河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)

廖思紅　陳亮　王超

摘要：指出了隨著社會(huì)的快速發(fā)展，人類活動(dòng)對(duì)河流的結(jié)構(gòu)、生態(tài)系統(tǒng)造成了諸多負(fù)面影響，河流生態(tài)修復(fù)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外生態(tài)環(huán)保領(lǐng)域的重點(diǎn)工作?？偨Y(jié)了國(guó)內(nèi)外河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)，為我國(guó)河流生態(tài)修復(fù)工程領(lǐng)域提供參考。在此基礎(chǔ)上展望了河道生態(tài)修復(fù)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：河道；污染；生態(tài)修復(fù)

中圖分類號(hào)：X143文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2014）10002402

1引言

河道是包括河堤、護(hù)坡、河床、水體、微生物和動(dòng)植物的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)，既是防洪排澇、引水抗旱的重要通道，又是休閑娛樂(lè)和觀賞旅游的場(chǎng)所。自從進(jìn)入工業(yè)革命之后，人們一味追求經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)污水和生活污水直接排入河流，加上河流管理和維護(hù)的缺失，河道普遍出現(xiàn)形狀單一、河道結(jié)構(gòu)硬化、水環(huán)境惡化、河流生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重破壞、河道景觀嚴(yán)重散失等問(wèn)題[1]。然而，河道環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，如何進(jìn)行河道生態(tài)修復(fù)建設(shè)是當(dāng)前河道生態(tài)修復(fù)亟待解決的問(wèn)題。因此，河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)的進(jìn)步對(duì)于河道生態(tài)修復(fù)具有十分重要的意義。

2河道生態(tài)修復(fù)的原則

河道生態(tài)修復(fù)是在堅(jiān)持自然原則、生態(tài)原則、整體景觀原則的基礎(chǔ)上達(dá)到改善河流水質(zhì)、優(yōu)化河流景觀、設(shè)計(jì)合理的空間的目標(biāo)[2，3]。

2.1自然原則

自然原則是河道生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵。河道生態(tài)修復(fù)材料的選擇方面應(yīng)盡量運(yùn)用自然材料，例如，運(yùn)用木樁、拋石、沉石進(jìn)行護(hù)坡護(hù)岸，在河堤上采用喬、灌、草立體防護(hù)，河道內(nèi)可以通過(guò)營(yíng)造適宜的生物棲息環(huán)境來(lái)凈化河道水資源，在一定程度上可以改善河道污染的現(xiàn)狀，緩解河道污染的問(wèn)題。

2.2生態(tài)原則

生態(tài)原則，就是要充分考慮河流的生物多樣性。在采取因地制宜發(fā)展穩(wěn)定塘、人工濕地及生物柵等處理技術(shù)的同時(shí)，應(yīng)重視河岸植被建設(shè)，為水生動(dòng)物的生存繁衍提供合理空間，確保水體適合分解微生物的生存。水生動(dòng)植物和微生物可以提高水域生物凈化能力，從而有效控制水體污染物，使河道生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)處于良性狀態(tài)。

2.3整體景觀原則

整體景觀原則，就是從整體景觀的宏觀概念出發(fā)，整體上把握河道景觀的現(xiàn)狀以及河道污染情況，將治理、修復(fù)、凈化與環(huán)境景觀美化有機(jī)結(jié)合，進(jìn)行立體修復(fù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境、社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

3河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)

河道生態(tài)修復(fù)主要目標(biāo)是凈化水質(zhì)、優(yōu)化河流景觀和設(shè)計(jì)合理的空間。目前改善河流的水質(zhì)主要技術(shù)手段有物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)3種方法，優(yōu)化河流景觀和設(shè)計(jì)合理的空間包括生態(tài)工程修復(fù)、生態(tài)護(hù)堤和河道景觀設(shè)計(jì)等措施。

3.1凈化河流水質(zhì)技術(shù)

3.1.1物理修復(fù)技術(shù)

