流域水環(huán)境污染生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究

周全波

（云南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，云南 昆明 650000）

0 引言

當(dāng)前我國工業(yè)化以及城市化水平仍在持續(xù)提高，隨之而來的便是日益惡化的生態(tài)環(huán)境，特別是流域水環(huán)境污染問題。根據(jù)我國生態(tài)環(huán)境部公布的2022 年第四季度全國地表水環(huán)境質(zhì)量狀況得知，長江、黃河、珠江、松花江等七大流域以及西北諸河、西南諸河、浙閩片河流水質(zhì)優(yōu)良（Ⅰ～Ⅲ類）斷面比例達(dá)到90.2%，同比上升3.2%，劣Ⅴ類斷面比例達(dá)到0.4%，同比下降0.5%，這說明我國近年來通過對流域水環(huán)境的有效治理，取得了顯著效果，但海河流域以及松花江流域仍存在一定程度的污染，說明我國流域水環(huán)境污染仍存在，基于流域水的動態(tài)性容易出現(xiàn)水環(huán)境污染擴(kuò)散，應(yīng)予以高度重視。我國目前判斷流域水污染程度主要是根據(jù)污染物濃度、高錳酸鹽指數(shù)以及生物需氧量等多項(xiàng)指標(biāo)綜合判定[1]，但對于流域水環(huán)境污染的修復(fù)技術(shù)仍長期依賴于化學(xué)修復(fù)技術(shù)，雖然使用一些化學(xué)藥品可以有效修復(fù)水環(huán)境污染，但一旦未處理好，容易出現(xiàn)二次污染，因此，針對流域水環(huán)境污染，探究其生態(tài)修復(fù)技術(shù)具有重要的意義。

1 流域水環(huán)境污染的危害性

流域水環(huán)境具有一定的循環(huán)性和動態(tài)性，在河流流域范圍內(nèi)出現(xiàn)的降水、徑流、蒸發(fā)以及流域儲水均在流域水環(huán)境范圍之內(nèi)，因此，流域水環(huán)境一旦出現(xiàn)污染，將會導(dǎo)致污染物傳播至大氣環(huán)境、地下水以及其他支流，出現(xiàn)動態(tài)化擴(kuò)散，從而造成較大、范圍較廣的危害，其危害性具體表現(xiàn)如下。

1.1 對人民的健康生活產(chǎn)生危害

流域水環(huán)境污染一旦發(fā)生，多種病毒、致病菌以及寄生蟲便會借助污染水體進(jìn)行傳播，導(dǎo)致一些地區(qū)出現(xiàn)傳染病。例如，1956 年日本因水污染爆發(fā)的水俁病事件，說明流域水環(huán)境污染會造成一些傳染病出現(xiàn)局部流行的態(tài)勢?，F(xiàn)階段，一些沿流域城市在標(biāo)準(zhǔn)水源的選用方面存在一定的困難，并且廣泛存在質(zhì)量性缺水的危機(jī)。以我國長江干流為例，其取水口共有500 個(gè)左右，但這些取水口容易受長江流域水環(huán)境污染形成的岸邊污染帶產(chǎn)生影響，很多城市均開始采取江心取水的方法實(shí)現(xiàn)取水，這種取水方式與原來沿岸取水相比在投資成本方面有所增加，從而對人們的生活產(chǎn)生較大的影響。

1.2 易出現(xiàn)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失

近些年來，我國一些河流流域出現(xiàn)的水污染事故比較頻繁，尤其是一些均有貨運(yùn)港口功能的地區(qū)更易出現(xiàn)流域水環(huán)境污染問題，例如，2018 年11 月4 日附件泉港發(fā)生的碳九泄漏事故，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉ?，同時(shí)也導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失，對當(dāng)?shù)氐酿B(yǎng)殖水產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)也造成嚴(yán)重的影響。說明流域水環(huán)境污染一旦發(fā)生，會影響水產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)，同時(shí)對于污染物的處理，也會耗費(fèi)較多的人力、物力和財(cái)力，產(chǎn)生嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

