湖泊入湖排口及底泥清淤

湖泊入湖排口及底泥清淤调查技术指南2020年11月目录1编制意义 编制意义为持续改善湖北省湖泊水环境质量，消除入湖排口和内源污染负荷导致水体富营养化风险，加强湖泊保护修复，增加湖泊生态容量，提高湖泊水体自净能力，依据相关法律、法规，结合湖北省实际，编制本指南。2适用范围本指南适用于湖北省湖泊入湖排口调查、底泥污染状况采样监测和评价、湖泊底泥污染分布情况和污染底泥范围估算等。3规范性引用文件本指南内容引用了下列文件中的条款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本指南。GB3838-2002地表水环境质量标准GB15618-1995土壤环境质量标准GB13195-91水质水温的测定温度计或颠倒温度计测定法GB11893-89水质总磷的测定钼酸铵分光光度法GB13193-91水质总有机碳（TOC）的测定非色散红外线吸收法GB7173-87土壤全氮测定法（半微量开氏法）GB/T22105.1-2008土壤质量总汞、总砷、总铅的测定原子荧光法第1部分：土壤中总汞的测定GB/T22105.2-2008土壤质量总汞、总砷、总铅的测定原子荧光法第2部分：土壤中总砷的测定GB/T22105.3-2008土壤质量总汞、总砷、总铅的测定原子荧光法第3部分：土壤中总铅的测定GB/T17138-1997土壤质量铜、锌的测定火焰原子吸收分光光度法GB/T17139-1997土壤质量镍的测定火焰原子吸收分光光度法GB/T17137-1997土壤质量总铬的测定火焰原子吸收分光光度法GB/T17141-1997土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法GB/T14552-2003水、土中有机磷农药测定的气相色谱法GB/T14550-2003土壤中六六六和滴滴涕测定的气相色谱法DB42/T1255-2017湖北省湖泊分类技术标准DB43/T432-2009淡水生物调查技术规范JTS181-5-2012疏浚与吹填工程设计规范HJ/T91-2002地表水和污水监测技术规范HJ494-2009水质采样技术指导HJ636-2012水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法HJ535-2009水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法HJ636-2012水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法SL219-1998水环境监测规范SL42-2010河流泥沙颗粒分析规程水和废水监测分析方法(中国环境科学出版社,1989)土壤元素的近代分析方法(中国环境科学出版社,1992)沉积物质量调查评估手册(科学出版社,2012)4术语和定义（1）底泥sediment通常是指黏土、泥沙、有机质及各种矿物的混合物，经过长时间物理、化学及生物等作用及水体传输而沉积于水体底部所形成。（2）内源污染internalpollution实质为底泥污染，指化学物质含量足以对环境或人体健康造成伤害的底泥。（3）网格布点griddedstations按照一定规范，依据背景资料将关注区域划分成不同的空间网格单元，并在网格单元内进行布点监测的布点方式，通过网格布点采样分析可初步确定底泥是否受到污染及受污染底泥的具体范围。（4）潜在生态风险指数法potentialecologicalhazardindexmethod引入毒性响应系数，将重金属的环境生态效应与毒理学联系起来，使评价更侧重于毒理方面，对其潜在的生态风险做出评价。（5）环保清淤environmentalfriendlydredging指采取工程措施对水体中的污染底泥进行疏挖，以减少底泥中污染物向水体释放，为水生态系统的恢复创造条件，是一种重污染底泥的异位修复技术。（6）生物量biomass指某一时间单位面积或体积栖息地内所含一个或一个以上生物种，或所含一个生物群落中所有生物种的总个数或总干重（包括生物体内所存食物的重量）。