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生态保护及生态修复的环保疏浚关键问题

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摘要:文章根据新型环保疏浚工程理念,对该工程的定义、工艺以及应用条件进行分析,并针对评定指标、疏浚设备选择、生态因子筛选以及生境构建等方面,对新型环保疏浚的要点进行研究,通过实验分析的方式阐述不同疏浚设备的工作效果,为生态修复与保护提供科学有效的解决方案。

关键词:生态保护;生态修复;环保疏浚

引言

与普通工程相比,环保疏浚是在环保理念的指导下展开,对底泥污染物进行去除,使水环境各项指标得以改善。现阶段,生态清淤工程将去除污染物、抑制污染物再生为主要目标,忽视对生态问题起因的挖掘与生态保护,急需开展环保疏浚相关问题研究,为生态保护与修复工作提供必要支持。

1新型环保疏浚工程的理念

1.1定义

环保疏浚是指利用人工、机械等措施将污染底泥去除,使污染物释放通量风险降低,并对污染后的底泥进行妥善处置,在河流、湖泊水污染治理中得到广泛应用。环保疏浚是在污染江河湖海水质受到污染后,采用物理技术降低底泥中的有害物质、重金属、营养盐等含量,降低和抑制底泥生态风险的产生,对浚后底泥进行安全处置。

1.2工艺定位

疏浚工艺属于河流、湖泊水质治理中的重要内容,同时也是生态工程的关键内容,是水污染治理的重要手段。在疏浚方案制定中,主要目标在于改善被污染水域的各项指标,将控制外源、生态修复、流域管理三者紧密结合,强化对生态理念与二次污染防治的设计,将环保疏浚与沉水植物恢复、堤岸建设等工程紧密的结合起来,在生态修复与改善工程中发挥更大的作用。

1.3应用条件

环保疏浚主要面向底泥中污染率较高的水域,如城市排水、污染河流入湖口、矿山废渣排放区等等。通常情况下,污染底泥散发着恶臭,含有较高的氮、磷、重金属等有害物质,由于界面处于缺氧状态,生物种类数量受到较大影响,存在的少许生物中以耐污种为主。环保疏浚工程适用于以下条件,一是河流外源应得到有效控制与治理,否则难以确保疏浚效果的延续,同时也很难使水质得以改善,疏浚目标也无法达成;二是坚持局部重点疏挖原则,先在水源地水口处、风景区等对生态系统污染较大的区域进行疏浚;三是在环保疏浚实施过程中,应与生态重建结合起来,使其达到更为理想的效果[1]。

2基于生态保护与修复的环保疏浚要点分析

2.1评定指标

疏浚效果的判定是按照疏浚目标完成情况进行衡量,包括积极效果与负面影响两个方面,其中积极效果主要体现在污染物的有效去除、防洪调蓄容量增加等,但在疏浚过程中也可能对生态环境造成二次伤害。在短时间内无法实施污染源截断的基础上,环保疏浚只能当成一种应急手段,要想保障水质的长期稳定,则需要发挥水生态系统的承载与净化功能,主要体现在疏浚后植被的面积。因此,在设计时便应重点关注疏浚影响范围,在工程完毕后,将疏浚前后生境变化情况进行对比和考核,对生态受损处进行修复,使生物的生长面积保持原样即可。

2.2不同疏浚设备对疏浚效果的影响

通过实验探究的方式,对疏浚环境进行模拟,分析普通铰刀、加罩铰刀、环保铰刀、环保加罩铰刀四种设备对污染物释放的抑制作用以及对疏浚效果的影响。

2.2.1实验材料、设备与方法主要的实验材料为底泥、覆水、水杨酸、氢氧化钠、硫酸银、硝酸钾、过硫酸钾等;主要的设备为DR2800分光光度计、高压灭菌锅、DRB200快速消解器、超纯水机等;实验方法为:本实验在水箱中进行模拟实验,将底泥与上覆水之间的比例设置为1:20,明确最优设备参数后对疏浚参数进行设定,再分别开展疏浚试验,采集疏浚48h内各个时段的上覆水,对其进行化学成分测定。采用普通铰刀、加罩铰刀、环保铰刀、环保加罩铰刀在疏浚模拟环境下,对污染物释放量的影响进行分析[2]。

2.2.2水质分析本实验中的TN主要采用数据测定法进行水质分析,首先选取10.00ml的水样放入试剂瓶中,瓶容量为25ml,将5.0ml的碱性过硫酸钾加入其中,用纱布和线绳将瓶口固定后,放置在120℃的高压锅中,加热30min后取出,在常温下冷却,将1ml的盐酸以1:9的比例稀释成25ml,用比色皿进行测量,利用转换公式进行计算后即可得出TN的数值;TP采用比色皿测定法,将25ml的水样放入试管中,与4ml的过硫酸钾一起摇匀,再用线绳绑扎固定后,在120℃的高温状态下加热30min后,在常温下冷却,与2ml的钼酸铵溶液混合后,放入比色皿中在700nm波长下进行检测;氨氮采用吸光度测量法测定,将水样放置在10ml的量程之中,与1.00ml的水杨酸混合后再将2滴亚硝酸铁氰化钠融合,在显色1h后在697nm波长下进行测定。

