單玉書(shū)，沈愛(ài)春 ，劉 暢

（1.水利部太湖流域管理局水利發(fā)展研究中心，200434，上海；2.太湖流域水文水資源監(jiān)測(cè)中心，214024，無(wú)錫；3.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，100038，北京）

太湖是我國(guó)第三大淡水湖，其水域面積2 338 km2，平均水深1.89 m，屬典型的平原淺水湖泊，是太湖流域洪水和水資源調(diào)蓄中心，也是重要水源地和保障流域生態(tài)安全的重要濕地系統(tǒng)。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高速發(fā)展，太湖水污染與湖泊富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題日益突出，直接威脅沿湖及太湖供水安全和生態(tài)安全。2007年藍(lán)藻暴發(fā)后，太湖流域水環(huán)境綜合治理全面開(kāi)展，十年來(lái)治理成效顯著，太湖及流域水環(huán)境質(zhì)量明顯好轉(zhuǎn)。但由于太湖入湖污染物總量遠(yuǎn)超水體納污能力，太湖湖體藻型生境已經(jīng)形成，短時(shí)間內(nèi)難以徹底改變，2015—2017年，由于氣象條件適宜等因素，太湖又出現(xiàn)了較大規(guī)模的藍(lán)藻水華和湖泛。

近年，社會(huì)和學(xué)界高度關(guān)注太湖清淤疏浚，由于社會(huì)公眾對(duì)太湖清淤的作用機(jī)理不甚了解，導(dǎo)致清淤的預(yù)期效果被過(guò)度夸大，甚至有觀點(diǎn)認(rèn)為清淤是太湖湖泛治理的治本之策。同時(shí)，由于太湖流域土地資源緊缺導(dǎo)致淤泥堆放困難，也有提出清淤筑島或利用淤泥填筑湖濱帶的淤泥處置方案。本文擬從技術(shù)層面就太湖清淤是否必要、是否有效、是否為治理湖泛的“治本之策”等問(wèn)題作出理性客觀分析。

一、太湖底泥分布特征分析

1.近代沉積物分布在表層底泥

湖泊是流域物質(zhì)的匯集，其演化過(guò)程中的物理、化學(xué)、生物特征均在湖泊底泥中記錄和保存。每年沉積于太湖的泥沙量約30萬(wàn)～40萬(wàn)t，沉積速率為0.1～0.2 mm/a。從20世紀(jì)80年代后太湖水質(zhì)開(kāi)始逐步惡化到近年藍(lán)藻水華頻發(fā)僅40年左右時(shí)間，沉積物主要分布在0～20 cm的表層底泥中。

太湖底泥是湖底密度小于1.8g/cm3的淤泥、流泥、浮泥的統(tǒng)稱。據(jù)勘測(cè)資料，太湖有底泥區(qū)面積占66%，底泥總蓄積量為19.12億m3。受到波浪和湖流的復(fù)雜作用，太湖底泥空間分布不均，非湖心區(qū)和沿岸區(qū)底泥分布相對(duì)集中，有3個(gè)明顯的底泥蓄積帶，底泥深平均超過(guò)1.5 m，泥量占到總底泥量的2/3，底泥最深的兩處分別在梅梁湖和貢湖，均超過(guò)了9 m。

從太湖底泥的分布特征可見(jiàn)，底泥總量雖多，但絕大部分不是近代沉積物，而是在太湖水質(zhì)開(kāi)始惡化之前就已經(jīng)存在，可見(jiàn)底泥不是導(dǎo)致太湖富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題的直接原因。

