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[科普中國]-你以為湖泊清淤光挖淤泥就完事了嗎

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山川湖泊,是我們美麗星球上不可或缺的靚麗風景,一碧萬頃的湖水總能讓人心曠神怡。然而,這美麗景象的形成,除了大自然的鬼斧神工之外,也離不開人類的治理和愛護。

說到環(huán)境治理,我們得先來認識一個名詞:湖泊富營養(yǎng)化。由于人類活動將大量工業(yè)廢水、生活污水以及農(nóng)田徑流中的植物營養(yǎng)物質(zhì)排入湖泊,導致湖水中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)含量快速增加,超過了湖泊的環(huán)境承受能力,在光照和水溫合適的條件下,會引起藻類的大量繁殖,如此一來,水體的透明度和溶解氧大大降低,水質(zhì)便會惡化。

那么,怎樣改變這種情況呢?相信很多讀者的第一個想法就是不往湖里扔垃圾。說的專業(yè)一點,就是控制湖泊的外源污染。這是非常必要的,但卻并不是一個一勞永逸的方法。還有一些讀者可能想到了換水,但實踐證明這個方法也不能徹底解決問題。后來,人們認識到僅在水上下功夫是不夠的,因為水下的底泥也是污染源。于是就有了清淤。

湖泊清淤:如何更環(huán)保,也是講科學的

清淤,顧名思義就是清除淤積,專業(yè)術(shù)語叫底泥疏浚。清淤最初主要是為了增加湖泊的蓄水能力,提高湖泊的防洪調(diào)蓄功能并減緩沼澤化。例如,南京的玄武湖從東晉開始即存在大規(guī)模的疏浚整治,目的是增加水容量以操練水軍。而改革開放以后,清淤的目的又增加了一個:它成了環(huán)境治理的重要措施之一。

清淤船(圖片來自荷蘭IHC公司官網(wǎng))

說到環(huán)境治理,其實就是要解決底泥釋放的問題,最直接的做法就是把上層富含營養(yǎng)鹽的底泥去除,環(huán)保清淤(又稱生態(tài)清淤)的概念就這樣應運而生了。相對于技術(shù)含量不高的工程清淤,環(huán)保清淤要復雜得多,對技術(shù)的要求也大大提升。這就需要解決以下三個問題:

一、底泥需要清多厚多寬?

環(huán)保清淤要清除的底泥厚度很薄,對清淤范圍的定位和深度控制精度的要求相當高。我們先來看一組數(shù)據(jù):以太湖為例,其污染最嚴重的水域五里湖,清淤面積5.6平方公里,清淤總量240.1萬立方米,平均清淤深度僅43.5厘米; 于2010年8月20日完工的梅梁灣三山島區(qū)域的生態(tài)清淤,共完成清淤面積6.1平方公里,方量為184.9萬立方米,平均清淤深度為30厘米; 而竺山灣清淤的立項申請中顯示設計清淤面積9.6平方公里,清淤方量254.6萬立方米,計算可得平均清淤深度僅為26厘米,相當于一個啤酒瓶的高度。

那么清淤的范圍和深度要怎么決定呢?挖少了不能有效治污,挖多了又會對湖泊生態(tài)系統(tǒng)造成根本性破壞,不利于湖泊的生態(tài)恢復。因此,這些數(shù)據(jù)的得出都是要有科學依據(jù)的。

清淤范圍應當根據(jù)底泥污染水平來確定,并優(yōu)先考慮藍藻、湖泛易發(fā)區(qū)及重要入湖河口,另外還要遠離水草分布區(qū);清淤深度則應綜合考慮底泥淤積及泥深分布、底泥污染的垂直分布規(guī)律并結(jié)合底泥釋放實驗的結(jié)果,同時考慮施工設備等因素??傊h(huán)保清淤是以科學研究為基礎的,沒有想象得那么簡單。

清淤技術(shù)(圖片來自http://blog.sina.com.cn)

二、清淤能否避免二次污染?

傳統(tǒng)的工程清淤多采用挖泥船,更有甚者將挖掘機開上船進行湖上操作。雖然不會像陸上挖掘機一樣飛沙揚塵,但也不可避免地會造成污染擴散及細顆粒物的再懸浮。

環(huán)保清淤既然是以環(huán)保為目的,自然要避免這些問題。從70年代起北美、歐洲、日本等發(fā)達國家就已相繼投入大量人力、物力,致力于環(huán)保疏浚設備的研制和相關(guān)技術(shù)開發(fā),清淤技術(shù)在嘗試中不斷改進。

目前公認較為環(huán)保的清淤方式,是環(huán)保絞吸式挖泥船。相關(guān)技術(shù)發(fā)展較為成熟的有荷蘭IHC公司,荷蘭DAMEN造船集團,日本IHI株式會社等大型造船企業(yè)。我國已具備了大型挖泥船的自主建造能力,其中的天鯨號絞吸式挖泥船已經(jīng)享譽海內(nèi)外,但某些技術(shù)還與發(fā)達國家存在差距,目前環(huán)保型清淤設備主要還是依賴進口。

天鯨號絞吸式挖泥船(圖片來自http://blog.sina.com.cn)

三、挖出來的泥怎么處理?

