景觀水體修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展

張鴿 吳宏濤

湖北師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院（湖北黃石 435002）

節(jié)能環(huán)保

景觀水體修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展

張鴿 吳宏濤

湖北師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院（湖北黃石 435002）

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，越來越多的景觀水體美化了城市，同時(shí)改善了城市居民的居住環(huán)境，然而景觀水體易受污染的問題也較為突出。敘述了景觀水體受污染的原因及特性，在現(xiàn)有景觀水體污染修復(fù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析、比較了不同修復(fù)方式的特點(diǎn)及效果，并提出了景觀水體修復(fù)的建議。

景觀水體 修復(fù) 防治

中國(guó)分類號(hào) X52

中國(guó)園林的美來自于山水之間，水作為“園林美”中的“靈動(dòng)美”，不可或缺。隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展和設(shè)計(jì)理念的不斷更新，人們對(duì)城市環(huán)境的要求日益提高，因此景觀水體的建設(shè)和發(fā)展也越來越受到人們的重視。景觀水體在美化城市、改善人們居住環(huán)境的同時(shí)，也因其面積小、水體自凈能力差、環(huán)境容量低等因素，容易受到污染。為了使景觀水體發(fā)揮其存在的價(jià)值，水體污染修復(fù)至關(guān)重要。本文闡述了景觀水體污染的原因及特征，在現(xiàn)有修復(fù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析、比較了不同修復(fù)方式的特點(diǎn)及效果，并提出了景觀水體修復(fù)的建議，以期為景觀水體污染修復(fù)提供參考。

1 景觀水體污染原因及污染特性

1.1 景觀水體污染原因

景觀水體污染類型可分為兩種。一是外源污染，這種類型的污染主要來源于人類的生產(chǎn)和生活。以化肥在農(nóng)業(yè)中的使用為例，氮、磷、鉀等元素會(huì)因大氣沉降、雨水沖淋等方式進(jìn)入水體。此外，樹葉、枯草等固體污染物也會(huì)進(jìn)入水體，最后在底泥中富集[2]。二是內(nèi)源污染，水體的擾動(dòng)會(huì)使底層淤泥中的富營(yíng)養(yǎng)鹽和有機(jī)物進(jìn)入水體。當(dāng)水體被污染后，底層水體普遍呈現(xiàn)厭氧狀態(tài)，因此底泥中富集的物質(zhì)會(huì)快速釋放。底泥是大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸附和儲(chǔ)存之處，當(dāng)水環(huán)境總污染物質(zhì)含量較高時(shí)，底泥的吸附作用可以使污染物慢慢積累，相反當(dāng)水中污染物含量較低時(shí)，底泥又會(huì)不斷向水體釋放污染物質(zhì)，成為破壞水質(zhì)的內(nèi)在因素[3]。

1.2 景觀水體污染特征

物質(zhì)和能量“易進(jìn)難出”是景觀水體的主要特征，表現(xiàn)為景觀水體轉(zhuǎn)化和產(chǎn)出效率較低，不能承擔(dān)過大強(qiáng)度的有機(jī)污染物投入，過量外來能量和物質(zhì)會(huì)隨著時(shí)間的推移在水體內(nèi)不斷積累，使景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化，最終造成水體污染[4]。

景觀水體污染物種類較多，可概括為無機(jī)污染物、有機(jī)污染物和生物污染物。

無機(jī)污染物主要包括各種雜質(zhì)、泥沙、重金屬離子等各種無機(jī)化合物。水中的懸浮顆粒會(huì)吸附無機(jī)污染物并沉淀于水底沉積層中，進(jìn)而長(zhǎng)期污染水體，使其外觀惡化（如色度增大、渾濁度增加等）。無機(jī)污染物主要通過配合作用、膠體形成、吸附-解吸等一系列物理化學(xué)作用進(jìn)行遷移轉(zhuǎn)化，參與和干擾各種環(huán)境化學(xué)過程和物質(zhì)循環(huán)過程。

