江蘇太湖淤泥的農(nóng)用方式及風(fēng)險(xiǎn)防控措施

白延飛，王海芹，沈建寧，王子臣，2，管永祥*，梁永紅

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)站，江蘇南京 210036；2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院循環(huán)農(nóng)業(yè)研究中心，江蘇南京 210014)

江蘇太湖淤泥的農(nóng)用方式及風(fēng)險(xiǎn)防控措施

白延飛1，王海芹1，沈建寧1，王子臣1，2，管永祥1*，梁永紅1

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)站，江蘇南京 210036；2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院循環(huán)農(nóng)業(yè)研究中心，江蘇南京 210014)

摘要基于太湖淤泥測算量及打撈量，針對(duì)江蘇太湖底泥生態(tài)疏浚工程中面臨越來越突出的淤泥處置和利用問題，重點(diǎn)探討了湖泊淤泥處理的5種利用方式：有機(jī)肥料、綠化基土、濕地回填土、生態(tài)營養(yǎng)土、環(huán)保營養(yǎng)缽；提出了農(nóng)用前應(yīng)考慮施用地土壤質(zhì)地、pH和有機(jī)質(zhì)參數(shù)，對(duì)淤泥的理化性質(zhì)加以分析以及嚴(yán)格控制有毒、有害物質(zhì)及病原微生物等污染物符合國家標(biāo)準(zhǔn)，控制單位面積施用量和施用年限，建立嚴(yán)密的監(jiān)測體系等污染風(fēng)險(xiǎn)防控措施。

關(guān)鍵詞太湖；清淤；淤泥；農(nóng)業(yè)；資源化利用

2007 年5月太湖藍(lán)藻污染危機(jī)暴發(fā)后，江蘇投入大量人力、物力、財(cái)力進(jìn)行水污染防治，取得了階段性成效，監(jiān)測結(jié)果表明，水質(zhì)惡化趨勢(shì)得到遏制。其中，淤泥生態(tài)疏浚工程是國務(wù)院批復(fù)的《太湖流域水環(huán)境綜合治理方案》中確定的一項(xiàng)重要內(nèi)容，在主要水源地、重點(diǎn)旅游區(qū)及特殊水域保護(hù)區(qū)進(jìn)行疏浚，將污染最重、釋放量最大的表層重污染底泥，移出湖體，達(dá)到控制釋放二次污染的目的。但由于含水量高、脫水難、黏土顆粒多、強(qiáng)度低、體積大，淤泥運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用存在極大困難。以往太湖生態(tài)疏浚工程中產(chǎn)生的淤泥通常采用堆放或拋棄的方法處理，造成大量土地資源的浪費(fèi)，破壞生態(tài)環(huán)境。近年來，無害化處理與資源化利用技術(shù)的進(jìn)步使得無病原菌、穩(wěn)定化的淤泥產(chǎn)品應(yīng)用于農(nóng)業(yè)成為可能，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)利用的比例亦日益增加。在嚴(yán)格控制淤泥中污染物含量的前提下，進(jìn)行資源化農(nóng)用對(duì)于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義和緊迫性，也是今后湖泊淤泥處置的根本出路。鑒于此，筆者基于太湖淤泥測算量及打撈量，針對(duì)江蘇太湖底泥生態(tài)疏浚工程中面臨越來越突出的淤泥處置和利用問題，重點(diǎn)探討了湖泊淤泥處理的5種利用方式，并提出了淤泥農(nóng)用的風(fēng)險(xiǎn)防控措施，旨在為江蘇進(jìn)行湖泊淤泥農(nóng)業(yè)利用提供借鑒。

1太湖淤泥量及打撈量

太湖流域河網(wǎng)如織，湖泊星羅棋布，水面總面積約5 550 km2。20世紀(jì)80 年代起太湖由于不再人工罱泥及污染等原因，湖底積聚了大量淤泥。太湖淤泥沉積面積約占全湖的69.84%，據(jù)2002年測量，大于0.1 m厚度的淤泥分布面積為1 632.9 km2，總蓄積總量約19.15億m3，平均厚度為0.82 m[1-2]。沉積量大、污染嚴(yán)重的區(qū)域主要分布在北部的五里湖、梅梁湖、竺山湖、貢湖等湖灣的河流入湖口。