5背景调查（1）湖泊自然概况湖泊的地理位置、流域范围、湖面面积、地形地貌、气候气象等；湖泊的径流量、补给方式、水位、入湖支流及流量、含砂量、透明度、矿化度、盐度；湖泊监测断面基本信息、水体污染来源、污染物类型、污染物浓度、污染物分布、富营养化情况等。（2）湖泊流域社会经济概况湖泊内及周边养殖状况；湖泊周边交通状况；居民点分布情况、土地利用方式、环境敏感点、湖泊流域范围内的自然保护区和水源地保护区等。（3）入湖排口及污染源资料入湖排口名称、设置单位名称、排入水体、类型、地理位置、污水性质、主要污染物总量、监测情况、相关排污企业等。（4）湖泊底泥特征资料湖泊底泥污染来源、污染物类型、污染物含量、污染物分布、底泥污染等级及污染层厚度等。（5）水生生物资料水生植物、底栖动物、浮游植物、浮游动物的种类、数量、生物量、生物多样性以及其中的保护种类、特有种类、土著种类等。6现场调查现场调查是为明确湖区污染情况和湖泊清淤必要性及淤积范围和淤积量估算提供数据支撑，采用布点采样的方式对湖泊设置采样点。6.1调查点位布设原则调查点位布设要全面覆盖整个湖域，要能够代表调查监测区域内底泥环境质量状况，并且在满足本次调查监测要求的基础上，应兼顾以往调查监测布设的点位情况。6.2调查点位布设路线图6.2-1湖泊清淤论证调查点位路线6.3调查点位布设方法（1）湖区内应采用网格布点方式设置监测垂线；一般按照湖泊类型设置采样点数量；不规则水域根据实际情况确定布设原则；针对湖泊小区域、孤立区域的布设点不得少于3个。表6.3-1不同类型湖泊应设的采样点数目湖泊类型大型湖泊中型湖泊小型湖泊湖面面积（km2）>10010~100<10湖泊容积（亿m3）>10.1~1/样点数（个）30-5020~30<20*备注：湖泊类型参照《湖北省湖泊分类技术标准》（DB42/T1255-2017）中按水量分类的指标及方法。其中：小型湖泊是指水面面积在0.013km2~10km2的城中湖和水面面积在0.067km2~10km2的非城中湖。（2）入湖口和出湖口按照上游、中游和下游分别设置1个采样断面，并补充监测即时流量；湖泊重点排口处应设置1个采样断面。（3）主要入湖干流、干渠的各类排口、支流汇入口应设置1个采样断面。（4）分批次实施湖泊的调查点位布设，并通过采样分析确定调查区域受污染底泥的范围。（5）底泥采样点应位于水质采样点垂线的正下方，当正下方无法取样时就近偏移，应符合HJ/T91-2002的规定。（6）采样时可使用浅地层剖面仪获取水底底泥深度和分层情况。7采样监测7.1采样监测主要内容根据背景调查结果和湖泊现状，主要采样监测内容如下表所示。表7.1-1采样监测主要内容采样项目采样主要内容必做选做底泥表层/分层底泥中全氮、全磷、重金属（Hg、Cd、As、Cu、Pb、Ni、Cr、Zn）、底泥层厚度、天然含水率、pH天然密度、土粒比重、颗粒级配、孔隙比、砂的相对密度、底泥颜色、底泥气味、氧化还原电位、有机质等水体理化性质上覆水指标：总磷、总氮、氨氮、化学需氧量、悬浮物浓度、高锰酸盐指数、叶绿素、透明度其他水质指标；间隙水指标等水生生物底栖动物（种类、数量、生物量）、水生植物（种类、数量、生物量、盖度、种子库密度）浮游动物、浮游植物、着生生物、鱼类7.2采样监测主要方法（1）底泥采集表层/分层底泥的采集方法参照《沉积物质量调查评估手册》（2012）。（3）水体采集水体样品的采集方法参照《水质-采样技术指导(HJ494-2009)》。（2）水生生物采集水生生物的采集方法参照《淡水生物调查技术规范(DB43/T432-2009)》。7.3样品的保存和测定采集的底泥样品、水体样品、水生生物样品均按照相关国家标准方法进行保存和监测分析，无标准方法的指标按照文献报道方法进行分析，具体指标和方法参见附件1。7.4质量保证与质量控制严格按照相关国家标准或地方标准进行野外质量控制程序和实验室质量控制程序。8湖泊总体评价通过对湖泊流域范围内的背景调查分析以及湖泊水体、底泥和水生生物的采样监测，综合评价湖泊水体和底泥的污染状况，为清淤必要性以及底泥淤泥面积和淤积量估算等提供数据支撑。