太湖底泥与污染情况调查

《太湖高级论坛交流文集》2004年太湖底泥与污染情况调查成新江溢蒋英姿太湖流域水资源保护局，上海，200434摘要：根据2002年10月至12月的野外测量及随后5个多月的实验室化验与室内整理分析，得出了太湖底泥深、蓄积量及污染情况的空间分布状况，为太湖治理与污染底泥疏浚决策提供了基础依据。

关键词：太湖底泥污染调查太湖是我国第三大淡水湖，是流域内最大的水体，水域面积2338km2，南北长68.5km，东西平均宽34km，湖岸线总长405km。

太湖自西向东在无锡、苏州地区依次分布有竺山湖、梅梁湖、贡湖、漫山湖、胥湖及东太湖等湖湾。

太湖是一座天然的平原调蓄水库，正常水位下容积为44.3亿m3，平均水深1.89m，最大水深约2.6m，多年平均年吞吐量52亿m3，水量年交换系数1.2，换水周期约300天，具有蓄洪、供水、灌溉、航远、旅游等多方面功能。

太湖又是流域内最重要供水水源地，不仅担负着无锡、苏州和湖州等大中城市的城乡供水，还有向上海等下游地区供水并改善水质的作用。

一、调查目的意义20世纪80年代前，太湖水质良好，以II类、中营养-中富营养为主，符合饮用水源地的水质要求。

据1981年调查，太湖水域69%的面积为II类水，30%的面积为III类水，只有1%的面积为IV类水；83%的面积为中营养，只有16.9%为中富营养。

到90年代，太湖水质下降，特别是西北部五里湖、梅梁湖、竺山湖等湖湾，水质基本劣于V类；全湖富营养化水平也上升到以富营养为主。

目前太湖富营养化及其所导致的蓝藻爆发已经成为太湖主要水环境问题。

“九五”以来，在国务院的统一领导下，通过两省一市及中央各部（委）的共同努力，太湖水质恶化趋势得到初步遏制，总磷、氨氮、高锰酸盐指数等主要指标均有所好转，但北部湖湾水质仍为V类-劣于V类，大部分水域仍处于富营养化状态。

太湖水污染问题引起了党和政府的高度重视。

2001年国务院批准了《太湖水污染防治“十五”计划》，提出了“积极推进产业结构调整，大力推行清洁生产，有效控制入湖污染物总量，实施截污、减排、清淤、引水、节流等有效措施。

”明确水利部统一管理、合理配置太湖流域水资源；严格取水许可管理。

采取节水、调水、清淤、水土保持等综合措施，加大流域水资源保护的力度；对引江济太和湖底清淤组织进一步论证，提出计划并组织实施。

研究表明，太湖水体污染及富营养化的污染来源分外源和内源，沉积在底泥中的污染物属内源。

内源是太湖主要污染源之一，即使其外源得到了有效的控制，污染底泥释放仍有可能对水体造成二次污染，导致水污染、富营养化和藻类爆发，影响饮用水安全。

因此，有必要对太湖底泥及其污染情况进行全面调查，查清太湖底泥淤积量、分布及其污染程度和污染范围，初步分析底泥生态疏浚范围和疏浚量，为底泥生态疏浚提供依据。

通过对污染底泥进行生态清淤，达到改善太湖水质的目标。

二、调查方式与方法2002～2003年太湖局组织进行了太湖底泥与污染情况调查，调查工作分为底泥测量与采样、底泥样品化验及测量化验数据系统整理和综合分析三大部分。

1、野外测量和采样为便于对太湖底泥分布、淤积量以及污染情况进行统计分析，结合太湖湖体和湖湾分布情况，将太湖划分为15个湖区。

各分区情况详见图1。

调查布设的测量点进行了水深、淤泥深度和平面坐标测量；采样点进行样品的采集、记录、编码、保存和送样（为保证实验室分析化验结果的客观可靠性，送检实验室的均为无方位编码样）；对所采样品上部土层用数码相机进行拍照留存。

