黄骅港疏浚土处理现状及资源化利用的探讨

温春鹏，刘 涛，张书庄，侯志强

(交通运输部天津水运工程科学研究所 港口水工建筑技术国家工程实验室 工程泥沙交通行业重点实验室， 天津 300456)

中国沿海地区主要有环渤海、长三角、东南沿海、珠三角和西南沿海5大港口群，每个港口群由若干个港口组成。其中绝大部分港口开挖了人工航道，沿海航道养护里程超过了1万km。每年由于养护航道而产生的疏浚土数量巨大，并且主要分布在环渤海、长三角和珠三角，据不完全统计，仅渤海湾每年约有0.8亿m3维护性疏浚土，长江口每年约有0.5亿m3维护性疏浚土，珠三角近0.2亿m3疏浚土。长期以来我国沿海港口疏浚土除吹填造陆外，其他基本采取水下抛弃的处理方式，不但给海洋环境带来影响，也造成资源浪费。如果对疏浚土进行合理的资源化利用，不仅可减轻对海洋环境造成的影响，还能增加大量的资源，为国民经济的可持续发展做出贡献。因此，科学地研究疏浚土的资源化利用，为疏浚土综合利用寻求对策，符合绿色发展、可持续发展的要求，具有十分重要的意义。

本文以黄骅港区域环境为论证背景，通过相关调研和试验，分析了疏浚抛泥对海洋环境的影响和疏浚土的利用价值，以期为疏浚土的绿色长远处置提供参考。

1 疏浚土资源化利用的概念

疏浚土是港口、航道以及河口在建设以及后期维护过程中水下挖掘出的沉积物，主要包括泥、沙、石块以及有机物和生物残体等物质。随着经济的大力发展以及港口的大规模开发建设，疏浚土的体量逐年增加，由于其体量巨大、含水率较高、组成成分也较为复杂，如果处置不当会对海洋环境产生一定的影响，因此，对疏浚土的处理和处置就成了各个港口普遍关注的问题。

所谓“疏浚土资源化利用”就是将疏浚土作为一种可以利用的资源，而非简单地将其外抛处置。采取一定的方法和措施对疏浚土进行处理，使其转变为可以再利用的资源，包括土地资源、建筑材料、填方材料等[1]，不仅可以排除港口工程建设中的障碍，还可以有效减少外抛对环境的污染以及资源的浪费，从而产生直接或间接的经济效益。

2 国内外疏浚土利用现状分析

(1)国外疏浚土利用现状。

国外对疏浚土资源化利用的研究起步相对较早，开展了大量卓有成效的工作，并且也获得了很好的应用效果，也形成了一套较为成熟的实施体系，保证了疏浚土能够科学、合理、有效地利用。

从国外疏浚土利用的情况来看，其疏浚土的利用率非常之高，美国[2]产生的疏浚土大约2亿m3/a，利用率约80%；日本[3]产生的疏浚土约2 000万m3/a，利用率约95%；英国[4]产生的疏浚土在3 000～4 000万m3/a，利用率约65%。

在疏浚土的利用方式方面，国外呈多样化、综合化发展，概括起来有两个大方向[2-5]：一是工程型综合利用，如吹填造陆；航道、水道治理工程中用作加固两侧堤坝；露天矿和海底坑洞的回填；建筑及工业用土等。二是生态综合利用，国外很多城市建设用土、生态恢复用土即采用疏浚土。疏浚土能够帮助湿地、公园等生态环境的快速建立、恢复与发展，海滩养护中疏浚土可起的作用及利用率也很高。

在国外，疏浚土被认为是一种资源而不是废弃物，其适当地处置和再利用对于海洋资源的保护至关重要。因此，在疏浚土管理方面欧洲、美国、日本等主要发达国家基本已形成了完善的疏浚土利用的体制机制和政策法规[2-5]。如美国疏浚土处理有专门的国家疏浚小组、地方疏浚小组协调管理机构，设有专门机构和实验室进行研究；日本由国土交通省统一管理疏浚物的处置；英国有MFA、SERAD、DOENI等清晰简单的管理机构，由HRWallingford和Cefas等机构进行研究和评估；法国由DRIRE负责疏浚土处置管理，且管理相对清晰简单。