2.受污染底泥分布范圍及深度十分有限

太湖各湖區(qū)底泥重金屬含量總體處于較低水平（遠(yuǎn)低于土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)允許值），底泥營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量也遠(yuǎn)低于城市河道和魚(yú)塘的淤泥。全湖底泥的有機(jī)質(zhì)（OM）平均含量為1.46%，總磷（TP）平均含量為 0.049%，總氮（TN）平均含量為0.0767%。依據(jù)全國(guó)水資源綜合規(guī)劃采用的全國(guó)河流湖泊底泥分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，太湖僅竺山湖、梅梁湖和貢湖很小范圍內(nèi)的底泥達(dá)到四級(jí)污染程度 （OM＞5.20%，TP＞0.15%，TN＞0.20%）。

由于不同歷史時(shí)期太湖周邊的產(chǎn)業(yè)格局發(fā)生變化，太湖底泥中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)垂向分布存在輕微波動(dòng)。20世紀(jì)80年代后太湖周邊城市化進(jìn)程明顯加快，污廢水排放量增加，沉積于表層0～20 cm底泥中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量相對(duì)較高；深度20～30 cm底泥中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量相對(duì)較低，但相較于0～20 cm的表層底泥，其TN和TP的含量降低幅度僅為3.2%～30%；部分深度大于30 cm的底泥營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量又略有升高。因此，疏浚并非疏得越深越好，且即便工程疏浚能夠精準(zhǔn)地將上層營(yíng)養(yǎng)鹽含量較高的底泥清除，減少底泥營(yíng)養(yǎng)鹽含量的作用也較為有限。

3.底泥主要是水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的“匯”而非“源”

太湖竺山湖、梅梁湖、貢湖、東太湖等部分點(diǎn)位的底泥污染物釋放試驗(yàn)結(jié)果表明：太湖底泥磷的釋放速率隨風(fēng)浪和溫度的增加而增大；氮的釋放速率隨風(fēng)浪強(qiáng)度而增大，但隨溫度遞增性不明顯。淺層底泥營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量大于間隙水，間隙水營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量大于湖水。這說(shuō)明，太湖底泥對(duì)污染物的吸附和釋放是動(dòng)態(tài)過(guò)程，現(xiàn)階段一般情況下吸附作用大于釋放作用，從而使太湖水質(zhì)得到凈化。

根據(jù)對(duì)太湖22條主要入出湖河流的監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)，2012—2016年，通過(guò)入湖河道、干濕沉降等方式進(jìn)入太湖的 TP為 0.217萬(wàn) t/a、TN 為 4.936萬(wàn)t/a；通過(guò)出湖河道直接出湖、水廠取水以及水生生物捕獲等途徑帶出太湖的TP為 0.156萬(wàn)t/a，TN為 2.32萬(wàn)t/a，即28%的入湖TP和53%的入湖TN在太湖中得到了自凈。自凈過(guò)程中，湖體中的氮磷元素大部分均沉積在湖底或吸附在底泥中，在波浪、湖流、生物擾動(dòng)以及適宜的溫度下，可能發(fā)生再懸浮而進(jìn)入湖水中，成為 “內(nèi)源”。而據(jù)測(cè)算，太湖底泥釋放的TP、TN量分別為入湖總量的15%和11%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于外源帶入的營(yíng)養(yǎng)鹽。

因此對(duì)太湖整體而言，底泥仍是污染物的“匯”而非“源”，但不排除在大風(fēng)浪和強(qiáng)烈人類活動(dòng)條件（例如疏浚施工）下，擾動(dòng)導(dǎo)致大量底泥內(nèi)源污染負(fù)荷短時(shí)大量釋放的可能。

二、清淤疏浚進(jìn)展和存在問(wèn)題

水利部十分重視太湖內(nèi)源污染治理問(wèn)題，早在2003年便組織太湖流域管理局開(kāi)展太湖底泥調(diào)查及污染底泥疏浚研究工作，并于2007年批復(fù)了太湖污染底泥疏浚規(guī)劃，明確在對(duì)入湖污染源進(jìn)行治理和控制的前提下，對(duì)重點(diǎn)污染湖區(qū)開(kāi)展底泥疏浚。

