濕地清淤底泥資源化處置現狀與前景

魏佳明 張曉藝 李婉 郭冬雪宋少宇 李傳維 宋子鈺 劉志喜 于陽 劉鵬

（北京建工環境修復股份有限公司，污染場地安全修復技術國家工程實驗室，北京100015）

濕地是陸地生態系統與水域生態系統的交錯地帶，濕地底泥對濕地形成、發育和演化起到了至關重要的作用(魏佳明等,2016)。其既能影響濕地的水文特征，又能影響濕地的物理化學環境，進而影響濕地的生物區系(崔麗娟等,2006)。我國河湖濱海濕地眾多，濕地底泥淤積問題十分嚴重。截至上世紀末，黃河下游河段淤積累計量超過55億m3，長江洞庭湖約60億m3（曹慧群等,2011)。隨著濕地清淤量的加大，大量濕地清淤底泥去處成為重大的環境問題，如何進行資源化利用，減小環境壓力顯得尤為重要。

當前濕地清淤底泥可以實現多種資源化用途，主要用途有：工程用途、環境改善用途、產品用途。各國濕地清淤底泥的主要用途見表1。

表1 不同國家濕地清淤底泥的主要用途Table 1 Wetland dredging sediments reuse in diあerent countries

1 濕地清淤底泥的工程用途

1.1 濕地岸帶修復

河湖濕地清淤底泥，尤其是濱海濕地的清淤底泥，可用于保護或修復受損的濕地岸帶。修復與保護的方式主要是定期補充流失的岸帶基質，維持濕地岸線并減輕侵蝕的影響。底泥對岸帶的滋養不僅可以防止岸帶侵蝕，也可以防止局部洪水，將岸帶維持在一個健康穩定的狀態。在沿海直接使用清淤底泥的一種創新方法是用清淤底泥填充土工管袋保持材料。土工管袋是高抗拉強度編織聚丙烯袋，設計用于接收和保留泵送材料，允許水通過細孔逸出。土工管袋可用于保持和脫水清淤底泥，以形成不同類型的岸帶結構。清淤底泥可以直接從疏浚船泵送或液壓放置到土工管袋中，既可筑堤來防洪和治水，也可用于控制岸灘侵蝕，提供岸帶保護。

此外，底泥在修復岸帶的同時，還可以額外提供近岸帶護堤的養料，作為岸帶營養物質的天然來源。Hanson等（2003）整理了多項國際相關工程案例，認為底泥作為岸帶營養物質利用是一種有效的濕地岸帶保護手段，在實際應用時可以考慮應用于岸帶或發生侵蝕的岸灘，底泥材料應比現有岸帶沉積物稍粗糙，并且應具有與原位基質相似的組成、顏色和質地，具有相似的物理和化學特性。

1.2 土地改良與開發

使用濕地清淤底泥改良或開發土地是清淤底泥的國際常見用途之一，即利用填充、改良等方式創造新的土地。該用途的可行性主要取決于開發、改良土地的最終目標用途（例如工業、娛樂等）和清淤底泥本身的物理特性。粗粒徑的清淤底泥因其優越的工程特性，通常適用于所有類型的目標用途。表2提供了一些清淤底泥類型和與其匹配的土地利用方向(Sheehan et al, 2012)。

表2 濕地清淤底泥類型與其利用方向Table 2 Wetland dredging sediments type and reusef i elds

國際上常見的目標用途主要包括港口和港口周邊建立的新的陸地區域，發展大型基礎設施項目，如香港國際機場；建立“新”海岸線和近海島嶼，如迪拜，提高陸地面積以抵御洪水的潛在影響。

1.3 填埋場覆蓋層

合適的濕地清淤底泥可用作填埋場覆蓋層，作為屏障材料,可用在日常填埋階段、中間階段或最終封場的永久填埋階段。這種半滲透層的目的是控制公害，最大限度地減少氣味和填埋氣體的逸出，減少降雨的滲透和滲濾液的排出(Mohan et al,1997)。

