湿地清淤底泥资源化处置现状与前景

魏佳明 张晓艺 李婉 郭冬雪宋少宇 李传维 宋子钰 刘志喜 于阳 刘鹏

（北京建工环境修复股份有限公司，污染场地安全修复技术国家工程实验室，北京100015）

湿地是陆地生态系统与水域生态系统的交错地带，湿地底泥对湿地形成、发育和演化起到了至关重要的作用(魏佳明等,2016)。其既能影响湿地的水文特征，又能影响湿地的物理化学环境，进而影响湿地的生物区系(崔丽娟等,2006)。我国河湖滨海湿地众多，湿地底泥淤积问题十分严重。截至上世纪末，黄河下游河段淤积累计量超过55亿m3，长江洞庭湖约60亿m3（曹慧群等,2011)。随着湿地清淤量的加大，大量湿地清淤底泥去处成为重大的环境问题，如何进行资源化利用，减小环境压力显得尤为重要。

当前湿地清淤底泥可以实现多种资源化用途，主要用途有：工程用途、环境改善用途、产品用途。各国湿地清淤底泥的主要用途见表1。

表1 不同国家湿地清淤底泥的主要用途Table 1 Wetland dredging sediments reuse in diあerent countries

1 湿地清淤底泥的工程用途

1.1 湿地岸带修复

河湖湿地清淤底泥，尤其是滨海湿地的清淤底泥，可用于保护或修复受损的湿地岸带。修复与保护的方式主要是定期补充流失的岸带基质，维持湿地岸线并减轻侵蚀的影响。底泥对岸带的滋养不仅可以防止岸带侵蚀，也可以防止局部洪水，将岸带维持在一个健康稳定的状态。在沿海直接使用清淤底泥的一种创新方法是用清淤底泥填充土工管袋保持材料。土工管袋是高抗拉强度编织聚丙烯袋，设计用于接收和保留泵送材料，允许水通过细孔逸出。土工管袋可用于保持和脱水清淤底泥，以形成不同类型的岸带结构。清淤底泥可以直接从疏浚船泵送或液压放置到土工管袋中，既可筑堤来防洪和治水，也可用于控制岸滩侵蚀，提供岸带保护。

此外，底泥在修复岸带的同时，还可以额外提供近岸带护堤的养料，作为岸带营养物质的天然来源。Hanson等（2003）整理了多项国际相关工程案例，认为底泥作为岸带营养物质利用是一种有效的湿地岸带保护手段，在实际应用时可以考虑应用于岸带或发生侵蚀的岸滩，底泥材料应比现有岸带沉积物稍粗糙，并且应具有与原位基质相似的组成、颜色和质地，具有相似的物理和化学特性。

1.2 土地改良与开发

使用湿地清淤底泥改良或开发土地是清淤底泥的国际常见用途之一，即利用填充、改良等方式创造新的土地。该用途的可行性主要取决于开发、改良土地的最终目标用途（例如工业、娱乐等）和清淤底泥本身的物理特性。粗粒径的清淤底泥因其优越的工程特性，通常适用于所有类型的目标用途。表2提供了一些清淤底泥类型和与其匹配的土地利用方向(Sheehan et al, 2012)。

表2 湿地清淤底泥类型与其利用方向Table 2 Wetland dredging sediments type and reusef i elds

国际上常见的目标用途主要包括港口和港口周边建立的新的陆地区域，发展大型基础设施项目，如香港国际机场；建立“新”海岸线和近海岛屿，如迪拜，提高陆地面积以抵御洪水的潜在影响。

1.3 填埋场覆盖层

合适的湿地清淤底泥可用作填埋场覆盖层，作为屏障材料,可用在日常填埋阶段、中间阶段或最终封场的永久填埋阶段。这种半渗透层的目的是控制公害，最大限度地减少气味和填埋气体的逸出，减少降雨的渗透和渗滤液的排出(Mohan et al,1997)。

