太湖疏浚淤泥堆放及农用环境风险研究

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底泥疏浚作为水体修复、保障通航等的一种重要手段,目前已得到大量的应用。然而如何对疏浚过程中产生的大量淤泥进行处理处置仍面临着较大的挑战。常见的方法是将淤泥脱水固化后直接进行堆放处理,然而疏浚淤泥中通常含有较高的重金属等污染物,淤泥的堆放过程中是否会产生污染物的二次释放,从而对周围的生态系统产生威胁,这是我们比较关心的一个问题。本研究以太湖梅梁湾地区的两个疏浚淤泥堆场—白旄和孔湾堆场的淤泥为研究对象,对堆场淤泥的理化性质、污染物赋存含量及形态分布、淤泥重金属在降水作用下的淋溶释放过程,重金属污染物在渗滤水中的赋存含量以及堆场植物对污染物的富集情况进行了研究,评价疏浚淤泥堆放的环境风险。同时考虑到疏浚淤泥中通常含有较为丰富的氮磷营养,将疏浚淤泥作为蔬菜地用土使用,通过淤泥盆栽实验研究了蔬菜的生长状况、吸收富集重金属情况,评价淤泥农用的可行性;根据植物—土壤重金属含量相关关系,尝试提出将疏浚淤泥进行农用过程中重金属污染物的风险阈值。主要结论包括:  (1)白旄及孔湾堆场淤泥主要呈褐色,粒径分布以2-20μm的粉粒为主,淤泥中有机质、总磷含量缺乏,总氮含量丰富。  (2)堆场淤泥重金属含量略高于对照土壤,其中镉(Cd)主要以可交换态及碳酸盐结合态和Fe/Mn氧化物结合态存在,具有较强的潜在迁移能力;其余金属铬(Cr),镍(Ni),铜(Cu),锌(Zn),砷(As)和铅(Pb)主要以残渣态存在,化学活性相对稳定。对持久性有机污染物(POPs)而言,多氯联苯(PCBs)含量在堆场淤泥中高于对照土壤,而多环芳烃(PAHs)和有机氯农药(OCPs)含量在堆场淤泥中均低于对照土壤,潜在风险较低。  (3)堆场渗滤水中重金属含量略高于对照水体,但重金属含量均低于生活饮用水含量限值。模拟降水对淤泥重金属Cr,Ni,Cu,Zn和Cu的释放具有相似的变化规律,即随着淋溶液的增加,溶出液中重金属浓度快速降低并逐渐趋于平衡;模拟降水对淤泥中As的释放规律则正好相反,为由低到高逐渐增加的规律,并且在淋溶后期淋出液中As的含量逐渐高于生活饮用水中As含量限值;模拟降水对淤泥Pb的释放不具有明显的变化规律,但淋出液中Pb含量均要高于生活饮用水中Pb含量限值。而模拟降水的酸度变化对淤泥中重金属的释放影响较低。  (4)堆场植物芦苇及菖蒲对POPs的累积作用具有明显的差异,堆场芦苇表现出比对照芦苇较高的PAHs和PCBs含量以及较低的OCPs含量,而堆场菖蒲表现出比对照菖蒲较低的PAHs和PCBs含量以及较高的OCPs含量。菖蒲和芦苇对重金属的吸收富集也具有明显的差异,其中堆场菖蒲对各重金属的富集程度均不高,各金属含量与对照菖蒲相差不大;而堆场芦苇对某些金属元素(如Cd,As)具有较大的富集作用,金属含量显著高于对照芦苇。  (5)盆栽实验结果表明,盆栽土壤中Cd含量对蔬菜(芥菜和上海青)的生物量影响不大,而能够显著影响植物叶片吸收富集金属Cd的含量,两者之间近似二次多项式关系。  (6)依据相关标准,建立的疏浚淤泥农用过程中重金属污染物Cd含量风险阈值分别为上海青(0.33mg/kg),芥菜(0.22mg/kg)。该阈值要低于疏浚淤泥中Cd的赋存含量,因此堆场淤泥在作为蔬菜地用土使用前,应削减淤泥中Cd等污染物的含量以降低风险。
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