試論基于生態(tài)保護(hù)及后續(xù)生態(tài)修復(fù)的新型環(huán)保疏浚關(guān)鍵問題

馬金彬

摘 要：文章根據(jù)新型環(huán)保疏浚工程理念，對該工程的定義、工藝以及應(yīng)用條件進(jìn)行分析，并針對評定指標(biāo)、疏浚設(shè)備選擇、生態(tài)因子篩選以及生境構(gòu)建等方面，對新型環(huán)保疏浚的要點進(jìn)行研究，通過實驗分析的方式闡述不同疏浚設(shè)備的工作效果，為生態(tài)修復(fù)與保護(hù)提供科學(xué)有效的解決方案。

關(guān)鍵詞：生態(tài)保護(hù)；生態(tài)修復(fù)；環(huán)保疏浚

中圖分類號：X524 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）20-0057-02

Abstract： According to the concept of the new environmental protection dredging project， this paper analyzes the definition， technology and application conditions of the project， and aims at the evaluation index， the selection of dredging equipment， the selection of ecological factors and the construction of habitat. The main points of new environmental protection dredging are studied， and the working effects of different dredging equipment are expounded by means of experimental analysis， so as to provide a scientific and effective solution for ecological restoration and protection.

Keywords： ecological protection； ecological restoration； environmental dredging

引言

與普通工程相比，環(huán)保疏浚是在環(huán)保理念的指導(dǎo)下展開，對底泥污染物進(jìn)行去除，使水環(huán)境各項指標(biāo)得以改善?，F(xiàn)階段，生態(tài)清淤工程將去除污染物、抑制污染物再生為主要目標(biāo)，忽視對生態(tài)問題起因的挖掘與生態(tài)保護(hù)，急需開展環(huán)保疏浚相關(guān)問題研究，為生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工作提供必要支持。

1 新型環(huán)保疏浚工程的理念

1.1 定義

環(huán)保疏浚是指利用人工、機械等措施將污染底泥去除，使污染物釋放通量風(fēng)險降低，并對污染后的底泥進(jìn)行妥善處置，在河流、湖泊水污染治理中得到廣泛應(yīng)用。環(huán)保疏浚是在污染江河湖海水質(zhì)受到污染后，采用物理技術(shù)降低底泥中的有害物質(zhì)、重金屬、營養(yǎng)鹽等含量，降低和抑制底泥生態(tài)風(fēng)險的產(chǎn)生，對浚后底泥進(jìn)行安全處置。

1.2 工藝定位

疏浚工藝屬于河流、湖泊水質(zhì)治理中的重要內(nèi)容，同時也是生態(tài)工程的關(guān)鍵內(nèi)容，是水污染治理的重要手段。在疏浚方案制定中，主要目標(biāo)在于改善被污染水域的各項指標(biāo)，將控制外源、生態(tài)修復(fù)、流域管理三者緊密結(jié)合，強化對生態(tài)理念與二次污染防治的設(shè)計，將環(huán)保疏浚與沉水植物恢復(fù)、堤岸建設(shè)等工程緊密的結(jié)合起來，在生態(tài)修復(fù)與改善工程中發(fā)揮更大的作用。

1.3 應(yīng)用條件

環(huán)保疏浚主要面向底泥中污染率較高的水域，如城市排水、污染河流入湖口、礦山廢渣排放區(qū)等等。通常情況下，污染底泥散發(fā)著惡臭，含有較高的氮、磷、重金屬等有害物質(zhì)，由于界面處于缺氧狀態(tài)，生物種類數(shù)量受到較大影響，存在的少許生物中以耐污種為主。環(huán)保疏浚工程適用于以下條件，一是河流外源應(yīng)得到有效控制與治理，否則難以確保疏浚效果的延續(xù)，同時也很難使水質(zhì)得以改善，疏浚目標(biāo)也無法達(dá)成；二是堅持局部重點疏挖原則，先在水源地水口處、風(fēng)景區(qū)等對生態(tài)系統(tǒng)污染較大的區(qū)域進(jìn)行疏浚；三是在環(huán)保疏浚實施過程中，應(yīng)與生態(tài)重建結(jié)合起來，使其達(dá)到更為理想的效果[1]。

2 基于生態(tài)保護(hù)與修復(fù)的環(huán)保疏浚要點分析

2.1 評定指標(biāo)