有機(jī)污染物主要包括可生物降解的合成有機(jī)物質(zhì)，有機(jī)化學(xué)物質(zhì)（如有機(jī)農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯、苯、硝基物、多環(huán)芳烴、合成洗滌劑等），以及天然有機(jī)物質(zhì)（如脂肪、碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸等）。有機(jī)污染物分解時(shí)會(huì)大量消耗水中的溶解氧（DO），使水體自凈能力在原有基礎(chǔ)上持續(xù)下降。當(dāng)水中DO含量低于一定值時(shí)，有機(jī)污染物的分解便轉(zhuǎn)為厭氧腐敗狀態(tài)，在此過程中會(huì)產(chǎn)生還原性氣體（硫化氫、甲烷等），造成水中動(dòng)植物大量死亡，使水體變混濁、變黑，產(chǎn)生惡臭氣味，嚴(yán)重破壞景觀水體水質(zhì)[5]。

生物污染物主要指有害微生物（病原菌、病毒、炭疽桿菌及寄生性蟲卵等）。這些微生物主要來源于醫(yī)院廢水、生活污水、工業(yè)廢水等。生物污染物會(huì)引起景觀水體中的動(dòng)植物病害，破壞水體中的生物結(jié)構(gòu)，造成水質(zhì)惡化。人體接觸或誤飲含有毒微生物的水后，可能會(huì)引起疾病，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐伤劳鯷6]。

美麗女人善于借助自身的優(yōu)勢(shì)藤蔓般纏繞，磨合，延續(xù)，生長(zhǎng)。女人是男人的空氣。沒有空氣的人生，終究是會(huì)歸于沉寂的。

2 景觀水體修復(fù)技術(shù)

2.1 預(yù)防景觀水體污染的技術(shù)

根據(jù)景觀水體污染物來源的不同，預(yù)防景觀水體污染的技術(shù)可分為外源污染物控制和內(nèi)源污染物控制兩大類。

（1）外源污染物控制。外源污染物控制是治理景觀水體污染的根本方法。從源頭限制污染物的進(jìn)入是外源污染物治理的必要前提。根據(jù)景觀水體本身的特點(diǎn)可將外源污染物控制歸納為以下幾點(diǎn)：從源頭上控制入水水質(zhì)，同時(shí)，嚴(yán)禁污水及垃圾排入景觀水體；在景觀水體周圍使用化肥和農(nóng)藥時(shí)嚴(yán)格控制藥品類型、用量和使用時(shí)間；安排專人監(jiān)管[7]。

（2）內(nèi)源性污染控制。水體內(nèi)源性污染物控制技術(shù)主要包括底泥疏浚、生態(tài)引水和水生植物修復(fù)等。湖泊底泥疏浚技術(shù)通過挖除表層污染底泥，并對(duì)其進(jìn)行合理處置，達(dá)到控制底泥中污染物的釋放、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的生物可利用效力以改善景觀水體污染狀況；生態(tài)引水工程是通過水利工程改善湖泊富營(yíng)養(yǎng)化程度的新方法，通過合理配置水資源，恢復(fù)河湖相連體系，充分發(fā)揮水體的自然凈化能力，從而改善湖泊水體環(huán)境；水生植物修復(fù)治理工程指利用特定的水生物種對(duì)水體中的污染物進(jìn)行吸收、富集、降解、轉(zhuǎn)移，其關(guān)鍵在于削減湖泊水體中的氮、磷、有機(jī)碳及其他污染物質(zhì)的負(fù)荷[8]。表1從成本、效果、環(huán)境影響、限制性條件、適用范圍等方面對(duì)景觀水體內(nèi)源性污染控制的各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了比較。

表1 景觀水體內(nèi)源性污染控制比較

2.2 景觀水體污染治理技術(shù)

按照景觀水體規(guī)模大小，采用不同的治理方法，能有效提高治理效果。

2.2.1 小型景觀水體的治理

小型景觀水體面積較小、水源穩(wěn)定、流動(dòng)性差，適合采用相對(duì)簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)的物理和化學(xué)方法。

（1）定期補(bǔ)水。從經(jīng)濟(jì)效益和操作難易程度的角度出發(fā)，該方法是一種有效的治理小型景觀水體的方法，能起到稀釋有害污染物、延緩水體水質(zhì)變壞等作用[9]。

