佟长江, 何广海

(深圳市水务规划设计院有限公司,广东 深圳 518002)

深圳河口及深圳湾内湾底泥污染性状分析

佟长江, 何广海

(深圳市水务规划设计院有限公司,广东 深圳 518002)

以实际工程为例，依据国家海洋局和香港特别行政区相关规定对深圳河底泥污染性状的研究分析,判定该区域大部分底泥属于污染疏浚物和污染土是造成深圳河水严重污染的二次污染源,并提出处理建议，对制定合理有效的治理措施、解决目前深圳河污染问题具有重要作用。

深圳河;底泥;污染;分析

深圳河位于深圳市南部,属珠江三角洲水系,干流自东北向西南流经深圳与香港,汇入深圳湾,主流长37 km。

据《2015年第三季度深圳市环境质量状况公报》,深圳河下游(特别是河口附近)水域水质污染严重,水质劣于地表水Ⅴ类标准,主要污染物为氨氮和总磷。无论是深圳河口按地表水Ⅴ类标准来评价,或者是河口附近的深圳湾内湾按海水四类标准来评价,许多水质指标都严重超标。从监测数据与评价结果还可以看出,深圳湾与深圳河的水污染主要为有机物污染,反映在水质指标中主要是氮、磷、溶解氧、化学需氧量、生化需氧量和大肠菌群等严重超标。

通过废水排放、雨水淋溶与冲刷等方式,大量的污染物进入河流水体,其中一部分沉积到底泥中并逐渐富集,使底泥受到污染。在一定的条件下,累积于底泥中的各种有机和无机污染物通过与上覆水体间的物理、化学、生物交换作用,重新进入到上覆水体中,成为影响水体水质的二次污染源[1]。底泥对水质的影响一般通过以下几个途径实现:①底泥悬浮过程中吸附于颗粒物上的污染物解吸释放;②表层底泥中的污染物直接向上覆水体解吸释放;③底泥间隙水中的污染物直接向上覆水体扩散释放等。因此,深圳河底泥污染性状的研究,对于解决目前深圳河水质污染问题具有重要作用。

1 底泥分布特征

深圳河口位于深圳市南部深圳湾海域东侧。场地北侧(深圳市)陆地地形平缓略有起伏,零星分布几个山体,海滩基本为泥滩,宽度2 300 m,其中红树林宽度1 100 m,沿岸堆积有呈东西向展布的砂堤,地面高程一般12.5～4.5 m。南部(香港特别行政区)为香港尖鼻嘴滩地及山地。河口两岸滨海漫滩平原,地势由北向南,由东向西逐渐低平宽阔,海拔高程1.14 m,地面高程较低,海相作用强烈,形成较厚的淤泥、淤泥质土层。其厚度变化较大,表现为北部较厚而南侧较薄,最大厚度达22 m,一般厚度>4 m,呈流塑状,含水量57%～94%,孔隙比1.625～2.904,有机质含量1.26%～5.34%,具高压缩性,富含贝壳等海洋生物碎片。

深圳河口及深圳湾内湾淤泥及淤泥质土的空间分布呈现出以下特征:

(1) 接近主航道处淤泥类软土的厚度最大,可达16.3～20.0 m,而南、北两侧渐薄,一般厚度<15.0 m。

(2) 北厚南薄。北侧包括红树林及大沙河入海口处淤泥类软土的厚度一般>10 m,而主航道以南的厚度均<10 m,最薄处仅有1.1 m。

(3) 从东、西两侧淤泥类软土的厚度来比较,东侧大于西侧,特别是深圳河口处,其厚度一般>18 m,而西侧除主航道外,淤泥类软土的厚度一般<15 m(图1)。

2 底泥污染性状分析

根据已完成研究项目的要求,对底泥污染性状的分类和评价,分别按照国家海洋局相关规范和香港特别行政区有关规定进行。

图1 深圳河口及内湾淤泥类软土厚度等值线图Fig.1 Contour map of Shenzhen river and thickness of soft soil sludge

2.1 化学成分分析[1]

深圳河口、深圳河下游底泥化学分析结果见表1和表2。

2.1.1 疏浚物分类

疏浚物分类化学筛分水平上限及下限值见表3 。

(1) 清洁疏浚物(Ⅰ类):疏浚物中污染物含量都不超过化学筛分水平的下限;疏浚泥中砷、铬、铜、铅、锌、有机碳、硫化物、油类,其中任何两种(或小于两种)的含量都超过化学筛分水平的下限,但不超过(上限+下限)/2,且其<4 μm粒度的组分含量≤5%,<63 μm粒度的组分含量≤20%。

(2) 沾污疏浚物(Ⅱ类):疏浚物中镉、汞、六六六、滴滴涕、多氯联苯总量等任何一种或一种以上的含量超过化学筛分水平的下限,但不超过化学筛分水平的上限。

表1 深圳河口底泥化学测试结果及分类统计表(国家海洋局)

