黑臭底泥治理是水環(huán)境治理的重要組成部分，如果底泥中污染物的釋放不能得到有效控制，水環(huán)境治理也將難以取得良好效果。底泥治理可分為清淤疏浚和原位修復(fù)，其中清淤疏浚通常需要投入大量機械設(shè)備和人力物力，且清淤上岸的底泥需要較大的處理場地進行消納，在實際應(yīng)用中存在一定制約。底泥的原位修復(fù)有著廣泛的應(yīng)用需求。底泥原位修復(fù)技術(shù)主要分為兩類：一是生物法，通過向水體或底泥中投加微生物制劑，促進底泥有機物的降解；二是化學(xué)法，常用的有向底泥中投加過氧化鈣、過氧化氫等具有強氧化性質(zhì)的藥劑，氧化分解底泥中的有機物，并減緩氮、磷、COD向水體釋放，或向底泥中投加固化劑及輔助劑，如石灰、火山灰、水泥、改性二氧化鈦等，以降低氮、磷、重金屬等污染物的溶解度、遷移性或毒性。

目前，化學(xué)法在底泥原位修復(fù)方面有較廣的應(yīng)用前景和較多的應(yīng)用案例。已有較多關(guān)于水泥、石灰以及過氧化鈣等藥劑對底泥原位修復(fù)的研究，主要集中在對底泥和水體黑臭現(xiàn)象的改善、黑臭有機質(zhì)的分解去除、氮磷物質(zhì)的削減等方面。關(guān)于投加上述藥劑對底泥向上覆水釋放氮磷、底泥和上覆水pH值的綜合變化，以及對沉水植物存活生長的綜合影響，缺少相關(guān)的研究報道。本研究采用水泥、生石灰以及過氧化鈣等3種常見的化學(xué)藥劑對黑臭底泥進行固化穩(wěn)定化處理，考察其對底泥污染釋放的抑制作用以及對沉水植物生長的影響等，為該方法在水生態(tài)治理領(lǐng)域的工程適用性提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1底泥采樣

供試底泥采集于合肥市瑤海區(qū)二十埠河污染嚴(yán)重的黑臭區(qū)段，周邊有較多排污口。采樣工具為長柄鐵鍬，底泥樣品以表層稀泥為主，采樣深度為15cm。完成采樣后，將底泥帶回實驗室，去除其中的大顆粒物、塑料垃圾、動植物殘渣等雜物，然后用小鐵鏟反復(fù)攪拌混勻，置于4℃冰箱中保存待用。

1.2試驗材料

水泥為硅酸鹽水泥，標(biāo)號為P·O42.5；生石灰粉末，規(guī)格為60目；過氧化鈣粉末，規(guī)格為60目。

沉水植物選用長勢良好的新鮮苦草，平均高度約為20cm。

1.3試驗方法

(1）試驗分組及設(shè)置。分為水泥組、生石灰組以及過氧化鈣組，另外設(shè)置1個空白對照組。將底泥充分?jǐn)嚢杌靹?，裝入4個圓柱形透明容器中，每個容器中加入200g底泥，泥層厚度約2cm，然后分別向水泥組、石灰組以及過氧化鈣組投加6g相應(yīng)藥劑（經(jīng)提前測試確定用量，可確保底泥適度固結(jié)），攪拌均勻，靜置3d，待底泥固結(jié)。對照組不添加藥劑，其他處理同前述。

(2）完成3d靜置后，向各試驗組分別添加2L去離子水，加水過程通過玻璃棒引流，緩慢向各組加水，盡量避免加水過程對底泥的擾動，防止底泥泛起。之后靜置14d，再從各組的上覆水中取水樣，分別測定氨氮、總氮、總磷、pH值等指標(biāo)，以探究各組的污染釋放情況。

(3）完成4次水質(zhì)指標(biāo)測試后，用玻璃棒輕戳各組底泥，以了解底泥是否固結(jié)。然后用玻璃棒對上覆水進行攪拌，觀察底泥是否上翻。

(4）選取長勢良好、大小相近的新鮮苦草，在試驗組底泥中分別栽種5株。之后靜置14d，期間觀察植物的生長成活情況。完成沉水植物試驗后，倒出各組的上覆水，測定底泥的pH值。

