城镇建设的快速发展，不可避免地会造成大量的工业和生活废水排入河道，使城市内河普遍成为纳污河，其中河道底泥污染问题尤为严重。本研究选取华北地区某典型城镇纳污河道作为研究对象，通过开展有机质(OM)、氮磷营养盐及常规重金属污染物特征分析，并进行污染和生态风险评价，确认底泥污染类型，结合工程实际，选取最为科学合理的处理处置方法进行底泥土壤治理。为我国类似纳污河道底泥的处理处置提供参考。
1材料与方法
1.1 样品采样与处理
研究选取区域为排口较为密集的纳污河段，现状主要污染源为居民生活污水以及初期雨水。经调查走访，该河段早期进行过建筑垃圾填埋。本次采样为了尽量降低空间差异性带来的误差，在支流汇入口、排污口、河段中心均设置采样点，共设置采样点5个（S1-S5）。根据实际设计河道底高程，在每个采样点进行全柱状采样，采样深度至河底设计底高层以下1m，样品深度范围在120~200cm，共分成50个样品。采集后立即进行密封分装，送到试验室进行检测。
1.2底泥污染与风险评价方法
底泥分析指标包含pH、有机质、全氮、全磷、Cu、Ni、Pb、Zn、As 、Cr和Hg共11个指标。采用城市污水处理厂污泥检测方法（CJ/T 221-2005）对pH、有机质、全氮、全磷四个指标进行测定；采用《土壤质量总汞、总砷、总铅的测定原子荧光法》（GB/T22105.1-2008）、《土壤质量铜、锌的测定火焰原子吸收分光光度法》（GB/T17138-1997）等试验方法对7种重金属进行测定。
（1）采用内梅罗综合污染指数法评价底泥氮磷污染状况[1]，此种方法在国内外被广泛使用，兼顾了多种污染物对环境质量的综合影响，计算公式为（1）：
（2）采用潜在生态危害指数法[2-4]评价底泥重金属的环境生态风险。该方法是重金属潜在生态风险评价的常用方法，并对潜在生态风险程度进行等级标准划分。此方法能够较科学全面地评价土壤中重金属的影响程度。计算方法如式（2）-式（4）：
2 结果与讨论
2.1 底泥营养盐污染特征分析及评价
2.1.1底泥全氮、全磷、有机质污染特征分析
采样点样品的全氮、全磷、有机质含量分别为676~1244mg/kg、347~623mg/kg和2.31~5.72%，平均含量分别为975mg/kg、468mg/kg和4.11%。对照 《中新天津生态城污染水体沉积物修复限值》[5]DB12/499-2013、《农用污泥污染物控制标准》[6]GB4284-2018，仅全磷含量超过《中新天津生态城污染水体沉积物修复限值》中限值17%，全氮和有机质含量均未达到限值，说明该河段底泥营养盐污染程度较低。通过与中国东部浅水湖泊沉积物氮磷背景值比较，全氮指标未达到背景值，全磷指标超过背景值2.4%，同样验证了该河段底泥营养盐污染程度较低。
根据底泥营养盐污染的空间分布可以看出，S4和S5点位的全磷和有机质含量较高，与这两个点位靠近排口位置关系较大。详见图1-2。
图1 底泥全氮、全磷含量空间分布图
2.1.2底泥营养盐污染评价
根据中国东部浅水湖泊沉积物背景值计算出来的内梅罗综合污染指数见表1。根据计算结果可知，5个点位的全氮单因子指数介于0.51~1.32，平均值为0.91；全磷单因子指数介于0.42~2.02，平均值为1.04。内梅罗综合指数P=1.10，属于轻污染级别。
表1 底泥全氮、全磷内梅罗污染指数
综上所述，该河段的底泥营养盐污染处于轻污染级别。
2.2底泥重金属污染特征分析及评价
2.2.1底泥重金属污染特征分析
研究河段的底泥重金属含量的统计结果见表2。对照河北省土壤重金属背景值，底泥中重金属Hg、Zn超标程度最严重，平均值的超标倍数分别为6.43倍和1.73倍。其余重金属指标均未超过背景值。