物理修復(fù)主要是采取各種工程措施改善受污染河道的水文條件和底泥環(huán)境條件，從而達(dá)到河道生態(tài)修復(fù)的目的[4]。目前物理修復(fù)技術(shù)主要包括底泥疏浚、底泥稀釋和沖刷、引水換水、機(jī)械除藻、水力調(diào)度、氣體抽提、空氣吹脫等技術(shù)，這些技術(shù)有目的明確、見(jiàn)效快等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)存在工程量大、成本高、治理不徹底等不足。

3.1.2化學(xué)修復(fù)技術(shù)

化學(xué)修復(fù)就是向受污染的河道中投入化學(xué)改良劑，通過(guò)藥劑學(xué)改良劑能夠與污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成對(duì)環(huán)境無(wú)害的中性物質(zhì)，以達(dá)到凈化水質(zhì)的目的[4]。該方法常用于處理突發(fā)性水污染，有速度快、效果好等優(yōu)點(diǎn)，但治理效果不佳，也不能從根本上解決問(wèn)題，因此化學(xué)修復(fù)只能作為一種輔助治理手段。

3.1.3生物修復(fù)技術(shù)

生物修復(fù)技術(shù)是充分利用水體中的植物、水生動(dòng)物和微生物的吸收、降解和轉(zhuǎn)化作用，將水體中的有害污染物濃度降至最低，實(shí)現(xiàn)河道水質(zhì)生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)。

（1） 植物修復(fù)。植物修復(fù)法是利用高等水生植物及其根際微生物的共同作用去除水體中的污染物，其凈化機(jī)理是植物的直接吸收、植物根莖部釋氧、生物化感、植物根系微生物降解。研究表明，水麻、一年蓬等植物能高效吸收重金屬鎘；水芹菜、馬尾草等植物能富集水體中N、P；金魚藻、眼子菜等水生植物向水體中釋放的化感物質(zhì)能抑制藻類的大量繁殖[5]。

（2） 微生物修復(fù)。微生物作為生態(tài)系統(tǒng)中的分解者，不僅能夠清除水體污染物，對(duì)水中營(yíng)養(yǎng)成分的循環(huán)也起著重要作用，一些有特殊分解轉(zhuǎn)化能力的微生物在河流生態(tài)修復(fù)中倍受歡迎。微生物修復(fù)技術(shù)包括兩個(gè)方面：一方面是投加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或曝氣增氧等方式，目的是促進(jìn)土著微生物的生長(zhǎng)；另一方面是直接向水體中投加高效降解菌。目前應(yīng)用廣泛的有：①微生物強(qiáng)化法（通過(guò)調(diào)控污染水體中的溶解氧濃度、pH值、營(yíng)養(yǎng)鹽濃度等，促進(jìn)土著微生物吸附、吸收和降解河道中的污染物）；②生物膜技術(shù)（由細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物和藻類等組成生物膜，通過(guò)與污水充分接觸，降解其中的污染物）；③投菌法（向污染水體投加針對(duì)不同污染物性質(zhì)的高效菌種，如有機(jī)污染物高效降解菌、硝化細(xì)菌、光合細(xì)菌等，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的）。這些技術(shù)在國(guó)內(nèi)外河流污染治理工作中得到了廣泛應(yīng)用[6]。

（3） 復(fù)合生物修復(fù)。植物修復(fù)和微生物修復(fù)都是單獨(dú)研究植物和微生物在凈化水質(zhì)的過(guò)程中發(fā)展的河道水質(zhì)凈化技術(shù)，單獨(dú)運(yùn)用某一種植物或微生物是很難達(dá)到理想效果，因此，在實(shí)際應(yīng)用中，人們會(huì)將各種生物修復(fù)技術(shù)進(jìn)行整合，多種生物合理配置，從而使修復(fù)效果達(dá)到1+1>2的效果。目前國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的復(fù)合生物修復(fù)技術(shù)主要有人工浮島技術(shù)（由人工設(shè)計(jì)建造漂浮在水面上供動(dòng)植物、動(dòng)物和微生物生長(zhǎng)棲息繁衍的生物生態(tài)設(shè)施）和人工濕地技術(shù)（由人工基質(zhì)和生長(zhǎng)在上面的多種水生植物組成）[7]。這兩種方法都是利用基質(zhì)填料、微生物和水生動(dòng)植物之間的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)水體中絕大部分有害物質(zhì)，如重金屬、有機(jī)物等，進(jìn)行分解吸收，達(dá)到凈化水體的目的[8]。

