黑臭流域环境底泥修复之监测式自然恢复与加强型监测式自然恢复

查看全部 · 发表于 2021-4-7 07:31:14

监测式自然恢复（MNR）是一种利用天然过程来保护环境和受体避免使其接触污染物的场地修复应用。加强型监测式自然恢复（EMNR）则是利用材料或改良剂以优化这种天然恢复过程。在MNR与EMNR中对作用污染源的有效控制可以提高恢复效果。

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MNR可以独立或者联合其它主动性的场地修复技术使用来实现修复目标。EMNR可以使用多种技术，其中包括且不限于：薄层覆盖和反应型改良剂（例如活性炭）的使用。薄层覆盖（通常不超过1英尺）经常会作为EMNR技术的一部分使用。这些覆盖可以加强天然恢复过程并同时减小对水生环境的影响。薄层覆盖提供了一层比较干净的表层底泥，可以降低表层化学污染物浓度使得底栖生物能够在此存活。这一薄层还可以加速随时间形成的天然底泥的物理隔离作用。

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修复途径

通过MNR，可以在原位监测污染底泥的物理、化学和生物变化过程，经过转化、固定、隔离或者去除作用使得污染物对受体不再有风险。以下这些天然作用可以减少受体与污染物的接触（因此降低风险），促进水生环境和生态资源的自我恢复。

物理作用（掩埋和扩散）：成功的MNR其首要作用是较清洁底泥能够掩埋和隔离污染物。降低表层底泥污染或化学生物利用度是底泥修复过程的首要目标，因为食入污染的鱼类会带给底栖生物和人类更高的风险。

MNR会受到周期性的或非周期性的侵蚀的影响，这会导致表层底泥大面积的扩散。

化学过程（捕获和转化）：吸附，络合，原位沉淀（或共同沉淀）可以促进捕获作用使得污染物衰减。转化是一般通过天然微生物作用，使得原化学污染物转化成较低毒性的形态（例如Cr(VI) → Cr(III)），或者通过生物代谢降解分子结构（酚 → CO2 + H2O）。

生物作用：底泥的生物特征通常对具体场地的MNR衰减过程起主导作用。微生物群落和维持它们代谢的营养物质是具体场地衰减过程的关键。

EMNR包括工程改良剂的应用，例如铺设薄层封盖或者注入碳基吸附剂到表层底泥。EMNR的目标是加快随时间形成的天然底泥的物理隔离过程。

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设计考量

如果场地条件允许，MNR/EMNR技术能提供相对低成本、低风险的方案来达到较好的效果和持久性。MNR/EMNR通常跟疏浚、封盖等主动性修复技术一起使用，这些技术能快速消除与受体的接触。

相比于疏浚、封盖等主动修复技术，MNR技术具有无侵害性，不会干扰或破坏生物活动区。MNR对多种湿地环境都有利，比如有稀有或濒危物种存在的湿地，或者是长期内尚未从破坏中恢复的现有栖息地。但是MNR技术需要对生态系统的自然修复过程进行长时间的监测。

实施MNR/EMNR的其他优势包含：

更低的施工成本
多种降低风险的措施可以同时进行
污染底泥和表层清洁沉淀物的混合能够降低污染物浓度
适用于疏浚和覆盖技术无法进行的场地
对人类活动干扰更小

MNR和EMNR的数据需求

对于底泥场地的自然恢复过程的评估，大致需要以下四类的数据：场地物理特征，底泥特征，污染物特征，以及陆地和水体使用特征（请参照汇总表查看MNR和EMNR各自的场地描述要求）。如果计划在底泥场地修复过程中使用MNR/EMNR技术，那么在对底泥迁移评估/底泥侵蚀与沉积评估的规划阶段就需要包含对关注污染物的潜在转化机理的调查研究，包括污染物的迁移、掩埋和降解，然后再选择替代的评价和修复方案。

表一：污染物场地条件的要求总结

表二：修复技术的关键场地条件总结

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评估过程

虽然MNR/EMNR修复方法不能立刻降低风险，但是它们也不会增加短期风险。污染底泥对环境的影响将会持续，但是会随着时间逐步减小。制度性控制的措施能够在一定程度上降低风险。

场地条件稳定的地方，MNR/EMNR修复的长期效果很好，对于依赖于达到保护目标的过程不太可能实现逆转。通过检测场地采集的生物组织发现污染浓度有下降趋势，表明底泥污染物的生物利用度得到了自然消减，这强有力地证明了MNR/EMNR的长期效果。

MNR修复相比其他修复更加容易实施。在评估MNR/EMNR的时候也应当考虑该项目长期监测的可实施性。探测底泥中的长期衰减和组织的浓度有可能受空间异质性、化学生物利用度的变化以及季节或者气候因素影响，这些因素都有可能影响被检测的媒介中化学物质的浓度。

由于MNR的低成本，它通常被认为是一个非常有吸引力的选择。MNR涉及的费用包括：制度控制；保证自然过程按照预测进行的长期监测；以及在达到保护等级后，对确保相关环境条件将持续稳定进行的监测。除了上述费用之外，EMNR修复的费用还包括薄层封盖或者增加吸附媒介的建设成本。

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监测

监测是MNR/EMNR修复中的基础部分。本底监测建立了该场地现状条件并记录了自然恢复过程。对EMNR来说，修复实施后的施工监测可以用来确定设计标准是否达到预期。

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