本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多環(huán)芳烴生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的河道底泥環(huán)保疏浚深度確定方法。

背景技術(shù)：

多環(huán)芳烴是河道底泥疏浚需要控制的重要污染物，其危害水體生態(tài)系統(tǒng)，居民身體健康。它們通常含有高達(dá)10個(gè)芳環(huán)的有機(jī)化合物，其通過(guò)高溫反應(yīng)如化石燃料和其它有機(jī)材料的不完全燃燒和熱解以及石油和石油產(chǎn)品的釋放而產(chǎn)生。由于pahs在水中的溶解度通常較低，并且隨著分子量的增加而降低，因此，他們往往通過(guò)沉降作用從水體中去除。沉積物中的pahs可以影響淡水質(zhì)量和誘導(dǎo)積累中上層和底層的食物鏈導(dǎo)致生物群的長(zhǎng)期變化。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)湖泊、河流、海洋等沉積物中的多環(huán)芳烴進(jìn)行了廣泛的研究，在分布特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估上取得了一定的進(jìn)展。

但沉積物作為潛在的污染源，為了防止二次污染，必須采取相應(yīng)的措施控制。目前對(duì)于沉積物中有機(jī)污染物的去除方法主要有疏浚、封蓋等傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)和生物強(qiáng)化、植物修復(fù)等生物技術(shù)。疏浚因?yàn)槟軌蛴谰萌コ廴疚?，被世界各?guó)廣泛應(yīng)用，相關(guān)技術(shù)已較為成熟。其中疏浚深度是一個(gè)重要參數(shù)。由于疏浚技術(shù)耗資規(guī)模巨大，較小的疏浚深度可減少所需費(fèi)用，但又要保證減少多環(huán)芳烴毒害的目的，因此，確立合理的疏浚深度十分重要。然而現(xiàn)階段對(duì)于降低多環(huán)芳烴濃度的疏浚深度的確定方法，尚無(wú)明確的方案。

河道底泥疏浚主要目的是減少河底沉積物的多環(huán)芳烴累積，以減少多環(huán)芳烴釋放到上層水體中的數(shù)量，從而避免生態(tài)環(huán)境受到侵害。而底泥疏浚的關(guān)鍵是疏浚深度的確定，本發(fā)明所提出臨界疏浚深度方法可以快速、準(zhǔn)確得出河道底泥疏浚深度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于多環(huán)芳烴生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的河道底泥環(huán)保疏浚深度確定方法。

一種基于多環(huán)芳烴生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的河道底泥環(huán)保疏浚深度確定方法，主要包括三個(gè)步驟：樣品采集、污染物生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析、計(jì)算最佳的底泥疏浚深度。其中步驟1樣品采集包括以下步驟：

步驟1(a)對(duì)指定地點(diǎn)的河道底泥進(jìn)行分層取樣，每個(gè)采樣點(diǎn)位自底泥表層向下每間隔10cm取一泥樣，得到若干個(gè)沉積物樣品；

步驟1(b)將采集到的底泥樣品及時(shí)平鋪于玻璃器皿上,在空氣流動(dòng)性較強(qiáng)的陰涼處自然風(fēng)干，剔除樣品中的礫石、垃圾廢物、動(dòng)植物殘?bào)w等異物，用木棒碾碎后，過(guò)篩除去2mm以上的沙石，混合后再次用研缽碾壓環(huán)篩(100目)得到更為細(xì)的土樣，然后將土樣密封儲(chǔ)存。

步驟1(c)將樣品平鋪在干凈的a4紙上，置于陽(yáng)光無(wú)法直射處自然風(fēng)干。風(fēng)干后去除樣品中的草根和小石子，用研缽磨細(xì)，稱取2g土樣(表面土樣采取同區(qū)域采集的每4個(gè)樣品等質(zhì)量混合成一個(gè)樣品)，加入15ml二氯甲烷，于超聲水浴中超聲萃取1h，2500rpm離心5分鐘，再取2ml上清液過(guò)2.5g硅膠柱凈化，并用二氯甲烷和正己烷(v/v,1/1)洗脫液15ml分兩次洗脫，洗脫液收集至50ml圓底燒瓶，加入30μl二甲基亞砜，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上40℃恒溫濃縮至干，用乙腈定容至2ml，最后過(guò)0.22μl濾膜后用高效液相色譜儀進(jìn)行分析。

步驟2平均效益中商值法廣泛應(yīng)用于預(yù)測(cè)海洋、河道沉積物中多種污染物(如：pahs、重金屬等)聯(lián)合毒性的風(fēng)險(xiǎn)分析。通過(guò)單組份pah數(shù)值求出pahs的merm，對(duì)pahs的綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析,風(fēng)險(xiǎn)分析參考下述公式：

其中ci是第i種pah的濃度；n表示pahs的種類數(shù)；ermi表示第i種pah所對(duì)應(yīng)的erm數(shù)值，其具體數(shù)值見(jiàn)附表一，通過(guò)公式(1)計(jì)算出河道的綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

步驟3基于步驟2中的merm綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，并且結(jié)合被研究地區(qū)pahs在河道底泥垂向上的分布情況，根據(jù)公式(2)、(3)計(jì)算出最佳的底泥疏浚深度，將其稱為臨界疏浚深度。

h＝max{hi}(2)

式中h表示最佳疏浚深度；do表示河道底泥pahs的風(fēng)險(xiǎn)控制水平；d(hi)表示生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)(d)所對(duì)應(yīng)的河道深度(hi)；ε表示一個(gè)無(wú)窮小的正實(shí)數(shù)；hi表示第i個(gè)滿足公式(3)的底泥深度。本發(fā)明中將do取值為0.1，即將生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)控制在中低毒性。