太湖流域水環(huán)境綜合治理開(kāi)展以來(lái)，生態(tài)清淤作為水環(huán)境治理的有效工程措施之一得以推進(jìn)。2008—2012年間，竺山湖、梅梁湖、貢湖和東太湖等湖灣累計(jì)清除污染底泥3910萬(wàn)m3。已實(shí)施的太湖清淤主要存在以下問(wèn)題：

①清淤效果不明顯。試驗(yàn)表明太湖底泥疏浚后將形成新的泥-水界面，對(duì)抑制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)向水中釋放有一定作用，但有觀測(cè)表明其作用僅能維持2～3年，且由于疏浚面積僅為太湖極小部分、疏浚改善水質(zhì)效果有限，湖體水質(zhì)又隨湖流運(yùn)動(dòng)而變化，清淤疏浚對(duì)太湖水質(zhì)改善的貢獻(xiàn)微乎其微。目前尚無(wú)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可直接證明清淤疏浚對(duì)改善太湖水質(zhì)、抑制藍(lán)藻水華和遏制湖泛的作用。

②外源污染治理是改善湖泊水環(huán)境的關(guān)鍵，清淤難以解決主要問(wèn)題?，F(xiàn)階段太湖流域污染物排放總量仍遠(yuǎn)超水體納污能力，太湖污染負(fù)荷總量的80%以上來(lái)自外源輸入，富營(yíng)養(yǎng)化治理的關(guān)鍵仍然是入湖河流污染的控制。

③環(huán)湖地區(qū)城鎮(zhèn)化程度高，土地資源緊缺，污泥安全處置十分困難。太湖周邊很難找到適合的臨時(shí)排泥場(chǎng)地，導(dǎo)致部分臨時(shí)排泥場(chǎng)違法違規(guī)。淤泥自然固化再利用所需時(shí)間長(zhǎng)，五里湖、梅梁湖部分臨時(shí)排泥場(chǎng)堆放淤泥五年后，數(shù)十厘米表層硬殼層以下仍是流態(tài)稀泥，無(wú)法復(fù)耕，近千畝土地多年來(lái)處于閑置狀態(tài)。2010年以來(lái)，無(wú)錫市開(kāi)展了疏浚淤泥固化利用探索，例如用作城市建設(shè)回填土方、淤泥制磚等，但因用量少、成本高、市場(chǎng)需求不足等原因，目前尚難以大規(guī)模推廣。

三、太湖清淤不是遏制湖泛發(fā)生的治本之策

目前，太湖水體的氮磷濃度仍然較高，藻型生境狀況相對(duì)穩(wěn)定，水文氣象條件仍是決定太湖藍(lán)藻水華暴發(fā)時(shí)間及強(qiáng)度的關(guān)鍵因子。近幾年來(lái)，在類似的水質(zhì)狀況和底泥條件下，藍(lán)藻暴發(fā)的強(qiáng)度卻呈現(xiàn)出較大差異。2017年暴發(fā)強(qiáng)度最強(qiáng)，藍(lán)藻面積達(dá)到1 403 km2，覆蓋太湖面積的一半以上，而2018年觀測(cè)到的最大藍(lán)藻面積僅為381 km2。2000年以來(lái)太湖藍(lán)藻水華暴發(fā)的最大面積、分布、年均太湖藻密度等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析進(jìn)一步證實(shí)，太湖藍(lán)藻水華暴發(fā)的強(qiáng)度和分布，與太湖底泥分布及污染程度的相關(guān)關(guān)系難以建立。

太湖湖泛多為“藻源性”湖泛，只要太湖藍(lán)藻水華存在，自然狀態(tài)下，就難以避免藍(lán)藻在微地形、湖流、風(fēng)浪的作用下集聚堆積死亡，并在底泥的共同作用下形成大量的黑臭污水團(tuán)，進(jìn)而發(fā)生湖泛。