对各测点处的土性分布及具体位置都作了详细记录，并在各采样点及部分测量点对土层进行了密度试验。

（1）测量点和采样点布设测量点按网格布设，在湖湾区及太湖的近岸区S-N方向1.6～1.7km、E-W方向1.5km布设1个点；在湖心区3km×3km布设1个点。

现场作业时，在土层厚度变化大的测点之间增插测量点。

原则上相邻两测点的底泥深差大于1.5m时，增插一个测量点。

全太湖测量点密度为每10 km2 有3.6个。

在沿岸区及湖湾区测量点分布较密,其中西沿岸区北段最密，每10 km2有12个；其次为梅梁湖北区，9.4个。

采样点重点布设于河流入湖口处、湖湾及沿岸带。

原则上在河流入湖口离开岸边250m和500m处各布设1个点；出湖口离开岸边250m处湖区布设1个点；湖湾区及太湖近岸带每5km2布设1个点；太湖湖心区每20km2布设1个点。

在7个大型自来水厂取水口附近各增设了1个采样点，采样点还注意避开航道。

全湖采样点密度为每10 km2有1.1个，西沿岸北段最大为5.8个，其次为梅梁湖。

各区采样点密度与测量点密度关系大致相应。

本次调查共完成834个点的测量，其中采样263个点。

测量点和采样点在各湖区的分布情况详见图1。

（2）测量定位测量采用全球卫星定位系统GPS三台，使用载波相位差分（动态GPS）技术。

成图采用坐标系统为1954年北京坐标系，6°带，中央经线为123°。

GPS控制点根据技术设计书中有关GPS定位要求，在湖区及环湖布设了28个四等控制点。

湖泊水深测量采用模拟数字一体化SDH—13D测深仪，通过外业采集软件自动进行平面位置和水深测量、数据处理。

（3）采样样品采集分间隙水样、表层样（含有毒害有机物样）和柱状样。

采样点上部1m 范围内的底泥用有机玻璃取样器采取，1m以下及测量点处底泥则用金属取样器采取。

将取出的泥样根据要求并结合自然分层进行留样。

本次调查263个采样点，实际采集表层样223个，表层间隙水样223个，柱状分层样583个，有毒害有机物样18个，1m长原状完整柱状样7个，样品合计1054个。

间隙水样用有机玻璃取样器取出底泥后，用虹吸法去掉上部湖水，留取表层0～5cm段泥样，将泥样装入离心机专用（用蒸馏水进行清洗过）的塑料瓶中，在现场用离心机进行分离，5000r/min的转速离心20分钟，取上部的澄清液为间隙水样，取足200ml。

表层样类同上述采样方法留取上部0～5cm段底泥，并剔除泥中的水草、螺蛳等杂物，取足1kg作为表层样，表层样中有些项目需要马上化验，称即测项目。

柱状样用有机玻璃柱状取样器取出底泥，去掉湖水和杂物，根据底泥淤积的厚度情况，分别留取0～5cm、5～10cm、10～20cm、20～50cm、50～100cm等深度的泥样。

个别采样点底泥自然分层明显，则结合分层进行留样。

另在主要出入湖河港18个出入湖口采样点处采取有毒害有机物样（即残留农药检测样），其采样方法与表层样一致。

2、样品化验（1）化验项目底泥样品分析化验除即测项目和间隙水外，均经过了风干、研磨、过筛、焙烧等，风干过程中还注意了防霉，都进行了营养物和重金属测试。

间隙水和表层底泥样品还进行了pH、Eh等项目化验。

化验时记录底泥的外观性状（如泥度状态、温度、颜色、气味、生物现象等），以与采样时情况比较；分析表层底泥样品的含水率、平均粒径、泥沙组成等。

根据湖泊水质富营养化调查研究的经验，污染底泥是通过底泥的间隙水而影响湖体水质的，本次间隙水化验项目为：有机质（以CODCr表示）、Fe2+、Mn2+、pH、Eh、NH3－N、总磷(TP)、总氮(TN)等。

