河流污染治理與生態(tài)恢復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展

李云飛

摘 要：河流與人類(lèi)社會(huì)和生活有緊密的聯(lián)系，為人類(lèi)提供寶貴的自然資源。從世界范圍來(lái)看，城市化給河流健康帶來(lái)了大量負(fù)擔(dān)。在人口密集的城市，河流污染問(wèn)題更為突出、嚴(yán)重，最關(guān)鍵的影響因素是流域內(nèi)的人口數(shù)量和社會(huì)發(fā)展水平。我國(guó)自改革開(kāi)放以來(lái)，雖然經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，但環(huán)保基礎(chǔ)設(shè)施投資的欠賬較多，河流污染形勢(shì)嚴(yán)峻。基于此，本文主要對(duì)河流污染治理與生態(tài)恢復(fù)技術(shù)進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：河流污染治理；生態(tài)恢復(fù)技術(shù)

1、前言

河流是水循環(huán)中重要的一環(huán)，河流系統(tǒng)是自然界最重要的生態(tài)系統(tǒng)之一。人類(lèi)不僅依傍河流而生，而且利用和開(kāi)發(fā)河流，謀求社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。水體污染、斷流與生態(tài)破壞是我國(guó)河流面臨的主要環(huán)境問(wèn)題。隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、城市擴(kuò)張和人民生活水平的提高，水資源的需求量也越來(lái)越大，對(duì)河流的水質(zhì)要求也越來(lái)越高，因此河流污染治理和生態(tài)恢復(fù)迫在眉睫。

2、河流治理與修復(fù)簡(jiǎn)介

河流源頭治理包括雨水徑流污染控制、農(nóng)業(yè)面源污染控制、點(diǎn)源污染控制（如納管截污、提高污水排放標(biāo)準(zhǔn)）、尾水深度凈化等技術(shù)與管理模式，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)此已有較多的總結(jié)。首選的源頭治理其主要對(duì)象主要是點(diǎn)源、面源或者內(nèi)源的治理。美國(guó)依據(jù)每日最大排放量規(guī)范開(kāi)展污染源識(shí)別與排放源控制。當(dāng)污染點(diǎn)源達(dá)到BPT（BestPracticalTechnology）或BAT（BestAvailableTechnology）的排放許可證要求后，如果河流水質(zhì)依然無(wú)法達(dá)標(biāo)，那么將依據(jù)TMDL規(guī)范和基于受納水體水質(zhì)達(dá)標(biāo)的排放限值（WQBEL）發(fā)放排污許可證，繼續(xù)進(jìn)行點(diǎn)源面源污染負(fù)荷削減任務(wù)的分解，并將各種措施和計(jì)劃認(rèn)真執(zhí)行，才能讓受納水體最終達(dá)標(biāo)。

以美國(guó)加州的Malibu河為例，其營(yíng)養(yǎng)鹽TMDL的嚴(yán)格要求致使排水單位需將出水經(jīng)過(guò)RO處理，方能滿(mǎn)足TMDL對(duì)硝酸鹽控制的需求。因此，我國(guó)可借鑒TMDL體系，按照一河一策的原則，從實(shí)際情況出發(fā)，有望實(shí)現(xiàn)達(dá)到治理目標(biāo)前提下整體資源投入的最小化。末端治理屬于被動(dòng)的應(yīng)對(duì)措施，因?yàn)槲廴疚锱欧胖了w環(huán)境后，呈現(xiàn)濃度低、水量大、施工難度大等特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)上并非最佳方案。但在河流流域內(nèi)人口、產(chǎn)業(yè)等因素在短期內(nèi)難以做出重大調(diào)整，面源污染難以有效控制的背景下，可通過(guò)強(qiáng)化河流的自?xún)裟芰蛘呷斯?qiáng)化河流中水污染物的去除能力來(lái)改善河流水質(zhì)。人工強(qiáng)化的在線(xiàn)、離線(xiàn)的河流治理模式是目前研究人員和工程人員關(guān)注的主要手段，在我國(guó)現(xiàn)階段具有較高的實(shí)用價(jià)值和可操作性。河流末端水質(zhì)改善技術(shù)在跨境、跨界斷面具有更為迫切的需求。

