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1、试论河流生物生态修复的基本概念及其内涵和外延的应用崔树彬 刘俊勇 陈军 朱秋菊（珠江水利科学研究院河流生态室 广州 510611）摘要：本文对生物-生态修复的概念及其内涵和外延进行了有益的区分和探究，对不同工程技术的使用场合和应用现状进行了分析和归类。通过实例，简要介绍了不同受勋水体的修复技术及其成效，以及技术特点和应用前景等。关键词：生物 生态 修复技术 内涵 外延 应用1 概念、定义及要紧特点何谓“生物-生态修复”，它的内涵和外延应该如何确定，以及不同技术措施的作用、成效和联系如何，等等。回答这些问题对推进和实施河流生物-生态修复工作具有重要意义。1.1 河流生物修复生物系指有生命的物体。
2、一样指动物、植物和微生物。有时专指微生物，如生物制剂、生物制品等等。污水生物处理和河流生物修复中的“生物”，一样专指“微生物”，不包括“植物”和“动物”。广义的生物修复也包括“动物”和“植物”修复。生物修复是指利用微生物的生命代谢活动减少存于环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害化，使污染了的环境能部分或完全复原到原始状态的过程。它包括：污染土壤的生物修复；污染河流的生物修复；污染湖泊的生物修复；污染地下水的生物修复；污染海洋的生物修复；污染大气的生物修复；固体废物污染的生物修复等。河流生物修复是指用微生物或微生物菌群来降解河流水体中的有机物或有毒有害物质，如COD、BOD5、有机氮或氨氮、石
3、油类、挥发酚等，或使这类物质变成无毒的、无害的，如二氧化碳、氮气或水等，从而使河流水质得到改善，河流生态得到复原或修复。生物修复已成功应用于土壤、地下水、河道和近海洋面的污染治理。河流生物修复工程是指利用生物修复技术在河道内或河道傍侧修建或实施的旨在改善河流水质、治理河流污染的工程或非工程的技术手段。它包括：河道或水库内，以及坝、陂前的增氧曝气工程，用于改善或处理河流水质的河流傍侧工程、河流底部工程，以及直截了当向河道内投放特种、高效菌种或利用特种、高效菌种直截了当净化河流水质的工程技术等。1.2 河流生态修复生态指生物在一定自然环境下生存和进展的状态，也指生物的生理特性和生活习性。此概念下的
4、“生物”，一样不包含“微生物”。生态修复是指利用生态工程学或生态平稳、物质循环的原理和技术方法或手段，对受污染或受破坏、受胁迫环境下的生物（包括生物群体，下同）生存和进展状态的改善、改良或复原、重现。其中包含对生物生存物理、化学环境的改善和对生物生存“邻里”、食物链环境的改善等。河流生态修复措施要紧包含：工程措施。如：生态河道、生态堤岸、人工湿地和人工产卵场、越冬场、育幼场、回游通道，以及河道内增氧曝气等等；生物措施。如：植物生态修复措施，动物生态修复措施，生物增殖、放流技术等；综合措施。如：微生物修复与植物、动物修复的结合，微生物修复与生态河道、生态堤岸的结合，生态、生物修复与保育、治理措施
5、的结合，河道内生态修复与河道外湿地修复的结合，陆地水土保持、生态修复与河流生态修复的结合，等等。1.3 河流生物修复与河流生态修复的异同目标和对象不同：河流生物修复的对象是水质；目标是改善河流水生生物生存、生活和繁育、进展的水质条件。河流生态修复的对象是水生生物生存和进展的整个环境，包括水量、水质、水位、流速、水深、水温、水面宽度，涨水、落水时刻，以及产卵场、越冬场、育肥场、回游通道的修复或复原等等；目标是为水生生物或特有的生物种群提供良好的生和进展环境。所采纳的技术和手段不同：生物修复的技术核心是微生物及微生物使用和利用等。生态修复的核心技术是生态工程学和生物、生命科学等。两者的共同点和不同