疏浚效果的判定是按照疏浚目標(biāo)完成情況進(jìn)行衡量，包括積極效果與負(fù)面影響兩個方面，其中積極效果主要體現(xiàn)在污染物的有效去除、防洪調(diào)蓄容量增加等，但在疏浚過程中也可能對生態(tài)環(huán)境造成二次傷害。在短時間內(nèi)無法實施污染源截斷的基礎(chǔ)上，環(huán)保疏浚只能當(dāng)成一種應(yīng)急手段，要想保障水質(zhì)的長期穩(wěn)定，則需要發(fā)揮水生態(tài)系統(tǒng)的承載與凈化功能，主要體現(xiàn)在疏浚后植被的面積。因此，在設(shè)計時便應(yīng)重點關(guān)注疏浚影響范圍，在工程完畢后，將疏浚前后生境變化情況進(jìn)行對比和考核，對生態(tài)受損處進(jìn)行修復(fù)，使生物的生長面積保持原樣即可。

2.2 不同疏浚設(shè)備對疏浚效果的影響

通過實驗探究的方式，對疏浚環(huán)境進(jìn)行模擬，分析普通鉸刀、加罩鉸刀、環(huán)保鉸刀、環(huán)保加罩鉸刀四種設(shè)備對污染物釋放的抑制作用以及對疏浚效果的影響。

2.2.1 實驗材料、設(shè)備與方法

主要的實驗材料為底泥、覆水、水楊酸、氫氧化鈉、硫酸銀、硝酸鉀、過硫酸鉀等；主要的設(shè)備為DR2800分光光度計、高壓滅菌鍋、DRB200快速消解器、超純水機等；實驗方法為：本實驗在水箱中進(jìn)行模擬實驗，將底泥與上覆水之間的比例設(shè)置為1：20，明確最優(yōu)設(shè)備參數(shù)后對疏浚參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，再分別開展疏浚試驗，采集疏浚48h內(nèi)各個時段的上覆水，對其進(jìn)行化學(xué)成分測定。采用普通鉸刀、加罩鉸刀、環(huán)保鉸刀、環(huán)保加罩鉸刀在疏浚模擬環(huán)境下，對污染物釋放量的影響進(jìn)行分析[2]。

2.2.2 水質(zhì)分析

本實驗中的TN主要采用數(shù)據(jù)測定法進(jìn)行水質(zhì)分析，首先選取10.00ml的水樣放入試劑瓶中，瓶容量為25ml，將5.0ml的堿性過硫酸鉀加入其中，用紗布和線繩將瓶口固定后，放置在120℃的高壓鍋中，加熱30min后取出，在常溫下冷卻，將1ml的鹽酸以1：9的比例稀釋成25ml，用比色皿進(jìn)行測量，利用轉(zhuǎn)換公式進(jìn)行計算后即可得出TN的數(shù)值；TP采用比色皿測定法，將25ml的水樣放入試管中，與4ml的過硫酸鉀一起搖勻，再用線繩綁扎固定后，在120℃的高溫狀態(tài)下加熱30min后，在常溫下冷卻，與2ml的鉬酸銨溶液混合后，放入比色皿中在700nm波長下進(jìn)行檢測；氨氮采用吸光度測量法測定，將水樣放置在10ml的量程之中，與1.00ml的水楊酸混合后再將2滴亞硝酸鐵氰化鈉融合，在顯色1h后在697nm波長下進(jìn)行測定。

2.2.3 實驗結(jié)果

采用優(yōu)質(zhì)的鋁鹽、鈣鹽鈍化劑作為鈍化藥劑，分別取4g/kg、64g/kg，在PAC鈍化劑下進(jìn)行實驗，實驗結(jié)果可知，將底泥摻入到鈍化劑中后，間隔7天的時間污染物釋放量趨于穩(wěn)定，此時正是開始疏浚模擬實驗，將不同數(shù)量的鈍化劑放入到實驗底泥中，底泥對污染物的鈍化反應(yīng)通常持續(xù)6-9天，本次實驗選擇7天作為二者接觸反應(yīng)時間。本文采用普通鉸刀、加罩鉸刀、環(huán)保鉸刀、環(huán)保加罩鉸刀在疏浚模擬環(huán)境下，對污染物釋放量的影響進(jìn)行分析。為探究PAC狀態(tài)下疏浚設(shè)備對污染物釋放規(guī)律，按照污染物的累計量，可采用以下公式對污染物的釋放速率進(jìn)行計算。

