河流污染防治及生態(tài)恢復技術(shù)淺析

紀智慧+郭鵬

【摘要】：我國河流水體水質(zhì)污染問題十分突出，而河流生態(tài)系統(tǒng)復雜多變，增加了河流生態(tài)修復工作的難度，但國內(nèi)外許多學者進行了大量的理論和實踐研究，取得豐碩的成果和寶貴的經(jīng)驗。近年來，湘江流域先后開展了重點環(huán)境污染區(qū)域綜合整治、干流規(guī)模養(yǎng)殖退出、河道采砂整治、水資源管理、水生態(tài)環(huán)境保護工作，采用生態(tài)攔截技術(shù)控制污染物遷移，對入江水質(zhì)進行凈化，使湘江流域生態(tài)環(huán)境得到改善。淺析湘江流域生態(tài)治理成果與存在問題為河流的生態(tài)治理提供相應(yīng)的參考。

【關(guān)鍵詞】：生態(tài)攔截；濕地；丁型潛壩技術(shù)；前置庫；緩沖帶

近年來我國河流污染問題日益突出，嚴重制約了社會和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。我國的河流環(huán)境保護工作起步較晚，但進入21世紀河流生態(tài)修復與保護已經(jīng)引起社會各界的重視，并相繼開展了許多研究與實踐，河流污染治理的力度，生態(tài)保護工作得到加強，從2004～2013年《中國環(huán)境狀況公報》分析可知我國河流環(huán)境得到極大的改善。

湘江作為七大水系之一長江的主要支流，其水環(huán)境質(zhì)量對長江水質(zhì)存在一定影響，同時湘江是湖南的母親河，是人民賴以生存和發(fā)展的重要基礎(chǔ)。2011年湖南省人民政府針對湘江流域重金屬污染問題出臺了《湘江流域重金屬污染治理實施方案》，湘江流域重金屬污染問題經(jīng)過五年治理得到了較大的改善，特別是株洲霞灣港段湘江水質(zhì)。但隨著經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，湘江流域生態(tài)環(huán)境惡化問題日益突出，主要表現(xiàn)為流域陸生生態(tài)環(huán)境受到嚴重干擾與破壞，森林資源銳減，水土流失加劇、局部地質(zhì)災害頻現(xiàn)；水生生態(tài)環(huán)境脆弱而退化、生物多樣性不斷減少、水生生物資源遭到嚴重破壞；湘江水體水質(zhì)仍受到重金屬、有機物和微生物等的復合污染，水體中汞、鎘、氨氮、石油類、總氮以及糞大腸菌群在沿線均有超標，重金屬仍有超標現(xiàn)象，湘江流域的總體水環(huán)境質(zhì)量在逐年下降。

湘江流域水污染源包括了工業(yè)污染源、生活污染源和農(nóng)業(yè)面源三部分，而針對不同污染源湘江流域制定了不同的治理與防治措施，并在沿線進行了試點，取得了一定的效果，目前急需對實施有效的流域治理技術(shù)進行推廣。

1流域污染物阻斷的生態(tài)攔截技術(shù)

1.1生態(tài)攔截溝渠技術(shù)

湘江流域是我國重要的稻米產(chǎn)區(qū)。在稻米種植過程中，大量未被吸收的化肥隨著水流進入湘江。通過生態(tài)攔截溝技術(shù)，可攔截阻斷各種氮、鱗等化合物質(zhì)，最大化減少其進入水體的污染物量。目前，湘江污染物阻斷主要應(yīng)用生態(tài)攔截溝渠技術(shù)。通過現(xiàn)有排水溝渠的生態(tài)改造和功能強化，或者額外建設(shè)生態(tài)工程，不僅能有效攔截、凈化農(nóng)田污染物，還能匯集處理村地表徑流以及農(nóng)村生活污水等，實現(xiàn)污染物中氮磷等的減量化排放或最大化去除。通過改造原有溝渠，使得被攔截的水體與稻田實現(xiàn)內(nèi)部循環(huán)，有效的降低了稻田的化肥使用量。在實際治理過程中，主要通過工程部分和植物部分完成，溝渠采用帶孔的硬質(zhì)板材構(gòu)建， 溝內(nèi)每隔一定距離設(shè)置一小型的攔截壩（高度10～20cm），也可放置部分多孔的攔截箱，攔截箱內(nèi)裝有能高效吸附氮磷的基質(zhì)，溝底、溝壁、攔截箱內(nèi)均可種植具備高效吸收氮磷的植物。

1.2濕地技術(shù)

目前，湘江流域有9個面積較大的濕地（見表1）。隨著人工濕地保護工作的加強，濕地對湘江水域修復起到了明顯的效果。隨著面源污水在濕地內(nèi)的流動，總氮和總磷等污染物的濃度逐漸下降。數(shù)據(jù)顯示，在觀測周期（1年）內(nèi)，該人工濕地系統(tǒng)對總氮的去除率為37.4%～75.1%，平均去除率為57.3%，對總磷的去除率為62.0%～98.4%，平均去除率為76.3%。實踐證明濕地生態(tài)修復技術(shù)效果明顯，在河流治理過程中凸顯了優(yōu)勢。

1.3近河道端的生態(tài)丁型潛壩攔截技術(shù)

