浅析河道采砂对水生态环境的影响

生态　保护　０　水利建设与管理・２０１０年第９期　撩麟瓣禳　秘襄蠢　纛蒜瓣赫黪赫　王　瑞　吴　浪　（水利建设与管理总站　北京　１０００５３）（三峡坝区武警水电第六支队　宜昌４３００５０）　【摘要】河道采砂的常规机械作业方式有大量的废弃泥浆直接排入河水中水质造成严重污染，破坏水生态环境，　影响水生生物的生存和繁衍。禁止这种常规的采砂作业方式。　【关键词】河道采砂作业方式水生态环境影响　研究，结果表明：河道底质中∑ＳＥＭ浓度范围为０．２０～　０．９４１ｘｍｏ１／ｇ，ＡＶＳ浓度范围为０．０１～０．０８￣ｍｏｌ／ｇ。且依据不　同的生物有效性评价方法都认为，长江中下游中泓底质沉　河道中的砂石是一种天然建筑材料，在不破坏河道输　沙平衡的前提下，科学有序地对河床表层的床砂进行开采　利用，是有利于稳定河势和维持河床的冲淤平衡的。由于经　济建设的快速发展，建筑市场对砂石料的需求量不断增加，　但目前对采砂行业的管理尚不够完全规范，近些年来国内　积物比边滩沉积物中重金属对底栖生物具有更高的潜在　危害性。　许多河流存在着无序采砂的状况，对河势稳定、防洪和通航　安全等方面造成了较大的影响，引起了人们的普遍关注。在　大力倡导民生水利、促进人水和谐的今天，河道采砂尤其是　然而，河道采砂作业则恰恰是一种通过机械方式直接　对河流中底泥进行干预并从中获取有利用价值的砂石料　的活动，而这种活动会以不同的形式对河流产生相关影　采砂的传统作业方式给水生态环境造成的负面影响，也应　该给予高度关注，并采取相应对策。　响，应引起高度重视。　２国外就河道采砂开展的相关研究　国外针对水下采砂所进行的研究较早。在欧洲的一些　国家，早期的采砂研究大多也是从纯粹的工程角度进行　的，即通过模拟沙坑的变形趋势以评估采砂的干扰情况。　随着人们对水流泥沙及其在复杂条件下的输移规律认识　ｌ从水生态环境角度认识河道泥沙　河流对来自陆上的有机污染，主要通过固相吸附及沉　降作用，在底泥中赋存了大量的有机污染物。由于污染物　自身的结构特性和赋存条件的特殊性，它们的存在周期可　能会达到十几年或是几十年甚至更长，这就使得河流底泥　成了河流有机物主要的潜在污染源之一。河流底泥对排入　水中的污染物，特别是金属类污染物有强烈的吸附作用，　其中的金属含量往往比水中高出许多倍，有时高达几个数　量级。水体底泥作为河流湖泊等众多水体生态系统的重要　组成部分，在水生态环境中具有重要作用。一方面，底泥可　的逐步深入，研究人员充分考虑到复杂因素对采砂后果的　影响作用，不但开发了不少性能较好的模型来模拟沙坑对　周边所造成的影响，对采砂作业给水生态环境带来的不良　影响，也给予了高度重视并开展了大量的研究工作。　由于发达国家对采砂问题的较早重视和大量的资　金投入，他们对一些采砂水域进行了长时间的原型监　以吸附水体的污染物，降低上覆水体的污染程度。同时，当　环境发生改变（如水体Ｐｈ、Ｅｈ等条件改变，特别是当底泥　在强烈水动力条件作用下发生的泥沙再悬浮）时，底泥中　测，掌握了大量关于采砂对生态环境、水质等的影响后　果的数据。在研究海底采砂对海底大型栖息动物的生存　影响时，国外专家发现，Ｅｍｉｌｉａ—Ｒｏｍａｇｎａ海岸边采砂作　的污染物又会释放到水体中，造成二次污染。另一方面，水　体底泥是底栖生物的栖息场所和食物来源，底泥中的污染　物一旦进入生物体，便可能通过食物链的积累和放大作用　而影响陆上生物。以长江为例，自２０世纪７Ｏ年代以来，多　业虽然在短期内没有对砂粒分布和泥沙ＴＯＣ含量造成　明显影响，但１２个月后这些地方的物种无一幸免，说明　采砂作业对水生态环境的影响是深重的。另外，通过对　北海和英吉利海峡采砂停止后３年内海底动物的生存　家单位对长江水环境的研究结果表明：重金属入江后，　ｌＯｍｉｎ内其总量的８５％可被吸附，且以沉淀吸附为主。　２００７年１０月对长江中下游部分城市岸段河道底质和边滩　状况的调查，专家发现在集中采砂地区的生物多样性和　丰富性都有大幅度下降，说明采砂活动停止后对海洋底　动物区影响深远。　共３１个站位沉积物中酸可挥发性硫化物（ＡＶＳ）和４种同　时可提取态重金属（ＳＥＭ）含量及其空间分布特征进行了　此外，还有专家研究了英国内陆河道中射流采砂对　周围水体水质的影响，射流采砂冲起了泥沙中的有毒物　王瑞等／浅析河道采砂对水生态环境的影响　质（如硫、氨等）、污染物等，对周围水体的生物造成较大　危害。　从国外关于河道、海洋采砂的研究成果可以看出，　国外对采砂的研究使用了很多先进的观测技术，掌握了　大面积和长时间的采砂前后海洋底部地形、物种生存状　况及分布密度等方面的数据，为研究采砂问题提供了可　靠的资料。　３河道采砂对水生态环境的影响　目前，国内河道采砂大多使用采砂船进行作业。