6、点：生态修复能够包含生物修复，生物修复能够是生态修复的一个部分或一项要紧内容；两者的共同点或共同目标差不多上改善或改良生物的生存和进展环境。不同点是：生物修复是针对水体污染的修复，生态修复是针对水生生物及其生存环境的整体修复。关于污染严峻，并有产卵场、育幼场、越冬场或回游通道损害及破坏的河流，一样应第一采取生物修复技术复原河流水质，然后采取生态修复措施复原河流生物栖息地和回游通道等。1.4 河流生物修复工程与城镇污水处理厂的异同相同点和不同点：河流生物修复是利用微生物净化污水的特点和规律，对受污染水体（河流）进行净化处理的技术；城镇污水处理厂是利用微生物净化污水的特点和规律，对用管道收集到的社
7、区污水进行净化处理的技术。城镇污水处理厂的出水可排入河流，也可用作市政回用、冲厕、农灌等等；河流生物修复工程处理过的河水一样必须重新流入河道。两者的相同点是技术内涵完全一致，不同点是工作对象的来源和工作成果的服务对象。由于污水处理厂工程和生物修复工程所处理或针对的水源不同和处理后的水量所服务对象不同，从而导致了污水处理厂工程与河流生态修复工程在建设地点、规模、工艺流程、产品形状、表现形式等诸多方面的差别。一样情形下，都市污水处理厂的进水污染物浓度高、变化小，河流生物修复工程所针对的河水浓度相对较低、变幅专门大；在水量方面，河流生物修复工程面临的变化更大。因而，在工艺设计中，一样要求河流生物修复
8、工程具有更强的耐冲击能力和防堵塞能力等。1.5 河流生物修复与河湖污染直截了当净化和“就地生物处理”的异同除了河流生物-生态修复之外，河湖污染直截了当净化、“就地生物处理”等词语也经常被有关专家推崇和一些学者“炒作”。笔者认为：河湖污染生物修复工程技术与河湖污染生物直截了当净化工程技术、河湖污染“就地生物处理”工程技术，在内涵和外延方面没有明显的区别，事实上质差不多上利用生物处理技术就地治理河湖水质污染，其表现形式也是相互包含或完全一致的。1.6 河流生态修复与传统河流整治工程的异同河流生态修复工程的目标是：修复或复原受到污染、破坏或工程胁迫的水生生物的生存和繁育的物理、化学和水文环境，及其“
9、邻里”依存和食物链的关系。传统河流整治工程的目标是：防治洪水决堤、漫溢和确保人类社会、经济和生命财产安全；或者是保证河流的航运能力等经济功能。两者的直截了当目的和目标尽管相差甚远，但其工作的对象却完全一致，即差不多上将工程的措施作用于河流或河道。因而两者的设计和实施过程，必定会存在着诸多的不同、对立和矛盾。这种对立和矛盾必须通过目标分析和不同学科人员之间的沟通、和谐和共同努力进行解决。因为两者的最终目标差不多上为了人类自己。为此，从20世纪70年代开始，发达国家科技界和工程界针对水利工程对河流生态系统的负面阻碍，开发研究了河流生态复原的理论和技术。从而，确立了解决这种矛盾和对立的差不多方法和规
10、则。河流生态工程在德国称为“河流生态自然工程”，日本称为“多自然型建设工法”，美国称为“自然河道设计技术”。与之相应，一些发达国家在河道整治工程和堤防工程设计、施工规范中增加了河流生态建设的内容，或者颁布了专门的河流生态工程设计导则。依据这些导则和方法，河道水利工程在满足防洪、防灾和经济目标的同时，能够兼顾河流生态修复和复原需求。2 不同技术措施的适应性评判及其合理使用2.1 对受污染河流的适应性河流污染治理一样应从源头做起。但源头治理能力也是有限的。以深圳河（含深圳湾，下同）的污染治理为例，截止2003年底，该流域已建污水处理厂四座，设计污水处理能力为142万m3/d，比当年实际污水排放量1
11、25万m3/d高 16.6%。然而，深圳河水质依旧黑臭，常年处于劣类的状态。通过分析认为：污水截流不完全和深圳河纳污能力过小是要紧缘故，除此之外，还有都市面源和部分城区尚未截流等缘故。一样认为，关于类似深圳市自然环境和社区经济布局的都市，污水截流管网健全，都市污水截流率能够达到90%，最高专门难超过95%。深圳市河流枯水期的污水量远远大于径流水量，有10%的未截流污水，加上面源污染等因素，河流依旧黑臭，应该是在情理之中的。除此之外，还有都市污水管网收集不到的边缘村镇污水，以及都市污水处理厂对氨氮、总氮、总磷的去处能力十分有限等，也是需要实施河流污染生物-生态修复的要紧缘故。河流污染生物-生态修
