**章绪论
　　1.1城市黑臭水体底泥污染治理意义
　　水体底泥是河流生态系统的重要组成部分，是入河污染物特别是营养物质的主要蓄积场所。城市黑臭水体产生的一个重要原因就是底泥污染。污染底泥可导致水体的自净能力变弱，其污染物质来源多样，包括水下生物的代谢产物、腐败尸体残物、城市居民过度排放的生活污水，以及随地表径流入河的大部分无机物和有机物等。这些携带入河的各类污染物质经过絮凝、沉降等各种物理、化学和生物过程，不断沉积到水体底部，形**的河流底泥。底泥不仅可以直接反映水体的污染历史，在一定条件下还可向上覆水体释放各种污染物，是影响河流水质的重要二次污染源。一方面，长期沉积的污染底泥富含污染物，这些污染物的降解可引发水体因溶解氧浓度降低、复氧能力衰退，造成水体黑臭等；另一方面，沉积的底泥在水体扰动、厌氧微生物的有机物分解等作用下上浮并产生大量悬浮颗粒物及致黑致臭物质，引起水体自净能力大幅度降低（高胜标，2020）。
　　值得关注的是，河流在点源污染得到有效控制以后，底泥可成为水体污染的主要来源之一。一方面，水中颗粒物作为污染物的载体，有助于污染物在水环境中的迁移；另一方面，颗粒物作为一种媒体，影响污染物在水环境中的各种化学和生物转化行为，从而增强污染物在水环境中动态循环过程的复杂性（龚春生，2007）。绝大多数污染物在河流水环境中的迁移转化、沉淀累积与水体底泥密切相关。水体底泥与上覆水之间不停地进行着物质交换，且存在着一种吸收与释放的动态平衡，若水体污染物含量减少，底泥中污染物的释放将会增加。因此，溶解于水中的污染物浓度在很大程度上受到底泥的影响。当底泥未被扰动时，底泥中的污染物主要从表层底泥向上覆水扩散和分解，对水质的影响较小；底泥一旦被扰动，较厚层底泥中的污染物将会大量向水体释放，消耗上覆水中的溶解氧，造成水质不断恶化（龚春生，2007）。污染底泥可严重影响甚至破坏河流水体生态系统的健康。因此，减少水体底泥污染物释放是控制河流水生态环境质量的重要途径之一。
　　1.2污染底泥治理措施
　　1.2.1控制外源污染物
　　外源污染物大量输入是造成河流底泥污染的重要原因，要解决污染问题*要是截断污染源。一是实现流域内工业废水的达标排放，生活污水集中处理。二是为城市河流建设污染缓冲带。缓冲带是指河道与陆地的交接区域，在这一区域种植植被可起到阻挡污染物进入河流的*后一道屏障的作用，使溶解性和颗粒状的营养物被生物群落消耗或转化。
　　1.2.2物理修复
　　物理修复是借助工程技术措施消除底泥污染的一种方法，主要有：①底泥疏浚。底泥中含有大量的有机物、氮、磷、重金属等污染物质，清除水底淤泥可削减水体内源性污染物的释放量，同时可达到增大环境容量的目的。②水体曝气。采用人工方式向水体中充氧，加速水体的复氧过程，提高水中好养微生物的活力，增强河流自净能力，以改善水质。③底泥覆盖。通过在底泥表面敷设渗透性小的塑料膜或卵石，削减波浪扰动时的底泥翻滚，有效抑制底泥营养盐的释放，提高水体透明度，但存在治标不治本、成本高等缺点。④水力调度技术。水力调度技术是根据生命体的生态水力特性，营造出特定的水流环境和水生生物所需要的环境，抑制藻类大量繁殖。
　　物理修复*大的优点是见效快，目前底泥疏浚技术在一定程度上取得了较为明显的效果，但也存在一些问题：①成本高，疏浚成本受许多因素影响，包括设备类型、项目大小、堆放场、底泥密度、输送距离、底泥的综合利用等；②疏浚过深将会破坏原有的生态系统，底泥疏浚可能会去除底栖生物，破坏鱼类的食物链，如果疏浚不当，会造成更严重的污染；③疏浚的底泥一般量大、污染物成分复杂、含水率高，处理比较困难。
　　1.2.3化学修复
　　化学修复是一个人工的化学过程，被用来改变自然界物质的化学组成，主要靠向底泥施化学修复剂与污染物发生化学反应，从而使污染物易降解或毒性降低，不需再处理底泥。常见的化学修复方法有：①絮凝沉淀；②重金属的化学固定。
