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1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 污染河流修复的可行技术路线的认识 河流是水文循环中最重要的环节, 河流系统是自然界最重要的生态系统之 一。人类不但依傍河流而生 , 而且利用和开发河流 , 谋求社会经济的发展。 在远 古时代 , 人类对河流的利用仅为简单的农业灌溉和日常生活取水, 河流系统的 许多功能尚未被人类认识、开发和利用 , 人类与河流基本和谐相处。随着生产 力的发展 , 人类开始采用工程方法控制河流, 修筑了水库、堤防等与防洪相关 的工程 , 另外还有防洪、发电等工程措施。现阶段人类对河流的改造能力已大 大增强。 随着人类经济、 社会的发展 , 对河流的索
2、取不断增加 , 不合理的开发利用 和污染更使人类赖以生存的生命之河屡遭劫难, 造成了当前全世界的绝大多数 河流均处于”病态”之中 , 有些甚至已”病入膏肓” , 河流当前生态系统的健康 状况正面临前所未有的考验。根据国家有关部门的统计, 中国90% 以上的城市河 流受到了不同程度的污染。 同时由于资源的不当利用和气候等因素, 部分河流的 生态环境严重退化。而河流污染主要包括点源污染和非点源污染。对于点源污染 , 采用物化、 生物及其相关组合技术方法, 当前已能较为有效的控制 ; 对于非点源 污染, 由于土地利用方式的多样性, 加之农业非点源污染控制的难度, 非点源 在一定范围内仍将长期存在并处
3、于主导地位。因此, 如何对受损河流生态系统进 行修复 , 使河流重新回到健康状态已经成为人类亟待解决的环境问题之一。 1 河流生态系统修复的含义 严格来说 , 修复包括恢复 ( Restoration)、 重建( Reconstuction)等几个 方面的含义。恢复是指受损状态恢复到未被损害前的完美状态的行为, 即包括回 到起始状态又包括完美和健康的含义; 重建是将生态系统的现有状态进行改进, 结果是增加人类所需要的特点, 使生态系统进一步远离它的起始状态。 河流生态 修复。是在遵循自然规律的前提下, 控制待修复生态系统的演替方向和演替过程, 把退化的生态系统恢复或重建到既能够最大限度地为人类
4、所利用, 又保持了系 统的必要功能 , 并使系统达到自维持的状态。 一般没有必要也难以将河流修复至 完全自然的状态 , 而是根据经济技术条件修复至人类所需要的合适状态。 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 人类对河道的治理在经历了工程治理、自然改造阶段后 , 逐渐发展到生态 修复阶段。 20 世纪80 年代以后 , 河流生态修复成为国际上的热点。欧洲、美 国、 日本等国家 , 河流生态修复的相关研究与实践开展得较多, 修复技术已相 对比较成熟。自20 世纪90 年代末, 中国进入河流综合治理和生态修复阶段, 相 继开展了河流的修复工作。 2 河流生态修复理念及目标
5、2.1 河流生态修复的理念 河流生态修复是指利用生态系统原理, 采取各种方法修复受损伤的水体生 态系统的生物群体及结构, 重建健康的水生生态系统, 修复和强化水体生态系 统的主要功能 , 并能使生态系统实现整体协调、自我维持、 自我演替的良性循 环。 2.2河流生态修复目标 ( 1) 防洪和恢复健康的水循环系统 河流生态修复同传统河流治理一样, 首先是防御洪水 , 保护居民的生命财 产, 同时还要确保生态系统和让水循环处于健康状态, 尽量处理好洪水期的防 洪和平时的河流生态系统、景观、 亲水性的关系。 也就是说 , 没有必要用同一 尺度保护城市、道路、 农地和森林等 , 洪水时无须刻意考虑河流
