污染河流水質(zhì)凈化與生態(tài)修復(fù)技術(shù)及其集成化策略

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1、萬方數(shù)據(jù)·城市給排水·污染河流水質(zhì)凈化與生態(tài)修復(fù)技市及其集成化策略胡洪營何苗朱銘捷管運(yùn)濤李睿華林巖清(清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系環(huán)境模擬與污染控制國家重點(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，北京100084)摘要如何選用和集成適宜的技術(shù)實(shí)施污染河流的水質(zhì)凈化與生態(tài)修復(fù)，以及如何評價其工程措施的效果，是污染河流治理實(shí)踐中面臨的難題。分析了我國河流水質(zhì)污染及生態(tài)破壞的現(xiàn)狀、特點(diǎn)及其成因，總結(jié)了污染河流水質(zhì)凈化與生態(tài)修復(fù)技術(shù)的國內(nèi)外研究進(jìn)展，并對各種技術(shù)的特點(diǎn)及其對不同類型河流的適用性進(jìn)行了剖析。探討了污染河流水質(zhì)凈化與生態(tài)修

2、復(fù)技術(shù)的選擇原則與集成化策略，在分析我國北方河流的物理結(jié)構(gòu)與生態(tài)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了以生物／生態(tài)技術(shù)為核心的污染河流水質(zhì)凈化與生態(tài)修復(fù)綜合技術(shù)方案。還就污染河流水質(zhì)凈化與生態(tài)修復(fù)工程效果的評價方法和健康河流評價指標(biāo)進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞污染河流水質(zhì)凈化技術(shù)生態(tài)恢復(fù)技術(shù)物理法化學(xué)法生物／生態(tài)技術(shù)技術(shù)集成0前言．水體污染、斷流與生態(tài)破壞是我國河流面臨的主要生態(tài)環(huán)境問題。一些河流，尤其是東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和流經(jīng)城鎮(zhèn)的河流，由于污染物的大量排放和不合理的土地利用方式，河流水體污染和生態(tài)破壞尤為嚴(yán)重，河流的生態(tài)

3、功能喪失或者無法正常發(fā)揮。另一方面，由于我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、城市的擴(kuò)張和人民生活水平的不斷提高，對水資源的需求量越來越大，對河流等水體的水質(zhì)要求也越來越高，因此治理河流污染迫在眉睫。根據(jù)過去幾十年國際上的污染河流治理經(jīng)驗(yàn)、河流生態(tài)系統(tǒng)的特性和污染物遷移轉(zhuǎn)化降解的機(jī)理，消除污染源(或大量削減污染物的排放量)以及恢復(fù)河流應(yīng)有的自然物理結(jié)構(gòu)是治理河流污染和恢復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)功能的最根本措施。但是，根據(jù)我國目前的經(jīng)濟(jì)、社會條件，在短期內(nèi)污染源難以得到全面、有效的控制，河流生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)也需要一個較長的時間過

4、程，因此對已經(jīng)嚴(yán)重污染的河流水體進(jìn)行直接凈化和修復(fù)，對于改善河流生態(tài)環(huán)境，恢復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)的功能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。發(fā)達(dá)國家在河流污染治理和生態(tài)修復(fù)中，研究、開發(fā)和實(shí)踐了多種值得借鑒的技術(shù)，并積累了寶貴國家“十五”重大科技專項(xiàng)(2003AA601080)。的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。本文總結(jié)了污染河流水質(zhì)凈化與生態(tài)修復(fù)技術(shù)的國內(nèi)外研究進(jìn)展，并對各種技術(shù)的特點(diǎn)及其對不同類型河流的適用性進(jìn)行了剖析。探討了污染河流水質(zhì)凈化與河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)的選擇原則與集成化策略，在分析我國北方河流的物理結(jié)構(gòu)與生態(tài)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，

5、提出了以生物／生態(tài)技術(shù)為核心的污染河流水質(zhì)凈化與生態(tài)修復(fù)綜合技術(shù)方案。1我國河流水體污染與生態(tài)破壞現(xiàn)狀1．1水質(zhì)污染現(xiàn)狀、特點(diǎn)及其成因據(jù)中國環(huán)境狀況公報，2002年長江、黃河、珠江、松花江、淮河、海河、遼河7大水系741個重點(diǎn)監(jiān)測斷面中50％以上的斷面水質(zhì)為V類和劣V類；2003年的狀況略有改善，407個重點(diǎn)監(jiān)測斷面中有近40％斷面水質(zhì)為V類和劣V類。我國河流污染主要指標(biāo)為石油類、GOD、NH3一N、高錳酸鹽指數(shù)、揮發(fā)酚等。從地域分布來看，北方河流污染重于南方河流。2003年度7大水系污染程度由

6、重到輕依次為：海河、遼河、黃河、淮河、松花江、長江與珠江，這一狀況與1998年相比變化不大。工業(yè)廢水、城市污水、垃圾傾倒、農(nóng)田廢水、暴雨徑流、大氣沉降等是河流水體污染的主要外部原因，此外由河流底泥溶出以及藻類過度繁殖等內(nèi)源污染給水排水V01．31No．420051萬方數(shù)據(jù)引起的河流水質(zhì)惡化也不容忽視。1．2河流生態(tài)破壞現(xiàn)狀、特點(diǎn)及其成因我國，特別是北方河流生態(tài)系統(tǒng)的破壞主要表現(xiàn)為，斷流水土流失，河岸與河道動植物種類和多樣性減少，水體中的水生動植物數(shù)量和種類減少以及群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。引起河流生態(tài)破

7、壞的主要原因包括河流的水質(zhì)惡化、時空狀態(tài)的改變(河流物理結(jié)構(gòu)的改變及斷流)、河岸土地的不合理開發(fā)利用(城市建設(shè)、農(nóng)田、牧場、林場開發(fā)等)以及外來物種的引入等。河岸水土流失，尤其是裁彎取直、河岸／河床硬質(zhì)化、水壩等構(gòu)筑物的建設(shè)等是造成河流物理結(jié)構(gòu)改變的主要原因。2污染河流水質(zhì)凈化與生態(tài)修復(fù)單元技術(shù)污染河流水質(zhì)凈化與生態(tài)修復(fù)單元技術(shù)種類繁多，但從技術(shù)原理上看，可以將這些技術(shù)分為物理法、化學(xué)法和生物／生態(tài)技術(shù)3大類。各種技術(shù)都具有不同技術(shù)、經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)以及適用條件，客觀、系統(tǒng)地分析總結(jié)各種技術(shù)的適用條件和

8、經(jīng)濟(jì)性，具有重要的實(shí)用價值。2．1物理法2．1．1人工增氧有機(jī)污染嚴(yán)重的河流由于有機(jī)物分解耗氧，河流會變成缺氧或者無氧狀態(tài)，此時河流水質(zhì)惡化，自凈能力下降，正常的水生生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞。如果在適當(dāng)?shù)奈恢孟蚝铀M(jìn)行人工曝氣充氧，就可以避免出現(xiàn)缺氧或無氧河段，增強(qiáng)河流自凈能力。人工增氧在英國的泰晤士河、德國的Berlin河、北京的清河?1、上海的綏寧河[2]和福州的白馬支河[3]都曾采用。河流人工增氧有固定式曝氣和移動式曝氣等形式‘4

9、。固定式曝氣有鼓風(fēng)曝氣和機(jī)械曝氣兩種形式。河流鼓風(fēng)曝氣的結(jié)構(gòu)、