填埋场覆盖层的具体参数取决于填埋场封场后的最终用途。在理想状况下，清淤底泥作为覆盖材料应能够自由排水，并且最好具有低粘土含量和低渗透性。清淤底泥的其他特性，如有机物含量、氮、磷和任何潜在有毒污染物（多环芳烃和多氯联苯）等应符合相关国家标准，欧盟地区一般参照欧盟垃圾渗滤液标准对覆盖物进行综合评估。我国目前尚未出台清淤底泥的相关标准，一般参照《城镇污水处理厂污泥处置——混合填埋用泥质》（GBT 23485-2009）。

2 湿地清淤底泥的环境改善用途

2.1 湿地生境营造

湿地清淤底泥可用于建立新的湿地区域，改善现有的栖息地，或者为已被破坏的湿地提供稳定性。清淤底泥提供生物基质与风浪屏障，以允许本地植被再生并恢复湿地动植物的生存能力，将退化的湿地进行提升和恢复。由于湿地类型多样，将清淤底泥的特性与现有湿地的特性相匹配会增加成功恢复、创造湿地生境的机会。例如，英国环境、食品和农村事务部确定在极端情况下，直径为10～50 mm的砾石可以保持湿地的稳定，同时更好地为鸟类提供筑巢场所。有学者发现，清淤底泥形成的新沉积物与原位沉积物在有机碳和粘土含量方面如果相近，可观察到相对快速的“定居现象”(Whomersley et al,2003)。所以，在规划阶段必须考虑清淤底泥的有机含量，防止由于氧化还原电位降低和有机物含量的提高导致更长的生物适应时间(Bergmann et al,2007)。

湿地清淤底泥可用于湿地生境营造，在国内外已有较好的应用案例。由于自然侵蚀，美国贝伊汉哲岛（Poplar Island）退化严重，利用巴尔摩港口航道的疏浚泥修复和重建了贝伊汉哲岛，取得了良好的生态效益（黄华梅等, 2011）。国内较早的相关实践位于杭州江洋畈生态公园，前身是西湖淤泥疏浚的堆积场。修复工程设计引导淤泥种子库中的植物，利用其演替过程，实现了自然生态公园的建设（王向荣等, 2011）。

2.2 矿山修复

湿地清淤底泥可用作不同的替代填料，包括在景观中使用清洁的清淤底泥替代污染土壤填充。含有重金属或有机污染物（在相关目标标准范围内）的清淤底泥和未污染的清淤底泥也可使用固化稳定材料来稳定，以形成用于废弃矿山和采石场复垦的低渗透性填料，均具有潜在的重大环境效益（Voros et al, 2005）。

当前，清淤底泥或者清淤底泥/水泥复合材料可用于有潜在环境危害的矿山和采石场恢复。目前国内尚未出台填充材料的相关标准与导则，因而在规划利用初期，应首先考虑生态环境效益，实地调查地质、地下水、土地成本、排水、周围动植物等状况，考虑潜在的社会和环境影响，其次也要考虑运输车辆（卡车、挖掘设备等）的可达性，尽量减小经济成本。

3 湿地清淤底泥的产品用途

3.1 混凝土产品

粗砂清淤底泥可用于补充混凝土的骨料成分，可成为混凝土的替代原材料。用50%的细粒清淤底泥替代0.4 mm的骨料，使成品混凝土的性能良好（在某些情况下，性能超过了标准混凝土）（Limeira et al, 2011）。

欧盟就混凝土生产中使用的粗骨料和细骨料编制了详细的标准指南，利用清淤底泥作为骨料，应测试其产品性能，并与其它骨料制造产品品质相同，我国针对混凝土也有相应的“预拌混凝土国家标准”(GBT14902-2012)。