另外，在技术标准和研究方面，国外早已形成了从管理、设计、科研到施工的完整技术体系，保证了疏浚土能合理、科学、有效地利用。美国早在20世纪80年代就编制了《疏浚与疏浚物处置工程师手册》、《疏浚物的有益利用》等技术指南；日本则推出了《环保疏浚、疏浚土回填和脱水等技术研究》、《疏浚土有益利用和海洋处置技术指南》等指导手册；英国有《疏浚物有益利用指南》等技术手册。

总的来说，国外对疏浚土资源化的利用已深入人心，并且通过相关法规政策以及技术标准的制定，使疏浚土得到了充分、科学合理的利用。

(2)国内疏浚土利用现状。

我国海岸线长达1.8万km，但可作为港口建设的深水岸线相对较少，大多需要进行人工开挖来建设深水港口和航道，因此，疏浚行业在我国发展迅速，疏浚力量和技术均处于国际先进水平，但是在对疏浚土的资源化利用方面起步较晚。近年来随着国内学者不断学习国外经验和技术，国内对于疏浚土的利用也开拓了新领域。针对疏浚土的海洋倾倒对海洋环境产生的不利影响，国内大量学者对疏浚土的资源化利用进行了讨论，张旭东等人提出了填海造陆技术、淤泥固化处理技术和淤泥轻量化处理技术，用于填海造陆和建筑材料，解决了部分沿海疏浚土处理和海洋倾倒产生的环境问题[7]；张和庆等人提出了利用煅烧的方法通过高温作用将疏浚土转化为建筑材料、陶瓷的原料，实现疏浚土的再生资源化[8]；朱伟等人通过试验提出了对疏浚土进行一定的物理化学处理后用作工程填方材料的方法，分析了疏浚土处理技术的工艺和方法[9]。

总结我国疏浚土目前的利用方式，大部分被利用的疏浚土还主要是用来吹填造陆[1,6]，其余部分疏浚土可通过物理方法、化学方法和热处理方法对其进行处理转化成建筑材料等，从而实现疏浚土的资源化利用，但其产量相对较少。目前随着海洋环境保护的逐渐严格和围海项目的暂停，作为围海造陆的利用方式将受到极大影响，使得我国对疏浚及疏浚土的资源化利用也遇到了一定难题。

3 黄骅港海域疏浚土处理存在的问题

目前来说，对于黄骅港疏浚土处理和利用，现有的方式主要有两种，一是吹填造陆，二是水下抛弃。而随着国家相关政策的出台以及对环境保护的高度重视，现有的处理方式将会与其产生一定的矛盾。

(1)疏浚土体量巨大。

目前，黄骅港地区有两条航道(神华航道和综合港航道[10-11])同时运行，每年产生的疏浚量约4 000万m3，对于这些疏浚土的处置均是采用海洋倾倒的方式，航道自建成至今曾先后使用了E区、F区、C1区、A区和M区5个抛泥区。E抛泥区为黄骅港一期工程建设期间临时倾倒区，2004年已完成倾倒量关闭；F抛泥区2006年2月后停止使用；C1抛泥区2012年11月停止使用；A区为综合港区临时抛泥区2014年7月停止使用；M抛泥区2017年1月停止使用；现正启用新抛泥区(M抛泥区西侧)。天津港航道自建成至今也向深水区倾倒了大量疏浚弃土，曾先后使用了A区、B区和C区3个抛泥区。渤海湾先后使用的主要抛泥区位置如图1所示。

图1 渤海湾抛泥区位置示意Fig.1 Location of mud-dumping ground in Bohai Bay

(2)对海洋环境造成影响。

目前渤海湾内在建、已建和拟建人工航道10余条，是我国乃至世界上人工航道最密集的海湾，航道建设和维护过程中每年存在约0.8亿m3疏浚土进行水抛处理，严重加剧了海洋环境恶化。长期的疏浚抛泥使海底地貌产生了巨大变化，根据水深测图比较(如图2所示)，黄骅港海域-10 m等深线已经外推5 km以上。黄骅港停用的4个抛泥区中已有2个扩散殆尽，其余2个区域的泥沙也呈明显扩散趋势，扩散泥沙又与航道形成交叉，重新回到了航道淤积，这些泥沙长期处于一种“挖—抛—回—再挖—再抛—再回”的恶性循环中。