湘江流域各類水庫、堤壩眾多，采用生態(tài)丁型潛壩技術(shù)可與生態(tài)浮床、人工濕地很好地結(jié)合起來。其主要設(shè)置在河道支浜承納污水的端頭。該技術(shù)是在不影響河流泄洪等功能需求的情況下，通過河底丁型潛壩的設(shè)置，改變河流底部地形，河水通過壩體與浮床間空隙進行流動時，影響水流方向中污染物的擴散和遷移路徑，增加污染物在丁型潛壩前的水力停留時間，利用丁型潛壩沸石基質(zhì)的吸附作用、離子交換作用等對污染物進行去除。同時，河底生境條件的改變，促進了實施區(qū)域水體內(nèi)微生物的增殖，提升了微生物的降解作用，能夠持續(xù)去除污染物；浮床植物根系又促進了壩體范圍內(nèi)微生物的繁衍，植物生長過程中還吸收部分氮、磷等污染物，可持續(xù)攔截與凈化河流外源污染。該技術(shù)在湘江流域治理中處于試驗階段，且已取得階段性成果。

1.4 前置庫技術(shù)

前置庫技術(shù)是利用水庫的蓄水功能，將污水截留在水庫中，經(jīng)物理、生物作用強化凈化后，排入所要保護水體。前置庫這種因地制宜的水污染治理措施，對控制面源污染，減少湖泊外源有機污染負荷，特別是去除入湖地表徑流中的氮磷安全有效，在面源污染治理中發(fā)揮了巨大的作用。

湘江流域結(jié)合現(xiàn)有各級水庫，建設(shè)和改造了面積近12km2前置庫，容積達3000萬～4600萬m3的大型前置庫。通過近幾年的運行，這些前置庫充分發(fā)揮其物理、生物、化學的綜合作用，延長流水在前置庫區(qū)的滯留時間，降低流速，均化流場，使入流水在前置庫區(qū)得到凈化，大量的泥沙及營養(yǎng)鹽截留在前置庫區(qū)，從而使進入主庫的營養(yǎng)鹽含量大幅度降低，抑制主庫中藻類的過度繁殖，起到防治或減緩于橋水庫富營養(yǎng)化的作用。湘江工程實施后水質(zhì)和景觀得到明顯改善，污染負荷得到有效削減，無降雨和小降雨輸入期間，TN、TP、SS 的平均去除率分別達到65.1%、45.3%、62.9%；強降雨時，降雨污染物去除率分別為70.5%、84.6%、90.9%。

1.5緩沖帶等其他攔截技術(shù)

緩沖帶是一類水土保持和面源污染控制的生物治理措施的總稱，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)村面源污染物的過程阻斷、坡地水土流失控制和河（溝）道穩(wěn)定性保護等。所謂緩沖帶或緩沖區(qū)， 就是指永久性植被區(qū)， 寬度一般為5～100m， 大多數(shù)位于水體附近， 這種緩沖區(qū)降低了潛在污染物與接納水體之間的聯(lián)系， 并且提供了一個阻止污染物輸入的生化和物理障礙帶。緩沖區(qū)的植被通常包括樹、草和濕地植物?；謴秃影渡种脖粠苡行У亟亓魜碜赞r(nóng)田的養(yǎng)分和泥沙， 地表徑流總N和總P顯著減少，從而對農(nóng)業(yè)面源污染起到良好的控制作用。湘江流域治理過程中，確定了近百個農(nóng)村面源控制帶，通過控制人為污染物排放，有效保護植被區(qū)等措施已取得了較好的效果。這種技術(shù)因面積較小，控制難度較大，多被用于水域治理的補充措施。

2現(xiàn)有生態(tài)修復技術(shù)的優(yōu)缺點及應(yīng)用前景分析

通過湘江流域生態(tài)治理來看，各種生態(tài)攔截技術(shù)均能有效攔截面源污染物，在農(nóng)業(yè)面源污染控制中發(fā)揮了重要的作用，但是各種技術(shù)的應(yīng)用也都存在其局限性。生態(tài)攔截溝渠技術(shù)不需要額外占用土地、投資少、已在湘江流域大面積推廣應(yīng)用。但在實際應(yīng)用中生態(tài)溝渠對氮磷的攔截效果時空變異較大，如何高效配置溝渠植物及吸附基質(zhì)的作用，尤其暴雨徑流突然增大時的作用，還需深入研究。

在湘江水域治理過程中濕地技術(shù)處理效果較為穩(wěn)定，操作簡單且維護運行費用較低。需注意的是，濕地植物處置易出現(xiàn)二次污染問題，且冬季受低溫的影響處理效率低，容易產(chǎn)生淤積情況。湖南可充分發(fā)揮稻田濕地環(huán)境，對農(nóng)田徑流以及農(nóng)村低污染水進行有效攔截凈化，實現(xiàn)生產(chǎn)與環(huán)境的雙贏。前置庫技術(shù)存在著植被二次污染防治、不同季節(jié)水生植被交替和前置庫淤積等問題。生態(tài)丁型潛壩攔截技術(shù)具備一次投資，基本零維護、處理效率高等特點，可有效攔截陸源污染物在河流中的擴散，適用于承接生活污水及地表徑流的重污染農(nóng)村河道。

總結(jié)

本文結(jié)合湘江水域治理，就不同生態(tài)治理技術(shù)加以分析。實踐證明，濕地技術(shù)是較為成熟且應(yīng)用效果顯著的處理技術(shù)。以濕地技術(shù)為主，結(jié)合攔截溝渠、生態(tài)丁型潛壩、前置庫、緩沖帶等多種技術(shù)，對于恢復河流生態(tài)系統(tǒng)有著良好的效果。這樣能克服單一技術(shù)的局限性。同時，流域治理還應(yīng)從源頭入手，采取多種方法通過點、面源污染控制提升河流水質(zhì)。endprint