1.3 對生物多樣性產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響

生物多樣性關(guān)系著自然生態(tài)鏈和生物食物鏈的完整性，一旦生物多樣性遭到破壞，則河流流域及其周邊生長的生物將會存在嚴(yán)重的生存困境[2]。以南京市為例，其下江段生產(chǎn)的刀魚以及鰣魚相較于20 世紀(jì)70 年代已經(jīng)驟減80%以上。其干流的四大家魚的養(yǎng)殖規(guī)模已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重縮水，甚至個(gè)別污染比較嚴(yán)重的江段出現(xiàn)魚蝦絕跡的情況，這對于生物多樣性造成的影響非常嚴(yán)重，甚至是不可逆的。

1.4 造成水體功能的資源價(jià)值喪失

流域水環(huán)境污染導(dǎo)致水體功能的資源價(jià)值和實(shí)際用途受到影響，甚至造成水體功能的資源價(jià)值完全喪失，例如，水環(huán)境在旅游行業(yè)中具有文娛功能、觀賞功能，在養(yǎng)殖業(yè)中具有資源價(jià)值，在環(huán)保行業(yè)具有優(yōu)化環(huán)境的功能，一旦出現(xiàn)水環(huán)境污染，這些功能將會被嚴(yán)重削弱，甚至出現(xiàn)水體功能、資源價(jià)值喪失。

2 流域水環(huán)境污染可采用的生態(tài)修復(fù)技術(shù)

流域水環(huán)境污染造成的危害非常嚴(yán)重，并且牽涉面比較廣，需要重視流域水環(huán)境保護(hù)工作，通過對流域管理工作進(jìn)行優(yōu)化，保證流域水生態(tài)安全，同時(shí)能夠?qū)⑺h(huán)境污染造成的各類危害得以減弱。而在流域管理工作中，針對流域水環(huán)境污染開展的修復(fù)治理是核心內(nèi)容，但既往采用的修復(fù)技術(shù)一般為化學(xué)修復(fù)方法，容易造成水體二次污染，隨著生態(tài)理念在環(huán)境治理方面不斷盛行，生態(tài)修復(fù)技術(shù)越來越被重視，并在流域水環(huán)境污染修復(fù)治理中得到推廣應(yīng)用，出現(xiàn)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)種類也非常多，現(xiàn)對當(dāng)前主流的一些生態(tài)修復(fù)技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行研究。

2.1 微生物處理修復(fù)技術(shù)

微生物處理修復(fù)技術(shù)主要是在發(fā)生污染的水體之中加入微生物，從而借助微生物降低水體有機(jī)污染物的總體含量，同時(shí)對水體富營養(yǎng)化問題得以削弱或是消除。該技術(shù)在流域水環(huán)境污染之中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)還需要做好厭氧處理、好氧處理以及混合處理等技術(shù)工藝[3]。采用該技術(shù)對流域水環(huán)境污染進(jìn)行修復(fù)處理，不僅可以將水體中出現(xiàn)的有機(jī)污染物得到降解，使泥沙沉積量得以減少，而且還能夠使水體的自凈、納污能力得以增強(qiáng)，從而使流域水生態(tài)系統(tǒng)更加趨于穩(wěn)定。處理人員在開展流域水環(huán)境污染治理時(shí)，必須對微生物處理修復(fù)技術(shù)進(jìn)行合理使用，應(yīng)依照水體受污染的實(shí)際情況和范圍對微生物的數(shù)量以及種類進(jìn)行確定。如果水體污染非常嚴(yán)重的情況下，還可采取生物強(qiáng)化技術(shù)。例如，上海市城區(qū)河道水體污染處理時(shí)，便是采用了人工水草聯(lián)合掛膜填料的方法處理局部嚴(yán)重的水體污染，實(shí)現(xiàn)了水體污染的強(qiáng)化處理，相關(guān)檢驗(yàn)部門還對該強(qiáng)化處理方法進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)調(diào)研，調(diào)研時(shí)間長達(dá)43d，調(diào)查得出該強(qiáng)化處理技術(shù)應(yīng)用前后污染物處理效果顯著，如表1 所示。

表1 上海市城區(qū)河道水體重度污染采取強(qiáng)化處理技術(shù)的實(shí)施效果

從表1 可知，各污染物進(jìn)出水含量差異明顯，說明微生物加強(qiáng)處理技術(shù)的實(shí)施效果良好，從硫化物以及Fe2+兩項(xiàng)指標(biāo)可以看出，該處理技術(shù)的穩(wěn)定性良好。

