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#环境污染#国内城市黑臭水体内源污染治理技术研究进展( 二 )


2.2 原位治理技术
原位治理技术是指原位保留底泥 ， 采取工程措施阻止或削弱底泥中污染物进入上覆水体 。 与底泥清淤异位治理技术相比 ， 其具有对底泥扰动小、可避免底泥清淤过程中底泥再悬浮对水体的污染等特点 。
2.2.1 底泥覆盖
底泥覆盖是通过在污染底泥上部铺设一层或多层材料 ， 隔断底泥与上覆水 ， 达到阻止或减弱底泥中污染物释放的效果 。 常用的覆盖材料包括天然材料(如细沙、红土 ， 方解石和石英砂等)及改性矿石 。 在工程上 ， 一般采用表层倾倒和表层撒布等方式 ， 将覆盖材料铺设在底泥上 ， 但使用时需考虑一些条件：(1)水体的外污染源已经得到控制；(2)底泥污染物具备低毒性和低迁移率时才能考虑此技术；(3)覆盖材料现成易得；(4)水体流速较缓；(5)覆盖后不会影响现今或将来的建设和水路使用 。
利用河道中粗糙沙砾对华盛顿塔科马航道中含PAHS、苯酚等有机物的底泥进行原位覆盖工程 ， 10年的监测表明未见污染物迁移；利用红壤 ， 原位覆盖成都清水河黑臭底泥 ， 抑制底泥中氮、磷污染物的释放 ， 发现60 d后上覆水中TN、氨氮、TP和SRP的释放抑制率分别为77%、63%、60%和65%；郭赟等对太湖流域梁塘河进行底泥原位活性覆盖实验室模拟研究 ， 发现通过方解石+沸石组合覆盖 ， 底泥中TN和TP的平均释放抑制率为60% ， 达到稳定削减氮磷释放量的目的 。
底泥原位覆盖能够适用于多种污染底泥 ， 具有环境潜在危害小等优点 ， 但存在一些不足和局限 。 一方面 ， 覆盖工程量大 ， 投加覆盖材料会减少水体库容 ， 改变湖底坡度；另一方面 ， 底泥原位覆盖并没有将水体中的污染源清除 ， 仍存在污染物释放到水体的风险 。
2.2.2 投加化学药剂
投加的化学药剂通过与沉积物中的污染物发生氧化、还原、沉淀、水解、络合、聚合等反应 ， 降低底泥中污染物含量或转化低毒甚至无毒形态 。
目前 ， 常用的化学药剂有铝盐、铁盐、生石灰、Ca(NO3)2、CaO2、H2O2和KMnO4等 。 其中 ， 铝盐、铁盐、生石灰投入水体后 ， 铝离子、铁离子和钙离子3种金属离子通过在底泥表面形成活性层 ， 与底泥中的磷反应形成沉淀 ， 减少甚至抑制向水体扩散的磷含量 。
Ca(NO3)2中的钙离子能与底泥中的磷酸盐反应形成稳定的钙结合态磷 ， 减弱了底泥中磷的释放 。 张华俊等向黑臭水体中投放硝酸钙 ， 与空白组相比 ， 有效降低了上覆水中TP的含量 。 CaO2的强氧化性能改变重金属的形态 ， 其强碱性能与重金属发生化学沉淀 ， 二者可共同降低沉积物中重金属污染风险 。 王熙等在试验中通过向黑臭水体投加CaO2 ， 泥-水界面处的亚铁离子含量降低了21.22% 。 同时 ， CaO2具有缓释氧气的功能 ， 能强化底泥微生物新陈代谢的能力 ， 促进微生物对黑臭底泥的修复 。 H2O2和KMnO4可通过强氧化性提高底泥的氧化还原电位 ， 减少硫化物的酸挥发性 ， 有效改善底泥黑臭 。
【#环境污染#国内城市黑臭水体内源污染治理技术研究进展】然而 ， 投放化学药剂会带来一些风险 。 首先 ， 化学药剂可能增加水体毒性 。 研究发现 ， 向水体中投加铝盐后 ， 当水体中铝浓度超过2 μmol/L时 ， 对鱼类存在潜在毒性风险 。 其次 ， 化学药剂的投放可能造成污染物的异常释放和稳态变化 ， 容易改变水体中的生物和生态环境 。 因此 ， 投放化学药剂一般用于应急处理情况 。
2.2.3 微生物修复
作为生态系统中的分解者 ， 微生物通过代谢等作用将水体中的污染物进行削减 。 通过向黑臭水体底泥中投加治污高效菌 ， 原位降解底泥中的有机污染物 ， 重建严重受损的底端生物链 ， 加速底泥的矿化进程 ， 底泥被分解转换和传递 ， 底泥中有机物含量减少 ， 体积和厚度也随之降低和减少 。
微生物处理技术具有较好的处理效果、资金消耗较少、耗能较低以及后期运行成本低廉等特点 。 另外 ， 该技术无需向污染水体投放药剂 ， 无二次污染风险 。 然而 ， 目前利用微生物菌剂对黑臭底泥的治理还处于实验室和中试水平 。 如吴光前等利用微生物制剂(主要成分：硝化细菌、杆菌、放线菌、真菌、丝状菌)处理南京林业大学校内紫湖溪黑臭河水中的厌氧底泥 ， 结果显示底泥厚度由0.1 m减少为0.02 m ， 底泥CODCr由26 640 mg/kg降至1 843 mg/kg 。 涂玮灵等向南宁市朝阳溪黑臭底泥中投加0.5 g/m3的反硝化细菌制剂 ， 6周后 ， 底泥厚度得到有效降低 ， 有机质降解率和生物降解能力得到显著提高 。 姚宸朕等采用固定化微生物技术(主要包括乳酸菌、酵母菌群、光合菌群、Gram阳性杆菌群、硝化菌群)修复西安市某黑臭河道 ， 3个月后黑臭底泥的厚度减少50%左右 ， 底泥颜色从黑色变成土黄色 ， 底泥的生化降解能力增强 。 因此 ， 今后的工作应加强工程水平的研究 。


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