6、生态系统和亲 水性, 平时也没有必要考虑防洪问题。 ( 2) 提高河流自净能力保护水质 河流生态修复的最终目的是经过健康的河流生态系统提高河流水体的质 量。 但提高河流水质必须从流域尺度出发, 一般需要经过防止面源污染, 建设完 善的下水道、污水处理场和植被缓冲带 , 提高河流的自净能力这 3 个阶段才能 够实现。要提高河流的自净能力 , 保持河流形态的多样化和丰富的水生生物是很 重要的。 ( 3) 使河流具有一定的侵蚀搬运堆积作用 在满足一定防洪标准的同时, 留给河流一定的侵蚀搬运堆积等自然作 用的空间 , 是河流生态修复的重要课题。 因为只有经过河流自身的运动, 河流才 资料内容仅供您学习
7、参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 能自然演变为具有蛇行、浅滩和深潭、周期淹没等多样性的河流形态。河流形 态的多样性 , 意味着生息地和生态系统的多样性和形成美丽的天然河流景观。留 给河流多少侵蚀搬运堆积的自然作用空间, 主要取决于保护土地不被洪水 淹没的程度、冒洪水风险程度、设计修复目标的自然化程度这3 个因素。 ( 4) 重建河流景观 水体是河流景观最重要的构成要素, 当前, 河流景观的重要性已引起水利 学家的重视。河流的生态修复除了生态效益之外, 还有视觉和心理上的景观效益, 单方面强调河流的生态功能是不充分的。在河流生态修复设计中 , 必须考虑景观 结构的要素 , 经过对原有
8、景观要素的优化组合, 新的景观成分的引入, 调整或 构造新的河流景观格局 , 创造新的高效、和谐的近自然河流景观格局。 ( 5) 增加河流的亲水性 所谓亲水性就是经过对河流的亲身体验, 实现与河流的”对话交流”, 从 而达到保健休养的目的。 河流是动植物不可缺少的生息场所, 同时也是人类生息 休养的空间 , 河流具有解除人类各种烦恼的特殊功效。河流的亲水性不但要考虑 人类的需要 , 同时还要考虑为野生动植物提供生息空间的生态修复。 ( 6) 降低经济成本 河流生态修复由于尽量避免了没必要的过高的防洪设计标准, 采用近自然 的修复技术及材料 , 实现最终目标的时间延长等原因, 其成本要比混凝土式
9、河 道护岸等传统水利工程低廉。 3河流生态修复技术及方法 河流生态修复是在遵循自然规律的前提下, 控制待修复生态系统的演替方 向和演替过程 , 把退化的生态系统恢复或重建到既能够最大限度地为人类所利 用, 又保持了系统的必要功能 , 并使系统达到自维持的状态。 对河流的生态修复 主要包括水质改进、防洪排涝 ( 护岸) 和生态景观建设 3 方面。 3.1 水质改进 针对被人类污染的水质而提出的河流修复方法较多, 归结起来主要包括物 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 理修复、化学修复和生物修复 3 大类, 具体的技术方法有 : 3.1.1 物理修复 河道治理的物理方法
10、包括人工曝气、底泥疏浚和调水等。 ( 1) 河道曝气技术 水体供氧和耗氧失衡是引起水体发生黑臭的主要原因之一。曝气复氧被认 为是治理河道污染的一种有效措施, 能够提高水体中的溶解氧含量, 强化水体 的自净功能 , 促进水体生态系统的恢复, 当前已在工程实践中得以应用。 河道曝 气技术即人工向水体充入空气( 或纯氧 ) , 加速水体复氧过程 , 强化水体的自 然净化过程 , 去除河流中的污染物 , 从而改进河流的水质。 该技术在满足某些短 期需要和突发污染事件应急处理方面具有较好的发展前景。根据治理河道条件 ( 包括水深、流速、 河道断面形状、周边环境条件等 ) 和污染源特征 ( 如长 期污染负
11、荷、 冲击污染负荷等 ) 的不同 , 河道曝气复氧的主要方式有鼓风- 扩 散曝气增氧、水面转刷曝气增氧、射流曝气增氧和船载移动曝气增氧等。 ( 2) 底泥疏浚 底泥是河道中污染物的”汇”与”源”, 因此底泥疏浚是被广泛应用的一 种河道治理技术 , 常见的底泥疏浚主要有干床清挖、船载抓斗清挖和水力冲挖 等方式 , 目的在于较大程度地控制内源污染、增加河道槽蓄量、提高水体泄洪 和自净功能。研究结果表明: 底泥疏浚能够使水体的有机质、磷、 总悬浮物、 叶绿素 a 以及水体透明度有明显下降, 是缓解水体黑臭和富营养化的有效手段。 可是, 当前在底泥疏浚治理黑臭河道的效果问题上国内外争议颇大, 特别是疏