淤泥不僅反映水體污染狀況，并且釋放氮、磷等污染物質(zhì)加重水體富營養(yǎng)化，成為藍(lán)藻暴發(fā)的種源庫，污染嚴(yán)重可造成沉水植物死亡[3]。開展生態(tài)清淤是控制湖泊內(nèi)源污染效果較為明顯的工程技術(shù)措施之一，可有效減輕嚴(yán)重“湖泛”，增加水深、容積和環(huán)境容量。至2014年，共清淤3 000萬m3左右，基本還清2007 年前沒有繼續(xù)罱湖泥的欠賬，這些處理的大量疏浚淤泥給生態(tài)環(huán)境帶來巨大壓力。

2有效的淤泥農(nóng)用方式

目前，江蘇現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨資源短缺和生態(tài)環(huán)境惡化的雙層約束，局部地區(qū)耕地質(zhì)量退化問題突出，一方面化肥的投入量逐年增加，另一方面大量含有有機(jī)質(zhì)的淤泥被拋棄流失。污泥農(nóng)用是未來淤泥處理的主要發(fā)展方向，只要控制污染物含量，科學(xué)合理施用，污泥農(nóng)用有利于維持和提高土壤肥力，有利于土壤資源的可持續(xù)利用和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[4-5]。目前，江蘇探索的具有一定推廣價(jià)值的農(nóng)業(yè)資源化利用方式主要有以下5種。

2.1有機(jī)肥料重金屬和有毒有害物質(zhì)指標(biāo)符合《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)和《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 4284-84)，可直接用于農(nóng)田、菜地和果園肥田。主要利用從太湖流域中的一些中小湖泊中疏浚出來的淤泥，富含營養(yǎng)物質(zhì)，總氮為0.022%～0.450%，總磷為0.039%～0.237%，根據(jù)作物種類、生育期和需肥特性，肥力高又不含有毒有害物質(zhì)的淤泥可直接使用，或生化處理后制作復(fù)合肥、顆粒肥，是一種很好的有機(jī)肥料或者土壤調(diào)節(jié)劑。田間試驗(yàn)表明，在合理的施用量下，淤泥用于農(nóng)田，具有顯著改土、培肥、促進(jìn)作物生長和增加產(chǎn)量的效用。

2.2綠化基土對(duì)于重金屬含量較高的污泥，可用于林業(yè)、園林、市政綠化，促進(jìn)樹木、花卉、草坪的生長，只要施用適量，可避免負(fù)面效應(yīng)，且不易構(gòu)成食物鏈污染。研究表明，由于綠化的立地特點(diǎn)、生態(tài)結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)循環(huán)規(guī)律，即使淤泥中含有毒物質(zhì)，一般不至于污染食物鏈而危害人們身體健康，且土壤中可提取態(tài)氮量有較大的提高，施用淤泥石后植物生物量顯著增加。隨著太湖流域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程的加速推進(jìn)，正在進(jìn)行大量的綠化，綠化用土的需求量巨大。例如，在無錫貢湖灣公園內(nèi)，淤泥經(jīng)過固化后，做成風(fēng)光旖旎的觀光帶，或與木屑混合堆漚，為修剪下來的大量樹枝找到了更好的資源化利用出路，避免養(yǎng)分流失、重金屬進(jìn)入地表水和地下水而引起的環(huán)境污染以及病原菌的危害。