表2 深圳河下游表层底泥化学测试结果及分类统计表(国家海洋局)

表3 疏浚物分类化学筛分水平(10-4)(mg/kg)

疏浚物中砷、铬、铜、铅、锌、有机碳、硫化物、油类,其中任何一种的含量均不超过化学筛分水平的上限,但其含量超过清洁疏浚物(Ⅰ类)规定的要求。

(3) 污染疏浚物(Ⅲ类):疏浚物中一种或一种以上污染物含量超过化学筛分水平的上限。

根据上述分类原则及测试结果,样品中疏浚泥样品中油类、硫化物多数样品均超Ⅲ类疏浚物评价标准,有机碳、铜等普遍超Ⅱ类疏浚物评价标准,汞、铅、镉等部分超Ⅱ类疏浚物评价标准,只有极个别样品符合Ⅰ类疏浚物评价标准。

从污染土的分布位置来看,深圳河口南侧表层底泥以Ⅱ类为主,其他各处均为Ⅲ类;深圳河下游罗湖桥—深圳河口,除极少数土为Ⅱ类外,绝大部分为Ⅲ类。深圳河下游(罗湖桥—河口)表层土均为污染土(Ⅲ类土),深圳河口以污染土(Ⅲ类土)为主(图2)。

根据《香港特区政府环境运输及工务局技术通告34/2002号》和港方技术部门要求完成污染物化学分析,其结果见表4、表5。污染程度分类标准见表6。

按照上述污染物含量标准,根据化学监测分析的结果底泥被划分为三类:

L类 所有的污染物含量均未超过下限值(LCEL)。

M类 底泥污染物指标中有一项或几项指标超过下限值(LCEL)而同时没有一项指标超过上限值(UCEL)。

H类 底泥污染物指标中有一项或几项超过了上限值(UCEL)。

图2 深圳河下游及深圳河口底泥污染分类图Fig.2 Classification figure of downstream of Shenzhen river and sediment pollution in Shenzhen river

图3 深圳湾底泥污染分类图Fig.3 Classification figure of sediment pollation in Shenzhen Bay

表4 深圳河口底泥金属及类金属测试结果统计表(香港)

表5 深圳河下游底泥金属及类金属测试结果统计表(香港)

表6 底泥污染程度分类标准表

注:*为当污染物含量大于所设值时已超过上限值。

深圳河口0.9 m深度土层以M类为主,南、北两侧为L类,M类土样数占该处总取样数的59%,约占面积的50%;1.9 m深度土层以M类和L类为主,M类样数占41%,约占面积的30%;2.9 m深度土层以L类为主,样数为11例,占总样数69%,约占面积的80%,而M类仅有4例,占1/4。

深圳河下游ZK46号钻孔以东,0.9～4.0 m深度内土层以H1类污染土(≤10×LCEL)为主,占总数的70%,与国家海洋局的测试结果基本一致;M类占7%,而L类占23%,主要分布在2.5 m深度以下。

2.2 生物毒性分析

生物毒性测试,就是利用生物受到污染物质毒害所产生的生理机能等变化来测试污染状况的方法。其目的是测试环境污染物对环境的综合影响和危害。

2.2.1 按国家海洋局规范测试结果

生物测试中,多线蝦栉虎鱼同杂色蛤仔的测试样在大亚湾潮间带采集,选择约1年龄的生物样进行测试,测试样品每个平行样放10个受试生物,各设3个平行样。对照海水为人造海水,参考海水用源自大亚湾间带海水。对照参考泥样及样品的泥样均经过网目为1.0 μm的不锈钢筛过滤,将滤出的样品充分混合均匀后,置于4℃冷藏箱里保存。

生物测试结果:样品中未能通过水相或固相毒性检验的分别约占总样品的39%和22%,而“生物蓄积试验”只有一个样品未能通过外,其它均能满足生物相蓄积检验,约占总数的96%;而未能通过两种生物检验的样品约占总数的22%。从上表可知,深圳河河口底泥样绝大部分通过了生物测试,而深圳河下游段则有近一半未通过。

2.2.2 按香港要求测试结果

(1) 生物测试简介及评价标准。海洋底泥的生物测试需要以下三个实验:①20 d多毛类生物毒性试验;②48～96 h双壳类或海胆类生物毒性实验;③10 d端足类生物毒性试验。

三个实验的方法都是把海洋底泥样品放入实验容器并加入海水,再将受试生物加进实验容器,使其暴露于底泥样品中直到实验结束。实验过程中保持海水温度、盐度,酸碱度及溶解氧在容许范围内,并每天对这些指标进行测定,底泥对照样品的测试方法亦相同。

这些实验依据香港ETWB TCW NO.34/2002—Appendix B的标准有两个可能结果:“通过”和“未通过”。其标准如下:

20多天毛类生物毒性试验所量度的是受试生物实验结束时的干重。如果同时符合下列两个条件,实验的结果是“未通过”:①在统计学上海洋底泥样品内的受试生物的平均干重和对照样品内的受试生物的平均干重有显著差异。②海洋底泥样品内受试生物的平均干重比对照样品内的受试生物的平均干重低10%。

48～96 h双壳类或海胆类生物毒性实验所量度的是受试生物在实验结束时的正常发育存活比率。如果同时符合下列两个条件,实验的结果是“未通过”:①在统计学上海洋底泥样品内的受试生物的平均正常发育存活比率和对照样品内的受试生物的平均正常发育存活比率有显著差异。②海洋底泥样品内的受试生物的平均正常发育存活比率比对照样品内的受试生物的平均正常发育存活比率低20%。

10 d端足类生物毒性实验所量度的是受试生物在实验结束时的存活比率。如果同时符合下列的两个条件,实验的结果是“未通过”:①在统计学上海洋底泥样品内的受试生物的平均存活比率和对照样品内的受试生物的平均存活比率有显著差异。②海洋底泥样品内受试生物的平均存活比率比对照样品内的受试生物的平均存活比率低20%。如果一个海洋底泥样品未能通过三个实验中任何一个实验,该样品便定为“未通过”。

(2) 试验生物、对照底泥和海水的获取方法。钩虾和多毛类试验生物购自美国专门的试验生物培养实验室;双壳类试验生物购自英国专门的试验生物培养实验室。

钩虾购自美国专门的试验生物培养实验室,此项目大约购入5 000只钩虾幼虫,体长3～4 mm。多毛类亦购自美国专门的试验生物培养实验室,此项目大约购入1 500条多毛类幼虫,干重0.5～1 mg。双壳类购自英国专门的试验生物培养实验室,为成熟成体。所有试验生物均经过若干日驯化,并达到所需成活标准。

试验对照底泥采于香港新界东岸,海水采于香港港岛东岸,海水经过滤处理及盐分调节,底泥经筛选,测试期间的水质量度为温度、盐度、酸碱度、溶解氧及氨浓度。

(3) 生物测试结果:所取39个底泥样均未能通过生物测试。

3 结语

(1) 深圳河水环境严重污染,超过地表水水质Ⅴ类水质标准要求,水体生态受到严重破坏。作为河流生态系统的重要组成部分,底泥不仅是河流营养物质循环的中心环节,而且也是营养物质的主要聚集库。由于底泥与水体之间存在着一种吸收与释放的动态平衡,一旦水体污染物含量减少,底泥中污染物的释放量就会增加,对水体的二次污染也会增大。底泥中的污染物累积是在长时间中形成的,对水质的影响也比较长久,即使外界污染源消除后,底泥仍能在很长时间中对上覆水的水质不断产生影响。因此,底泥污染的研究和治理,是从根本上解决河流污染问题的重要途径之一。

(2) 深圳河底泥(如疏浚处理),根据国家海洋局要求,其清洁部分可由主管部门签发普通倾倒许可证在指定区域倾倒,而对于沾污部分,则需由主管部门签发特别许可证,在指定海域有限制地倾倒;依据香港通告要求,L类及通过了生物测试的M类底泥可弃置于海上海泥卸置区,而一般H类及未通过生物测试的M类底泥须弃置于卸置污染海泥的泥坑;污染物浓度超出污染下限10倍的H类底泥须经生物测试,通过者可卸置于污染海泥的泥坑,而未通过者则须经过特殊处理和特殊处置。

(3) 对于深圳河污染底泥的治理,应在充分研究和比较的基础上选取最佳方案,最终实现深圳河不黑不臭的目标,并且满足周边市民的亲水需求。

[1] 李伟,宋洁,王斌.基于典型相关分析的河流水质与底泥的相关性研究[R].成都:四川大学,2007.

(责任编辑：陈文宝)

Anaysis of Pollution Characteristics of Sediment Pollutionin Shenzhen River and Shenzhen Bay

TONG Changjiang, HE Guanghai

(ShenzhenWaterPlanningandDesignInstituteCo,LTD,Shenzhen,Guangdong518002)

Sediment as an important part of river ecosystem,exists dynamic balance between absorption and release,can produce secondary pollution to water.Sediment pollution treatment is one of the main difficulties.Through the analysis of the research on the behavior of Shenzhen river sediment pollution,the authors formulate rational and effective management measures,solve the problem of the pollution in Shenzhen river.

Shenzhen river; sediment; pollution; analysis

2016-04-22;改回日期:2016-05-06

佟长江(1963-),男,高级工程师,工程地质专业,从事水利工程勘察与科研工作。E-mail:1512997015@qq.com

X55

A

1671-1211(2016)03-0445-05

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.03.046

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160505.1531.012.html 数字出版日期:2016-05-05 15:31