大量疏浚物倾倒进入海洋倾倒区，扰乱了水体分层，海水中悬浮物质的浓度增加，改变海底地形地貌，不仅影响了倾倒区的水深，同时，疏浚土中部分污染物的溶出对海水水质也会产生一定的影响，疏浚土的倾倒活动将会改变浮游生物和底栖生物的生存环境，导致减产或死亡，严重时会导致生物种类的减少；此外，有毒(害)物质扩散，并在生物体内的积累，对生物本身及食物链上一级生物产生毒害作用。

图2 渤海湾内水深变化情况Fig.2 Variation of water depth in Bohai Bay

(3)与相关政策产生矛盾。

2017年5月18日国家海洋局发布的《国家海洋局关于进一步加强渤海生态环境保护工作的意见》中第三条“加强海洋空间资源利用管控”中明确规定：“暂停选划临时性海洋倾倒区，启动倾倒区规划编制，按照科学合理经济安全的原则，调整完善海洋倾倒区布局”和“暂停受理、审核渤海内围填海项目，暂停受理、审批渤海内区域用海规划，暂停安排渤海内的年度围填海计划指标，稳妥处理好政策衔接问题”。这条规定出台后，在渤海湾内不仅不能再利用吹填区容纳疏浚土，而且现有临时抛泥区到期后疏浚土也将无处可抛，疏浚土必须另谋去处，但疏浚土何去何从国家尚无其他指导意见。港口可持续发展必须保护环境，但维护航道畅通必须疏浚挖泥，疏浚土的处理与利用已经成为港口发展与环境保护政策的现实矛盾问题。因此，必须突破传统的处理方式，寻求疏浚土出路的新举措、新方法，走绿色环保可持续发展的道路。

4 黄骅港疏浚土资源化利用可行性探讨

港口的运营给沿海地区带来了巨大的经济效益，而疏浚土作为制约港口发展的重要因素，无论是吹填造陆还是外海倾倒都会存在一定的问题，处理不当会对海洋环境和生态造成一定影响，因此，迫切需要寻求一种可行的、经济的、具有应用价值的方法将其资源化利用。

(1)疏浚土资源化利用有例可循。

前面提到，国际上对于疏浚土的利用有完整的技术链条和规范，同时我国学者也针对疏浚土的资源化利用开展了大量实质性的研究工作，这些经验和技术可以为渤海湾的疏浚土长期利用提供借鉴。

(2)疏浚土的理化特性。

疏浚土中含有丰富的氮、磷及有机物等[12]，养分含量相对较高，但其中也包含有大量重金属等污染物，如果处置不当，易造成土壤及地下水源的污染，在疏浚土的处置与利用中首先要测定其理化特性，这对于疏浚土利用方式的选择起到了重要作用。

①物理特性：疏浚土的物理特性的指标主要包括颗粒级配、重度、孔隙率、渗透性以及保水性等。疏浚土土质类别主要有砂、粉砂、淤泥、粘土等，土粒级配是影响疏浚土特性的主要因素，不同级配的疏浚土采用的利用方式有所不同。

②化学特性：疏浚土的化学特性包括其元素组成及含量是影响泥沙性质的重要指标，对于确定疏浚土利用方式的适宜性起到了决定因素。为了更好地掌握黄骅港地区疏浚土的性质，对该区域的样品进行了试验分析，从分析情况来看，黄骅港海域的沉积物质量状况良好，有害物质极少，所有沉积物样品中的有机碳、硫化物、油类、铜、铅、锌、镉、铬、汞、砷、HCHs、DDTs、PCBs含量均符合国家一类海洋沉积物质量标准，这种状态的沉积物在厘清无机物、有机物及重金属等无害化处理后，简单处理可直接上陆使用。

(3)减少对海洋环境影响。

渤海湾港口多年疏浚抛泥已经对环境产生较大影响，影响已经体现在水文、地貌、沉积物环境以及生态环境等多个方面。疏浚土上陆后，可以大量减少直接入海倾倒的泥沙，减少对海洋环境的不利影响。疏浚土在上陆利用前，根据需求进行无害化处理，处理方式目前国外已有成功案例可寻，对黄骅港航道回淤土特性的大量调查和分析表明，回淤土经扰动再沉淀后具有较好的密实性，经科学处理后完全可以被利用，且不会对环境造成负面影响。

