太湖底泥及污染情況調(diào)查

-.z."太湖高級論壇交流文集"2004年太湖底泥與污染情況調(diào)查成新江溢英姿太湖流域水資源保護局，，200434摘要：根據(jù)2002年10月至12月的野外測量及隨后5個多月的實驗室化驗與室整理分析，得出了太湖底泥深、蓄積量及污染情況的空間分布狀況，為太湖治理與污染底泥疏浚決策提供了根底依據(jù)。關(guān)鍵詞：太湖底泥污染調(diào)查太湖是我國第三大淡水湖，是流域最大的水體，水域面積2338km2，南北長68.5km，東西平均寬34km，湖岸線總長405km。太湖自西向東在、地區(qū)依次分布有竺山湖、梅梁湖、貢湖、漫山湖、胥湖及東太湖等湖灣。太湖是一座天然的平原調(diào)蓄水庫，正常水位下容積為44.3億m3，平均水深1.89m，最大水深約2.6m，多年平均年吞吐量52億m3，水量年交換系數(shù)1.2，換水周期約300天，具有蓄洪、供水、灌溉、航遠(yuǎn)、旅游等多方面功能。太湖又是流域最重要供水水源地，不僅擔(dān)負(fù)著、和等大中城市的城鄉(xiāng)供水，還有向等下游地區(qū)供水并改善水質(zhì)的作用。一、調(diào)查目的意義20世紀(jì)80年代前，太湖水質(zhì)良好，以II類、中營養(yǎng)-中富營養(yǎng)為主，符合飲用水源地的水質(zhì)要求。據(jù)1981年調(diào)查，太湖水域69%的面積為II類水，30%的面積為III類水，只有1%的面積為IV類水；83%的面積為中營養(yǎng)，只有16.9%為中富營養(yǎng)。到90年代，太湖水質(zhì)下降，特別是西北部五里湖、梅梁湖、竺山湖等湖灣，水質(zhì)根本劣于V類；全湖富營養(yǎng)化水平也上升到以富營養(yǎng)為主。目前太湖富營養(yǎng)化及其所導(dǎo)致的藍(lán)藻爆發(fā)已經(jīng)成為太湖主要水環(huán)境問題。“九五〞以來，在國務(wù)院的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下，通過兩省一市及中央各部〔委〕的共同努力，太湖水質(zhì)惡化趨勢得到初步遏制，總磷、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)等主要指標(biāo)均有所好轉(zhuǎn)，但北部湖灣水質(zhì)仍為V類-劣于V類，大局部水域仍處于富營養(yǎng)化狀態(tài)。太湖水污染問題引起了黨和政府的高度重視。2001年國務(wù)院批準(zhǔn)了"太湖水污染防治“十五〞方案"，提出了“積極推進產(chǎn)業(yè)構(gòu)造調(diào)整，大力推行清潔生產(chǎn)，有效控制入湖污染物總量，實施截污、減排、清淤、引水、節(jié)流等有效措施。〞明確水利部統(tǒng)一管理、合理配置太湖流域水資源；嚴(yán)格取水許可管理。采取節(jié)水、調(diào)水、清淤、水土保持等綜合措施，加大流域水資源保護的力度；對引江濟太和湖底清淤組織進一步論證，提出方案并組織實施。研究說明，太湖水體污染及富營養(yǎng)化的污染來源分外源和源，沉積在底泥中的污染物屬源。源是太湖主要污染源之一，即使其外源得到了有效的控制，污染底泥釋放仍有可能對水體造成二次污染，導(dǎo)致水污染、富營養(yǎng)化和藻類爆發(fā)，影響飲用水平安。因此，有必要對太湖底泥及其污染情況進展全面調(diào)查，查清太湖底泥淤積量、分布及其污染程度和污染圍，初步分析底泥生態(tài)疏浚圍和疏浚量，為底泥生態(tài)疏浚提供依據(jù)。通過對污染底泥進展生態(tài)清淤，到達(dá)改善太湖水質(zhì)的目標(biāo)。二、調(diào)查方式與方法2002～2003年太湖局組織進展了太湖底泥與污染情況調(diào)查，調(diào)查工作分為底泥測量與采樣、底泥樣品化驗及測量化驗數(shù)據(jù)系統(tǒng)整理和綜合分析三大局部。1、野外測量和采樣為便于對太湖底泥分布、淤積量以及污染情況進展統(tǒng)計分析，結(jié)合太湖湖體和湖灣分布情況，將太湖劃分為15個湖區(qū)。各分區(qū)情況詳見圖1。調(diào)查布設(shè)的測量點進展了水深、淤泥深度和平面坐標(biāo)測量；采樣點進展樣品的采集、記錄、編碼、保存和送樣〔為保證實驗室分析化驗結(jié)果的客觀可靠性，送檢實驗室的均為無方位編碼樣〕；對所采樣品上部土層用數(shù)碼相機進展拍照留存。