（2）循環(huán)過濾法。該法利用砂、石、土、粉煤灰等材料制成的過濾裝置，通過物理吸附和機(jī)械過濾的方式去除景觀水中的污染物。李翠等[9]在對(duì)校園景觀水進(jìn)行慢濾處理時(shí)使用河沙裝填的慢濾柱，對(duì)色度、濁度、CODCr、總磷（TP）的平均去除率分別達(dá)到67%、80%、50%和77%。該法在實(shí)際應(yīng)用過程中，會(huì)由于水中出現(xiàn)一定量的藻類造成過濾過程中堵塞和短流，導(dǎo)致處理效果下降[10]。

（3）滅藻法。將化學(xué)藥劑作用于藻類，通過破壞藻類的結(jié)構(gòu)抑制其正常的生長(zhǎng)發(fā)育，達(dá)到殺滅水體中藻類的目的，從而使水體中的DO增加，改善水質(zhì)并恢復(fù)水體美觀性。常用的除藻劑有二氧化氯、高錳酸鹽、硫酸銅、漂白粉等。李星等[11]研究了復(fù)合藥劑的除藻率，結(jié)果表明：由高錳酸鹽、氯化鋁、氯化鈉及酸溶氯化亞銅制取的復(fù)合除藻劑效果明顯，其對(duì)葉綠素a和濁度的去除率最高分別達(dá)到97.87%和99.81%，并有效地把總氮（TN）和TP最低殘余量分別控制在1.010和0.021 mg/L。韓鐵軍等[12]采用銅電解組合技術(shù)滅藻，在第12天除藻率達(dá)到68.84%，渾濁度、COD、嗅閾值、氨氮分別下降57.14%、50.00%、48.44%和39.13%，DO增加了66.7%。

（4）混凝沉淀法。該法主要作用于水中的膠體雜質(zhì)和懸浮物，是主要使用的物化方法之一。在實(shí)際應(yīng)用中通過靜沉池處理衣阿華河水時(shí)，除藻率達(dá)到37%（硫酸鋁混凝）～97%（石灰軟化）；在處理泰晤士河水時(shí)，平均除藻率為59%[13]；應(yīng)用澄清池處理波蘭河水時(shí)，平均除藻率為85%～86%（無預(yù)氯化）和95%～97%（預(yù)氯化），并且浮游生物量也分別下降了93%～96%和99%。

（5）加藥氣浮法。除混凝沉淀法外，加藥氣浮法是目前應(yīng)用較廣的物化方式。該法主要用于去除水體中的藻類、細(xì)小懸浮顆粒和磷酸鹽等污染物，使水體中的DO大幅度提升，改善水環(huán)境質(zhì)量[14]。

（6）水動(dòng)力驅(qū)動(dòng)法。該法依靠射流或者曝氣的方式，使水體中的DO升高，從而提升水體自凈能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化的控制，達(dá)到改善水質(zhì)的目的。該法因不會(huì)對(duì)水體造成二次污染、操作簡(jiǎn)單，得到了廣泛的應(yīng)用，但該法也存在耗費(fèi)成本較高、能耗較大、需要專人管理等缺點(diǎn)[15]。

2.2.2 大型景觀水體污染治理

大型景觀水體水量大、面積大、內(nèi)外環(huán)境復(fù)雜，從經(jīng)濟(jì)和操作角度來講，使用投加藥劑及換水的方法均不可行。大型景觀水體的污染治理可采用生態(tài)浮島、微生物絮凝、生物接觸氧化、人工濕地等技術(shù)。