3、河流生態(tài)修復(fù)理論

河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)的主要理論基礎(chǔ)是20世紀(jì)50年代德國(guó)創(chuàng)立的“近自然河道治理工程學(xué)”，工程設(shè)計(jì)理念中吸收生態(tài)學(xué)的原理和知識(shí)，改變傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)理念和技術(shù)方法，使河流的整治要符合植物化和生命化的原理。在修復(fù)目標(biāo)上，強(qiáng)調(diào)河流自然的健康狀態(tài)；在修復(fù)方法上，強(qiáng)調(diào)人為控制和河流的自我設(shè)計(jì)相結(jié)合。河流生態(tài)恢復(fù)應(yīng)遵循的原則：

3.1以生態(tài)學(xué)原理為指導(dǎo)

按照河流自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及健康運(yùn)轉(zhuǎn)需求，對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的原有結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行恢復(fù)和保護(hù)，創(chuàng)造自然、協(xié)調(diào)的人類(lèi)生存環(huán)境。

3.2因地制宜

河流的地理位置、水文氣候自然條件有較大差異，河流的污染原因和人類(lèi)活動(dòng)的影響也不盡相同，不同地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差別也有較大。因此，河流生態(tài)修復(fù)必須堅(jiān)持因地制宜的原則，根據(jù)本地區(qū)和本流域的具體情況和特點(diǎn)，制定合乎流域自然地理?xiàng)l件、適應(yīng)流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要、符合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)承受能力的修復(fù)方案和措施。

3.3景觀(guān)異質(zhì)性原則

選擇合適的尺度，合理配置景觀(guān)格局，提高景觀(guān)空間異質(zhì)性，有利于增強(qiáng)生物多樣性，有利于生態(tài)修復(fù)。

3.4親水性原則

按照景觀(guān)生態(tài)學(xué)原理，增加景觀(guān)異質(zhì)性，保留原河道的自然線(xiàn)形，運(yùn)用植物以及其他自然材料構(gòu)造河流景觀(guān)，增強(qiáng)河流親水性，為人類(lèi)提供生息休養(yǎng)的空間，帶給人們美好的享受。

3.5工程措施和非工程措施并舉

河流生態(tài)修復(fù)在注重工程措施的同時(shí)，如果能加強(qiáng)管理，充分利用宣傳教育、法律法規(guī)、經(jīng)濟(jì)杠桿等非工程措施的積極作用，往往達(dá)到事半功倍，標(biāo)本兼治的效果。

3.6系統(tǒng)規(guī)劃和綜合治理

河流生態(tài)修復(fù)是一個(gè)復(fù)雜的工程，周期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)大、投資高，要從流域系統(tǒng)出發(fā)進(jìn)行整體分析，兼顧自然環(huán)境和社會(huì)發(fā)展等各個(gè)方面，將河流修復(fù)與防洪、城市用水等結(jié)合起來(lái)，優(yōu)化整治，突出整體利益。

4、河流生態(tài)恢復(fù)的主要技術(shù)

4.1微生物強(qiáng)化方法

微生物強(qiáng)化方法又稱(chēng)投菌法，主要是利用微生物的降解作用降解水體中的污染物，當(dāng)水體污染嚴(yán)重而又缺乏有效微生物作用時(shí)，投加微生物可以促進(jìn)有機(jī)污染物降解。

4.2植物凈化方法

植物凈化方法的核心是將植物種植到水面上，利用植物的生長(zhǎng)從污染水體中吸收大量污染物（主要是氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素），從而凈化水體。

4.3生物過(guò)濾方法

生物過(guò)濾方法又稱(chēng)滲流生物膜技術(shù)，是指利用河流中的水生植物、沙石和沉積物表面生長(zhǎng)的生物膜降解凈化河流有機(jī)污染物，其生物膜主要由藻類(lèi)、細(xì)菌、原生動(dòng)物等組成，稱(chēng)為周叢生物。可以用卵石等作填料在河灘或者河岸構(gòu)筑滲流生物膜凈化床，強(qiáng)化去除有機(jī)污染物的作用。滲流生物膜凈化床因填料材料和粒徑的不同，除了生物降解有機(jī)物外，還可能產(chǎn)生物理吸附、沉降、過(guò)濾等作用，去除懸浮物和氮、磷、重金屬等。

