一、立项背景

由于近百年来的污水直排，苏州河底泥中累积了大量的无机和有机污染物，成为制约上覆水体水质的内在污染源。由于苏州河沿岸污染源和河底形态的差异，污染底泥的空间分布不均，其厚度和成分受多种因素制约。为全面考虑苏州河污染底泥的治理方案，有必要对苏州河底泥的污染特征、污染底泥的三维空间分布及其对水质的影响开展比较全面系统的研究，以提供定性和定量的依据。

二、野外调查与取样

（一）底泥三维空间分布勘测

对苏州河河口至黄渡段的水下地形及底泥分布进行了同步勘测调查，获得了有关苏州河河底形态分布的系统数据，建立了河底三维数字高程模型。

（二）断面设置和柱样采集

在苏州河干流（河口至赵屯）及市区支流河口共设置了67个底泥取样断面，主要集中在从河口至北新泾桥的市区河段。每个断面一般设置三个柱状采样点，分别位于河道中部和两侧。

利用可采集长达4m连续柱状样的底泥取样器，共打孔165个，取到141个完整柱样，样心长度一般在0.5m至2.5m之间。底泥样心除表层因含水量较高略有压缩外，基本保持原状，岩性和颜色的垂直变化非常显著。

三、苏州河底泥的污染特征

（一）苏州河底泥CODCr和NH3-N的含量和分布特征

苏州河底泥的耗氧性有机污染相当严重，顶部浮泥层和中部黑色淤泥层的CODCr含量可分别达到15290～21940ppm和10547～93008ppm，比苏州河污染底泥之下的灰黄色自然沉积层高出1～10倍。苏州河底泥的NH3-N含量变化范围较大，一般在58～1202ppm之间，平均含量约为285ppm。从CODCr和NH3-N的沿河纵向分布综合特征来看，苏州河底泥耗氧性污染比较严重的河段主要有：西藏路桥-恒丰路桥河段、昌化路桥-江宁路桥河段、曹杨路桥-中山路桥河段和古北路桥-北新泾桥河段。

（二）苏州河底泥重金属的含量和分布特征

苏州河底泥重金属污染以Cu、Pb、Zn和Cd为主，比灰黄色自然沉积层平均高出4～22倍，最大高出32～190倍。重金属含量的纵向分布明显受沿岸工业排污的影响，其中以中山路桥-北新泾桥河段重金属污染最为严重，其次为西藏路桥-中山路桥河段，而北新泾桥以上的上游河段和西藏路桥以下的下游河段污染相对较轻。

（三）苏州河底泥优先有机污染物的种类、含量和分布特征

从苏州河底泥中共鉴别出多环芳烃、酯、氯苯三大类19种优先有机污染物，其中大部分都是多环芳烃族（PAHs）化合物。

苏州河黑泥层中菲/蒽、芘/荧蒽、苯并[a]蒽/屈、苯并[k]荧蒽/苯并[a]芘以及双(2-乙己基)酯等优先有机污染物的含量较高。而苊、萘、芴、苯并[ghi]北、1,2-二氯苯/1,3-二氯苯/l,4-二氯苯及1,3,5-三氯苯/1,2,3-三氯苯/l,2,4-三氯苯等优先有机污染物的含量均较低，基本上未形成污染。

四、苏州河污染底泥的分布特征

（一）苏州河污染底泥的一般特征

根据野外调查和沉积物柱样分析，苏州河底泥具有明显的层序结构，包括：(1) 顶部黑色浮泥层；(2) 中部黑色污染沉积层；(3) 底部灰黄色河道自然沉积层。其中，顶部流动浮泥层的厚度一般在20cm左右，呈黑色絮凝状，含水量很高，粒径较细，以细粉砂、粘土为主，置于水中稍加搅动就能产生再悬浮，使清水变黑。这是苏州河底泥中最易污染上覆水体的部分。中部黑色污泥层一般在0.5～2.5m之间，有机质含量高，有明显臭味，物质成分复杂，含有大量工业和生活垃圾。底部灰黄色河道自然沉积层以泥质沉积为主，层理构造发育，含水量较低，质地致密，含有少量淡水贝壳和螺壳碎片。