3.2優(yōu)化河流景觀和設(shè)計(jì)合理的空間

3.2.1生態(tài)工程修復(fù)技術(shù)

生態(tài)工程修復(fù)主要把握好三個(gè)方面的內(nèi)容：一是降低邊坡坡度；二是配置凹岸和凸岸、淺灘和深塘；三是修建池塘。凹岸和凸岸、淺灘和深塘的交替出現(xiàn)，一方面增加流水的紊動(dòng)，促進(jìn)了河水充氧，另外，淺灘、深塘和池塘的底層有大量底沙和淤泥，為水生動(dòng)物提供了主要棲息地和保護(hù)區(qū)，以及覓食空間，保護(hù)了生態(tài)多樣性[3]。另外，河壩、混凝土河道等對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)有一定的負(fù)面影響，在河道生態(tài)修復(fù)中應(yīng)盡量避免。有很多新興生態(tài)環(huán)保材料，如生態(tài)磚、生態(tài)水泥和生態(tài)混泥土等都能夠提高河流的生態(tài)效益。

3.2.2生態(tài)護(hù)堤技術(shù)

生態(tài)護(hù)堤技術(shù)分為植物護(hù)坡技術(shù)和植物工程復(fù)合護(hù)坡技術(shù)。植物護(hù)坡主要通過(guò)植被根系的力學(xué)效應(yīng)（深根錨固和淺根加筋）和水文效應(yīng)（降低孔壓消弱濺蝕和控制徑流）來(lái)固土防止水土流失，在滿足河道生態(tài)環(huán)境需要的同時(shí)，還能進(jìn)行景觀造景[5]。生態(tài)護(hù)堤技術(shù)可以防止單一工程型護(hù)坡技術(shù)帶來(lái)的呆板和負(fù)面生態(tài)效應(yīng)，極其有利于保護(hù)和恢復(fù)生態(tài)環(huán)境，同時(shí)也具備傳統(tǒng)護(hù)坡的防范、保護(hù)功能。生態(tài)護(hù)堤技術(shù)將河流的安全防護(hù)和對(duì)河道生態(tài)環(huán)境的保護(hù)有機(jī)結(jié)合，是確保河流安全和生態(tài)環(huán)保的良好措施[7]。

2014年10月綠色科技第10期

廖思紅，等：河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)自然與生態(tài)

3.2.3河道景觀設(shè)計(jì)

河道道景觀設(shè)計(jì)包括河道形態(tài)設(shè)計(jì)和河岸的綠化美化。河道形態(tài)設(shè)計(jì)首先保障河流安全防護(hù)，降低河水流速、削減洪峰流量，在此基礎(chǔ)上應(yīng)提高河流的空間異質(zhì)性，為各種生物提供良好的棲息場(chǎng)所[9]。例如橫斷面上避免混凝土和漿砌石的硬質(zhì)護(hù)岸；縱斷面上設(shè)置蛇形曲線，合理布置深潭淺溝，盡量恢復(fù)河流的生態(tài)原貌[10]。在流經(jīng)城市的河流修復(fù)中，河流綠化應(yīng)考慮將河水和植物合理搭配，從而使得河流生態(tài)與城市整體景觀和諧統(tǒng)一。

4展望

河流的污染和結(jié)構(gòu)的破壞是一個(gè)全球性的生態(tài)問(wèn)題，加強(qiáng)河流的治理是一個(gè)全球性的生態(tài)熱點(diǎn)問(wèn)題。鑒于每一條河道治理的復(fù)雜性和不可預(yù)測(cè)性，應(yīng)充分考慮“一河一策”的修復(fù)理念，關(guān)注多種修復(fù)技術(shù)的聯(lián)合作用。尤其倡導(dǎo)以生物修復(fù)技術(shù)法為主導(dǎo)，物理修復(fù)技術(shù)和化學(xué)修復(fù)技術(shù)相結(jié)合，最大程度實(shí)現(xiàn)河道的污染治理、河道景觀美化和沿河居民生活環(huán)境的統(tǒng)一。

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