傳統(tǒng)的工程清淤產(chǎn)生的淤泥一般就近堆放,筑堤、造島或建造人工濕地。其中最成功的當屬杭州西湖的蘇堤,它是由時任杭州知州的蘇軾,在疏浚西湖時利用浚挖的淤泥構(gòu)筑,并經(jīng)后世無數(shù)次的增補修葺而成;另外,被譽為“金陵明珠”的南京玄武湖,洲湖交錯、五洲林立,而這五洲竟也是古時湖泊清淤的底泥堆積而成,讓人不禁感慨天人合一,方能成此美景。

相比之下,環(huán)保清淤就沒有這么詩情畫意了。環(huán)保清淤的淤泥一般含水率高、固結(jié)程度差,且淤泥含有較高的營養(yǎng)鹽和重金屬等,這些物質(zhì)被雨水沖刷后容易浸出,從而對周圍水環(huán)境造成二次污染,因此必須對清淤后產(chǎn)生的淤泥進行合理的處置。

一般的做法是首先將淤泥通過管道輸送至排泥場,在排泥場內(nèi)讓泥漿進行物理沉淀固結(jié),余水經(jīng)過絮凝等處理后排放回湖泊中,淤泥經(jīng)固化后可作為建筑材料或作為綠化用土。滇池是全國率先進行底泥環(huán)保疏浚的湖泊之一,湖邊的柳苑基底修復區(qū)通過牢固的土工管袋圍堰將約70萬立方米的淤泥成功封存,但淤泥的變廢為寶仍然是一個難題。

治理湖泊,清淤的長期效應需關(guān)注

令人遺憾的是,即使以上三個問題都能徹底解決,也未必就真的能根治湖泊污染。事實上,清淤到底能不能控制湖泊富營養(yǎng)化,一直以來頗受爭議。短期(幾天)內(nèi),它對水質(zhì)的改善可謂是立竿見影,對此,科學家們的研究結(jié)果也比較一致。但清淤的長期效應(幾個月甚至幾年)較少受人關(guān)注,而這卻是至關(guān)重要的。

有研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn),數(shù)月后底泥營養(yǎng)鹽釋放會恢復甚至超過之前的水平。所以,需要明確的一點是,清淤并不是一定會帶來正面效應,操作不當?shù)脑捯部赡軙m得其反。且清淤需耗費大量的人力、物力和財力,所以行動之前需仔細評估投入效益比。

對于湖泊治污,盡管環(huán)保專家們觀點不一,但公認的一點是不可能依靠清淤一項措施就能將湖泊治理好。清淤必須與減少外污染源、改善湖泊生態(tài)結(jié)構(gòu)相結(jié)合才能事半功倍。這其中比較成功的就是太湖北部的五里湖(蠡湖),它采取了生態(tài)清淤、污水截流、退漁還湖、動力換水、生態(tài)修復、湖岸整治和環(huán)湖林帶建設等方式,最終達到了湖水澄明的效果。這也說明了如措施得當,我們是可以治理好湖泊污染的。

國務院發(fā)展研究中心提出湖泊治理需“一湖一策”,對清淤與否的判斷也需因湖制宜,不能一味的追求短期效應。相信隨著政府對生態(tài)治理的重視,再加上民眾環(huán)保自覺性的提高,人人參與,一定能治理出一片碧水藍天!

五里湖濕地公園(圖片來自百度百科)

參考文獻:

濮培民, 王國祥, 胡春華, 胡維平, 范成新. 2000. 底泥疏浚能控制湖泊富營養(yǎng)化嗎? 湖泊科學, 12(3): 270-278;

張建華. 2011. 太湖生態(tài)清淤關(guān)鍵技術(shù)及效果研究. 南京大學, 博士論文;

李源. 1998. 玄武湖歷史上的疏浚工程. 南京史志: 27-29;

朱金華, 張耀華, 朱喜, 王震. 2015. 五里湖深度治理思路與措施. 水利發(fā)展研究;

鐘繼承. 2007. 湖泊底泥疏浚新生表層氮磷循環(huán)與內(nèi)源控制. 中國科學院南京地理與湖泊研究所, 博士論文;

專利:

范成新, 張路. 污染水體底泥環(huán)保疏浚深度的確定方法, 2008, CN101266235;

范成新, 陳爽. 一種水體污染底泥生態(tài)疏浚范圍的確定方法, 2010, CN101962961A.

(本文中標明來源的圖片均已獲得授權(quán))

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