2.2 人工增氧修復(fù)技術(shù)

人工增氧修復(fù)技術(shù)的方法比較多，其中比較常用的為人工曝氣增氧修復(fù)技術(shù)，該技術(shù)主要是將曝氣設(shè)備安裝于受污染的河道之中，使外部空氣或者是氧氣向河道內(nèi)引入，從而使水體溶解氧含量得以增加。水體一旦受到污染，其耗氧速率要比水體自然復(fù)氧速率高，從而導(dǎo)致水體溶解氧的整體含量出現(xiàn)降低，同時(shí)會造成好氧生物的總體數(shù)量出現(xiàn)減少，進(jìn)而造成水體自凈能力降低，流域水生態(tài)系統(tǒng)將會受到破壞。曝氣所形成的氣泡將會大于表面積，且會產(chǎn)生較多的自由基，有助于水體氧化能力和降解能力提升[4]。該技術(shù)可有效提升水體好氧微生物對有機(jī)物降解能力，使有機(jī)物降解速度加快。該技術(shù)主要應(yīng)用于黑臭水體的修復(fù)治理，將曝氣裝置放在底泥之中并通氧，可以使底泥中磷的釋放速度減緩，從而使黑臭水體中的污染物得以消除，使河道水質(zhì)得以改善。例如，宿遷市馬陵河在治理黑臭水體時(shí)便是采取了人工曝氣增氧技術(shù)聯(lián)合截污的方式實(shí)現(xiàn)的，通過這種方式治理馬陵河的黑臭水體，取得了良好的成效。

2.3 水體自凈化修復(fù)技術(shù)

水體自凈化修復(fù)技術(shù)主要是對流域水環(huán)境所具備的自然功能予以強(qiáng)化，其技術(shù)核心在于生物控制法，例如，可以種植一些沉水植物、挺水植物以及浮葉等，通過增加流域范圍內(nèi)的水生植物數(shù)量，通過植物所形成的光合作用，也能夠提升水體的氧氣含量，從而使流域水環(huán)境得以改善。工作人員在流域的淺水區(qū)防止適量的水下草皮，并且在深水區(qū)域范圍內(nèi)設(shè)置水下森林，從而美化流域環(huán)境，提升水體自凈能力。該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢如下：首先，沉水植物可以借助自身的根系對底泥污染物進(jìn)行吸收，使流域范圍內(nèi)底泥張子紅含有的磷、氮等污染物擴(kuò)散得以有效控制，同時(shí)也能夠使水體出現(xiàn)的硝化與反硝化速度得以提升，從而使水體之中的磷、氮元素的總體含量得以減少，使水體富營養(yǎng)化的情況得以控制或消除[5]。其次，可以使懸浮物沉降概率增加，使流域底部出現(xiàn)的一些物質(zhì)懸浮得到有效控制。再次，可使光合作用的發(fā)揮得到增強(qiáng)，使水體之中的溶解氧總含量增加，從而促使水體之中的重金屬物質(zhì)以及營養(yǎng)物質(zhì)加快沉積。最后，有利于刺激化學(xué)反應(yīng)形成，例如，沉水植物發(fā)育時(shí)會形成酚類化合物，其能夠?qū)υ孱惿L產(chǎn)生抑制作用，從而可以使流域水生態(tài)平衡得以維護(hù)。

2.4 水環(huán)境植物修復(fù)技術(shù)

水環(huán)境植物修復(fù)技術(shù)所使用的水環(huán)境植物主要包括挺水植物和沉水植物，其作用正如水體自凈化修復(fù)技術(shù)中所講，借助植物光合作用提升水體氧氣含量。

挺水植物屬于水體修復(fù)植物，其能夠形成阻力使風(fēng)浪影響降低，避免懸浮物發(fā)生沉降。挺水植物是通過同其共同生長的生物群落發(fā)揮的凈化作用使水體水質(zhì)得以凈化的，并且挺水植物具有較發(fā)達(dá)的根系，可有效吸收深層土壤養(yǎng)分，使底泥污染物整體含量降低，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化。例如，江蘇金湖將荷花視為“生態(tài)之花”，并因大面積種植荷花而被稱為“荷都”，利用荷花凈化水體的作用使當(dāng)?shù)氐乃w污染得以減少。荷花這種挺水植物之所以可以凈化水體，是因?yàn)槠淠軌蛴行麥p氨氮。但對挺水植物進(jìn)行利用時(shí)，還需要定期對其收割，尤其是一些已經(jīng)死亡的植物，若沉積水底或者是在水面漂浮，將會導(dǎo)致水體溶解氧的含量出現(xiàn)降低，從而造成水生生物缺氧死亡，并且厭氧分解會形成惡臭的H2S，從而引發(fā)水體二次污染。