底泥中7种重金属的含量由高到低依次为：Zn>Cr>Cu>Ni>Pb>As>Hg，含量最高的是Zn和Cr，平均含量分别为135.8mg/kg和26.30mg/kg。不同点位的底泥样品中重金属含量存在差异，其中Ni、Pb、As的变异系数低于0.4，分别为0.3、0.39、0.35，分析表明这3种重金属可能来自土壤背景或则面源污染；其他重金属的变异系数较大，据现场走访调查情况，判断可能来自于早期填埋的建筑垃圾。
表2 重金属含量统计结果
2.2.2底泥重金属污染评价
Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、As 、Hg的综合潜在生态风险危害系数分别为0.74、4.02、2.68、2.30、1.68、4.02、265.42。按照潜在生态危害指数法规定分析可得，Hg为很强生态风险，其余指标均为轻微生态风险。从不同点位的重金属综合污染程度分析，S1、S2、S3、S4、S5的综合潜在生态风险危害系数分别为24.12、101.13、254.41、598.86、425.77，按危害系数大小排序为S4>S5>S3>S2>S1，其中S4、S5的污染程度已达到强风险级别， S3为中等风险级别，S2和S1均为轻微风险级别。从以上的分析可以得出，该研究河段的整体重金属污染程度为中等风险级别。结果详见表3。
表3 底泥重金属潜在生态风险危害指数情况表
2.3底泥处理处置方法
综合以上分析，可以判断该纳污河段底泥的污染类型属于营养盐污染较轻、重金属污染较严重类型，若长期与水体接触，存在污染水生态系统的风险。因此，本研究区域范围内的底泥需要进行治理。初步估算清淤量达到15万方，结合该纳污河段底泥污染特征以及区位位置特点，确定了处理方案，采用底泥原位修复+防渗+原位覆盖+种植沉水挺水植物的多重措施原位治理方式，处理技术路线详见图3。
3 结论
（1）采用内梅罗综合污染指数法进行评价，分析结果表明研究河段范围底泥营养盐污染程度总体较低。但根据底泥营养盐污染的空间分布可以看出，S4和S5点位的全磷和有机质含量较高，与这两个点位靠近排口位置关系较大。
（2）研究河段范围内底泥重金属中Hg超标等级最高，分析数据显示Hg的变异系数最大，表明可能存在工业点源污染，以及受早期河道建筑垃圾填埋影响。此外，使用潜在生态风险指数法对重金属数据进行分析处理，结果表明Hg的风险指数等级为很强，其余重金属的风险指数等级为轻微，整体重金属污染程度为中等风险级别。
（3）针对以上污染特征的河道底泥采用“底泥原位修复+防渗+原位覆盖+种植沉水挺水植物”的多重措施原位治理方式，可有效降低污染外溢扩散风险，并配合水生植物的吸收降解以及对腐烂植物及时打捞等运维手段，可进一步降低底泥污染程度。
参考文献
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[2] 陆志华,蔡梅,王元元,等. 太湖沿岸区浅层底泥重金属污染分析及生态风险评价[J]. 湖泊科学, 2022,34,(01): 147-153.
[3] 张亚,余灿,杨璐瑶,等. 遵义市中心城区河道底泥污染评价及底泥清淤方案[J]. 水电能源科学, 2019,37,(12): 37-40.
[4] 杨兰琴,胡明,王培京,等. 北京市中坝河底泥污染特征及生态风险评价[J]. 环境科学学报, 2021,41,(01): 181-189.
[5]天津市环境保护局, 天津市质量技术监督局. 中新天津生态城污染水体沉积物修复限值: DB 12/499-2013[S].
[6]国家市场监督管理总局, 中国国家标准化管理委员会. 农用污泥污染物控制标准: GB 4284-2018[S]. 北京: 中国标准出版社, 2018.