M=（Ri-Ri-1）/n

式中，M代表的是釋放速率；Ri代表的是第i次采樣時的累積釋放量；Ri-1代表的是第i-1次采樣時的累積釋放量；n代表的是兩次采樣間隔的時長。

實驗表明，在底泥疏浚過程中，環(huán)保加罩鉸刀在疏浚中對污染物累計釋放的抑制性最強，在使用過程中，鉸刀轉(zhuǎn)動對底泥的干擾性較低；在環(huán)保鉸刀使用時，由于其樣式為螺旋式，能夠使底泥與鉸刀間的接觸面積降到最低，盡可能減少疏浚擾動導(dǎo)致的底泥擴(kuò)散；在普通鉸刀使用時，與環(huán)保鉸刀相比螺旋較大，在底泥與鉸刀之間存在較大的夾角，當(dāng)與底泥相接觸后，二者之間的接觸面加大，對底泥產(chǎn)生較大干擾，使底泥擴(kuò)散的控制難度增加。在加罩鉸刀應(yīng)用時，在底泥擴(kuò)散控制方面具有較大優(yōu)勢，主要是二者間的接觸只有鉸刀的地面進(jìn)入底泥之中，使鉸刀擾動度大大降低。在環(huán)保疏浚時，在PAC的作用下使加罩鉸刀的優(yōu)越性得到充分發(fā)揮[3]。

2.3 生態(tài)因子篩選與生境構(gòu)建

2.3.1 生態(tài)優(yōu)控因子篩選

水生態(tài)凈化水質(zhì)與疏浚后生物生長范圍存在緊密關(guān)聯(lián)，對生態(tài)限制因子具有較大影響的便是外部生境，如水深、水質(zhì)、光照等等。從生物角度來看，在疏浚前后最大差異體現(xiàn)在水深與基地理化性質(zhì)方面，在條件不變的情況下，當(dāng)水深增加時，水下的光度將會不足，影響水下植物的恢復(fù)；對于淺水來說，水深的增加在很大程度上降低風(fēng)浪的擾動強度，使透明度增加。水下光照、水深、透明度之間存在較大反應(yīng)。在水體中，營養(yǎng)物的濃度將會發(fā)生改變，而疏浚能夠使這一變化得到緩解，因此對疏浚的限制力較弱；底質(zhì)在風(fēng)浪的作用下回阻礙懸浮，使其物化特征發(fā)生改變，進(jìn)而影響生物的生長與分布。可見，水深與底質(zhì)情況可對環(huán)保疏浚后生態(tài)修復(fù)產(chǎn)生影響，屬于優(yōu)控因子。

2.3.2 水深生境的構(gòu)建

生物與環(huán)境的發(fā)展具有協(xié)同性，尤其對于水生植物來說具有特定的生存條件。以太湖流域為例，該地挺水植物生長環(huán)境的最佳水深約為0.8m，沉水植物的水深約為2.0-2.5m，浮葉植物的最佳水深約為1.2m。因此，在對疏浚深度進(jìn)行判斷時，應(yīng)對水生植物適宜深度進(jìn)行分析，與區(qū)域地形、高程、水深等指標(biāo)相結(jié)合，使水下地形得以豐富，為生態(tài)系統(tǒng)凈化功能的發(fā)揮提供有力的條件。

2.3.3 基底質(zhì)地生境

對于不同的基底來說，在理化性質(zhì)方面有所不同，很可能對該領(lǐng)域內(nèi)生物的生長與棲息產(chǎn)生不同影響。對于營養(yǎng)鹽濃度較低的環(huán)境來說，底質(zhì)中存有的礦物元素、有機物、營養(yǎng)鹽均可促進(jìn)植物生長，但在濃度較高的環(huán)境中，底質(zhì)將不利于植物的生長。據(jù)調(diào)查，無論沉積物過軟，或者過硬，均會對植物生長帶來阻礙，當(dāng)營養(yǎng)鹽含量較高時，尤其是NH4+濃度，更容易對植物生長造成損傷。當(dāng)水深、疏浚深度、基底性質(zhì)無法全部滿足時，可采用以下處理方式：首先，使最大污染去除需求得以滿足，根據(jù)水深情況進(jìn)行回填；其次，與疏浚區(qū)域土壤性質(zhì)相結(jié)合，使疏浚深度降低，利用底泥中特有的適宜土層作為新基底；最后，盡可能的將污染物去除，使水質(zhì)情況得以改善，透明度提高，生態(tài)系統(tǒng)才可逐漸恢復(fù)，但是最好采用分期疏浚，為生態(tài)修復(fù)提供更加有力的條件與時間[4]。

3 結(jié)束語

綜上所述，水生生物對水下地形的依賴性較強，而河湖疏浚勢必會造成生境變化，需要對其進(jìn)行調(diào)整和改善。在生態(tài)保護(hù)方面，應(yīng)選擇科學(xué)選定評價指標(biāo)，選取合理的疏浚設(shè)備，采用清淤重塑生境的方式，通過創(chuàng)新疏浚提高環(huán)保價值，獲得最佳疏浚效果，同時也為疏浚規(guī)范的編制提供借鑒與參考作用。

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