填埋場覆蓋層的具體參數取決于填埋場封場后的最終用途。在理想狀況下，清淤底泥作為覆蓋材料應能夠自由排水，并且最好具有低粘土含量和低滲透性。清淤底泥的其他特性，如有機物含量、氮、磷和任何潛在有毒污染物（多環芳烴和多氯聯苯）等應符合相關國家標準，歐盟地區一般參照歐盟垃圾滲濾液標準對覆蓋物進行綜合評估。我國目前尚未出臺清淤底泥的相關標準，一般參照《城鎮污水處理廠污泥處置——混合填埋用泥質》（GBT 23485-2009）。

2 濕地清淤底泥的環境改善用途

2.1 濕地生境營造

濕地清淤底泥可用于建立新的濕地區域，改善現有的棲息地，或者為已被破壞的濕地提供穩定性。清淤底泥提供生物基質與風浪屏障，以允許本地植被再生并恢復濕地動植物的生存能力，將退化的濕地進行提升和恢復。由于濕地類型多樣，將清淤底泥的特性與現有濕地的特性相匹配會增加成功恢復、創造濕地生境的機會。例如，英國環境、食品和農村事務部確定在極端情況下，直徑為10～50 mm的礫石可以保持濕地的穩定，同時更好地為鳥類提供筑巢場所。有學者發現，清淤底泥形成的新沉積物與原位沉積物在有機碳和粘土含量方面如果相近，可觀察到相對快速的“定居現象”(Whomersley et al,2003)。所以，在規劃階段必須考慮清淤底泥的有機含量，防止由于氧化還原電位降低和有機物含量的提高導致更長的生物適應時間(Bergmann et al,2007)。

濕地清淤底泥可用于濕地生境營造，在國內外已有較好的應用案例。由于自然侵蝕，美國貝伊漢哲島（Poplar Island）退化嚴重，利用巴爾摩港口航道的疏浚泥修復和重建了貝伊漢哲島，取得了良好的生態效益（黃華梅等, 2011）。國內較早的相關實踐位于杭州江洋畈生態公園，前身是西湖淤泥疏浚的堆積場。修復工程設計引導淤泥種子庫中的植物，利用其演替過程，實現了自然生態公園的建設（王向榮等, 2011）。

2.2 礦山修復

濕地清淤底泥可用作不同的替代填料，包括在景觀中使用清潔的清淤底泥替代污染土壤填充。含有重金屬或有機污染物（在相關目標標準范圍內）的清淤底泥和未污染的清淤底泥也可使用固化穩定材料來穩定，以形成用于廢棄礦山和采石場復墾的低滲透性填料，均具有潛在的重大環境效益（Voros et al, 2005）。

當前，清淤底泥或者清淤底泥/水泥復合材料可用于有潛在環境危害的礦山和采石場恢復。目前國內尚未出臺填充材料的相關標準與導則，因而在規劃利用初期，應首先考慮生態環境效益，實地調查地質、地下水、土地成本、排水、周圍動植物等狀況，考慮潛在的社會和環境影響，其次也要考慮運輸車輛（卡車、挖掘設備等）的可達性，盡量減小經濟成本。

3 濕地清淤底泥的產品用途

3.1 混凝土產品

粗砂清淤底泥可用于補充混凝土的骨料成分，可成為混凝土的替代原材料。用50%的細粒清淤底泥替代0.4 mm的骨料，使成品混凝土的性能良好（在某些情況下，性能超過了標準混凝土）（Limeira et al, 2011）。

歐盟就混凝土生產中使用的粗骨料和細骨料編制了詳細的標準指南，利用清淤底泥作為骨料，應測試其產品性能，并與其它骨料制造產品品質相同，我國針對混凝土也有相應的“預拌混凝土國家標準”(GBT14902-2012)。