　　化学修复还存在一些问题：①加入化学物质后，水底发生化学反应，会对底栖生物有较大影响；②投加混凝剂后，水体中磷的浓度下降，虽水体透明度会增加，水质得到改善，但会抑制藻类生长，可能会引发新的生态问题。
　　1.2.4生物方法
　　底泥的生物修复技术，是指利用培育的植物或培养、接种的微生物的生命活动，对底泥中的污染物进行转移、转化及降解，从而达到底泥修复的目的。常见的生物修复技术有：①微生物强化净化。一是在黑臭水体污染河道内投放微生物营养物质，促进微生物的生长及发育；二是采用生物膜技术；三是直接在黑臭水体中投放经过实验培养筛选的多种微生物菌种。生物促生技术指对自然界污染物降解者——微生物促生，创造具有自然降解功能的环境，通过提高受污染水体自净能力的方式，加快有机污染物的分解速度；生物膜技术主要是指在某些载体表面附着微生物，使其呈现一种膜状，通过与污水接触使得生物膜上的微生物对有机物营养成分进行摄取而相应同化，*后达到净化污水的效果。现阶段现实生活及治理过程中较为常见的微生物制剂主要是各种菌剂、有效微生物菌群、生物活性液等物质。②水生植物净化。实际运用过程中*为常见的植物有沉水、挺水、漂浮及浮叶植物等，包括浮萍、香蒲、芦苇、金鱼藻、蒋菜、狐尾藻、凤眼蓝及睡莲等。沉水植物修复、人工湿地、生态浮岛等均为治理的主要形式。现阶段*为常见的技术及*具有前景的技术为培育植物新品种，并对其进行组合、净化等，方便在实际运用过程中根据黑臭水体情况实施针对性的修复净化方式，以提高修复净化的效果。
　　生物修复技术的主要缺点有：①速度慢，相对于底泥疏浚，底泥修复是一个缓慢的过程；②河流水质变化带有一定的随机性，河流水质与污染源排放特性有关，与河流周围居民的生活习惯和工厂生产周期相关，所以河道接纳污染物的不确定性对所选取的生物种类有很高要求；③采用水生植物修复技术时，必须及时收割，避免植物枯萎后腐败分解，重新污染水体。
　　1.3污染底泥环保清淤技术现状及问题
　　环保清淤是治理城市黑臭水体污染底泥的重要手段。通过对污染底泥的疏浚，可清除污染水体的内源污染物，将污染物从水域系统中彻底去除，可以较大程度地降低底泥对上覆水体的污染贡献率，进而解决由生物或物理等作用下内源释放所造成的二次污染。它是一种治理内源污染效果比较明显和有效的途径。环保清淤需采用环保型疏浚设备、余水和污泥等环保技术措施，处理清除河湖水体中的污染底泥，减少底泥污染物向水体中持续释放。因此，环保清淤以改善河流水质与修复水生态环境为目标，采用人工或机械方法清除河流表层污染底泥，减少底泥污染物的蓄积量和释放量，改善基底污染程度和水体自净能力，是削减内源污染、重建良性水生态系统的重要工程措施之一。环保清淤技术作为一种水下生态清淤方式，具有清淤深度小、疏浚精度高、环境影响小、可大幅度降低二次污染及安全妥善处置疏浚底泥等诸多优点，通常结合截污工程、水生态修复工程被广泛应用于城市黑臭水体综合治理过程中（申亮和屈文瑞，2022）。
　　我国环保清淤的发展主要为三个阶段：**阶段（八五、九五），引进、探索和试验阶段；第二阶段（十五），环保清淤体系初步形成阶段；第三阶段（十一五以后），研发环保清淤成套技术开发及实际工程应用阶段（刘琴琴，2021）。不同于其他清淤方式，环保清淤可去除底泥中的污染物，同时也是缓解河流内源污染，促进水生态恢复的良好方法。环保清淤有着特殊的要求：在疏挖过程中，要尽可能减少机具对水底污染物的扰动，以避免因施工造成污染物的扩散，出现水体浑浊，影响清淤效果与水源环境；在输送清除的污染底泥时，要做到封闭性高、连续性好、中转少、时间短、安全可靠，*好是与疏挖同时进行，一次性完成疏挖和输送过程，且应将其全部干净地运至预先选定的位置堆存；*后，还要根据底泥的污染程度，对清理出的污染底泥进行脱水干化、药剂消毒、有机降解、堆填造地或作为一种资源再行利用等一系列环保措施处理。在污染底泥的疏挖、输送和堆存环节中，应杜绝施工带来的二次污染（刘恒序，2011）。