（1）生態(tài)浮島技術(shù)。該技術(shù)指利用高分子材料作為漂浮載體，以其為種植基質(zhì)的一種水面種植技術(shù)[16]。使用生態(tài)浮島技術(shù)達(dá)到凈化水體的效果來源于四個(gè)方面：（1）浮島植物對(duì)水中的氮、磷物質(zhì)有吸收和吸附作用；（2）植物可以分泌大量的生物酶，其可促進(jìn)水中有機(jī)物的分解，有效降低有機(jī)物含量；（3）浮島植物覆蓋在水面會(huì)占據(jù)一定的面積，阻擋了陽(yáng)光，抑制了藻類的光合作用，從而使藻類數(shù)量下降；（4）某些浮島植物具有抑制藻類生長(zhǎng)的作用，從而可延緩水質(zhì)惡化[17]。高陽(yáng)俊等[18]研究利用多種水生植物浮床系統(tǒng)凈化水質(zhì)，結(jié)果表明：浮床區(qū)DO質(zhì)量濃度比來水、進(jìn)水分別提高了2.06，0.38 mg/L，透明度分別提高8.1，7.4 cm；浮床實(shí)驗(yàn)工程對(duì)千墩浦來水TN，TP，COD和懸浮固體（SS）的去除率分別為14.9，0.9，58.3和64.4 g/(m2·d)，對(duì)浮床區(qū)進(jìn)水的去除負(fù)荷分別為5.27，0.36，25.13，47.53 g/(m2·d)。相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)，生態(tài)浮島技術(shù)作為一種新興的水處理技術(shù)有優(yōu)勢(shì)，也存在缺點(diǎn)，如制作工藝復(fù)雜、成本高、易損壞、不易管理、廢棄浮床回收難，同時(shí)因浮體材料隔氣隔熱，使浮床下DO降低，水溫上升緩慢[19]。

（2）微生物絮凝技術(shù)。該技術(shù)指利用微生物自身產(chǎn)生的具有絮凝活性的次生代謝產(chǎn)物，使離散微粒（包括菌體細(xì)胞自身）之間相互黏附，形成絮狀沉淀而從反應(yīng)體系中分離出去。馬放等[20]發(fā)現(xiàn)，復(fù)合生物絮凝劑與CaCl2復(fù)配，Ca2+可減少大分子與懸浮顆粒物的負(fù)電荷，壓縮雙電層，通過吸附與橋聯(lián)而絮凝。目前對(duì)該技術(shù)的研究集中在菌種的篩選上[21]。

（3）生物接觸氧化法（又稱“淹沒式生物濾池”）。該方法利用耗氧生物進(jìn)行處理，同時(shí)兼具活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點(diǎn)。充氧后的污水浸沒氧化池中填有的填料，再以一定流速通過填料。在生物膜上布滿填料，待處理水在微生物新陳代謝的作用下，有機(jī)污染物被有效去除，水質(zhì)得到凈化[22]。

（4）人工濕地處理。該技術(shù)為一種復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，即土壤填料-微生物-水生動(dòng)植物，該技術(shù)通過化學(xué)、生物和物理的協(xié)同凈化，經(jīng)過吸附、過濾、沉淀、微生物分解和植物吸收的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽及有機(jī)物的去除。美國(guó)研究人員將該法應(yīng)用于大型淺水湖Apopka湖的治理，檢測(cè)結(jié)果顯示，經(jīng)過處理，水中的懸浮物、氮、磷等污染物被有效去除[23]。該法連續(xù)運(yùn)行29個(gè)月后，總懸浮物、TP、TN的去除率分別為89%～99%，30%～67%，30%～52%[24]。

3 結(jié)語(yǔ)

從景觀水體污染源頭的控制到污染后的治理，均要在明確水體污染原因的基礎(chǔ)上結(jié)合水體自身的條件來選擇滿足最優(yōu)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的修復(fù)方法。既要技術(shù)與管理相結(jié)合，也要治理與預(yù)防同行，多方面的結(jié)合才能有效控制和修復(fù)景觀水體污染。

[1]徐晶,朱民.城市景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化及其控制[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2010,35(7)：150-152.

[2]程航,陳旭遠(yuǎn),劉佳.城市景觀水體污染分析及控制技術(shù)研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38（6）：3102-3104.

[3]秦伯強(qiáng).太湖生態(tài)與環(huán)境若干問題的研究進(jìn)展及其展望[J].湖泊科學(xué),2009,21(4)：445-455.

[4]孫久振,賈西成,劉志軍.人造景觀水體的污染與處理技術(shù)[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2009,131(20)：119-120.