8.1底泥评价（1）单项污染指数评价法对单项指标进行逐项分析评价，通过指数计算，选取各因子中最大类别为样本的总体评价结果的评价方法。在本指南中适用于无重金属污染的底泥中氮、磷的评价，其计算公式如下：Sj=Cj/CsSj——单项评价指数或标准指数；Cs——评价因子j背景值，宜以河湖未受人类行为干扰（污染）和破坏时河湖底泥中实测值的平均值为背景值；Cj——评价因子j实测值；若该地区之前无背景实测值，则按表8.1-2判定。根据有无背景值参照表8.1-1和表8.1-2进行底泥氮磷污染程度分级。表8.1-1底泥氮磷污染程度分级（有背景值）等级划分STNSTP等级1STN<1STP<0.5清洁21.0≤STN≤1.50.5≤STP≤1.0轻度污染31.5<STN≤21.0<STP≤1.5中度污染4STN>2STP>1.5重度污染表8.1-2底泥氮磷污染程度分级（无背景值）等级划分含量(mg/kg)等级1TN<1000TP<420轻度污染21000≤TN≤2000420≤TP≤640中度污染3TN>2000TP>640重度污染（2）潜在生态风险指数法（RI）潜在生态风险指数法（RI）适用于存在重金属污染的底泥的评价。该方法不仅考虑土壤重金属含量，而且综合考虑了多元素协同作用、毒性水平、污染浓度以及环境对重金属污染敏感性等因素。潜在生态风险指数法的表达式如下：CERICfi——底泥中重金属i的质量分数，Csi——底泥中重金属Cni——底泥重金属i的地球化学背景值，mg/kgEriTriRI——为n种重金属潜在生态风险指数之和。表8.1-3土壤环境背景值重金属元素CdHgAsPbCrCuNiZn背景值（mg/kg）0.200.131535903540100*备注：重金属背元素景值采用《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）一级标准。表8.1-4重金属毒性响应系数重金属元素CdHgAsPbCrCuPbNiZn毒性响应系数304010525551表8.1-5单项及综合潜在生态风险评价指数与分级标准单一污染物污染系数单一污染物潜在生态风险系数潜在生态风险指数RI阈值区间程度分级阈值区间程度分级阈值区间程度分级Cf低污染Er低风险RI<150低风险1≤Cf中等污染40≤Er中风险150≤RI<300中风险3≤Cf较高污染80≤Er较高风险300≤RI<600高风险Cfi≥6很高污染160≤Er高污染60≤RI<1200很高风险Eri≥320很高污染RI≥1200极高风险8.2水质评价（1）水质类别评价水质类别评价是参照地表水环境质量标准（GB3838-2002）基本项目标准限值，水质指标的评价根据不同功能分区水质类别的标准限值，进行单因子评价。（2）综合营养状态指数法基于湖泊特定水质指标对水体的营养状态进行评价。实质是根据不同单因子在富营养化过程中的作用，设定各单因子权重，然后把浓度指标按照一定的评价标准转换成相对指标，单因子指数相加得到综合指数。其计算公式为：TLI(∑)=式中：TLI(∑)为综合营养状态指数；Wj—第j种参数的营养状态指数的相关权重；TLI（j）—代表第j种参数的营养状态指数。以Chla作为基准参数，则第j种参数的归一化相关权重计算公式为：式中：rij—第j种参数与基准参数Chla的相关系数；m—评价参数的个数。中国湖泊(水库)的Chla与其它参数之间的相关关系rij及rij2如下。表6.2-1中国湖泊(水库)部分参数与Chla的相关关系rij及rij2值参数ChlaTPTNSDCODMnrij10.840.82-0.830.83rij210.70560.67240.68890.6889营养状态指数计算公式为：TLI（Chla）=10（2.5+1.086lnChla）TLI（TP）=10（9.436+1.624lnTP）TLI（TN）=10（5.453+1.694lnTN）TLI（SD）=10（5.118-1.94lnSD）TLI（CODMn）=10（0.109+2.661lnCODMn）式中：叶绿素a（Chla）单位为mg/m3，透明度SD单位为m；其它指标单位均为mg/L。