2.2.3实验结果采用优质的铝盐、钙盐钝化剂作为钝化药剂,分别取4g/kg、64g/kg,在PAC钝化剂下进行实验,实验结果可知,将底泥掺入到钝化剂中后,间隔7天的时间污染物释放量趋于稳定,此时正是开始疏浚模拟实验,将不同数量的钝化剂放入到实验底泥中,底泥对污染物的钝化反应通常持续6-9天,本次实验选择7天作为二者接触反应时间。本文采用普通铰刀、加罩铰刀、环保铰刀、环保加罩铰刀在疏浚模拟环境下,对污染物释放量的影响进行分析。为探究PAC状态下疏浚设备对污染物释放规律,按照污染物的累计量,可采用以下公式对污染物的释放速率进行计算。M=(Ri-Ri-1)/n式中,M代表的是释放速率;Ri代表的是第i次采样时的累积释放量;Ri-1代表的是第i-1次采样时的累积释放量;n代表的是两次采样间隔的时长。实验表明,在底泥疏浚过程中,环保加罩铰刀在疏浚中对污染物累计释放的抑制性最强,在使用过程中,铰刀转动对底泥的干扰性较低;在环保铰刀使用时,由于其样式为螺旋式,能够使底泥与铰刀间的接触面积降到最低,尽可能减少疏浚扰动导致的底泥扩散;在普通铰刀使用时,与环保铰刀相比螺旋较大,在底泥与铰刀之间存在较大的夹角,当与底泥相接触后,二者之间的接触面加大,对底泥产生较大干扰,使底泥扩散的控制难度增加。在加罩铰刀应用时,在底泥扩散控制方面具有较大优势,主要是二者间的接触只有铰刀的地面进入底泥之中,使铰刀扰动度大大降低。在环保疏浚时,在PAC的作用下使加罩铰刀的优越性得到充分发挥[3]。

2.3生态因子筛选与生境构建

2.3.1生态优控因子筛选水生态净化水质与疏浚后生物生长范围存在紧密关联,对生态限制因子具有较大影响的便是外部生境,如水深、水质、光照等等。从生物角度来看,在疏浚前后最大差异体现在水深与基地理化性质方面,在条件不变的情况下,当水深增加时,水下的光度将会不足,影响水下植物的恢复;对于浅水来说,水深的增加在很大程度上降低风浪的扰动强度,使透明度增加。水下光照、水深、透明度之间存在较大反应。在水体中,营养物的浓度将会发生改变,而疏浚能够使这一变化得到缓解,因此对疏浚的限制力较弱;底质在风浪的作用下回阻碍悬浮,使其物化特征发生改变,进而影响生物的生长与分布。可见,水深与底质情况可对环保疏浚后生态修复产生影响,属于优控因子。

2.3.2水深生境的构建生物与环境的发展具有协同性,尤其对于水生植物来说具有特定的生存条件。以太湖流域为例,该地挺水植物生长环境的最佳水深约为0.8m,沉水植物的水深约为2.0-2.5m,浮叶植物的最佳水深约为1.2m。因此,在对疏浚深度进行判断时,应对水生植物适宜深度进行分析,与区域地形、高程、水深等指标相结合,使水下地形得以丰富,为生态系统净化功能的发挥提供有力的条件。

2.3.3基底质地生境对于不同的基底来说,在理化性质方面有所不同,很可能对该领域内生物的生长与栖息产生不同影响。对于营养盐浓度较低的环境来说,底质中存有的矿物元素、有机物、营养盐均可促进植物生长,但在浓度较高的环境中,底质将不利于植物的生长。据调查,无论沉积物过软,或者过硬,均会对植物生长带来阻碍,当营养盐含量较高时,尤其是NH4+浓度,更容易对植物生长造成损伤。当水深、疏浚深度、基底性质无法全部满足时,可采用以下处理方式:首先,使最大污染去除需求得以满足,根据水深情况进行回填;其次,与疏浚区域土壤性质相结合,使疏浚深度降低,利用底泥中特有的适宜土层作为新基底;最后,尽可能的将污染物去除,使水质情况得以改善,透明度提高,生态系统才可逐渐恢复,但是最好采用分期疏浚,为生态修复提供更加有力的条件与时间[4]。

3结束语

综上所述,水生生物对水下地形的依赖性较强,而河湖疏浚势必会造成生境变化,需要对其进行调整和改善。在生态保护方面,应选择科学选定评价指标,选取合理的疏浚设备,采用清淤重塑生境的方式,通过创新疏浚提高环保价值,获得最佳疏浚效果,同时也为疏浚规范的编制提供借鉴与参考作用。

参考文献:

[1]姜霞,王书航,张晴波,等.污染底泥环保疏浚工程的理念•应用条件•关键问题[J].环境科学研究,2017,30(10):1497-1504.

[2]翦继志.新型工业化与生态和谐发展法律问题研究[J].贵州大学学报(社会科学版),2018,30(3):107-110.

[3]胡伟.基于生态保护及后续生态修复的新型环保疏浚关键问题研究[J].安徽农业科学,2017(27):13536-13537.

[4]马向东,郑慧莲,李爱民,等.洪泽湖湿地生态系统保护与修复关键技术研究[J].污染防治技术,2018,21(6):34-37.

作者:马金彬 单位:中交天津航道局有限公司上海分公司

生态保护及生态修复的环保疏浚关键问题责任编辑:张雨    阅读:人次