對各測點處的土性分布及具體位置都作了詳細(xì)記錄，并在各采樣點及局部測量點對土層進展了密度試驗?！?〕測量點和采樣點布設(shè)測量點按網(wǎng)格布設(shè)，在湖灣區(qū)及太湖的近岸區(qū)S-N方向1.6～1.7km、E-W方向1.5km布設(shè)1個點；在湖心區(qū)3km×3km布設(shè)1個點?，F(xiàn)場作業(yè)時，在土層厚度變化大的測點之間增插測量點。原則上相鄰兩測點的底泥深差大于1.5m時，增插一個測量點。全太湖測量點密度為每10km2有3.6個。在沿岸區(qū)及湖灣區(qū)測量點分布較密,其中西沿岸區(qū)北段最密，每10km2有12個；其次為梅梁區(qū)，9.4個。采樣點重點布設(shè)于河流入湖口處、湖灣及沿岸帶。原則上在河流入湖口離開岸邊250m和500m處各布設(shè)1個點；出湖口離開岸邊250m處湖區(qū)布設(shè)1個點；湖灣區(qū)及太湖近岸帶每5km2布設(shè)1個點；太湖湖心區(qū)每20km2布設(shè)1個點。在7個大型自來水廠取水口附近各增設(shè)了1個采樣點，采樣點還注意避開航道。全湖采樣點密度為每10km2有1.1個，西沿岸北段最大為5.8個，其次為梅梁湖。各區(qū)采樣點密度與測量點密度關(guān)系大致相應(yīng)。本次調(diào)查共完成834個點的測量，其中采樣263個點。測量點和采樣點在各湖區(qū)的分布情況詳見圖1?！?〕測量定位測量采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS三臺，使用載波相位差分〔動態(tài)GPS〕技術(shù)。成圖采用坐標(biāo)系統(tǒng)為1954年坐標(biāo)系，6°帶，中央經(jīng)線為123°。GPS控制點根據(jù)技術(shù)設(shè)計書中有關(guān)GPS定位要求，在湖區(qū)及環(huán)湖布設(shè)了28個四等控制點。湖泊水深測量采用模擬數(shù)字一體化SDH—13D測深儀，通過外業(yè)采集軟件自動進展平面位置和水深測量、數(shù)據(jù)處理?！?〕采樣樣品采集分間隙水樣、表層樣〔含有毒害有機物樣〕和柱狀樣。采樣點上部1m圍的底泥用有機玻璃取樣器采取，1m以下及測量點處底泥則用金屬取樣器采取。將取出的泥樣根據(jù)要求并結(jié)合自然分層進展留樣。本次調(diào)查263個采樣點，實際采集表層樣223個，表層間隙水樣223個，柱狀分層樣583個，有毒害有機物樣18個，1m長原狀完整柱狀樣7個，樣品合計1054個。間隙水樣用有機玻璃取樣器取出底泥后，用虹吸法去掉上部湖水，留取表層0～5cm段泥樣，將泥樣裝入離心機專用〔用蒸餾水進展清洗過〕的塑料瓶中，在現(xiàn)場用離心機進展別離，5000r/min的轉(zhuǎn)速離心20分鐘，取上部的澄清液為間隙水樣，取足200ml。表層樣類同上述采樣方法留取上部0～5cm段底泥，并剔除泥中的水草、螺螄等雜物，取足1kg作為表層樣，表層樣中有些工程需要馬上化驗，稱即測工程。柱狀樣用有機玻璃柱狀取樣器取出底泥，去掉湖水和雜物，根據(jù)底泥淤積的厚度情況，分別留取0～5cm、5～10cm、10～20cm、20～50cm、50～100cm等深度的泥樣。個別采樣點底泥自然分層明顯，則結(jié)合分層進展留樣。另在主要出入湖河港18個出入湖口采樣點處采取有毒害有機物樣〔即殘留農(nóng)藥檢測樣〕，其采樣方法與表層樣一致。2、樣品化驗〔1〕化驗工程底泥樣品分析化驗除即測工程和間隙水外，均經(jīng)過了風(fēng)干、研磨、過篩、焙燒等，風(fēng)干過程中還注意了防霉，都進展了營養(yǎng)物和重金屬測試。間隙水和表層底泥樣品還進展了pH、Eh等工程化驗?；灂r記錄底泥的外觀性狀〔如泥度狀態(tài)、溫度、顏色、氣味、生物現(xiàn)象等〕，以與采樣時情況比擬；分析表層底泥樣品的含水率、平均粒徑、泥沙組成等。根據(jù)湖泊水質(zhì)富營養(yǎng)化調(diào)查研究的經(jīng)歷，污染底泥是通過底泥的間隙水而影響湖體水質(zhì)的，本次間隙水化驗工程為：有機質(zhì)〔以CODCr表示〕、Fe2+、Mn2+、pH、Eh、NH3－N、總磷(TP)、總氮(TN)等。表層樣中工程Fe2+、Mn2+、pH、Eh、NH3－N在空氣中易發(fā)生變化，需要盡快化驗，其中pH、Eh在現(xiàn)場測試。