流域生态环境修复

流域水污染修复理论与技术流域水污染修复理论与技术 摘要摘要自然生态系统是人类赖以生存和发展的物质基础。 人类在改造自然和 利用自然的过程中，对自然生态环境所产生的负面效应也变得日益突出。随着人 口急剧增长、 长期的工农业污染、大规模的森林砍伐以及资源的不合理利用等全 球性问题的出现， 直接或间接导致了环境污染、 土壤退化、 植被破坏、 气候异常、 生物多样性降低等生态问题。尤其是对流域水环境更是遭到大面积污染，提出有 效的水污染治理和防治措施，对自然生态环境的发展至关重要。 关键字水污染修复生态环境 1 1．生态修复基本思路．生态修复基本思路 对水域水环境污染进行有效治理的前提是控制污染源， 只有外源得到了有效 控制，作为末端治理技术的水环境污染治理才能见效，不然只能是事倍功半，甚 至徒劳无功。 水环境污染实际上是典型的生态问题，在治理污染水域时只有采用 生态学的方法才能使生态问题得到最终解决， 因此近年来的水环境污染治理强调 治理与生态修复相结合，并且更加强调了生态修复的作用。 2. 2.物理修复技术物理修复技术 物理方法修复是经过简单预处理的污水， 在湿地系统中通过物理沉淀、 过滤、 吸附作用进一步除去可沉淀的固体、胶体、BOD5、氮、磷、重金属、细菌、病 毒及难以溶解的有机物质。物理措施可以单独使用，往往也是生态修复等措施的 前置措施。 2.12.1 人工曝气人工曝气 人工曝气净化技术是根据湖泊水库水体受到污染后缺氧的特点， 人工向水体 中充入空气或氧气，加速水体复氧过程，以提高水体的溶氧水平，恢复水体中 好氧微生物的活力，使水体的自净能力增强，从而改善水体的水质状况，促进水 体生态系统的恢复，是一种快速、高效、简便易行的污染水体治理技术。但是投 资成本高， 运行和管理费用比大。一般将曝气技术用在污染较为严重的水体的处 理。 1 2.22.2 调水冲污调水冲污 对水体生态修复，调水是较为有效和普遍的治理方法。用清洁、营养元素浓 度低的水更换富营养化湖水， 或增加进水量将发生藻华的湖水冲刷出去通过水体 置换，外流引水，可稀释水体营养物浓度，增加水体流动性，从而防止和抑制藻 类爆发性繁殖。 “引清冲污”能够引起污染物转移，操作不当会引发更大面积的 水污染。由文献[5]可以看出，单纯用调水冲污的办法控制富营养化藻类的过度生 长繁殖，往往难以奏效，充其量也只是一项治标不治本的应急措施。 2.32.3 底泥生态疏浚底泥生态疏浚 湖泊底泥是湖泊水生态系统的重要组成部分， 是湖泊营养物质循环的中心环 节，也是水土界面物质物理的、化学的和生物的积极交换带。湖泊底泥中富积 的营养物是湖泊主要的营养内源， 是造成湖泊水体富营养化和藻类疯长的营养盐 主要来源之一。关于清淤不仅费用高、技术难度大，而且影响清淤结果的因素也 很多。极易造成二次污染，所以，清淤只能是修复水体生态系统、改善水质的一 种辅助和补充方法。减少外源污染、改善生态结构才是关键途径。 3. 3.化学修复技术化学修复技术 污水的化学处理方法就是利用污染物的化学反应来分离、 回收污水中的有害 物质， 或使其转化为无害的物质。化学方法处理污染水体主要是添加化学药剂和 吸附剂改变水体中氧化还原电位、 pH，吸附沉淀水体中悬浮物质和有机质。利 用物质的胶体化学性质，应用絮凝原理，使水华生物凝聚沉淀到水体底部，同时 维持一定浓度的 Cu2的浓度可以产生杀藻的作用。王红梅等（2004 年）在滴水 湖整治设计中应用了化学方法的应急除藻方案。化学法具有操作简单、用量少等 优点，且其见效一般较快，通常可以作为一种应急方案。