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通过对底泥污染物的种类、来源及其对水体的危害进行分析,结合国内外底泥综合整治技术框架和进展,提出了原位底泥修复技术和异位底泥重金属稳定化技术研究的迫切性,在此基础上对金山湖底泥进行了原位修复以及重金属稳定化技术研究。主要研究内容如下:
本文的研究对象是江苏省镇江市金山湖生态修复示范区的水体底泥。2004年8月和2005年6月两次分别采集了底泥柱状样品和表层样品,分别分析了底泥和间隙水的理化指标和重金属垂直变化趋势,研究了表层底泥的磷形态和重金属形态。研究表明,表层底泥中磷的含量达到2.56 mg/Kg,成为底泥修复主要考虑的限制因子:Zn的含量达到274.2mg/kg,Ni和Cd分别达到38.5mg/Kg和4.8mg/Kg,底泥重金属污染已经需要关注。
通过上覆水和间隙水的变化来反映磷抑制效果,并根据底泥中磷的形态变化来探讨Ca(NO3)2对底泥原位修复的技术机理。研究结果表明,投加Ca(N03)2能够抑制底泥磷酸盐的释放,平均释放速率为—0.596mg/(m2·d);投加硝酸钙引起可溶性磷的减少(增长率为一23.8%),有机磷减少26.3%,铁磷和钙磷的增长(增长率分别为铝.6%和17.9%),铝磷基本维持不变,铁磷和钙磷的增长可能是投加硝酸钙抑制磷酸盐释放的两大主要因素。
通过CaO2覆盖和CaO2混匀这两种不同投加方式来研究CaO2对底泥原位修复的技术机理。研究结果表明,在实验室条件下,不同CaO2投加方式对底泥磷酸盐释放控制效果截然不同;水体溶解氧的变化是CaO2不同投加方式引起控制磷释放不同效果的外在原因;CaO2混匀条件下铁磷先增加后减少,而CaO2覆盖条件下铁磷持续增加,对应着各自上覆水磷酸盐的变化趋势,因此,铁磷的变化是CaO2不同投加方式引起控制磷释放不同效果的内在原因;CaO2覆盖能较好的控制底泥磷的释放,是比CaOz混匀更合适的投加方式。
分别利用CaO、CaO2和CaO+CaO2(1:1)混合三种处理作为稳定药剂,研究疏浚底泥重金属稳定化过程。研究结果表明,三种稳定化处理后疏浚底泥pn值都升高;三种处理下TOC含量都减少,其中CaO2处理减少幅度最大;三种处理下zn、Ni和Cd的重金属形态均发生变化,稳定态含量增加,三种稳定药剂对于重金属形态的变化幅度相当。利用模拟酸雨淋溶重金属稳定化处理后的金山湖底泥,通过迁移层数和首层迁移量来评价稳定化的效果。重金属在土柱中迁移距离表现为zn最大,Ni和Cd次之,说明重金属迁移速度不仅仅与总量有关,还与其不稳定态的含量有关:稳定化处理后,重金属的迁移距离均有所缩短,首层迁移量也都有所减少,说明这三种稳定化药剂都能够减少重金属在土壤中的迁移。