分析底泥的有機質(zhì)(OM)、總磷(TP)、總氮(TN)含量，并換算成干土重百分比含量〔％〕。分析底泥樣品汞、砷、鉛、銅、鉻、鎘等各元素含量。對污染嚴(yán)重的20條入湖河道河口的18個表層樣進展了有機氯和有機磷農(nóng)藥含量的測試?！?〕化驗方法實驗室接收的樣品為無方位編碼樣。底泥樣品分析化驗方法嚴(yán)格按照國家有關(guān)規(guī)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。三、主要成果1、太湖底泥量及其分布本次調(diào)查，計算說明太湖總水面積為2349.0km2，有底泥區(qū)面積1546.8km2，占66％；無底泥區(qū)面積802.2km2，占34％。底泥總蓄積量為19.12×108m3，其中淤泥量16.79×108m3，占88%；流泥量2.33×108m3，占12%。梅梁湖、竺山湖、貢湖和東太湖幾個湖灣淤積較重，同時，太湖還存在3個明顯的底泥蓄積帶：一是自大浦口、茭瀆港向東北至金墅港底泥蓄積帶；二是自新瀆港沿西部沿岸往南至長興分港底泥蓄積帶；三是自沉瀆港向東北至漫山湖底泥蓄積帶。這三條底泥蓄積帶底泥深一般超過1m，泥量占到總底泥量的三分之二。太湖各湖區(qū)底泥量及分布情況詳見表3－1和圖2。2、底泥物理特征太湖底泥有60%粒徑圍在0.005～0.05毫米之間，為粉質(zhì)亞砂、粉質(zhì)亞粘土。底泥新鮮樣品含水率全湖平均58.65%，最大為80.96%，最小為39.86%，其中有63%的測點含水率大于55%，根據(jù)"港口工程地質(zhì)勘測規(guī)"，淤泥的含水率為55%～85%，太湖底泥總體處于淤泥含水率圍以?，F(xiàn)場監(jiān)測，底泥濕密度都在1.3～1.7克/立方厘米圍。對泥樣進展鑒別分類后測試，淤泥的濕密度平均為1.6克/立方厘米，變化圍在1.51～1.70克/立方厘米；流泥的濕密度平均為1.39克/立方厘米，變化圍在1.3～1.43克/立方厘米。3、底泥間隙水底泥間隙水pH值〔酸堿性〕總體呈中性。Eh值〔氧化復(fù)原電位〕湖心和東太湖的氧化性相對較強。北部湖灣中，尤其是五里湖、竺山湖、貢湖呈弱復(fù)原性，底泥中的磷處于可釋放狀態(tài)。間隙水中營養(yǎng)物質(zhì)含量總體上明顯高于湖水。其中總氮和氨氮含量均高于湖水，貢湖、五里湖、竺山湖及東太湖尤為明顯；總磷含量貢湖、五里湖、竺山湖、梅梁湖等湖灣高于湖水。五里湖、梅梁湖、竺山湖、貢湖的底泥間隙水中營養(yǎng)物質(zhì)含量明顯高于其它湖區(qū)，一般在2倍以上，綜合分析說明，這些湖區(qū)底泥間隙水中營養(yǎng)物質(zhì)相對湖水呈可釋放狀態(tài)。詳見表3－2。4、底泥營養(yǎng)物質(zhì)太湖底泥主要表現(xiàn)為有機污染型。北部幾個湖灣〔竺山湖、梅梁湖、貢湖〕的淺層底泥中沉積了大量的污染物。東太湖淺層底泥中有機質(zhì)、總氮含量均很高。而太湖湖心、西部和南部沿岸等湖區(qū)，營養(yǎng)物質(zhì)含量相對較低。表3-2幾個湖區(qū)表層底泥間隙水與湖水營養(yǎng)鹽含量表單位：mg/l五里湖、梅梁湖、竺山湖、貢湖、東太湖等湖區(qū)底泥表層的Eh平均值較低，以弱復(fù)原性為主，營養(yǎng)物質(zhì)存在向間隙水中釋放的可能性。底泥營養(yǎng)物質(zhì)含量較高的是竺山湖、梅梁湖、貢湖、東太湖等湖灣，湖心、西部及南部沿岸等湖區(qū)含量均較低。詳見表3－3。底泥營養(yǎng)物質(zhì)含量高的湖區(qū)，特別是這些湖區(qū)的主要入湖河口處，各分層間含量分布一般都呈上高低低的趨勢，含量高的樣品絕大局部集中在底泥淺層0～20厘米的區(qū)域。表3-3太湖底泥營養(yǎng)物質(zhì)含量分布情況單位：占干泥重的%5、重金屬與殘留農(nóng)藥重金屬指標(biāo)含量與歷史資料相比沒有明顯變化，個別采樣點有相對偏高現(xiàn)象，總體上北部湖灣〔梅梁湖、竺山湖〕及入湖河口含量相對較高，表層0～20厘米出現(xiàn)含量偏高的樣品較多。北部湖灣少量樣品以汞、砷、銅、鉛、鉻、鎘含量偏高，西部及南部沿岸個別樣品主要以汞含量偏高。有機氯均有檢出，但含量均在比擬低的圍。有機磷〔農(nóng)藥〕均未檢出。6、需要疏浚的底泥量與分布底泥有機污染嚴(yán)重、可能影響湖水水質(zhì)的區(qū)域主要分布在竺山湖、梅梁湖、貢