由上述分析可見(jiàn)，底泥在太湖藍(lán)藻水華的暴發(fā)和湖泛的發(fā)生誘發(fā)因子中并非控制性條件，清淤也非遏制太湖藍(lán)藻水華和湖泛災(zāi)害的治本之策。太湖的治理需針對(duì)湖體營(yíng)養(yǎng)鹽豐富且水動(dòng)力交換性能弱的特點(diǎn)，重點(diǎn)是全流域的系統(tǒng)治理，關(guān)鍵是加強(qiáng)外源治理和控制，同時(shí)加大預(yù)防處理力度并實(shí)施應(yīng)急處置對(duì)策，才能有效降低藍(lán)藻水華與湖泛的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

四、淤泥處置面臨的難題

由于土地緊張難以找到合適的排泥場(chǎng)，有方案建議湖內(nèi)處置淤泥，即利用淤泥建設(shè)湖濱帶或在太湖中利用淤泥筑島。依據(jù)水法、防洪法和《太湖流域管理?xiàng)l例》，在太湖水域、灘地利用淤泥堆島、墊高灘地高程高于2.8 m（鎮(zhèn)江吳淞高程）屬于法律法規(guī)禁止的圍湖造地行為。

單從技術(shù)層面看，一是湖內(nèi)處置淤泥并沒(méi)有把污染物移出太湖，太湖污染總負(fù)荷并未減小，且可能因工程施工的強(qiáng)烈擾動(dòng)導(dǎo)致更多污染物進(jìn)入水體。二是疏浚淤泥進(jìn)入湖內(nèi)排泥場(chǎng)后，一般情況會(huì)采用真空預(yù)壓等技術(shù)手段加快淤泥固結(jié)，其排出的淤泥間隙水中污染物含量要遠(yuǎn)高于湖水。據(jù)分析，真空預(yù)壓法淤泥固結(jié)過(guò)程中約有30%左右的污染物會(huì)隨間隙水排出，導(dǎo)致原本在間隙水中相對(duì)穩(wěn)定的污染物，重新污染水體。三是若利用淤泥建設(shè)湖濱帶，將污染淤泥從水深約2.0 m的湖區(qū)搬遷到水深僅0.3～0.5 m的近岸區(qū)，風(fēng)浪對(duì)底泥污染物再懸浮的影響將顯著加大。特別是太湖西北部沿岸湖面開(kāi)闊，東南風(fēng)盛行，多年平均風(fēng)速為3.9 m/s，沿岸區(qū)平均波高近0.9 m，風(fēng)浪已經(jīng)對(duì)原有的天然湖濱帶造成較為嚴(yán)重的沖刷和淘蝕，填筑湖濱帶的淤泥難以確保不被風(fēng)浪淘蝕?？梢?jiàn)，湖內(nèi)處置淤泥除了需要確保符合有關(guān)法律規(guī)定外，還需加強(qiáng)技術(shù)論證，確保技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)可控。

五、結(jié)論與建議

從太湖底泥分布特征和污染狀況看，太湖目前不需要大規(guī)模清淤。從太湖污染源的構(gòu)成以及湖泛發(fā)生的機(jī)理看，太湖清淤不是治理湖泛的“治本之策”。從已經(jīng)實(shí)施的太湖清淤疏浚效果看，清淤對(duì)改善太湖水質(zhì)或抑制藍(lán)藻暴發(fā)效果十分有限，且存在諸多問(wèn)題。湖內(nèi)處置淤泥需要解決的技術(shù)問(wèn)題較多，存在預(yù)期效果不明、環(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn)較大等問(wèn)題。因此，以湖泊富營(yíng)養(yǎng)化治理和湖泛治理為目標(biāo)的太湖大規(guī)模清淤疏浚須慎重決策，進(jìn)一步治理改善太湖水環(huán)境，宜按山水林田湖草生命共同體的理念，統(tǒng)籌規(guī)劃，科學(xué)論證，系統(tǒng)治理。