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乌梁素海底泥农田利用可行性分析及其环境风险评价

刘旭  
【摘要】:湖泊底泥属于湖泊水体环境的重要组成部分,主要组成部分是粘土矿物质、有机质以及具有活性的金属氧化物。由于其组成部分的影响,底泥颗粒具有较大比较面积,使得其在湖泊水环境中具有巨大的作用,影响湖泊中营养物质、重金属元素的迁移转化。随着经济的快速发展,越来越多的难降解污染物包括重金属、营养物质、有机物等通过不同的方式随意排放,其中相当大的一部分污染物质沉积在湖泊底泥中,从而使得湖泊水体受到污染,导致水环境生态系统也遭受到威胁。综合比较各种湖泊底泥资源化利用方式,土地利用是一种最经济的利用方式,也是目前最常用的处理模式。 乌梁素海作为巴盟河套地区重要的工业、农业、生活退水场,随着经济社会和农业的发展,大量富含营养物质和重金属的退水被排放到湖泊内,使得乌梁素海富营养化和重金属污染日益严重,乌梁素海的综合治理迫在眉睫,尤其在底泥疏浚过程中,造成大量底泥淤积荒废,存在二次污染的风险。如何合理使用淤泥,进行资源化利用是本文重点研究的问题。本文结合最近几年对乌梁素海湖泊沉积物的采样分析,对乌梁素海沉积物的质地、淤积程度、蓄积量,以及沉积物的地球化学特征进行了分析。在摸清沉积物特性的基础上,利用田间试验,揭示了湖泊底泥对作物生长,土壤环境的影响,以及进行了湖泊底泥施用对农田土壤的生态风险评价。本研究获得的结果主要是一下几个方面: 首先,乌梁素海属于典型的浅水湖泊,沉积物偏碱性,受沉积作用明显,颗粒组成以砂粒和粉粒为主。淤泥蓄积量是19641.60万t,平均年蓄积量419万t。乌梁素海底泥中N、P、有机碳和Ca含量较高,远远高于河套灌区土壤中的含量。各项重金属含量与中国《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-1984)和欧盟部分国家限制相比,均低于限值,符合国家农业控制标准,具有很好的农田利用价值。 其次,湖泊底泥施用连续2年的大田试验结果显示:湖泊底泥提高了土壤肥力,有益于作物的生长。底泥施用促进了向日葵的生长,在株高方面表现明显,其中S4和S5处理对葵花株高的影响显著。底泥施用提高了葵花产量,S5处理的产量与施肥水平相同。底泥施用提高了葵花籽粒氮、磷吸收。施用底泥提高了籽粒中蛋白质和总氨基酸,但是脂肪含量没有显著的影响。 第三,底泥施用造成过量氮、磷在土壤中累积剩余,直接施用不能有效地提高作物可吸收的营养物质含量,反而造成了环境污染的风险。湖泊底泥施用后,土壤中残留的各重金属均未超过土壤环境质量二级标准。向日葵籽粒对重金属元素的BCF小于0.3,籽粒对痕量元素的BCF大小顺序为:HgCdCrPbAs。每年以不同施用量条件下,S4(2360t/hm2a)最多可连续施用10年;S5(4720t/hm2a)最多可施用5年。 最后,乌梁素海湖泊底泥施用农田后,根据不同的评价方法对土壤生态风险进行了评价。对土壤生态风险构成威胁的指标以Hg为主,Hg的E i r值为160.72,对于如何科学、安全的进行湖泊底泥资源化利用,Hg的过量累积是以后值得注意的焦点。


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