12、 浚能否对河道污染物具有长效的控制以及是否对底栖生境产生负面影响。另外, 大量疏浚底泥需要妥善处理, 避免造成二次污染。 3.1.2 化学修复 河流治理的化学方法主要包括强化絮凝、化学氧化和化学沉淀等。 所使用 的化学药剂主要有铁盐和铝盐等混凝剂、双氧水等氧化剂和生石灰等沉淀剂, 目的在于去除水中目标污染物( 悬浮物、 溶解态磷和氮等 ) , 提高水体透明度。 可是, 以上所采用的化学药剂是否会改变生境, 并造成对生物生长的影响等都 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 需进一步研究。 强化絮凝技术是在一级处理工艺基础上, 经过投加化学絮凝剂 , 强化去除 水中各种胶
13、体物质及细小的悬浮物质, 能够在短时间内以较少的投资和较低运 行费用而大幅度消减污染负荷, 使污染河道得到有效治理。 总之, 应用于河流治理的物理方法和化学方法一般不受气候条件影响, 处 理效果较明显和稳定, 但往往治标不治本且治理费用高昂, 同时易对环境产生 二次污染 , 因此难以长期持续应用。 3.1.3 生物修复 生物修复是指利用生物的生命代谢活动来减少受污染环境中的有毒有害物 质浓度或使其无害化, 从而使受污染环境能够部分或完全恢复到原初状态的过 程。它利用生物对环境污染物的吸收、代谢及降解等功能 , 对环境中污染物的 降解起催化作用 , 加速去除环境中的污染物。 在大多数环境中 ,
14、存在着许多土著微 生物进行的自然净化过程, 可是, 由于溶解氧或其它营养盐的缺乏, 以及环境 毒性物质等会对微生物的生长产生抑制。为了加快有机物的分解 , 常常采取一些 强化措施 , 如增加 N 、 P等营养盐和微量营养物质、接种高效微生物等手段 , 强 化和提高微生物活性及分解能力, 这一技术就是生物修复技术。 ( 1) 微生物强化净化 用于河流水体治理的微生物修复主要有三类: 一是直接向污染河道水体投 加经过培养筛选的一种或多种微生物菌种; 二是向污染河道水体投加微生物促 生剂( 营养物质 ) , 促进”土著”微生物的生长; 三是生物膜技术。 生物强化技术实际上是外源微生物投放技术, 已广
15、泛应用于水产养殖、农 业等领域 , 向水体中添加一定量的微生物制剂, 能够加速水体中污染物降解, 增强水体的自净功能。 生物膜技术是指使微生物群体附着于某些载体的表面上呈膜状, 经过与污 水接触 , 生物膜上的微生物摄取污水中的有机物作为营养吸收并加以同化, 从 而使污水得到净化。 综合国内外的具体工程实例来看, 生物膜技术在中小河流净 化方面具有净化效果好、便于管理等优点。针对中国当前环保设施建设资金短 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 缺、 技术落后 , 废水处理率低 , 大部分城市地区的污废水还是由散流、漫流、 渗入或汇入周围水体的现状, 生物膜技术在中国中
16、小河流黑臭的综合整治中具 有广阔的应用前景。 ( 2) 水生植物净化 水生植物净化法是利用水生植物的自然净化原理达到净化污水降低污染负 荷之目的。利用水生植物来净化水质就是利用其具有的消化吸收污染物质、承 受一定的环境胁迫的能力来实现的, 而水生植物有着其自身的承受极限, 水质 过度恶化超过极限则水生植物不能生存, 因此如果污染河流水质条件极为恶劣, 在选择植物种类时要进行一定的预培养试验, 一般大型水生植物分为挺水植物、 沉水植物、漂浮植物和浮叶植物 , 其中水葫芦、香蒲、 水芹菜、大薸、 水 葱和薸草等水生植物对河道黑臭具有明显的净化作用。以水生植物为主要操纵对 象的修复技术 , 当前应用比较多的主要是生态浮床或生态浮岛、人工湿地和水 生植物氧化塘等。 人工湿地进行污水净化的研究始于20 世纪70年代末。在人工湿地技术的应 用中, 其选择使用的水生植物的耐污和净化性能是这一技术能否正常发挥污染 治理效能的关键所在。其净化原理主要为: 接触沉淀作用、水生植物的根部对 氮、磷的吸收作用、 土壤的脱氮作用和土壤中的矿物质的吸附与离子交换作用。 另外, 还有一些