用化学方法治理富营养 化水体需大量投加化学药剂，成本较为昂贵，同时也容易引起二次污染，对水体 的整个生态环境也会有一定的影响。此外， 化学法用于富营养化水体的治理通常 具有可持续性，并没有解决问题的根本。因此，如果采用化学法的同时没有其它 适宜的辅措施，水体很快便又会出现富营养化问题。 化学修复技术主要是针对污染物的特征通过添加化学药剂以强制去除或固 定污染物， 达到对生态环境的修复， 如絮凝剂可促进污染物沉淀， 石灰可以脱氮， 化学药剂除藻、 调节 pH 对重金属进行化学固定等。 化学修复技术操作比较简单， 2 短期效果好，但易造成二次污染。目前，化学修复主要被用于污染土壤的生态修 复中， 土壤化学修复方法主要包括各种中和或去除有毒物质的技术，涉及土壤淋 洗修复、溶剂浸提修复、化学氧化修复、化学还原修复、化学脱氯修复、电化学 修复、真空浸提修复、沉淀修复和活性炭吸附修复等。郭明等采用模拟法和色谱 检测技术对土壤中的农药残留进行了化学修复治理，结果表明，通过单糖组分处 理及改变土壤的 pH 均可在一定程度上影响农药的降解率，加速农药分解，从而 降低土壤中农药的残留量。利用漂白粉、水和二氧化碳消毒剂作为氧化剂，张涛 等通过化学氧化修复方法来处理氰化物污染的土壤， 结果显示低浓度的二氧化碳 强氧化剂修复污染土壤效果最好［17］。利用化学钝化方法对 Zn/Cd 模拟污染土壤 进行了化学修复，结果表明，凹P 处理效果最好，凹凸棒石可在一定程度上降 低弱交换态 Zn 的含量。利用化学萃取方法对重金属污染的土壤进行了修复，不 同化学试剂处理效果比较表明 EDTA去除污染土壤中各种重金属的效果均好于其 他几种萃取剂。 段雷等研究表明，投加碱性修复剂能有效提高土壤和土壤溶液的 pH，增加土壤盐基饱和度和可交换盐基含量，从而有效缓减土壤酸化[3]。将化学 改良法应用于盐碱化的土壤改良，结果表明石膏法改良后的土壤电导率和 pH 均 呈现下降趋势，该措施能大大减轻盐碱胁迫对作物生长的影响。 3. 3.生物修复技术生物修复技术 生物作用是通过微生物代谢、 氧化作用、 植物的吸收及细菌的硝化与反硝化 作用进一步除去 BOD5、氮、磷、胶体和难溶有机物质及重金属。通过过滤、吸 附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化。 3.13.1 生物膜修复技术生物膜修复技术 生物膜法是指天然材料如卵石、合成材料如纤维为载体，在其表面形成 一种特殊的生物膜，生物膜表面积大，可为微生物提供较大的附着表面，有利于 加强对污染物的降解作用[6]。生物膜法具有较高的处理效率，对于受有机物及氨 氮轻度污染水体有明显的效果。它的有机负荷较高，接触停留时间短，减少占地 面积，节省投资。此外，运行管理时没有污泥膨胀和污泥回流问题，且耐冲击负 荷。 3.23.2 植物修复技术植物修复技术 水生植物可降低水的流速与水动力扰动作用， 稳定沉积物，为底栖生物提供 3 良好的栖息地，并可通过光合作用将光能转化为有机能，向水体释放氧气，促进 生物地球化学循环， 达到净化水体的目的。 水生植物生长过程中吸收同化碳、 氮、 磷等营养元素， 有利于水体的生物地球化学循环；且通过人工收获利用其资源的 同时将其固定的氮、磷带出水体，减少水体的营养负荷。而以单优势群落为主体 的生态系统则是非优化的生态系统，有时易造成二次污染，加重水体的富营养化 水平。 植物修复是按照生态学规律，利用植物自然演替、人工种植或两者兼顾，使 受到人为破坏、 污染或自然毁损而产生的生态脆弱区重新建