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海洋恢复生态学
1.5.4.3.3 三、 底泥富营养化修复技术
三、 底泥富营养化修复技术

(一)物理修复

1.底泥覆盖

底泥覆盖属于原位修复技术,是在富营养化底泥上方铺设一层或多层覆盖物,将其与底栖生物、湖泊水体物理性地隔离开来,阻隔沉积物中的营养盐和上覆水的接触与物质交流,阻止沉积物向上覆水迁移和扩散的方法。通常情况下,覆盖物主要是未受污染的底泥、河流石沙、砾石、劣质黏土或塑料薄膜、颗粒材料等一些人造复合材料。覆盖层的厚度大约为0.1m。

这种修复技术操作简便,成本较低廉,所以应用较广泛。目前在湖泊、河口、近海等多种生态系统中均有应用。但是,物理覆盖后,湖泊水深也会随之降低,这将改变水生植物和底栖生物的生活环境,对底栖生态系统具有不可避免的破坏性,且该技术在悬浮污泥较多的水域不太适用。此外,有些覆盖物还可能存在二次污染的风险。所以,覆盖底泥对生态系统的破坏效应可能要高于它对营养盐释放的抑制作用。

2.底泥疏浚

对富营养化的底泥进行清淤并灌入相对清洁的水以恢复原水位是目前常用的方法。在处理过程中,需要将底泥全部移除、进行冲洗,待将底泥浸泡几天后,重新注回。

在清淤结束后的短时间内效果明显,但一段时间后随温度、光照等气候条件变化,修复效果会出现反弹。底泥清淤方法的处理费用很高,且技术难度较大。这种方法虽然能大幅度降低底泥中的有机物含量,但是无法彻底解决养殖水体中由于饵料、代谢物等有机物污染所造成的富营养化问题。大规模的底泥清淤将会破坏生态系统原有的生物种群结构及其生境,削弱生态系统的自净功能。此外,影响清淤结果的因素也较多,有时不能达到预期的效果。

3.底泥曝气

正常条件下曝气复氧可以控制比较封闭水体底泥氨氮的释放。曝气条件下温度对底泥氨氮和总氮的释放影响较大。温度越高,抑制氨氮和总氮的释放效果越好;而低温会导致底泥氨氮和总氮的大量释放。除此之外,曝气条件下搅动底泥会导致更多氨氮和总氮的释放。

(二)化学修复

主要是指化学覆盖作用。化学覆盖技术也是在沉积物表面铺设一层覆盖物,并通过覆盖物与沉积物发生化学反应而封闭、抑制营养盐的扩散。其覆盖层的厚度相对较薄,一般为2~5mm。常用的覆盖物包括方解石等矿物,硫酸铝,明矾,改性金属镧等材料,铝镁、硝酸盐等盐类改性沸石。

总体而言,化学覆盖物的成本较低,操作工艺简单,可与沉积物发生积极的反应、具有物理和化学稳定性、对生态环境影响较小、不会产生二次污染、水力传导性好等优势。 国外对此也有较多报道和应用。

(三)生物修复

对于富营养化的底泥,往往利用快速繁殖的多毛类来消除养殖池底的污染。常用的多毛类生物包括小头虫(Capitlla sp.)、日本刺沙蚕(Neanthes japonica)、双齿围沙蚕、多齿围沙蚕(Perinereis nuntia)等。

多毛类在沉积物中往往占有很大的密度,且在摄食过程中会大量摄取沉积物,每日处理沉积物的质量不小于其自身的体重(干重),因此可以通过它们的生命活动,包括钻透、掘穴、爬行、蠕动和呼吸等,影响周围的沉积物结构,改变沉积物的物理、化学性质,对海洋生态环境进行修复。在此过程中,污染物会被传递和重新分布,一部分也会被多毛类等摄食,这个传输和再循环过程会使沉积物中的一部分污染物被吸收利用和分散传递,使其重新进入再循环过程中(杨国军,2012)。在存在大量残饵、虾蟹等养殖生物的粪便、其他生物尸体和有机碎屑的水体中,多毛类动物往往能起到良好的修复效果。除外,在养殖池塘还可兼养一些定生藻以改善水环境。