生態(tài)修復(fù)技術(shù)對(duì)水環(huán)境治理的影響

 生態(tài)修復(fù)技術(shù)對(duì)水環(huán)境治理的影響

1生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)

水環(huán)境治理應(yīng)遵循自然規(guī)律，以修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)的氧傳輸鏈為切入點(diǎn)，建立或恢復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)，同時(shí)優(yōu)化水生生物種群結(jié)構(gòu)，提高食物鏈的物質(zhì)轉(zhuǎn)化能力，以強(qiáng)化水體的生物自凈能力。因此，結(jié)合社會(huì)對(duì)物質(zhì)生產(chǎn)的需求，根據(jù)生態(tài)平衡原理，因地制宜地應(yīng)用生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行水環(huán)境治理就必然是主要手段和發(fā)展方向。

1.1生物生態(tài)修復(fù)的概念

水體的生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)，是利用培養(yǎng)、接種微生物或培育水生植物和水生動(dòng)物，遵循生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)動(dòng)態(tài)平衡的原則，對(duì)水中污染物進(jìn)行吸收、降解、轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)移作用，從而使水體得到凈化的技術(shù)。該技術(shù)是對(duì)自然界自我恢復(fù)能力、自凈能力的一種強(qiáng)化，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）處理范圍廣、污染物去除率高、時(shí)間短、效果好；（2）生物生態(tài)水體修復(fù)的工程造價(jià)相對(duì)較低，不需耗能或低耗能，運(yùn)行成本低廉；（3）屬原位修復(fù)，可使污染物在原地被清除，操作簡(jiǎn)便；（4）不產(chǎn)生二次污染，對(duì)周圍的環(huán)境影響小。

1.2生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)分類

根據(jù)凈化水體的主體及其作用，生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)分為微生物凈化、植物凈化、動(dòng)物凈化、生物凈化等，就治理水體污染技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)而言，趨向于多種技術(shù)集成。而具體由哪幾種技術(shù)集成，則要根據(jù)治理水域的污染性質(zhì)、程度、氣候、生態(tài)環(huán)境條件和階段性或最終的目標(biāo)而定。目前，在水環(huán)境治理實(shí)踐中，經(jīng)常應(yīng)用的修復(fù)技術(shù)和工程措施見表1。

2適用的生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)

根據(jù)國(guó)內(nèi)外大量的實(shí)踐表明，生物生態(tài)修復(fù)必須和污染源控制相結(jié)合，采取的技術(shù)線路可歸納為“高強(qiáng)度治污，自然生態(tài)恢復(fù)”。即先投入大量的物力、財(cái)力、人力對(duì)河湖流域的污水進(jìn)行截流并統(tǒng)一進(jìn)行處理，達(dá)標(biāo)后排放，再利用河湖水體的自我調(diào)節(jié)機(jī)能進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。對(duì)于水體黑臭，除厭氧菌外，其它微生物無(wú)法生存，水體生態(tài)功能喪失殆盡的河道，則必須先采用生態(tài)調(diào)水、底泥生態(tài)疏浚、人工增氧、生物酶制劑和外源微生物投放等工程措施，改善水體質(zhì)量，為后續(xù)生物生態(tài)凈水技術(shù)的介入創(chuàng)造條件。天津市地處華北平原東北部，屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，多年平均降水量550～720mm，且時(shí)空分布不均。而當(dāng)?shù)囟嗄昶骄�蒸發(fā)量850～1300mm，年蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量，加之冬季寒冷而漫長(zhǎng)，期間生物凈化作用大幅降低，河湖水體的水量、水質(zhì)變幅較大；因此，在應(yīng)用生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)治理時(shí)，必須和工程措施相結(jié)合，而具體的工程措施則應(yīng)根據(jù)河湖水體的水量水質(zhì)、可引調(diào)水量、水系連通情況、施工難易、工程費(fèi)用綜合分析比較確定。

2.1城區(qū)水系

城區(qū)水系是一個(gè)開放的系統(tǒng)，承擔(dān)著城市防洪、排瀝任務(wù)。城區(qū)水系污染種類眾多，來(lái)源復(fù)雜，在采取截污措施控制河道點(diǎn)源污染前提下，還受到城市雨水管道系統(tǒng)形成的面源污染和大氣降塵污染，一般污染程度較重，主要包括有機(jī)物、無(wú)機(jī)鹽、重金屬等，污染物排入水體的速度遠(yuǎn)大于水體的自凈速度；因此，在確保城市防洪和排瀝安全的情況下，采用生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行水環(huán)境治理，逐步形成生物群落多樣動(dòng)態(tài)穩(wěn)定、可自我調(diào)節(jié)的水系生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧，建立人—水—城市的可持續(xù)發(fā)展模式。

對(duì)于水體污染輕微城市河湖，在定期補(bǔ)水的基礎(chǔ)上，采用生物濾壩、復(fù)合生態(tài)濾床、人工生物浮島、水生植物栽植、水生動(dòng)物投放等生物修復(fù)技術(shù)。其中，人工生態(tài)浮島凈水技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要，該技術(shù)把水生、濕生、陸生等植物完美地組合在一個(gè)系統(tǒng)上，把昆蟲、蝶類、鳥類、兩棲動(dòng)物和諧地棲息在相對(duì)隔離的生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)。浮島凈水技術(shù)和沉水植物的生態(tài)修復(fù)相結(jié)合，水體可望長(zhǎng)期保持清澈與潔凈。根據(jù)有關(guān)資料，浙江慈溪長(zhǎng)河鎮(zhèn)生物浮床植物凈水技術(shù)治理該鎮(zhèn)主要穿鎮(zhèn)河道，兩岸設(shè)置了近1000m人工浮島和400m塑料浮床，栽培水生美人蕉、再力花、菖蒲、水蠟燭等水生植物，水質(zhì)透明深度達(dá)70cm以上，與沒有經(jīng)過試點(diǎn)的河道相比，其水質(zhì)透明度增加了30多cm。人工生態(tài)浮島需要循環(huán)操作管理，結(jié)合無(wú)土栽培技術(shù)的發(fā)展和陸生觀賞、食用、藥用等植物的改良，生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用前景將更為廣闊。