[5]徐先海.城市典型景觀水體污染物調(diào)查及治理研究——以安慶市菱湖水體為例[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)報(bào)）,2011,27(11)：148-149.

[6]楊忠敏.水環(huán)境中有毒污染物種類綜述[J].環(huán)境研究與監(jiān)測(cè),2017,27(2)：70-76.

[7]王瑩,王道瑋,李輝,等.內(nèi)陸湖泊富營(yíng)養(yǎng)化內(nèi)源性污染治理工程對(duì)比研究[J].地球與環(huán)境,2013,41(1)：20-28.

[8]曹旭,丁晨旸.城市景觀水質(zhì)污染現(xiàn)狀及對(duì)策研究[J].山西建筑,2013,39(15)：203-205.

[9]李翠,張良波,劉文.慢濾工藝處理城市景觀水[J].中國(guó)資源綜合利用,2009,27(10)：20-23.

[10]聶發(fā)輝,劉榮榮,劉占孟.富營(yíng)養(yǎng)化景觀水體的處理技術(shù)及相關(guān)研究進(jìn)展[J].華東交通大學(xué)學(xué)報(bào),2014,31(2)：72-78.

[11]李星,趙亮,楊艷玲,等.復(fù)合除藻劑滅藻效能及其機(jī)理[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2010,36(10)：1402-1407.

[12]韓鐵軍,曾卓,崔繪.景觀水滅藻處理的研究[J].環(huán)境與健康雜志,2007,24(1)：34-36.

[13]譚小琴.成都市景觀水體污染防治問題探討[J].資源與環(huán)境,2012,28(5)：427-429.

[14]馬俊,王三反,張訓(xùn)江,等.景觀水體的修復(fù)技術(shù)[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2009,34(5)：101-103,118.

[15]杜文華,芮旻,徐斌.城市景觀水污染現(xiàn)狀及處理技術(shù)[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué),2006,32(2)：11-14.

[16]黃勇,董運(yùn)常,羅偉聰,等.景觀水體生態(tài)修復(fù)治理技術(shù)的研究與分析[J].環(huán)境工程,2016,35(7)：52-55,164.

[17]劉晶晶,彭娟瑩,吳奇.生態(tài)浮島技術(shù)的研究現(xiàn)狀及展望[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué),2014(15)：47-49.

[18]高陽(yáng)俊,阮仁良,孫從軍,等.淀山湖千墩浦河口生態(tài)浮床試驗(yàn)工程凈化效果[J].水資源保護(hù),2011,27(6)：28-31.

[19]馬放,張金風(fēng),遠(yuǎn)立江,等.復(fù)合型生物絮凝劑成分分析及其絮凝機(jī)理的研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2005,25(11)：1491-1496.

[20]馬克星,吳海卿,朱東海,等.生物浮床技術(shù)研究進(jìn)展評(píng)述[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展,2011,28(2)：60-64.

[21]于琪,雷志斌,胡勇有.復(fù)合生物絮凝劑CBF-1的絮凝作用機(jī)理研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2013,33(7)：1855-1861.

[22]姜瑞,于振波,李晶,等.生物接觸氧化法的研究現(xiàn)狀分析[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2013,38(5)：61-63,93.

[23]古濱河.美國(guó)Apopka湖的富營(yíng)養(yǎng)化及其生態(tài)恢復(fù)[J].湖泊科學(xué),2005,17(1)：1-8.

[24]易仲?gòu)?qiáng),劉德富.富營(yíng)養(yǎng)化湖庫(kù)生態(tài)恢復(fù)研究探討[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電,2010,52(6)：26-29.

Research Progress of Remediation Technology for Landscape Water

Zhang Ge Wu Hongtao

With the rapid development of urban construction,more and more landscape waters beautify the cities while improving the living environment of urban residents.However,the problem of landscape water pollution is also more prominent.The causes and characteristics of landscape water pollution are expounded.Furthermore,according to the existing remediation technologies for landscape water,the characteristics and effects of these methods are analyzed and compared,and suggestions for remediating landscape water are also put forward.

Landscape water;Remediation;Prevention and control

2017年4月

張鴿女1995年生本科在讀