4.4除藻技術(shù)

除藻技術(shù)主要有利用病毒控制藻類(lèi)生長(zhǎng)的技術(shù)、利用有益微生物去除絲狀藍(lán)綠藻技術(shù)和超聲波藍(lán)綠藻去除技術(shù)：

（1）利用病毒控制藻類(lèi)生長(zhǎng)的技術(shù)。目前已有專(zhuān)家分離出侵噬藍(lán)藻的病毒（稱(chēng)為藍(lán)藻噬菌體），實(shí)驗(yàn)證明，藍(lán)藻接種該病毒后，藻體數(shù)量明顯降低，藻類(lèi)生長(zhǎng)受到抑制。

（2）利用有益微生物去除絲狀藍(lán)綠藻技術(shù)，是利用生物過(guò)濾器內(nèi)填充的大量有益微生物去除藻類(lèi)，當(dāng)污水流經(jīng)該過(guò)濾器時(shí)有益微生物能捕食和分解絲狀藍(lán)綠藻，從而可達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。

（3）超聲波藍(lán)綠藻去除技術(shù)，是指利用超聲波輻射破壞藻類(lèi)液胞，從而使它們沉入湖底，進(jìn)而被細(xì)菌分解。

4.5自然型河流構(gòu)建技術(shù)

構(gòu)建自然型河流，是指通過(guò)河流生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)，恢復(fù)提高河流的自?xún)裟芰ΑＷ匀恍秃恿鳂?gòu)建技術(shù)主要包括生物和物理兩部分：

（1）生物部分。自然型河流構(gòu)建技術(shù)中應(yīng)用的生物主要是水生植物和動(dòng)物。利用水生植物凈化河水的原理是利用水生植物吸收水中的氮、磷，有些水生植物如鳳眼蓮、滿(mǎn)江紅等能較高濃度地富集重金屬離子，蘆葦則能抑制藻類(lèi)生長(zhǎng)。此外，水生植物還能通過(guò)減緩水流流速促進(jìn)顆粒物的沉降。利用植物凈化水體與自然條件下植物發(fā)揮凈化河水的作用有不同之處：首先大部分水生植物在冬季枯萎死亡，凈化能力會(huì)下降；其次植物收獲后有處理處置的問(wèn)題，若處置不當(dāng)，會(huì)造成二次污染。

（2）物理部分。包括自然型河道物理結(jié)構(gòu)和生態(tài)護(hù)岸物理結(jié)構(gòu)。自然型河道物理結(jié)構(gòu)建設(shè)的思路是還河流以空間，構(gòu)造復(fù)雜多變的河床、河灘結(jié)構(gòu)；富于變化的河流物理環(huán)境有利于形成復(fù)雜的河流動(dòng)植物群落，保持河流水生生物多樣性。目前，生態(tài)護(hù)岸常采用蛇籠護(hù)岸、土工材料固土種植基、植被型生態(tài)混凝土等幾種結(jié)構(gòu)，它們共同的特點(diǎn)是采用有較高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的材料進(jìn)行護(hù)堤或護(hù)岸。這些材料通常做成網(wǎng)狀或者格柵狀，其間填充有可供植物生長(zhǎng)的介質(zhì)，利用材料和植物根系的共同作用固化河堤或者河岸的泥土。生態(tài)護(hù)岸在達(dá)到一定強(qiáng)度河岸防護(hù)的基礎(chǔ)上，有利于實(shí)現(xiàn)河水與河岸的物質(zhì)交換，有助于形成完整的河流生態(tài)系統(tǒng)，削減河流面源污染。

5、結(jié)語(yǔ)

改善河道水環(huán)境，解決河道污染問(wèn)題，除了進(jìn)行污染源控制，水生態(tài)修復(fù)技術(shù)是達(dá)到水質(zhì)改善和恢復(fù)水體原有功能的一個(gè)非常主要的手段。通過(guò)水生態(tài)修復(fù)，提供適合水生物生存的空間，建立和保護(hù)完整的水生態(tài)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)恢復(fù)和提高水體自身的凈化能力，建設(shè)生態(tài)河道是城市河流治理發(fā)展的必然趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：新疆華峰環(huán)保工程有限公司）