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底泥环保疏浚目前已广泛应用于我国污染湖泊的治理中,然而,环保疏浚的效果一直存在着争议。经济和社会的快速发展导致我国不少湖泊的入湖水体及其颗粒物多呈现复合污染状态,因此在进行湖泊疏浚时须对底泥复合污染状况加以考虑。在一些重污染汇流湖湾区域,具有复合污染特征的沉降颗粒物对疏浚区底泥新生表层的作用和疏浚效果将产生重要影响。本文以巢湖西北部重污染汇流湖湾区域为研究对象,确定了复合污染底泥疏浚深度,重点对疏浚后悬浮颗粒物在新生泥水界面处的沉降进行了为期一年的模拟,研究了其对新生泥水界面污染物转化及疏浚效果的影响,得出以下主要结论: (1)对湖湾区底泥复合污染状况进行了调查分析,以营养盐释放抑制、重金属及持久性有机污染物生态风险消除等作为主要控制目标,确定了目标区域复合污染底泥环保疏浚的深度。在其中污染最为严重的区域,提出了25 cm的疏浚深度,为模拟疏浚及野外示范工程提供了重要工艺参数。 (2)对区域内入湖颗粒物质的复合污染状况进行了研究,发现颗粒物具有较小的粒径(基本小于63μm),易吸附多种污染物;氮、磷含量接近或高于湾区表层底泥中的含量,且其中有效态磷含量远高于湾区表层底泥;Hg、Cd、Zn等重金属以及多环芳烃和有机氯类污染物的生态风险较大,且重金属的生物可利用性较高;此外,颗粒物还具有较大的碱性磷酸酶和微生物活性。 (3)疏浚后界面氮的交换通量在短期内有上升趋势,但随着界面氧化还原条件的改善而逐渐降低,且新生界面氮的交换在实验中未受到颗粒物沉降的显著影响。然而,颗粒物在疏浚后新生泥水界面的累积促使了界面磷通量的显著回复,其回复原因主要是颗粒物中有效态磷、有机质含量较高,微生物及碱性磷酸酶活性较大。 (4)颗粒物沉降是造成疏浚后表层底泥重金属生态风险显著回升的主要原因。其中Cd、Hg、 Ni、Zn的生态风险回升尤为突出,且回升的重金属含量多为生物可利用性较高的组分,加重了底泥的生态风险。重金属含量在疏浚后的回复速度与颗粒物中金属的含量和区域沉降速率有关。由于颗粒物中重金属含量接近或略高于疏浚前表层底泥中的含量,因而重金属含量的回复速率与沉降速率相近。此外,颗粒物沉降还造成了苊、芴、DDE、DDD和DDT等持久性有机污染物生态风险的显著回升。 (5)研究结果反映,疏浚刚结束时表层底泥中微生物菌群数及多样性的下降现象是暂时性的,新鲜颗粒物会促进其恢复。疏浚去除了具有高微生物活性的表层底泥,但疏浚180d后,底泥中的微生物菌群数已与未疏浚表层底泥十分接近。微生物的群落结构和活性受新鲜沉降颗粒物的影响较大,新鲜颗粒物在疏浚后新生泥水界面的累积显著促进了微生物群落结构和活性更快地恢复至疏浚前的水平。 (6)野外疏浚示范工程的跟踪研究发现,疏浚过程中界面NH4+-N通量的上升,会在疏浚后短期内得到控制,PO43--P通量也在疏浚后有短期、快速的控制效果。然而,由于疏浚残留、疏浚区周边污染底泥回淤以及外源污染输入等因素,在疏浚后半年左右即发现,营养盐、重金属等污染物含量回复到了疏浚前的水平。 综上所述,在类似的重污染汇流湖湾区域,入湖污染颗粒物在疏浚后新生泥水界面的累积将造成疏浚后底泥复合污染的快速回复,若无法对这些污染颗粒物进行有效控制,疏浚将难以达到长效的内源污染控制效果。因此,在进行疏浚前须对这些颗粒物的复合污染状况及沉降量进行研究,以确定是否可以进行疏浚及相应的污染回复控制措施。