表8.2-2湖泊综合营养状态指数和营养状态分级综合营养状态指数湖泊营养状态分级TLI（∑）＜30贫营养30≤TLI（∑）≤50中营养TLI（∑）>50富营养50＜TLI（∑）≤60轻度富营养60＜TLI（∑）≤70中度富营养TLI（∑）>70重度富营养湖泊在同一营养状态下，指数值越高，其营养程度越重。8.3生物评价（1）Hilsenhoff指数（HBI）主要应用于大型底栖动物的生物评价方法，实质是基于底栖动物在时间和空间上对环境压力的耐污值，反映了生物在环境压力干扰下其生存和繁殖相对能力的高低。具体计算公式如下：HBI=i=其中，ni为第i个分类单元（通常为属级或种级）的个体数，N为样本个体总数，ti为第i个分类单元的耐污值。表8.3-1Hilsenhoff指数污染分级Hilsenhoff指数污染分级0≤HBI≤4.25清洁4.25≤HBI≤5.75较为清洁5.75＜HBI≤6.5轻度污染6.5＜HBI≤7.25污染7.25＜HBI≤10严重污染湖泊在污染分级状态下，指数值越高，其污染程度越重。（2）香农-威纳（Shannon-Weiner）生物多样性指数是主要应用于浮游植物、浮游动物的生物评价方法，其原理根据物种的有序和无序来判断估算群落物种多样性的高低。计算公式为：H式中H’为生物多样性指数；n为样品中各种生物的总体个数；S为所有样品中的生物种属总数；ni为样品所有生物的总体个数。表8.3-2香农-威纳（Shannon-Weiner）指数污染分级香农-威纳（Shannon-Weiner）指数污染分级H’=0严重污染0<H’≤1重污染1＜H’≤2中污染2＜H’≤3轻污染H＞3清洁9湖泊清淤控制指标与淤积量估算湖泊清淤控制指标与淤积量估算以湖泊调查区域底泥勘测与污染状况调查评价结果为基本依据，综合水质和生物调查评价结果以及湖泊生态保护修复方案，确定湖泊清淤必要性和淤积量。9.1湖泊清淤控制指标（1）湖区底泥重金属污染的清淤控制值宜采用潜在生态风险指数RI≥300或单一污染物污染系数Cfi≥3或单一污染物潜在生态风险系数Er（2）湖区底泥营养盐的清淤控制值宜采用重度污染等级所对应的氮磷指标，即底泥中总氮含量>2000mg/kg（STN>2）或总磷含量>640mg/kg（STP>1.5）。（3）湖区水质控制值根据相应水环境功能区划或水环境功能区所要求水质，超过规定水质要求或优良水质类别（地表水Ⅲ类）两个数量级。（4）湖区大型底栖动物清淤控制值宜采用严重污染等级所对应的底栖动物（HBI>7.25）指标。（5）湖区水生植物底泥清淤评价标准宜采用湖区水生植物盖度且底泥中种子库极低（几乎为0），无法自然修复。（6）湖泊营养状态分级底泥清淤控制值宜采用中度/重度富营养（TLI（∑）>60）指标。（7）香农-威纳（Shannon-Weiner）指数清淤控制值宜采用重污染/严重污染等级（0≤H’≤1）指标。*备注：以上控制指标作为清淤参考值，具体视湖区实际情况而定。9.2湖泊清淤底泥淤积范围和淤积量估算运用清淤控制指标对湖区进行评判，同时结合水质功能区划和水生生物评价，确定清淤范围、深度和淤积量。（1）湖泊清淤底泥淤积范围估算对湖区底泥中重金属生态风险指数进行分析，确定重金属生态风险指数≥300的区域。对湖区底泥中总氮进行空间插值分析，确定总氮含量大于等于营养盐污染底泥清淤氮控制值的区域。对湖区底泥中总磷进行空间插值分析，确定总磷含量大于等于营养盐污染底泥清淤磷控制值的区域。对使用总氮、总磷、重金属所控制区域进行叠加，控制区域为总氮、总磷和重金属所控制区域的并集。*备注：清淤范围应根据相关的法律法规和管理规定要求，与水利工程设施、水源地取水口、养殖区保持一定的安全距离。（2）湖泊清淤底泥深度估算对营养盐污染区，确定清淤深度为总磷或总氮含量大于等于营养盐污染底泥清淤磷或氮控制值的区域；对重金属污染区，确定清淤深度为重金属生态风险指数≥300的区域；对于营养盐或重金属复合污染区，清淤深度应综合考虑，取污染层深度较深评价因子的深度作为清淤深度。清淤深度应考虑水利清淤的需求，宜根据行洪要求计算湖底高程，再结合污染底泥层确定湖底高程；清淤厚度，宜小于底泥污染层和过渡层的总厚度。（3）湖泊清淤底泥淤积量估算根据湖泊调查区域底泥勘测与污染状况调查评价结果，确定连续相邻点位构成的围合区域为清淤区域，相应点位淤积深度均值为清淤深度，根据淤积范围和深度计算淤积量。