2結(jié)果與討論

2.1 不同修復(fù)藥劑對底泥的污染釋放影響

從底泥上覆水取樣檢測，考察不同修復(fù)藥劑對底泥的污染釋放影響，結(jié)果如表1所示。

從底泥上覆水取樣檢測的結(jié)果顯示，各試驗組均表現(xiàn)出一定的氨氮釋放抑制效果，上覆水中氨氮濃度均低于空白對照組，各組底泥上覆水中氨氮濃度大小依次為生石灰組、水泥組、過氧化鈣組，表明過氧化鈣對底泥氨氮釋放的抑制效果相對較好。底泥作為黑臭水體的主要內(nèi)源污染，有向自然水體遷移、釋放氮磷營養(yǎng)鹽的趨勢，因而對照組的底泥在未做處理的狀態(tài)下，氨氮向上覆水大量釋放，濃度最高。水泥和生石灰具有對底泥的固化穩(wěn)定化作用，在固結(jié)狀態(tài)下，氮、磷物質(zhì)較難自由遷移，從而抑制了這兩組底泥的氨氮釋放。過氧化鈣在底泥中可緩慢釋放氧氣，提高氧化還原電位，具有較強氧化性。本研究中過氧化鈣組氨氮濃度最低，可能是因為底泥中的氨氮被氧化，轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。

由表1可以看出，與空白對照組相比，水泥組和生石灰組對總氮的釋放有抑制效果，其中水泥組的總氮抑制效果大于生石灰組。過氧化鈣組的總氮濃度高于空白對照組，表明向底泥中投加過氧化鈣在一段時間內(nèi)將促進總氮的釋放，這可能是因為過氧化鈣的強氧化性促進了底泥有機質(zhì)的分解，以及氨氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化，從而增加了總氮的釋放。

由表1還可知，與空白對照組相比，水泥組、生石灰組以及過氧化鈣組均表現(xiàn)出良好的總磷釋放抑制效果，其中過氧化鈣組的總磷抑制效果最好。徐垚研究發(fā)現(xiàn)在底泥中投加過氧化鈣能夠加快有機磷的礦化速度，鐵鋁結(jié)合態(tài)磷和鈣結(jié)合態(tài)磷也明顯增加，使得內(nèi)源磷持留能力增強。

2.2對上覆水pH值的影響

從底泥上覆水取樣檢測，考察不同修復(fù)藥劑對底泥上覆水pH值的影響，結(jié)果如表2所示。空白對照組的上覆水呈中性偏弱酸，可能是因為底泥中的有機質(zhì)酸有少量釋放進入上覆水。3個修復(fù)劑處理組的上覆水均呈堿性，其中生石灰組和過氧化鈣組的pH值均超過9，呈較強的堿性。陳奎章等研究發(fā)現(xiàn)投加生石灰作為底泥穩(wěn)定劑會明顯提高上覆水的pH值。過氧化鈣能夠分解為氧化鈣和氧氣，氧化鈣與水反應(yīng)可進一步生成氫氧化鈣，從而釋放堿性物質(zhì)。較高的pH值環(huán)境不利于沉水植物的成活與生長。

2.3沉水植物的栽種成活情況及底泥pH值

采用不同修復(fù)藥劑處理底泥后，沉水植物栽種成活情況如表3所示。

各試驗組栽種的苦草，在測試開始第7天即已全部死亡，根部枯黃腐爛。通過檢測底泥pH值，發(fā)現(xiàn)除對照組外，各試驗組底泥均呈強堿性，該結(jié)果與王鋒等研究結(jié)論一致。由于底泥堿度大幅升高，沉水植物無法生存，限制了3種藥劑在黑臭底泥原位修復(fù)中的應(yīng)用。

3結(jié)論

采用水泥、生石灰以及過氧化鈣對底泥進行處理后可抑制氮、磷污染物的釋放，改善底泥的黑臭現(xiàn)象，但造成的底泥強堿性環(huán)境讓后續(xù)水生態(tài)工程無法實施，沉水植物群落無法構(gòu)建。因此，建議在黑臭水體治理工程中謹(jǐn)慎采用水泥、生石灰以及過氧化鈣進行底泥的原位修復(fù)。

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