[科普中国]-沼泽淤泥

基本概念沼泽

沼泽是地面经常过湿或有薄层积水，生有沼生植物，并有泥炭形成和积累的地段。沼泽的形成和发展受各种自然因素所制约，其中水热状况和地貌条件最为主要。一般在温和湿润或冷湿的气候条件下，地势平坦，排水不良有利于沼泽的形成和发展。

沼泽成因可分为两大方面：

一是水体沼泽化。江、河、海的边缘或浅水部分及湖泊，通过泥沙和水生生物死亡后的遗骸淤积和淤塞演变成沼泽。

二是陆地沼泽化。包括森林地、高山草旬区、洼地及冻土带，因土壤过湿，生态环境被改变，引起植被的自然演变，最后形成沼泽。

沼泽形成后，有着它本身的发展变化规律，依沼泽发育阶段的不同，分低位沼泽、中位沼泽和高位沼泽。低位沼泽是沼泽发育的初级阶段，表面呈浅碟形，泥炭层不厚，由地表水和地下水补给，水中营养成分丰富，以莎草科植物占优势，故又称富营养型沼泽。中位沼泽，它是沼泽发育的过渡阶段，由于泥炭日益增厚，沼泽表面变得平坦，主要靠大气降水和少量的地下水混合补给，营养成分中等，沼泽中既生长有富营养植物，如苔草，也生长着贫营养植物，如泥炭藓等，但以中养分植物为主，故又称为中营养型沼泽。我国大、小兴安岭和长白山地局部地区有这种沼泽。高位沼泽，它是沼泽发育的高级阶段，其特点是：由于泥炭的不断累积，泥炭层较厚，沼泽表面中部凸起，主要靠大气降水补给，植物所需养分贫乏，沼泽中的泥炭藓等贫营养植物为主，又称贫营养型沼泽。

世界上大部分沼泽分布在寒温带，那里大气降水超过蒸发，地面低平，土壤透水性不良，有利于沼泽的产生。我国的沼泽，主要分布在大兴安岭、小兴安岭、长白山地、三江平原和四川省的若尔盖高原等。大多数沼泽属低位沼泽，中位沼泽较少，高位沼泽更少。我国有很多过湿地，土层严重潜育化，但无泥炭累积。根据这一特点，可以把我国沼泽划分为泥炭沼泽和潜育沼泽两大类。

淤泥淤泥是天然含水 量很大，孔隙比大于1.5的一种软土。多分布在海湾 湖沼或河湾中 水流缓慢的环境中。在有微生物参与作用的条件下形成近代沉积物， 富含有机物，通常呈灰黑色；力学强度低，压缩性强。其抗震性能很差。 在强烈地震作用下，易引起建筑物地基沉陷。

国内外淤泥堆肥技术现状
前苏联杰尼索夫和A.维洛把蕴藏在地表附近的含有有机质的新近沉积的松软粘土列为淤泥，其主要特征是静水或缓慢水流环境中沉积，细粒，含较多有机质，干密度小，压缩性高，强度极低。
我国海洋河湖众多，有大量淤泥，为减小水运通航和生态环境压力，疏浚河湖底部淤泥势在必行。然而实践表明，疏浚淤泥占地面积大，潜在二次污染风险。有效处理和利用淤泥，使之资源化是解决这一问题的关键。
纵观国内外对疏浚淤泥的处理技术，淤泥有不同的分类标准。根据淤泥的污染程度，可将之分为污染淤泥和无污染淤泥两类。
污染淤泥简称污泥。污泥的土地利用因投资少、能耗低、运行费用低、有机部分可转化成土壤改良剂成分等优点，被认为是最有发展潜力的一种处置方式。据统计，世界上发达国家对污泥处理的方式，45.3%为农用，38%为填埋， 10.5%为焚烧，6.0%为排海。美国、英国、法国、葡萄牙污泥土地利用量分别占33%，55%，50%，80%。日本成立了污泥利用指导委员会，指导污泥的合理利用。
我国污泥堆肥技术的应用起步较晚，但发展迅速。近20年来，山东淄博污水处理公司在褐土、潮土、棕壤和砂姜黑土中施用污泥提高了小麦、玉米的产量，无重金属污染。西安利用污泥改善了花卉和树木的成长效果，也无重金属污染。此外，北京、天津、广州、大连、徐州、秦皇岛、唐山、郑州、南阳、沈阳、哈尔滨等多个大中小城市正在使用城市污泥堆肥，使废物资源化、减量化，既有经济效益，又有社会效益。
吉林西部及邻区近年尝试污泥堆肥以改良土壤技术。申俊峰用粉煤灰、水库淤积物和污水沉淀物改良砂质贫瘩土壤试验，发现三废可促进植物速生，且养分长效缓释对土壤有持续改良作用。刘纯甫用脱水污泥改良松嫩盐碱地的试验发现，脱水污泥以体积比 50%投加，可以使土壤有机质质量含量提高6倍，碱解氮提高5倍，速效磷提高10倍，速效钾提高39%；土壤碱化度、土壤钠吸附比均有所降低。李霞分析了沈阳市城市污泥在科尔沁沙地改良中的应用及风险，得出沈阳市污泥中Zn、四环素、磺胺类、大环内醋类和喳诺酮类抗生素较高，存在污染风险；但是污泥pH值比较稳定，有机质、总磷及总钾含量较高，与农家肥相比有较好的土地利用价值，用于退化土壤改良潜力很大。