沉水植物與挺水植物的功能大體相同，也是吸收水體之中的磷、氮等營養(yǎng)物質(zhì)，使水體富營養(yǎng)化得以抑制，常見的沉水植物包括馬來眼子菜、金魚藻等。同時(shí)，沉水植物可減少水體泥沙懸浮物，提升水體的透明效果。例如，我國養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)未來能夠凈化水質(zhì)，改善魚的生存環(huán)境，在水下大面積使用了金魚藻，通過專業(yè)機(jī)構(gòu)檢測，金魚藻使用后可以有效降低水體中BOD5以及COD 的含量。由此可見，水環(huán)境植物修復(fù)技術(shù)可以有效重建水體生態(tài)系統(tǒng)，改善水環(huán)境，對于修復(fù)流域水環(huán)境污染發(fā)揮重要作用。

2.5 原位修復(fù)和異位修復(fù)技術(shù)

水底出現(xiàn)的污泥屬于水體污染的一種內(nèi)源性污染物，污泥對流域水質(zhì)改善以及水體生態(tài)修復(fù)能夠產(chǎn)生一定的不良影響，且容易對水生態(tài)建設(shè)產(chǎn)生威脅。原位修復(fù)技術(shù)一般是指將一些物理、化學(xué)特性和生物活性物質(zhì)加入水體中，使水體中有害物質(zhì)的濃度得以降低，為水生生物的生長環(huán)境創(chuàng)造條件。例如，工作人員完成流域清淤工作之后，可以使用適量的水質(zhì)改良劑將水體中出現(xiàn)的有害物質(zhì)含量降低，使水生生物的生存環(huán)境得以改善，使水生系統(tǒng)保持穩(wěn)定；異位修復(fù)技術(shù)則是采用絞吸、泵吸等方式將水下污泥進(jìn)行清理，實(shí)現(xiàn)清淤排干的效果。

2.6 復(fù)合微生物菌分解技術(shù)

復(fù)合微生物菌是一種生物工業(yè)實(shí)際，是由多種微生物復(fù)合而成，這些微生物的功能和類型各有不同，一般包含放線菌、光合微生物等。將復(fù)合微生物菌投放到水體之中，可在短期內(nèi)形成優(yōu)勢菌種集群，并且可以實(shí)現(xiàn)快速繁殖，能夠?qū)ο掠嗡w出現(xiàn)的營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行分解或通話，從而將水體之中出現(xiàn)的BOD5和COD 含量得以抑制，這種分解技術(shù)投入成本相對較低，對水體凈化作用也非常明顯。例如，青島高新區(qū)祥茂河以及葫蘆巷水系的水質(zhì)比較差，存在嚴(yán)重的富營養(yǎng)化，氨氮、COD、總磷等水質(zhì)指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)。在對水環(huán)境污染進(jìn)行治理時(shí)，采用了微生物靶標(biāo)強(qiáng)化污染物分解技術(shù)，使用快艇在全流域均勻的投加復(fù)合微生物菌劑，實(shí)現(xiàn)了生物靶標(biāo)修復(fù)，使水體污染物濃度降低，提升了水體環(huán)境質(zhì)量。

3 結(jié)語

綜上所述，生態(tài)修復(fù)技術(shù)的種類比較多，對于流域水環(huán)境污染的修復(fù)治理具有良好的效果，并且每一種生態(tài)修復(fù)技術(shù)均具有各自的優(yōu)勢，使流域水環(huán)境治理工作人員有較多的選擇，因此，相關(guān)工作人員在開展水環(huán)境修復(fù)治理工作時(shí)，可以結(jié)合實(shí)際流域水環(huán)境污染情況，合理選擇生態(tài)修復(fù)技術(shù)，從而提升修復(fù)效果。