排淡河底泥污染调查研究及治理对策

贡子尧

（江苏智盛环境科技有限公司，江苏 连云港市 222000）

为落实党中央、国务院决策部署，住房和城乡建设部、生态环境部、国家发展改革委、水利部印发《深入打好城市黑臭水体治理攻坚战实施方案》（建城〔2022〕29号）。《实施方案》明确了“十四五”时期，城市黑臭水体治理的重点任务和措施，提出了加快城市黑臭水体排查及方案制定、强化流域统筹治理、持续推进污染源头治理、系统开展水系治理等八项内容[1]。

与此同时，连云港经济技术开发区水体整治方案提出了“截”、“治”、“美”的三步实施方案，“截”即对区内入河污水进行截流，从源头上控制入河污染物，目前这一任务已基本完成。因排淡河多年未清淤疏浚，河道沉积物较多，底泥对河流水质可能产生影响，按照“开发区黑臭水体整治工作计划”，需开展排淡河底泥污染情况的调查和评估，根据评估结果确定是否需要开展清淤工程，也为下一步的“治”、“美”提供科学治理依据。

1 整治计划开展的必要性分析

排淡河属淮河流域蔷薇河水系，是人工开挖的用于景观、排洪的河流，上游接东盐河，在程圩处分流，于大浦河调尾工程的新城闸、排淡河的挡潮闸两条线路入海。汇水区域所处的特殊地理位置和自然条件决定了河道淤积现象长期存在，汇水区域属地势平坦地区，每遇大雨或暴雨，上游河道挟带泥沙迅速汇入平原河网，河水流速变缓，泥沙逐步沉积。在排淡河沿线污水截流管网未建成前，工业企业、居民生活排水直排入河，以及畜禽粪污、农田农药化肥等淋溶与冲刷入河，长期的污染积累构成内源污染。水体污染不仅通过生物氧化作用降低水体溶解氧，而且随着水流、水温、pH值的变化，大量有机污染物又重新释放，使上复水中重要理化指标如COD、总磷、总氮浓度升高，影响排淡河水体整治的成效[2]。

排淡河的底泥已成为影响水质的污染源之一，随着连云港经济技术开发区水体整治工作的不断深入，要进一步改善排淡河水质，仅靠截污和调水活水是不够的，开展河道清淤工程是进一步提升排淡河水质的措施之一。但清淤工程时间长，耗资巨大，为避免清淤工程的盲目性，有必要摸清排淡河不同河段底泥的实际污染状况及是否需要清淤疏浚，若需要则应按照轻重缓急、突出重点的原则，确定清淤河段起始点、清除淤泥层的深度、清淤方式等，并由此整理河道底泥本底调查数据，建立定期科学清淤的长效机制。

综上，在对排淡河底泥现状监测、调查、综合评估的基础上，有的放矢的进行科学、合理的清淤疏浚，并结合截污、调水活水及生态修复工程，可使整个开发区排淡河水体整治达到预期效果。因此开展排淡河底泥污染调查研究工作十分必要。

2 监测与分析

2.1 监测范围

按照全面性、代表性的原则，本次调查监测断面包含排淡河开发区段的上、中、下游，并考虑了沿河排污口、支岔河、排水沟以及城镇建成区分布情况，并在连云港市沭新渠上设置1处背景对照断面。

2.2 监测断面布设

按照上述思路，本次调查共设置9处监测断面，其中排淡河（程圩～经十五路桥）段布设5处、上、下游各布设3处、水质较好的沭新渠包庄桥附近布设背景对照断面1处，取样点布设情况见表1、图1。

表1 底泥污染调查监测断面布设情况表

图1 底泥污染调查监测断面布置图

2.3 取样点位布设

为更好地掌握河道底泥不同深度的污染状况，调查采用分层取样评价的方式，按照全面性、代表性原则，布设取样点位：

（1）在W1、W2、W5、W7、W8、W9每个断面设1条取样垂线，在河中处钻孔取样，每个钻孔分别取0～0.2 m（表层）、0.2～0.8 m（中层）、0.8～1.5 m（深层）共3层泥样。

（2）在W3、W4、W6每个断面设2条取样垂线，在河中及离岸边1～3 m处钻孔取样，每个钻孔分别取0～0.2 m（表层）、0.2～0.8 m（中层）、0.8～1.5 m（深层）共3层泥样。

2.4 确定监测项目

本次调查结合排淡河现状水质主要超标因子及其他常规、特征指标，合理确定监测项目，包括含水率、pH值、有机质、总氮、总磷、氨氮、硫化物、铅、铬、汞、镉、砷共12项，其中W3、W4、W6，3条取样垂线增加监测锌、铜、镍3项及表层增加监测有机氯农药、有机磷农药2项。