影响污泥堆肥技术发展的因素主要是重金属 （Cd、 Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等）和有机污染物质（聚氯化联苯PCB、多环芳烃PAH）所造成的环境风险。我国研究发现，施用适量污泥后，土壤有机质的含量、结构性质，水力学性质及其化学性质得到明显改善，对农业生产起了积极的作用，污泥完全可以作为土壤肥料或土壤改良剂适用于农林地，而对于有机质含量很低的土壤更有重要的现实意义，但禁止长期大量施用，尤其是未经堆肥的生物污泥。污泥堆肥所造成的环境效应，国外研究结果显示污泥堆肥造成的环境风险是可以评估的，保护土地环境的方案是可以制定的。所以，污泥堆肥技术必将会得到广泛的推广应用。

目前，我国污泥堆肥风险评估技术略逊于发达国家，淤泥尚无稳定合理的出路。但是将杂质较少，富营养化河段的无污染淤泥进行土壤改良的技术已经开始推广，增加土壤肥力的效果显著。远离城市的湖底淤泥，受人类工业活动影响较小，污染程度很轻，用作三化土地的堆肥剂，相比城市污泥而言安全性高，投资成本小，可达到纯绿色生态环境目标。因地制宜地探讨淤泥开采利用技术，不仅有利于疏浚河湖，净化水质和生态环境，而且可以化害为利，促进区域经济的发展。

西部河湖淤泥堆肥前景初探作为湖体水土及各种营养物质的汇聚体，湖泊底泥既是流失的土地，也是改良退化土壤的稀缺资源。吉林西部湖泊众多，淤泥储量可观（确切储量需进行科学评估）；而且重工业少，污染程度小，水质优良，生态风险等级较低。但近百年来，人类活动造成湖泊萎缩、沙碱退化土地点缀其间，退化土壤函待改良。
国内外湖底污泥科学堆肥已经初见成效，无污染淤泥的科学堆肥技术更容易推广。相比污泥，吉林西部污染很小的河湖底泥用于改良退化土地，投资成本小，收益高，生态效果将更理想。风沙土质地松散，毛细管作用微弱，一般在10一20cm以下能保持湿润状态。将表层20cm以内的风沙土用湖底底泥堆肥，一方面增加粘土组分、改善风沙土的松散性，另一方面可以增加有机质等养分，如果推行之，必定能取得很好的生态效益。盐碱土主要分布在本区低洼内涝地上，透水性能很差，将其附近的风沙土与之混合，配以河湖底泥的科学堆肥技术，既可以改善养分条件又可以增加盐碱土中的粉细砂成分，增加孔隙度，在一定程度上也可以得到改善。
因此，把吉林西部河湖底泥作为新的资源加以研究应用，不仅具有很强的可行性，而且也具有非常明显的紧迫性。因为洪水资源化管理以后，湖泊淤塞的大量底泥必成为影响河湖蓄滞洪水能力的重要障碍。如果把淤泥进行资源化利用，这种“障碍”势必一跃而成“黑金”，在疏通水利航运、增强湖泊蓄滞防洪能力的同时，带来的是土地生产力的复苏，绿色农业的发展。
但是，河湖泡沼底泥是非均质的，其有机质和细粒沉积物的含量，在垂向上与气候和人类的扰动有关，平面上与物源体系、盆地类型和沉积相展布等有关。要想科学、高效的清淤改土，就必须对底泥的组成、含量以及时空展布进行定量的刻画。这就需要地质学界运用地质学、构造学、沉积学、矿物学、地球化学、生态学及环境学的原理和方法，搞清底泥的时空展布特征、形成机制和控制因素，对湖沼底泥进行科学分析和评价，从而有效服务于农业。因此，可以说这是吉林西部发展高效生态农业的新思路，它必将带动起当地的加工业、服务业的发展，从而成为推动当地经济的纽带。1

沼泽淤泥质土地隧道施工经验在沼泽淤泥质土地质段施工过程中，虽然采取了井点降水措施，但土体含水量一直居高不下，土体稳定性依然很差，多次出现局部塌方，给施工带来了极大困难。此外，对支护沉降量预估不足，导致初期支护局部出现侵限现象，处理过程也极为繁杂和危险；调整施工工艺后，机械设备配置的不尽合理，淤泥质土隧道洞内复杂的施工条件，都对隧道进度造成了一定延误。K143 + 230~K143 +330沼泽淤泥质土地质段，施工时间近4个月，施工进度极为缓慢，但在专家的指导下，经过施工人员的努力，克服了种种不利因素，最终顺利完成了该段工程施工，为隧道下一步施工打下了坚实的基础。2