2.3濕地回填土利用淤泥直接用作湖泊生態(tài)修復(fù)區(qū)的回填土，抬高基底至春季基本無水，然后種植蘆葦和使其良好生長。淤泥用作濕地回填土并種植蘆葦?shù)人参锖螅晌沾罅课廴疚铩⒐潭ǖ啄啵鐤|太湖良好的蘆葦濕地系統(tǒng)有效凈化水體及削減藍(lán)藻密度即是一個(gè)良好明證。據(jù)測算，太湖清淤及淤泥固化處理的綜合單價(jià)為110 元/m3，而直接用作修復(fù)蘆葦濕地的回填土約為40 元/m3，節(jié)省64%。目前，修復(fù)蘆葦濕地主要在太湖西部沿岸、北部湖灣沿岸和南部部分沿岸的水域，這是當(dāng)前充分利用淤泥消除藍(lán)藻暴發(fā)的有效措施。

2.4生態(tài)營養(yǎng)土經(jīng)過粉碎后湖泊淤泥顆粒細(xì)度小于5 mm，添加高粘凹凸棒石粘土粉、膨潤土粉、發(fā)酵后的畜禽糞便、食用菌菌渣等，制成營養(yǎng)成分齊全、無毒、無害和無臭味的優(yōu)質(zhì)的生態(tài)營養(yǎng)土。經(jīng)過滅菌、殺蟲、烘干后，營養(yǎng)土含有大量的氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)及多種微量元素，不用化學(xué)氮肥和農(nóng)藥，是一種肥效高、保水性能持久、無臭味的理想基質(zhì)。應(yīng)用試驗(yàn)表明，該種營養(yǎng)土用于特種瓜果蔬菜、中草藥植物、功能保健植物的種苗繁育，具有很強(qiáng)的保水保肥功能，14～21 d只需澆水1次，土質(zhì)疏松，不板結(jié)，能提供植物生長所必需的營養(yǎng)元素，還減少病原菌及害蟲對(duì)植物的危害[6]。

2.5環(huán)保營養(yǎng)缽將含水量大于75%的湖泊淤泥(45%～80%)和吸水固化劑(20%～55%)加入雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)中攪拌，壓制成不同形狀的半成品，28 d后為生態(tài)環(huán)保營養(yǎng)缽的成品。該方法獲得國家發(fā)明專利授權(quán)，工藝簡單、生產(chǎn)效率高和成本低，可在港口、航道、湖泊及河流的疏浚現(xiàn)場，采用已經(jīng)堆放或拋棄的湖泊淤泥。在江蘇花海種苗科技公司的應(yīng)用實(shí)踐表明，該類營養(yǎng)缽與苗木一起栽植入土，能被水、植物根系或微生物所分解，最終分解成為土壤調(diào)理劑，無需回收，所種植的植物2個(gè)月不用澆水，1年內(nèi)不用施肥，能夠適應(yīng)新型園藝的技術(shù)要求。

3淤泥農(nóng)用的風(fēng)險(xiǎn)防控措施

淤泥資源應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)將是今后利用的主要途徑，既可實(shí)現(xiàn)淤泥安全處置，防止因處理不當(dāng)造成二次污染，又有利于提高土壤肥力，促進(jìn)農(nóng)作物增產(chǎn)增效，并且能夠降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。據(jù)測算，已清出的3 000萬m3淤泥共含總氮2.31萬 t、總磷1.47萬 t、有機(jī)質(zhì)43.80萬 t。但由于來源不同和處理技術(shù)不同，淤泥成分、含量、特性差別大，如病原體、寄生蟲、重金屬和有毒有害污染物含量超標(biāo)，或使用不當(dāng)，可能會(huì)使作物生長不良，產(chǎn)量下降，甚至?xí)斐赏寥?水體-植物的污染，勢(shì)必造成二次污染，也可能會(huì)使作物生長不良，產(chǎn)量下降。

