果表明，使用調(diào)水引流修復(fù)小型湖泊重金屬鎘污染效果明顯，具有一定的可行性。

3.3 底泥修復(fù) 對湖泊調(diào)水引流修復(fù)前污泥中鎘濃度進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果如圖4所示。從圖4檢測結(jié)果可知，該湖泊底泥的污染主要集中在0～5cm的表層，其中湖泊的緩沖沉積區(qū)的3、4號監(jiān)測點(diǎn)污染較為嚴(yán)重，分別達(dá)到19.29mg/kg，21.46mg/kg；5～10cm的中層底泥的鎘含量在1.59～4.08mg/kg，遠(yuǎn)高于土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-1995）中Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)0.6mg/kg；深度大于10cm的下層底泥的鎘含量相對一致，處于0.96～1.67mg/kg。因此，該湖泊底泥中重金屬污染較為嚴(yán)重，急需對其進(jìn)行修復(fù)全部進(jìn)過調(diào)水引流修復(fù)，以減少重金屬污染對水中動植物及周邊人類生活生產(chǎn)產(chǎn)生的影響。

根據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-1995），該湖泊中的底泥為Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，鎘含量為0.60mg/kg。采用對湖泊調(diào)水引流修復(fù)，底泥中鎘含量都有不同程度的降低，結(jié)果如圖5所示。經(jīng)過湖水沖擊，底泥中鎘能得到良好的自凈作用。從圖5可以看出，表層底泥的鎘修復(fù)效果最為明顯，而中層和下層底泥中鎘也有不同程度的修復(fù)效果，湖泊底泥鎘平均含量降為0.60mg/kg以下。由此得出，在湖水沖擊下這說明調(diào)水引流修復(fù)方法對修復(fù)湖泊中底泥污染有顯著效果。

4 結(jié)論

通過對小型湖泊重金屬污染采用應(yīng)急處理后再利用環(huán)境調(diào)水法修復(fù)小型湖泊重金屬污染進(jìn)行研究，結(jié)果表明：（1）通過向受污染水體中噴灑生石灰進(jìn)行應(yīng)急處理，處理前后重金屬鎘含量變化明顯后，水體中鎘含量會明顯減少；（2）通過調(diào)水修復(fù)后水體中鎘濃度達(dá)到國家III類標(biāo)準(zhǔn)，表明使用調(diào)水引流修復(fù)小型湖泊水體中重金屬鎘污染效果明顯，具有一定的可行性；（3）底泥中鎘重金屬經(jīng)修復(fù)后也大幅度減少，說明調(diào)水引流修復(fù)方法對修復(fù)湖泊中底泥污染有顯著效果。該應(yīng)急處理與修復(fù)方法對緊急情況下處理修復(fù)小型湖泊重金屬污染具有重要意義，為同類應(yīng)急事件的修復(fù)治理提供重要依據(jù)與經(jīng)驗(yàn)。

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