表层样中项目Fe2+、Mn2+、pH、Eh、NH3－N在空气中易发生变化，需要尽快化验，其中pH、Eh在现场测试。

分析底泥的有机质(OM)、总磷(TP)、总氮(TN)含量，并换算成干土重百分比含量（％）。

分析底泥样品汞、砷、铅、铜、铬、镉等各元素含量。

对污染严重的20条入湖河道河口的18个表层样进行了有机氯和有机磷农药含量的测试。

（2）化验方法实验室接收的样品为无方位编码样。

底泥样品分析化验方法严格按照国家有关规范标准执行。

三、主要成果1、太湖底泥量及其分布本次调查，计算表明太湖总水面积为2349.0 km2，有底泥区面积1546.8 km2，占66％；无底泥区面积802.2 km2，占34％。

底泥总蓄积量为19.12×108m3，其中淤泥量16.79×108m3，占88%；流泥量2.33×108m3，占12%。

梅梁湖、竺山湖、贡湖和东太湖几个湖湾淤积较重，同时，太湖还存在3个明显的底泥蓄积带：一是自大浦口、茭渎港向东北至金墅港底泥蓄积带；二是自新渎港沿西部沿岸往南至长兴分港底泥蓄积带；三是自沉渎港向东北至漫山湖底泥蓄积带。

这三条底泥蓄积带底泥深一般超过1m，泥量占到总底泥量的三分之二。

太湖各湖区底泥量及分布情况详见表3－1和图2。

2、底泥物理特征太湖底泥有60%粒径范围在0.005～0.05毫米之间，为粉质亚砂、粉质亚粘土。

底泥新鲜样品含水率全湖平均58.65%，最大为80.96%，最小为39.86%，其中有63%的测点含水率大于55%，根据《港口工程地质勘测规范》，淤泥的含水率为55%～85%，太湖底泥总体处于淤泥含水率范围以内。

现场监测，底泥湿密度都在1.3～1.7克/立方厘米范围内。

对泥样进行鉴别分类后测试，淤泥的湿密度平均为1.6 克/立方厘米，变化范围在1.51～1.70克/立方厘米；流泥的湿密度平均为1.39克/立方厘米，变化范围在1.3～1.43克/立方厘米。

3、底泥间隙水底泥间隙水pH值（酸碱性）总体呈中性。

Eh值（氧化还原电位）湖心和东太湖的氧化性相对较强。

北部湖湾中，尤其是五里湖、竺山湖、贡湖呈弱还原性，底泥中的磷处于可释放状态。

间隙水中营养物质含量总体上明显高于湖水。

其中总氮和氨氮含量均高于湖水，贡湖、五里湖、竺山湖及东太湖尤为明显；总磷含量贡湖、五里湖、竺山湖、梅梁湖等湖湾高于湖水。

五里湖、梅梁湖、竺山湖、贡湖的底泥间隙水中营养物质含量明显高于其它湖区，一般在2倍以上，综合分析表明，这些湖区底泥间隙水中营养物质相对湖水呈可释放状态。

详见表3－2。

4、底泥营养物质太湖底泥主要表现为有机污染型。

北部几个湖湾（竺山湖、梅梁湖、贡湖）的浅层底泥中沉积了大量的污染物。

东太湖浅层底泥中有机质、总氮含量均很高。

而太湖湖心、西部和南部沿岸等湖区，营养物质含量相对较低。

表3-2 几个湖区表层底泥间隙水与湖水营养盐含量表单位：mg/l五里湖、梅梁湖、竺山湖、贡湖、东太湖等湖区底泥表层的Eh平均值较低，以弱还原性为主，营养物质存在向间隙水中释放的可能性。

底泥营养物质含量较高的是竺山湖、梅梁湖、贡湖、东太湖等湖湾，湖心、西部及南部沿岸等湖区含量均较低。

详见表3－3。

底泥营养物质含量高的湖区，特别是这些湖区的主要入湖河口处，各分层间含量分布一般都呈上高下低的趋势，含量高的样品绝大部分集中在底泥浅层0～20厘米的区域。

表3-3 太湖底泥营养物质含量分布情况单位：占干泥重的%5、重金属与残留农药重金属指标含量与历史资料相比没有明显变化，个别采样点有相对偏高现象，总体上北部湖湾（梅梁湖、竺山湖）及入湖河口含量相对较高，表层0～20厘米出现含量偏高的样品较多。