本發(fā)明的有益效果：

1、基于平均效益中商值法，提出并構(gòu)建了臨界疏浚深度方法，詳細(xì)實(shí)用。

2、使用該方法能夠快速、準(zhǔn)確的確定合理的底泥疏浚深度。

3、方便確定以各種目標(biāo)污染物的底泥疏浚深度推薦值。

4、適用范圍廣，對(duì)多種多環(huán)芳烴均適用。

5、本發(fā)明提出的“一種基于多環(huán)芳烴生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的河道底泥環(huán)保疏浚深度確定方法”彌補(bǔ)了目前工程實(shí)踐中常用的“拐點(diǎn)法”的不足。目前工程實(shí)踐中環(huán)保疏浚深度額確定多采用“拐點(diǎn)法”，即從污染物沿底泥厚度方向上的垂向分布特征找出“拐點(diǎn)”(污染物濃度突然降低的點(diǎn))，以“拐點(diǎn)”以上的厚度作為疏浚深度。但“拐點(diǎn)法”受人的主觀影響很大。而本發(fā)明提出額方法可定量計(jì)算出河道底泥環(huán)保疏浚深度，克服了目前“拐點(diǎn)法”存在的主觀性的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1是韓家橋河段底泥中的pahs濃度分布圖；

圖2是韓家橋河道生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1：

實(shí)施地點(diǎn)描述：平湖市地處長(zhǎng)江三角洲，位于杭嘉湖平原北部，其境內(nèi)河道縱橫密布，共有大小河道3000余條，總長(zhǎng)約為2259km，水面積約為45.01km²。在最近幾年，隨著工業(yè)和農(nóng)業(yè)的發(fā)展，大量工農(nóng)業(yè)廢水、生活污水未經(jīng)處理直接排入水體，廢水中包含大量多環(huán)芳烴,使河水和表面沉積物都受到了不同程度的多環(huán)芳烴污染.本實(shí)例對(duì)平湖市境內(nèi)韓家橋的河道底泥進(jìn)行采集，從而來(lái)確定該河道的最佳疏浚深度。

步驟1(a)：結(jié)合平湖流域特點(diǎn)，本實(shí)施例使用底泥采樣器對(duì)韓家橋的河道底泥進(jìn)行分層取樣，每個(gè)采樣點(diǎn)位自底泥表層向下每間隔10cm取一泥樣，向下采到90cm的地方，得到10個(gè)沉積物樣品。

步驟1(b)將采集到的底泥樣品及時(shí)平鋪于玻璃器皿上,在空氣流動(dòng)性較強(qiáng)的陰涼處自然風(fēng)干，剔除樣品中的礫石、垃圾廢物、動(dòng)植物殘?bào)w等異物，用木棒碾碎后，過(guò)篩除去2mm以上的沙石，混合后再次用研缽碾壓環(huán)篩(100目)得到更為細(xì)的土樣，然后將土樣密封儲(chǔ)存。

步驟1(c)將樣品平鋪在干凈的a4紙上，置于陽(yáng)光無(wú)法直射處自然風(fēng)干。風(fēng)干后去除樣品中的草根和小石子，用研缽磨細(xì)，稱取2g土樣(表面土樣采取同區(qū)域采集的每4個(gè)樣品等質(zhì)量混合成一個(gè)樣品)，加入15ml二氯甲烷，于超聲水浴中超聲萃取1h，2500rpm離心5分鐘，再取2ml上清液過(guò)2.5g硅膠柱凈化，并用二氯甲烷和正己烷(v/v,1/1)洗脫液15ml分兩次洗脫，洗脫液收集至50ml圓底燒瓶，加入30μl二甲基亞砜，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上40℃恒溫濃縮至干，用乙腈定容至2ml，最后過(guò)0.22μl濾膜后用高效液相色譜儀進(jìn)行分析。

步驟2根據(jù)步驟1中采集的樣品來(lái)探究河道底泥中的pahs的垂向分布特征，韓家橋中不同多環(huán)芳烴在不同深度處的濃度變化如圖1所示和表1所示。

表1是底泥多環(huán)芳烴的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值(單位：ng/g)

韓家橋中多環(huán)芳烴總量的平均值約為3845.99ng/g，其在垂直方向上呈現(xiàn)起伏波動(dòng)，萘、二氫苊、芴、苯并[a]蒽、苯并[k]熒蒽在表層、深度50cm、90cm處出現(xiàn)了極高的含量，菲在深度為50cm、70cm、90cm處也出現(xiàn)了較高的含量，由此可推測(cè)出，在相應(yīng)時(shí)間段沉積的底泥中，有特殊的污染物排放，也許是當(dāng)時(shí)有重大污染事故發(fā)生在此河道上。

根據(jù)公式(1)計(jì)算河道底泥垂向上生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，并根據(jù)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值繪制成圖2，之后依據(jù)公式(2-3)計(jì)算得到河道底泥臨界疏浚深度。觀察圖2可知，韓家橋垂向merm數(shù)值區(qū)間范圍在0.01～0.52之間，為中低毒性，產(chǎn)生毒性的可能性為30％。

步驟3根據(jù)步驟2中獲得生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值確定河道的疏浚深度。圖2中虛線為風(fēng)險(xiǎn)控制水平(d0)，在監(jiān)測(cè)深度范圍并滿足公式(3)要求的前提下，當(dāng)d0＝0.1時(shí)，其疏浚深度約為60cm；當(dāng)d0＝0.5時(shí)，其疏浚深度約為50cm。通過(guò)計(jì)算，韓家橋流域以pahs為目標(biāo)污染物的底泥疏浚深度推薦值為50-60cm。