（二）苏州河污染底泥的分布特征

苏州河污染底泥的分布具有以下特点：

1．总体上讲，市区河段污泥厚度大，一般在1～3m左右，污染程度严重，而北新泾苗圃以上的市郊河段污泥厚度较薄，一般在0.8m以下，且越往上游污泥层越薄，污染较轻；

2．从河道横断面来看，中央部位的底泥组分较粗，以细砂或砂质泥为主，污染底泥厚度相对较小，一般在1m左右，而河道两侧的污泥层较厚，质地较细；

3．市区河流的弯道处，凸岸部位污染底泥的厚度多数为2m左右，明显大于凹岸；

4．市区支流河口和废弃支流河湾，污染底泥厚度也较大，一般在2m左右；

5．装卸码头和部分排污口附近河段的污泥层厚度偏大，一般可达1～2m左右。

由此可见，市区河段的弯道凸岸、支流河口、静水河湾及装卸码头等部位往往有较厚的污染底泥层，是重要的污染物富集区。

五、苏州河污染底泥疏浚土方量计算

（一）苏州河污染底泥三维空间分布模型

本项目运用地理信息系统技术，将整理后的野外勘测和柱样资料综合在苏州河底泥信息管理系统内，建立了底泥柱样数据库；并运用地理信息系统功能，建立了苏州河市区段河底数字高程模型。该系统基本实现了对苏州河污染底泥的空间和属性信息显示、查询、分析和计算等功能，为污染底泥疏浚工程土方量的估算和方案比较提供了有效的工具。

（二）污染底泥疏浚土方量计算

利用建立的苏州河底泥三维空间分布模型，计算了从河口至北新泾桥的市区河段在不同设计标高下的底泥疏浚土方量：-2m设计标高的疏浚土方量约为48万m3；-2.5m设计标高的疏浚土方量约为79万m3；-3m设计标高的疏浚土方量约为117万m3；-3.5m设计标高的疏浚土方量约为160万m3；-4m设计标高的疏浚土方量约为205万m3；表层浮泥的总土方量为19万m3。根据苏州河污染底泥分布模型计算，市区河段实际污泥量约为76万m3。

六、苏州河污染底泥对水质的影响及整治方案

（一）底泥污染物释放对水质的影响

经分析和计算，如果上覆水的CODCr浓度为25mg/L左右，则由于底泥再悬浮、污染物释放而形成的CODCr浓度可达到33?41mg/L之间，水质将大大恶化。因此，污染底泥对上覆水水质的影响相当明显。

（二）污染底泥清除方案比较和选择

经过多种清淤方案的比较，综合考虑苏州河底泥的污染特征、分布规律、治理效果、防汛墙安全、经济投入等各种因素，课题组提出如下建议方案：距岸0～3m清挖厚0.5m左右的污染底泥，距岸3～15m清挖厚1m 左右的污染底泥，在弯道凸岸、支流河口、静水河湾、装卸码头附近的河段加大清挖厚度；在疏浚部位覆盖0.3m厚的石子和粗砂层；结合曝气复氧，使底泥对水质的影响降至最低程度。

七、鉴定意见

1997年7月15日，市科委组织了有关专家对由上海市苏州河环境综合整治指挥部办公室和华东师范大学完成的市科委攻关项目“苏州河底泥污染特征、三维空间分布及其水质影响”进行了鉴定，专家们通过课题组负责人的汇报和研究报告的审阅，认为：

1．课题已按照原计划任务书的要求，完成了各项研究任务，达到了规定的各项指标，课题成果资料丰富，数据可靠。

2．研究首次将现代河流沉积地貌学、环境化学、实验模拟及计算机数值模型结合在一起，用于城市河流底泥污染的综合研究，在理论上和方法上具有创新性，达到了国内领先水平。从沉积地貌角度首次成功地揭示了苏州河底泥三段式层序结构和三维空间分布特征，评价了底泥耗氧性和重金属污染程度。

3．研究成果对苏州河污染整治以及为即将进行的苏州河清底工程的决策和具体措施提供了可靠的定性和定量的科学依据。

4．建议课题在进行苏州河底泥污染物对水质影响的动态模拟方面，进一步进行实验，以揭示底泥污染物在动态状态下对水质的影响作用。并建议进一步开展苏州河不同类型河段的合理疏浚规模的研究。

5．有关底泥污染治理方案虽作了比较，但在实施中尚需进一步研究。

八、应用情况

本课题首次摸清了苏州河底泥的污染特征和空间分布情况，研究成果已成为苏州河底泥疏浚工程设计的主要依据之一。

（华东师范大学）