[发明专利]一种多孔生态混凝土系统在重金属和/或氮磷污染底泥修复中的应用

说明书

技术领域

本发明属于地表水体污染底泥修复技术领域。更具体地，涉及一种多孔生态混凝土系统在重金属和/或氮磷污染底泥修复中的应用。

背景技术

地表水环境保护初期，人们多致力于切断或控制外界污染源的影响以在数量上减少进入水体的污染物总量。然而在影响水质的外源污染得到有效控制后，水质并未按预期明显好转，有些污染状况甚至进一步恶化。后续研究发现，长期被认为是水库污染物“蓄积库”的底泥一定条件下也在充当“源”的角色。当条件发生变化时，底泥中蓄积的氮磷、重金属和有机物等污染物就会从底泥中释放出来。当外源污染得到有效控制的情况下，底泥释放就成为影响上覆水质的主要污染源，因此如何有效控制底泥中氮、磷及重金属的内源释放则成为改善水质的关键所在。

目前，对于水体内源污染修复方法可分为物理修复、化学修复和生物修复三大类。物理修复包括疏浚转移、引水稀释和覆盖隔离等方法。底泥疏浚可以将污染物从原有环境中彻底移除，但通常情况下工程量大，且需在实施中考虑对水体/底泥的扰动因素，以及污染物转移和后期处理带来的巨大工程消耗、可能产生的二次污染等问题。化学修复则需要向污染底泥表面投加化学药剂以固定污染物，具有见效快、能耗低、投资少的优点。但人为加入的化学固定剂达到一定浓度后会对环境产生潜在危害，因此这种修复方法常用于修复诸如城市公园湖泊的景观水体，在水源型水体中实施则风险性高；另外，化学修复只能针对控制底泥中种类较单一的氮磷或重金属释放。生物修复是目前研究和使用较多的底泥修复方法，因其较好维持环境原有生态、去污效率高等优点而被研究者青睐。然而由于涉及生物生理特性，如生物生长需要一定的生长周期，因而生物修复对事故污染应急处理缺乏即时效果；其次，生物生长通常受限于外界环境，当底泥污染严重而无法达到生物正常生存代谢条件，生物修复也无法起到控制污染物释放的作用；除此之外，生物代谢并非利用所有污染物，即使是能被生物吸收/降解的污染物，通常不同的生物具有选择性，因此仍有许多污染物无法通过生物修复降低环境危害性。

底泥覆盖技术在20世纪70年代后期开始应用到受污染底泥的修复中，尽管随着研究的发展，不断有新技术应用于底泥修复，但底泥覆盖技术作为美国 EPA 推荐的对受污染底泥修复的三大技术之一，在污染底泥修复研究中具有其独有优势和不可忽视的地位。与其他技术相比，覆盖技术在修复过程中只在底泥表面投加覆盖物，极大地避免了对水体/底泥原有环境的干扰，且覆盖使用的材料通常是廉价、易得的天然矿物或以植物为原料的环境友好型材料，对环境的危害远小于化学药剂；因可选用的覆盖材料种类繁多，覆盖技术适用于多种类或复合型污染底泥修复，不仅可以有效控制常规污染物，还对重金属和PCBs、PAHs等持久性有机污染物的释放有较好的抑制作用。鉴于覆盖技术具有的效果好、成本低廉、生态风险较小等优势，研究常推荐该技术用于外源污染已得到有效控制、对水深无苛刻要求、水利条件适宜覆盖材料投放及固定的水域修复，根据现场污染状况调查，选择合适的覆盖材料和覆盖方式实施修复。

国内外已经对由清洁沉积物、沙子和砾石构成的底泥覆盖系统做了大量的研究，并且进行了许多成功的应用。但是清洁沉积物、沙子和砾石等属于惰性材料，对底泥所释放污染物的固定能力较差，这导致由惰性材料构建的覆盖系统控制底泥污染物释放的效率较低。为克服底泥惰性覆盖系统的缺陷，人们提出了底泥活性覆盖系统的概念，即采用可以吸附或共沉淀污染物的材料构建的底泥覆盖系统。与底泥惰性覆盖系统相比，底泥活性覆盖系统抑制底泥污染物释放的效率明显提高。