3.2 人工表土產品

清淤底泥含有豐富的有機物和N、P、K等營養元素以及植物生長必需的Ca、Mg、Zn、Cu、Fe等微量元素，能夠改良土壤結構，增加土壤肥力，促進作物生長。清淤底泥可與回收的有機廢料混合使用，生產能夠改良土壤的人工表土。有學者對清淤底泥與處理后的有機生活垃圾混合產生的人工表土產量進行了評估，認為人工表土具有良好的排水能力、保水能力以及充足的養分，利用清淤底泥生產人工表土在技術上是可行的，養分方面可能比市場上銷售的產品質量更好（Sheehan et al, 2010）。

以清淤底泥為原料的人工表土應符合相應的規范標準，英國《表土規范和使用要求》（BS 3882-2007）對人工表土有詳細的要求。國內還沒有清淤底泥相關的標準，可參照城鎮污水處理廠污泥處置的國家行業標準。考慮到我國底泥成分的復雜性，一般使用底泥產品應有一定的用量控制，以防止出現環境問題。《城鎮污水處理廠污泥處置——農用泥質》（CJ/T 309-2009）強調農田年施用污泥量累計不應超過7.5 t/hm2，農田連續施用不應超過10 a，湖泊周圍1 000 m范圍內和洪水泛濫區禁止施用污泥。

3.3 陶瓷、磚塊產品

濕地清淤底泥可用作制磚原料。合適的細粒清淤底泥可用作沙子或天然粘土的替代品，且污染物在穩定成品中可以固定。處理過的清淤底泥具有環境安全性，并且能夠達到一定的物理和化學性能指標，可用于填方、建筑材料等領域，甚至可作為污水凈化材料以及環境修復材料。

國內有學者研究將固化/穩定化底泥制備成生態磚、吸附材料、吸附陶粒等污水凈化材料，應用于生態景石駁岸、雨水花園、人工濕地景觀、低影響開發雨水構建系統等，集防洪效應、生態效應、景觀效應和自凈效應于一體，既降低內源負荷，又控制面源污染（圖1）。

3.4 其他用途

濕地清淤底泥還可用于水產養殖、近海土丘、裝飾性景觀產品等方面（表3）。

4 展望

圖1 底泥基于固化/穩定化處置技術的可持續利用途徑（顧竹珺等, 2017）Fig.1 Sustainable utilization approaches of sediments disposal based on solidif i cation and stabilization technology

表3 濕地清淤底泥的其他利用途徑Table 3 Wetland dredging sediments others reuse fi elds

隨著《國務院關于切實加強中小河流治理和山洪地質災害防治的若干意見》《水污染防治行動計劃》《渤海綜合治理攻堅戰行動計劃》等國家環保政策的不斷出臺，原本僅以水利疏浚為由的河湖濱海濕地清淤加上了“環保”這一目的，通常成為黑臭水體治理、水環境綜合整治的子項工程，相關的工程量將會急劇增加，產生的清淤底泥的方量也會增加，合理尋找底泥處置出路與方法，是應當優先思考的問題。縱觀國家出臺的相關法律與規范，一方面對清淤底泥的利用提出了嚴格的限制，一方面也鼓勵對其進行資源化利用，究其原因，主要還是我國河湖濕地、濱海濕地的污染治理工作相較于國外較晚，導致目前清淤底泥的成分較為復雜，大多存在一定的污染，較難直接利用。

鑒于國家尚未出臺濕地清淤底泥處置的相關標準，目前均參考城鎮污水處理廠污泥處置的相關標準。目前國內污泥的主要利用方式為 ：污泥土地利用、污泥填埋、污泥建筑材料利用、污泥焚燒等，不論哪種處置方式都需要相關的政策支持、政府協助以及技術完備，如上海等城市除嚴格按照國家相關政策標準外，還明確了河流濕地清淤底泥的兩條處置路徑：一是檢測達標后可直接作為綠化用土就近利用，二是對受污染的底泥預處理后，納入本區域污泥處置體系。

結合當前我國污泥處理的現狀，受到政府資金短缺、環保督查時間緊等多重因素影響，業主更喜歡簡單便宜、安全無風險、快速有效的處置方式，部分河湖清淤底泥處置工程介入時已到了清淤工程結束的階段，如在早期為業主提供較為完備的“清淤——處置”一體化規劃，底泥處理利用效果會更好。