2.5 采样方法

行船至河面指定位置，使用圆柱形不锈钢底泥采集器进行分层采样工作。见图2。

图2 采样工作图

3 底泥特征与污染程度分析

3.1 底泥特征

根据各断面实际勘测结果可知，排淡河底泥分布不均匀，由于沿程排污、水流及河底高程的不同，上游河段底泥深度较小（60～80 cm）；而下游底泥深度较大，最深达120 cm（W3～W6断面）；大板跳闸定期提闸放水，附近底泥深度较小。

排淡河底泥垂直分布的主要特征表现为明显的2层层序结构：上层为混合层（黑色带有腐臭味的浮泥层）；中层、深层为富集层（深灰污染淤泥层）。混合层表现为黑色絮凝状，一般在0～30 cm处，泥质松散，有明显臭味，说明有机质、总氮等污染物含量较高；富集层主要为深灰色黏土泥层，一般在40～90 cm处，该层无明显异味，但是泥色也与正常的黄色自然泥层不同，说明也存在一定程度的污染。

3.2 底泥污染程度分析

3.2.1 常规指标

河流底泥长期积累的大量氮磷营养物质，对排淡河水体水质具有较大的潜在威胁，特别是夏季高温时，大量的营养盐会被释放进入水体引起二次污染。通过监测结果分析可知，排淡河底泥pH值的测值范围在7.1～7.6之间，为中性；有机质的测值范围在2.33%～8.43%之间；总氮的测值范围在400～8 413 mg/kg之间；总磷的测值范围在728～4 550 mg/kg之间；氨氮的测值范围在6.82～20.6 mg/kg之间；硫化物的测值范围在2.84～23.08 mg/kg之间，各断面有机质、总氮、总磷、氨氮和硫化物含量总体都较高，除了总磷，其余4个指标基本都超过背景对照断面底泥污染物含量，氮磷污染物中氨氮和总氮污染最严重，其次为总磷。

3.2.2 重金属指标

重金属对于上复水的可释放浓度极其微量，但是由于其具有环境持久性，难以生物降解，因此会对生态环境造成极大危害，因此，重金属也成为水环境治理中需要控制的重要污染物。通过监测结果分析可知，排淡河底泥铅的测值范围在37～72.2 mg/kg之间；铬的测值范围在39～179 mg/kg之间；汞的测值范围在0.018～0.092 mg/kg之间；镉的测值范围在0.02～0.87 mg/kg之间；砷的测值范围在6.4～16 mg/kg之间；铜的测值范围在31.5～54.7 mg/kg之间；锌的测值范围在88～147 mg/kg之间；镍的测值范围在40.7～65.6 mg/kg之间。

3.2.3 有机类农药指标

本次研究在排淡河沿程W3、W4、W6，3个断面增设了有机磷农药和有机氯农药指标，监测结果表明，3个断面有机磷农药和有机氯农药均未检出，说明排淡河底泥未受到有机磷和有机氯农药的污染。

3.3 底泥污染物垂向分布变化情况

本次研究在排淡河沿程设置的8处断面均为分层取样，能够较好反映排淡河的底泥沉积物垂向分布特征。本次监测取样共分为三层，实际取得样品深度为表层0～20 cm、中层20～70 cm、深层70～100 cm。

从柱状样分层特征可以看出，底泥中各层氮磷含量都明显偏高，氮磷含量在各深度层的分布特征相似，排淡河下游河段底泥中污染含量明显高于上游河段，即W4昆仑山路桥至W8大板跳闸河段各层淤泥污染相对严重。总体上各深度层底泥中有机质、硫化物和氮磷污染物含量均高于连云港市沭新渠背景对照断面底泥含量。

3.4 底泥污染物横向分布变化情况

本次研究选取了虎山后桥下游200 m处、昆仑山路桥和经十五路桥3个代表性断面，在河中及离岸边分别取样分析。监测结果表明，W3虎山后桥下游200 m处和W4昆仑山路桥均为河边污染程度大于河中，一方面是排污口大多数设在岸边，另一方面是因为岸边水体流速小，水体中污染物质容易沉降吸附于底泥中；W6经十五路桥为河中污染程度大于河边，可能与前期水利疏浚在岸边疏挖有关。

4 研究结论

（1）排淡河污染底泥中影响水质的污染物质主要为有机污染物和氮磷营养盐，重金属对上复水的可释放浓度极其微量，有机磷、有机氯类农药全线均未检出。

（2）由空间变化趋势分析可知，排淡河各断面从上游至下游，底泥常规指标污染程度总体呈加重趋势。从综合污染指数评价结果来看，排淡河各监测断面污染程度依次为W8大板跳闸＞W4昆仑山路桥＞W6经十五路桥＞W7小排淡河口下游50 m＞W5经八路北＞W1先锋路＞W2韩李河汇入口下游200 m处＞W3虎山后桥下游200 m处。从有机污染状况评价结果来看，W1先锋路～W6经十五路桥断面河段均为有机污染区域。