12、复与都市污水处理厂相比，要紧优点在于：不需要占用城区土地或优质耕地；不需要高于都市污水厂投资数倍的管道网络及其爱护；距都市居民区一样相对较远，不扰民或者较少扰民等。然而，河流污染生物-生态修复在治理污染方面，仅仅是对都市污水处理厂的补充，而不能代替都市污水处理厂。因为大量、高浓度都市污水采纳污水处理厂治理比采纳河流生物-生态修复治理经济的多。在河流生物-生态修复措施中，关于污染相对严峻的河流，使用生物（微生物）修复比生态修复工程措施要优越得多。在生物修复工程中，河底工程和河道傍侧工程一样有微生物固定化的措施，比采纳没有微生物固定化措施的河中曝气或直截了当投加微生物的成效好得多。在使用的微生物菌
13、种方面，使用有针对性的高科技微生物菌种，比使用自然微生物菌种的成效好得多。2.2 对富营养化水体的适应性湖泊、水库和河口、海湾、近海的富营养化，是人类社会的一个难题。都市污水处理厂和河流生物修复的方法，对有机污染物的治理成效十分显著，但当有机物被氧化、分解和挥发、无害化之后，总是仍有相当部分差不多无机化的氮、磷营养物质不能得到去除。关于无机磷污染物，采纳化学的方法差不多能够得到有效；关于无机氮污染物，目前还没有比较好的处理方法。这些营养物质进入湖泊、水库、河口、海湾、近海等缓流水体后，在适宜的环境条件下，会使水体中某些藻类或植物疯长，产生水华、赤潮和富营养化，从而导致严峻的生态灾难和水生生物死
14、亡，以及造成湖泊水面萎缩、甚至消逝等。氮、磷元素是植物生长必需的营养物质。因而，治理氮、磷最好方法是植物生态处理或植物生态修复。关于都市而言，土地是制约植物生态处理和修复的重要因素。充分利用河滩、湖滩、海滩、海湾及其它湿地，以及荒地、林地、草地等治理氮、磷污染是重要的。对专门用于治理氮、磷污染的湿地而言，在海滩、海湾、河口和浅海，以红树林和海带植物比较好；对陆域湿地，以芦苇、茭草、蒲草、茭白等植物比较好。对河、湖、水库、海湾、海岸进行生态修复，必须满足防洪、防潮和景观等要求。2.3 对水利工程胁迫的适应性水利工程对河流生态的胁迫要紧表现在两方面：一是河道、航道整治使自然河流渠道化，从而破坏水生
15、生物的产卵场、栖息地和河流形状的多样化，以及减弱河流的自然净化能力和破坏岸边生态系统；二是水坝建设使自然河流非连续化，从而埋住生物产卵场、栖息地和阻断鱼类的回游通道，以及降低河流的自然净化能力和破坏河流形状的多样性等等。对此，可采纳河道、河型多样化的生态修复措施，设置人工产卵床，建设人工产卵场、栖息地和回游通道，以及人工放流等措施缓解。水利工程对河流生态的胁迫要紧是生物生境和生态条件的改变，因而，修复的措施以河流生态水工学和水生生物增殖、放流措施为主。3 河流生物修复的技术类型及其应用3.1 河道底部生物处理修复工程表1 深圳大沙河自然循环方式污水河底处理工程监测成果（单位mg/L）项目PHCODBOD氨氮总氮总磷LAS石油类进水水质(mg/l)7.0699149.1714.92.051.681.8出水水质(mg/l)6.821621.3811.90.830.0780.24地表水类6920410.20.20.05地表水类69401020.40.31注：表中数据为平均值，监测单位为深圳市环境监测站。以深圳市大沙河河底式生物处理工程为例。该工程坐落在深圳市南山区大沙河大学城河段，设计污水处理能为4000m3/d，设计水流停留时刻4.8h。采纳的处理技术为日本 “自然循环方式水处理系统技术”。该技术的创新特点是利用自然土壤和水田对污水净化的原理，不使用任何化学药