　　为有效治理城市黑臭水体，各地已将底泥环保清淤作为常用的措施之一加以开展。然而，部分城市黑臭水体的环保清淤方案缺乏应有的评估和论证便付诸实施，给这些河流的环境治理带来较大的环境隐患，产生明显的投入和效果不对称问题。目前，发生在环保清淤中*突出的问题主要表现如下（龚春生，2007）。
　　1）目前，国内普遍采用的是仅测定底泥甚至表层底泥中的目标污染物含量并用作确定河流底泥是否需要疏浚的评判依据，对底泥中目标污染物释放和缓冲特性等*基本的参数均缺乏应用研究，因此不能科学地回答河流“是否需要清淤、是否能够清淤、清多少、怎么清”等决策性问题，这必然极大地影响清淤方案和施工设计的科学性。
　　2）不能给出适宜的清淤深度。清淤的深度不仅直接与资金的投入有关，也与生态效益有关。若局部清淤过深，势必削弱河床底部对污染的缓冲能力。此外，过度清淤还会破坏性地改变水体形态。因此，即使确定了能够清淤的问题，但哪些位置可进行清淤，清淤深度多少等问题也尚难以回答。
　　3）缺乏合理的环保清淤风险评估。目前，底泥部分污染物的评价标准和评价方法还是空白，需筛选甄别有针对性的评价方法和标准。此外，目前底泥环保清淤相关评估标准缺失，国家尚未出台明确的底泥污染评价、清淤工程实施、风险评估、效果评估等相关标准，需要综合评估底泥污染程度、水体自净能力等。
　　1.4城市黑臭水体污染底泥环保清淤评估
　　2022年3月，生态环境部与住房和城乡建设部联合印发的《“十四五”城市黑臭水体整治环境保护行动方案》提出，城市黑臭水体进行内源治理时，开展清淤的水体重点包括以下方面：一是底泥清理是否开展科学评估，水体清淤是否合理规范；二是含有害物质的底泥是否得到妥善处理处置等情况。2022年7月，住房和城乡建设部等联合印发的《深入打好城市黑臭水体治理攻坚战实施方案》提出科学开展内源治理：科学实施清淤疏浚，调查底泥污染状况，明确底泥污染类型，合理评估内源污染，制定污染底泥治理方案；鼓励通过生态治理的方式推进污染底泥治理。实施清淤疏浚的，要在污染底泥评估的基础上，妥善处理处置。因此，就城市黑臭水体环保清淤而言，需采取科学、合理、有效的评估。
　　（1）河流底泥污染现状调查
　　科学设计河流底泥污染调查方案，确定底泥调查断面（点位）布设方案，应用柱状样与表层样相结合的方式科学采集河道底泥，现场调查河流底泥厚度、深度、水面宽度等指标，进行底泥污染现状调查。
　　（2）河流底泥污染特征分析
　　开展河流底泥污染特征分析，包括底泥中的营养盐污染、重金属及有机毒害物污染特征，分析河道污染底泥累积和分布，解析河流污染底泥主要淤积河段、不同区段底泥主要污染物类型等，进行底泥中营养盐、有机质、重金属等指标污染程度分析，进行水平及垂向变化污染特征分析，通过分析其垂向污染变化拐点，并以地理信息等为辅助手段，确定不同河流、不同河段的淤积厚度。
　　（3）河流底泥潜在生态风险评价
　　根据底泥营养盐、重金属及有机类污染物的含量及分布规律，对底泥污染程度进行评价。评价方法及评价标准主要参考国家相关标准，对于缺少评价标准的污染物种类采用相关领域普遍采用的评价方法进行评价。对污染底泥进行污染程度评价，评估污染底泥生态风险，划分污染等级。
　　（4）河流污染底泥环保清淤可行性分析
　　根据河流底泥分层样品污染物含量及其水平、垂向变化分析，结合泥水界面营养盐释放特征与生态风险评价，核算主要污染物释放速率及对水质的影响，对不同类型污染底泥进行综合评价，科学分析确定清淤深度、范围，对不同河段清淤可行性进行综合判断。