（3）从柱状样来看，基本上表层（0～20 cm）污染最严重，其中有机质含量分别为中层、深层的1.65、2倍；总磷含量分别为中层、深层的1.47、1.53倍；氨氮含量分别为中层、深层的1.21、1.59倍；硫化物含量分别为中层、深层的4.39、3.68倍；总氮含量则是表层、深层含量最高，中层次之，总体污染程度相当。

（4）从横向河边、河中对比来看，总体上河边污染程度大于河中。

（5）排淡河底泥受重金属污染程度一般，主要污染指标为镉和铬，其中W2断面受镉和铬影响严重，镉均值在W2韩李河汇入口下游200 m处含量超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（GB 15618-2018）》[3]中表1风险筛选值，是标准值的2.9倍；铬均值在W2韩李河汇入口下游200 m处含量接近标准风险筛选值；其余各指标含量较低。总体来说，排淡河底泥重金属污染情况尚可接受。

（6）综上，排淡河开发区段底泥中有机质、氮磷污染物和硫化物含量均超过或接近背景参照断面监测值，污染已十分严重，底泥淤积厚度也在80 cm以上。同时，底泥氮磷污染状况评价结果表明：排淡河全线为底泥受污染区；底泥有机污染状况评价结果表明：排淡河除大板跳闸，其余均为有机污染区。

5 对策建议

5.1 完成河道控源截污，控源截污是河道治理之根本

控制可能污染底泥的水污染物排放，需要继续推进开发区制定的排淡河截污导流工程，完成排污口封堵、管网建设等控源截污措施，完成该项任务后，才能着手清淤和生态修复工作。

5.2 开展河道清淤疏浚，清淤疏浚是河道治理之必需

相关部门应首先对河道进行适当的疏浚，清除河道内的垃圾、腐败水草，恢复河道的行洪和运输功能，变死水为活水；其次清除河底沉积的淤泥，消除内源性污染。目前排淡河底泥污染已十分严重，含有大量有机物、营养盐和耗氧物质，尤其是悬浮在河底的有机质、氮磷含量高的底泥表层。要恢复河道生态，河水中就不能长期缺氧，而要保证河水中有氧则必须及时清除大量耗氧的底泥[4]。但是，底泥也是水生生态系统非生物环境的重要组成部分，一味追求深度清淤，实际效果并不理想，如2012、2013年排淡河进行了部分河道的清淤，但是并没有减轻水体严重污染的现象。因此结合现有清淤技术及本次调查研究结论，清淤疏浚必须符合生态学原理，并尽可能不扰动水生生态，具体措施有：（1）采用清淤深度控制精度高、不伤及原生土、施工对水体扰动范围小的环保绞吸式清淤技术；（2）上岸的淤泥采用封闭式运输车运往指定的淤泥处置地点或单位；（3）现场余水可利用物理沉淀+化学混凝方法快速处理，避免污染严重的悬浮颗粒再次入河；（4）优先开展陇海铁路桥～驳盐河口，其次是韩李河口～陇海铁路桥段的底泥清淤处置工作；（5）具体清淤工作可结合水利部门河道防洪排涝的需要实施。

5.3 调水活水常态化，调水是河道治理之急需

调水不仅可以“减负”，也可以“增容”，所以在众多的治理措施中，调水的效果最为明显。鉴于排淡河平原河网现状，季节性黑臭主要出现在夏季干旱时，此时污染物质由于蒸发作用而成倍浓缩，水质急剧下降，这时最有效的手段就是调水，以保持生态水位和流量，增加水环境容量。

5.4 生态修复与景观营造，生态修复是河道治理之有效手段

疏浚清淤后，相关部门需合理选择岸线美化修整、植被恢复、两岸浅滩种植挺水植物和底栖植被构建（沉水植物或人工水草）等生态修复技术，恢复河道生态功能。同时加强河道沿岸绿化和滨水空间规划建设，营造良好的城市滨水空间，改善人居环境。

6 结语

本研究对连云港经济技术开发区排淡河底泥污染情况现状进行了监测，并对底泥厚度、形貌，底泥常规指标、重金属指标、有机类农药指标，底泥污染物垂向及横向分布变化情况等进行了详细的分析与评价，得出了（1）污染底泥中影响水质的污染物质主要为有机污染物和氮磷营养盐，重金属对上复水的可释放浓度极其微量，排淡河底泥未受到有机磷、有机氯农药污染；（2）从上游至下游，底泥常规指标污染程度总体呈加重趋势；（3）底泥污染程度基本上为表层（0～20 cm）污染最严重，其次为深层（80～110 cm）；（4）从横向对比来看，总体上河边污染程度大于河中；（5）除了个别断面，底泥厚度在100～120 cm之间，淤积较为严重，本文最后提出了排淡河沿线控源截污、清淤疏浚、调水活水及生态修复等对策建议。