*备注：湖泊清淤工程量的测量和计算方法，应根据现场的具体条件和清淤设备的类型予以确定，可参考《疏浚与吹填工程设计规范》JTS181-5等国家相关规定。10湖泊清淤治理调查报告编制大纲10.1前言（1）任务及来源（2）评价区域概述（3）评价区域历史调查研究结果10.2野外调查工作情况（1）点位布设情况（2）样品采集情况10.3调查与评价结果（1）湖泊底泥污染现状分析和评价（2）湖泊水质污染现状分析和评价（3）湖泊水生生物结构分析和评价（4）湖泊入湖排口现状分析和评价10.4结论（1）湖泊污染状况综合评价（2）湖泊清淤治理结果分析与建议10.5附件（1）附图（2）附表附件1水体和底泥监测指标、方法和依据类型测定项目测定方法测定依据上覆水水温温度计法或颠倒温度计测定法《水质水温的测定温度计或颠倒温度计测定法》(GB13195-91)溶解氧（DO)便携式溶解氧仪法《水和废水监测分析方法》悬浮物(SS）便携式分光光度法《水和废水监测分析方法》pH便携式pH计法《水和废水监测分析方法》透明度塞氏盘法《水和废水监测分析方法》氧化还原电位(ORP)铂电极法《水和废水监测分析方法》五日生化需氧量（BOD5）稀释接种法《水和废水监测分析方法》叶绿素a(Chla)分光光度法《水和废水监测分析方法》高锰酸盐指数（CODMn）滴定法《水和废水监测分析方法》TN碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法《水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》(HJ636-2012)TP钼酸铵分光光度法《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》(GB11893-89)氨氮（NH4+-N)纳氏试剂分光光度法《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》(HJ535-2009)总有机碳（TOC)非分散红外吸收法《水质总有机碳（TOC)的测定非色散红外线吸收法》(GB13193-91)化学需氧量（CODCr）重铬酸盐法《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》(HJ828—2017)间隙水pH便携式pH计法《水和废水监测分析方法》ORP便携式ORP计法《水和废水监测分析方法》TN碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法《水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》(HJ636-2012)TP钼酸铵分光光度法《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》(GB11893-89)总有机碳（TOC)非分散红外吸收法《水质总有机碳（TOC)的测定非色散红外线吸收法》(GB13193-91)NH4+-N纳氏试剂分光光度法《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》(HJ535-2009)柱状沉积物NH4+-NKC1提取-纳氏试剂分光光度法《沉积物质量调查评估手册》含水率烘干法《沉积物质量调查评估手册》粒径筛分析法与消光法《河流泥沙颗粒分析规程》(SL42-2010)有机质油浴外加热-重铬酸钾容量法《土壤元素的近代分析方法》TPSMT总磷测定法TN半微量开氏法《土壤全氮测定法（半微量开氏法)》(GB7173-87)Hg原子荧光法《土壤质量总汞、总砷、总铅的测定原子荧光法第1部分：土壤中总汞的测定》(GB/T22105.1-2008)As原子荧光法《土壤质量总汞、总砷、总铅的测定原子荧光法第2部分：土壤中总砷的测定》(GB/T22105.2-2008)Pb原子荧光法《土壤质量总汞、总砷、总铅的测定原子荧光法第3部分：土壤中总铅的测定》(GB/T