為了減小其負(fù)面影響，確保安全高效，必須采取嚴(yán)格控制措施：一是要考慮施用地的3個(gè)土壤參數(shù)，即質(zhì)地、pH和有機(jī)質(zhì)，比較理想的土壤是中等質(zhì)地-細(xì)質(zhì)地的土壤，pH>6.5，有機(jī)質(zhì)在3%～7%；二是施用前必須對(duì)淤泥的理化性質(zhì)加以分析，嚴(yán)格控制有毒、有害物質(zhì)及病原微生物等污染物符合國家標(biāo)準(zhǔn)；三是按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施用，應(yīng)根據(jù)各地區(qū)的氣候條件、地理環(huán)境、作物種類等來確定施用淤泥的額定負(fù)荷量，控制單位面積施用量和施用年限；四是建立嚴(yán)密的監(jiān)測體系，研究農(nóng)用淤泥中污染物在農(nóng)業(yè)環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、影響因素和控制措施，尤其加強(qiáng)對(duì)水體影響的研究并及時(shí)調(diào)整。

4結(jié)語

江蘇進(jìn)行湖泊淤泥農(nóng)業(yè)利用已成功進(jìn)行了多年實(shí)踐。把生態(tài)疏浚和資源利用結(jié)合起來，科學(xué)合理地利用淤泥，無論從經(jīng)濟(jì)上還是從肥效利用上出發(fā)，農(nóng)用資源化都是一種符合農(nóng)業(yè)實(shí)情、具有廣闊前景的處置方式。今后應(yīng)加強(qiáng)淤泥管理，研究推廣經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上切實(shí)可行的農(nóng)用方法，走可持續(xù)發(fā)展之路。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳荷生.太湖底泥的生態(tài)疏浚工程[J].水利水電科技進(jìn)展，2004，24(6)：34-37.

[2] 朱金華，張耀華，朱喜.太湖清淤與資源化利用[J].水利發(fā)展研究，2015(4)：26-31.

[3] 葉上揚(yáng)，喻國良，龐紅犁.太湖藍(lán)藻成因分析與清淤方法探討[J].水資源保護(hù)，2012，28(2)：30-33.

[4] 楊林章，毛景東.污泥在農(nóng)業(yè)上的合理利用[J].土壤學(xué)進(jìn)展，1995，23(6)：43-47.

[5] 胡玖坤，許景鋼，張丹，等.污泥的處理方法和農(nóng)用資源化展望[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，36(6)：820-824.

[6] 管永祥，梁永紅，吳昊，等.生態(tài)環(huán)保營養(yǎng)土生產(chǎn)技術(shù)及應(yīng)用[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42(8)：339-340.

中圖分類號(hào)S181.3；X705

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2015)30-214-02

基金項(xiàng)目國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)(2012ZX07101004)；江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項(xiàng)目[CX(14)2106]；江蘇省農(nóng)業(yè)三新工程項(xiàng)目[SXGC(2015)291]。

作者簡介白延飛(1970- )，男，江蘇沛縣人，高級(jí)農(nóng)藝師，碩士，從事農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)研究。*通訊作者，研究員，從事農(nóng)業(yè)生態(tài)領(lǐng)域研究。

收稿日期2015-09-11

Agricultural Application Methods and Risk Control Measures of Taihu Lake Mud in Jiangsu Province

BAI Yan-fei, WANG Hai-qin, SHEN Jian-ning, GUAN Yong-xiang*et al(Jiangsu Station of Agro-Ecological Monitoring and Protection, Nanjing, Jiangsu 210036)

AbstractAs dredging engineering of Jiangsu Taihu Lake sediment faced more and more prominent problem in the sludge treatment and use, in this paper, based on the Taihu Lake silt calculation quantity and quantity of dredging, probed into five kinds of scientific and reasonable methods of the lake mud treatment, such as organic fertilizer, green based soil, wetlands backfill, nutrition soil and environmental protection pot. And put forward pollution risk prevention and control measures such as considering applying to soil texture, pH and organic matter parameters before agricultural application; strictly controlling the poisonous and harmful substances and pathogenic microorganisms meet the national standards based on the analysis of the physical and chemical properties of silt; controlling unit area application and use fixed number of a year; establishing rigorous monitoring system et al.

Key wordsTaihu Lake; Dredging; Mud; Agriculture; Resource utilization