常规　的链斗式已经越来越少。采砂者为了追求较高的经济利　益，大多使用了效率较高的射流式吸砂船（简称吸砂泵）。　吸砂泵的采砂系统中主要有抽吸部分、分离部分和　输送部分。其抽吸部分的基本设备有离心水泵及其原动　力机械、射流泵（即通常所指的泥浆泵）及吸管和软管接　头。其中，最为核心的是射流泵。射流泵是利用射流紊动　扩散作用，来传递能量和质量的流体机械。其基本特点　除了结构简单、工作可靠、无运动部件、使用寿命长、吸　人性能好，即自吸能力强、可运送污浊液体外，其效率是　比较低的（一般仅为１８％～２５％），也就是说，在获取一定　量砂石料的同时，要付出较多的能量（且需要使用或影　响相对多的河水）。　吸砂过程中，采砂船上的原动力机械（通常为柴油机）　趋动离心水泵，水泵输出的高压水流作为射流泵的工作水　流（是射流泵泵腔体内造成负压的能源）。工作水流进入射　流泵后，因其喷嘴出口设计成为收缩状，高压水流在此处　流速急剧增加，而压力急剧降低，形成一定的负压（真空），　恰在负压形成之处设计安装了一定几何尺寸的吸口。深入　水下且位于吸砂管顶端部位的射流泵从其吸口将河床的　泥沙混合物吸入后，随之与射流泵出口的水流混合，沿吸　砂船的吸砂管送入吸砂船分离设备（滚筛）。吸砂泵吸入的　水沙混合物由吸管的出口送入滚筒式（圆台状铁笼）分离　筛，其中一部分大颗粒的卵石、贝壳类杂物，被筛出并顺弃　料排泄管直接排入水中。其余的水沙混合物随落人沉淀池　中后，其中极细的泥沙因沉淀速度较慢，便随着紊流较强　的水流溢出，从溢流通道排入水中，至此实现所挖砂石料　在水面上的直接筛分（有的采砂船为了减少砂石料中较细　颗粒泥沙的含量，以提高所采砂石料的质量，又对冲洗设　备进行了改进，并增加了一级冲洗过程，利用水面作业期　间用水简便的优势，将沉沙池的砂石料再进行一次冲洗分　离，这就进一步增加了河道采砂作业的废水排放量）。而　后，位于斗桥上的链斗在原动力机械的驱动下，将沉淀在　沉淀池中符合一定粒径要求的砂石料输移到皮带机上，然　后由皮带机将其输送至运输船只。　从以上的分析可以看出，这种方式除了水下开挖扰　动、船舶废油排放等污染外，其主要污染环节即是“筛分”。　采砂作业在搅动了大量底泥的同时，由于它们在河道中使　用较多的河水冲洗泥沙，在水面上直接进行泥沙的筛分，　废弃的泥浆水直接排入水中，按照该系统的特点，可将这　种作业方式定义为传统的“水面直采直分”方式。它在开挖　泥沙的同时，通常需要使用大量（数倍甚至数十倍于采砂　量）的河水冲洗泥沙，并有大量的泥浆排人水体，对附近水　域的污染将会十分严重。　采砂作业在引发底泥二次污染的同时，也造成一定范　围内水体悬浮物浓度的增加等相关问题。根据江西省水利　规划设计院专家的有关研究结果，鄱阳湖采砂对生态环境　有着较大的负面影响。对水环境的影响方面，由于采砂造　成一定范围内的水体悬浮物浓度增加，影响水体的感观性　能，同时泥沙中吸附的重金属和其他有害物质的释放污染　水体并可能对其下游城镇取水口水源地造成污染。鄱阳湖　水的能见度已经由以前的１ｍ左右下降到如今的２０ｅｍ。据　湖口水文站２００４年ｌ１月的监测，鄱阳湖水含沙量已达　０．３５ｋｇ／ｍ３，比１９９８年前混浊５０倍。与此同时，还分析了采　砂对水生生物生存环境、鱼类资源和渔业生态环境、珍禽　候鸟及湿地生态系统的不良影响。四川农业大学于２００９　年６月开始对广元市境内的嘉陵江、白龙江、东河、西河、　青竹江等主要采砂河流的浮游生物、水生维管束植物、底　栖动物、鱼类等水生生物进行了详细调查，并编制完成了　《广元市河道采砂对水生生物影响评价报告》。据悉，该市　就是依据此报告的相关结论，落实了采砂业主对渔业资源　补救措施。　４对策及建议　河道采砂不当作业不仅会引起河床发生变化，影响河　势的稳定，也破坏水生生物栖息地，特别是大量用于筛分　冲洗的废泥浆直接排入河中，其中的重金属污染物等对附　近水域水质造成严重污染，破坏水生态环境，也影响珍稀　水生物的栖息场所和饵料资源，从而影响水生生物的生存　和繁衍。河道采砂管理部门应当引导或采取强制性措施，　禁止常规的“水面直采直分”采砂作业方式，以保护良好的　水生态环境。　建议在河道沿岸规划一定数量的堆砂场，且采砂作业　必须以水面采挖、岸上筛分即“水采岸分”的方式进行。采　砂作业中，以一定的方法和设备（船舶运输或管道输送）将　采挖的泥沙（浆）送到岸上的砂场，再由砂场采用一定的方　式进行筛分、冲洗、分类、堆放，同时设置冲洗废水沉淀池，　循环利用水源。这种方式不仅可以实现以不同的成品砂、　土料、粗集料来供给不同的需求方，实现资源利用的最大　化，更重要的是没有废水、废渣直接弃入河道的问题，从而　达到保护水生态环境的目的。△