黑臭水體河道底泥內(nèi)源修復(fù)技術(shù)

       黑臭水體河道已經(jīng)成為我國面臨的主要水環(huán)境問題，其對我國水環(huán)境造成巨大的影響。黑臭水體河道內(nèi)源的主要特征是還原程度、高氮磷污染嚴(yán)重，甚至呈現(xiàn)復(fù)合污染的問題，同時(shí)表觀上表現(xiàn)出發(fā)黑發(fā)臭的現(xiàn)象。由于黑臭水體河道底泥長期處于高營養(yǎng)負(fù)荷污染，底泥可持續(xù)向上覆水中釋放營養(yǎng)鹽，由此成為湖泊重要的外源輸入，使本已處于富營養(yǎng)化狀態(tài)的湖泊繼續(xù)惡化。因此，必須采取相關(guān)措施對重污染底泥進(jìn)行治理。

       目前，國際上通用的幾種底泥內(nèi)源治理方法包括：底泥疏浚、原位鈍化、原位曝氣（增氧）。各種方法均在不同情境的水環(huán)境治理中有應(yīng)用，也取得了一定的效果。然而，到底哪種方法具有優(yōu)勢？對底泥內(nèi)源削減效果如何？對沉積物微生物群落組成以及長期內(nèi)源削減效應(yīng)到底是什么樣的結(jié)果？

       基于上述科學(xué)問題，中國科學(xué)院科學(xué)家對室內(nèi)研究了底泥疏浚、原位鈍化（控氮+控磷材料）以及曝氣增氧對底泥內(nèi)源的控制效果。在120天的研究中發(fā)現(xiàn)，三種技術(shù)對上覆水氮磷的控制存在較大差異。

       對于上覆水磷而言，各個(gè)技術(shù)均可有效控制磷的濃度，但各個(gè)技術(shù)在控制水體磷的效率方面隨時(shí)間增加逐漸衰減。原位鈍化和曝氣增氧均可有效控制上覆水體中總氮與氨氮的濃度，但是底泥疏浚卻無法有效控制上覆水中氮的濃度。

       同樣，底泥疏浚、原位鈍化以及曝氣增氧技術(shù)均可有效控制底泥磷的釋放，其中底泥疏浚表現(xiàn)出色（疏浚較為徹底為前提）。令人遺憾的是，底泥疏浚能造成底泥氨氮的大量釋放。這主要是由于氨氮的濃度傾向于在沉積物底部富集。底泥疏浚雖然將表層重污染底泥移除，但卻將底泥高濃度氨氮的間隙水暴露，造成較大的濃度梯度差，由此引起疏浚初期氮的大量釋放。

       有研究表明，底泥疏浚在長期尺度可有效控氮，但是上述研究多是控制模擬實(shí)驗(yàn)。究竟長期控氮是由于上覆水中氧濃度的增高造成氨氮的氧化，還是另有原因，有待在實(shí)際的疏浚工作中進(jìn)行檢驗(yàn)。

        對于內(nèi)源氮磷污染削減方面，底泥疏浚無疑是好方法?！靶律苯缑嫦鄬崈?，仍可持續(xù)吸附上覆水中的氮磷。此外，底泥氮磷含量相對較低，底泥氮磷的易活化形態(tài)也相對較低，因此利于底泥固相氮磷的控制。曝氣增氧雖可在一定時(shí)間內(nèi)對上覆水中氮磷以及界面釋放起到一定的控制作用，但該方法對底泥氮磷形態(tài)的轉(zhuǎn)化幾乎不起作用。原位氮磷控制材料的材料可將底泥中活性磷轉(zhuǎn)化為惰性磷，由此削減界面磷的釋放。但底泥中氮的材料捕獲了大量可交換態(tài)的氨氮，致使底泥氨氮大量升高。到底捕獲的氮是否能夠再次釋放到水體中，需要深入研究。此外，重污染河道底泥中存在大量的水絲蚓等生物，生物擾動(dòng)作用可攜帶大量材料下潛，由此造成底部沉積物中活性磷也被削減。然而，隨著時(shí)間的延長，表層沉積物中活性磷的含量又繼續(xù)升高。該研究表明，目前的幾種主流治理技術(shù)均存在問題，發(fā)展多技術(shù)聯(lián)用的方法勢在必行。同時(shí)，應(yīng)用針對我國黑臭河道底泥污染情況的共性問題，研發(fā)出廣譜性的治理技術(shù)與方法。

       通常，黑臭水體易發(fā)區(qū)底泥呈還原環(huán)境，底泥硫化物含量高，黑臭水體的形成與底泥（底質(zhì)）環(huán)境密切相關(guān)，底泥中高含量的有機(jī)質(zhì)厭氧分解致使表層底泥中形成厭氧甚至極度厭氧的環(huán)境，促使底泥中大量的致黑硫化物生成，在高溫、水動(dòng)力作用下會導(dǎo)致水體黑臭的發(fā)生。

       因此，還原性底泥的治理是黑臭水體治理的關(guān)鍵，也是該區(qū)域生態(tài)環(huán)境恢復(fù)的基礎(chǔ)。目前，投加氧化劑（過氧化鈣、過氧化氫）以及電子受體（硝酸鹽）是治理硫質(zhì)底泥的常用方法。雖然多數(shù)研究者認(rèn)為這是一種應(yīng)急措施，而非長久控制技術(shù)。但研究者認(rèn)為，該技術(shù)的使用至少可為水生植物的恢復(fù)搶占時(shí)間，良性生境的營造是水生植物恢復(fù)的基礎(chǔ)。投加硝酸鹽被認(rèn)為是一種比較溫和的治理方法，其原理是基于硫驅(qū)動(dòng)的自氧反硝化（方程1）：8MeS2-+5NO3-+6H2→5SO42-+4N2+2H++5Me(OH)2。