3.2 人工表土产品

清淤底泥含有丰富的有机物和N、P、K等营养元素以及植物生长必需的Ca、Mg、Zn、Cu、Fe等微量元素，能够改良土壤结构，增加土壤肥力，促进作物生长。清淤底泥可与回收的有机废料混合使用，生产能够改良土壤的人工表土。有学者对清淤底泥与处理后的有机生活垃圾混合产生的人工表土产量进行了评估，认为人工表土具有良好的排水能力、保水能力以及充足的养分，利用清淤底泥生产人工表土在技术上是可行的，养分方面可能比市场上销售的产品质量更好（Sheehan et al, 2010）。

以清淤底泥为原料的人工表土应符合相应的规范标准，英国《表土规范和使用要求》（BS 3882-2007）对人工表土有详细的要求。国内还没有清淤底泥相关的标准，可参照城镇污水处理厂污泥处置的国家行业标准。考虑到我国底泥成分的复杂性，一般使用底泥产品应有一定的用量控制，以防止出现环境问题。《城镇污水处理厂污泥处置——农用泥质》（CJ/T 309-2009）强调农田年施用污泥量累计不应超过7.5 t/hm2，农田连续施用不应超过10 a，湖泊周围1 000 m范围内和洪水泛滥区禁止施用污泥。

3.3 陶瓷、砖块产品

湿地清淤底泥可用作制砖原料。合适的细粒清淤底泥可用作沙子或天然粘土的替代品，且污染物在稳定成品中可以固定。处理过的清淤底泥具有环境安全性，并且能够达到一定的物理和化学性能指标，可用于填方、建筑材料等领域，甚至可作为污水净化材料以及环境修复材料。

国内有学者研究将固化/稳定化底泥制备成生态砖、吸附材料、吸附陶粒等污水净化材料，应用于生态景石驳岸、雨水花园、人工湿地景观、低影响开发雨水构建系统等，集防洪效应、生态效应、景观效应和自净效应于一体，既降低内源负荷，又控制面源污染（图1）。

3.4 其他用途

湿地清淤底泥还可用于水产养殖、近海土丘、装饰性景观产品等方面（表3）。

4 展望

图1 底泥基于固化/稳定化处置技术的可持续利用途径（顾竹珺等, 2017）Fig.1 Sustainable utilization approaches of sediments disposal based on solidif i cation and stabilization technology

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

随着《国务院关于切实加强中小河流治理和山洪地质灾害防治的若干意见》《水污染防治行动计划》《渤海综合治理攻坚战行动计划》等国家环保政策的不断出台，原本仅以水利疏浚为由的河湖滨海湿地清淤加上了“环保”这一目的，通常成为黑臭水体治理、水环境综合整治的子项工程，相关的工程量将会急剧增加，产生的清淤底泥的方量也会增加，合理寻找底泥处置出路与方法，是应当优先思考的问题。纵观国家出台的相关法律与规范，一方面对清淤底泥的利用提出了严格的限制，一方面也鼓励对其进行资源化利用，究其原因，主要还是我国河湖湿地、滨海湿地的污染治理工作相较于国外较晚，导致目前清淤底泥的成分较为复杂，大多存在一定的污染，较难直接利用。

鉴于国家尚未出台湿地清淤底泥处置的相关标准，目前均参考城镇污水处理厂污泥处置的相关标准。目前国内污泥的主要利用方式为 ：污泥土地利用、污泥填埋、污泥建筑材料利用、污泥焚烧等，不论哪种处置方式都需要相关的政策支持、政府协助以及技术完备，如上海等城市除严格按照国家相关政策标准外，还明确了河流湿地清淤底泥的两条处置路径：一是检测达标后可直接作为绿化用土就近利用，二是对受污染的底泥预处理后，纳入本区域污泥处置体系。

结合当前我国污泥处理的现状，受到政府资金短缺、环保督查时间紧等多重因素影响，业主更喜欢简单便宜、安全无风险、快速有效的处置方式，部分河湖清淤底泥处置工程介入时已到了清淤工程结束的阶段，如在早期为业主提供较为完备的“清淤——处置”一体化规划，底泥处理利用效果会更好。