(4)可解决用土需求。

目前，黄骅港港区仍在发展阶段，陆域仍有大量用土需求，其陆域及陆地吹填高程尚未达到规划及设计要求，按目前实际情况估算，仍有超过1亿立方的用土需求，除此以外，渤海湾多年来的建设造成沿海陆地坑壑遍布，大量缺土，仅渤海新区沿海一带，平均陆地高程只有5 m，因长年取土沿海岸已经形成数以百计的巨型深坑，且情况仍在加剧，经初步估算将这些巨型深坑生态恢复至原地貌约需2.4亿m3土，按黄骅港每年可供4 000万m3上陆土计，约需8 a的疏浚土量，同时，渤海新区正在大规模的开发建设当中，建设用地多为沿海滩涂、盐池和虾池，建设回填用土量也将是非常可观的，由此可见，作为建设回填土是黄骅港地区疏浚土资源化利用的一个重要方向。

我国经济建设正处于高速发展阶段，沿海及内陆各城市的工程建设项目如火如荼，这也就为建材行业带来了发展机遇，也为大批新型材料的出现和应用提供了条件。在建材中消耗量最大的主要有砖瓦、水泥等，这些材料主要是消耗粘土资源，不断地开采会对农田和耕地造成一定的破坏，而疏浚弃土中的主要成分和组成与其有较大相似之处，因此，可以通过适当的处理方式[13]替换现有建材产品，包括陶粒、水泥、砖瓦等。

疏浚土除可作为建设回填用土、新型建材外，还可以利用其改善生态环境，包括利用疏浚土建设人工湿地、公园景区等。总的来说，多种多样的用途、广阔的腹地空间，既解决了上陆疏浚土的长期利用问题，也可使疏浚土生态化、资源化利用具有可持续性。

(5)对社会和经济发展有益。

生态文明建设已纳入党中央“五位一体”总体布局和“四个全面”战略布局，要求把生态环境保护放在更加突出位置，用最严格的制度保护生态环境。对于经济效益影响主要体现在四个方面：一是在改善海洋环境的同时可减少海床活跃泥沙量，持续减轻港口航道淤积；二是科学合理的处置区可减少疏浚土运距、降低疏浚费用；三是疏浚土上陆利用将减少大量的环境治理投入；四是疏浚土无害化处理是增加的成本投入环节，但经处理的疏浚土已变废为宝，作为土方资源可有多种方式被利用，形成新的经济价值。

(6)黄骅港疏浚土处置处理方案探讨。

黄骅港两航道每年所产生的疏浚土体量巨大，若直接上陆势必要占用较大空间，而目前港口附近并无可利用土地供疏浚土存储，另外，考虑到该港口的疏浚施工工艺及疏浚土的特性，在海上设置集中存储区进行中转处置就成为了最为合理可行的方案。通过对黄骅港疏浚方量的调查预测、处置区位置的选划、中转周期的分析、处置区体量研究等大量工作，可在黄骅港综合港区航道与煤炭港区航道之间-6～-7 m水深之间设置约8.5 km2的永久性疏浚土处置区，该处置区可分为8个储泥区，单个容量约为1 500万 m3，总容量约为1.2亿 m3，循环使用，最短周转周期为3 a，将航道产生的疏浚弃土吹填至该区域，经过适当处理后上岸进行下一步的综合利用。纳泥区可采用出水堤作为围堰，纳泥区悬沙扩散影响范围受溢流源强控制，溢流源强降低后，其影响程度及范围明显下降。因此，只要合理布局纳泥区内部构造，严格控制溢流强度，可使纳泥影响降到最低。

通过设置纳泥区可减少外抛疏浚土方量，减少对周围海洋环境造成的影响程度，在纳泥区中通过合理的处置之后，疏浚弃土可被合理的利用起来，从而实现疏浚土资源化利用的目的。

5 结语

随着国家对港口绿色发展、可持续发展、环境保护等政策的实施，“疏浚泥是一种具有利用价值的资源”的观点逐渐被社会各界所认可，对疏浚泥的资源化利用的相关研究也取得了一定成果。本文以黄骅港为背景，着眼于疏浚土资源化利用这个研究领域，分析了我国疏浚土利用现状以及处理过程中所存在的问题，同时从技术、政策、环境以及社会经济效益等方面论证了在黄骅港海域疏浚土资源化利用既有利于海洋生态环境的保护、保证港口的正常运营，同时也有利于黄骅港区域经济的稳定、持续发展，因此具有很强的可行性和前瞻意义。