對(duì)于水體變黑發(fā)臭、污染嚴(yán)重的城市河湖，要根據(jù)水底污染物淤積量、污染物構(gòu)成等情況，采取底泥生態(tài)疏浚以削減底泥對(duì)水體的污染，或采取河道曝氣增氧、生物酶制劑和外源微生物投放工程措施，加快水體中有機(jī)物降解速度，促使形成水生植物尤其是浮葉和沉水植物的生存環(huán)境條件。一旦水生植物介入，即可應(yīng)用上述生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行水環(huán)境治理，水生態(tài)系統(tǒng)就可望能夠修復(fù)，魚兒游水草漂、岸綠景美的良性城市水生態(tài)景觀就會(huì)重現(xiàn)。近年來(lái)，生活污水生物生態(tài)處理技術(shù)發(fā)展迅猛，如SUNPOND-KOT生物處理技術(shù)、QBO人工湖泊水處理技術(shù)等，利用生物學(xué)、水生生態(tài)學(xué)原理，使人工河湖水域生態(tài)平衡，達(dá)到并保持地面水域景觀水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，具有設(shè)備少、施工簡(jiǎn)單、工程建設(shè)費(fèi)和運(yùn)行養(yǎng)護(hù)費(fèi)低等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于推動(dòng)城市水生態(tài)環(huán)境建設(shè)具有重要的啟示意義。

2.2外圍水系

受人為排放含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的工業(yè)廢水、生活污水以及農(nóng)業(yè)面污染（化肥流失、禽畜養(yǎng)殖、漁業(yè)養(yǎng)殖）的影響，外圍水系的水環(huán)境問題主要是水體富營(yíng)養(yǎng)化。由于外圍水系具有水量大且變化不穩(wěn)定的特點(diǎn)，因而水環(huán)境治理難度大，還存在循環(huán)往復(fù)的特點(diǎn)。結(jié)合國(guó)內(nèi)外水環(huán)境治理與生態(tài)修復(fù)經(jīng)驗(yàn)和發(fā)展趨勢(shì)，主要采用濕地系統(tǒng)、人工生物浮床、生物廊道等來(lái)進(jìn)行治理和修復(fù)。濕地是自然環(huán)境中自凈能力最強(qiáng)的區(qū)域之一，其凈化機(jī)理主要是通過沉降、過濾、化學(xué)沉淀和吸附、微生物反應(yīng)和植物吸收等反應(yīng)過程除去水中的污染物，具有成本低、效率高、可持續(xù)的特點(diǎn)。天津市境內(nèi)洼地眾多，濕地資源豐富，擁有北大港、七里海、大黃堡洼、團(tuán)泊洼等濕地，濕地面積達(dá)24.9萬(wàn)hm2，占全市土地面積的20.9％，具有水環(huán)境治理的天然優(yōu)勢(shì)。首先完善天津市境內(nèi)的河道、湖泊、濕地水系連通體系，將河道流水引入濕地。其次，結(jié)合氣候和水體環(huán)境的特點(diǎn)，由內(nèi)到外培植栽種經(jīng)過選擇的耐污染、耐寒、去除力強(qiáng)的水生、濕生、陸生植物，同時(shí)放養(yǎng)水生動(dòng)物，形成穩(wěn)定的水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)，通過植物、微生物的吸收和生物降解等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的過濾、攔截、吸收、移除，降低污染物濃度，達(dá)到凈化水體改善水質(zhì)的目的。

結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，應(yīng)用生物浮床技術(shù)和生物調(diào)控技術(shù)對(duì)外圍水系的局部性水質(zhì)進(jìn)行控制。生物浮床技術(shù)按照自然規(guī)律,在以富營(yíng)養(yǎng)化為主體的污染水域水面利用特殊材料的浮床種植糧食、蔬菜、花卉或綠色植物等各種適宜的陸生植物，清理下來(lái)的水生植物可加工成飼料、綠肥或用于沼氣，形成一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。通過植物根部的吸收、吸附作用，削減富集水體中的氮、磷及有害物質(zhì),從而達(dá)到凈化水質(zhì)的效果,同時(shí)美化綠化水域景觀。生物調(diào)控是用調(diào)整生物群落結(jié)構(gòu)的方法控制水質(zhì),主要是投放、發(fā)展某些魚種,抑制或消除另外一些魚種,通過調(diào)整魚群結(jié)構(gòu),保護(hù)和發(fā)展大型牧食性浮游動(dòng)物,使水系中整個(gè)食物網(wǎng)適合于浮游動(dòng)物或魚類對(duì)藻類的食用和消耗,控制藻類過量生長(zhǎng)，從而改善水系環(huán)境質(zhì)量。岸邊因素對(duì)于控制河流水質(zhì)、維持河床的穩(wěn)定和生物多樣性等起著非常重要的因素。根據(jù)天津市河道沿岸灘地的分布情況，結(jié)合農(nóng)業(yè)區(qū)劃，利用植被覆蓋河道兩岸灘地，構(gòu)成岸邊水陸交錯(cuò)帶、植被緩沖帶、農(nóng)田耕作帶、堤防防護(hù)林帶，建立生態(tài)廊道，為生物多樣性創(chuàng)造條件，恢復(fù)河流的自我調(diào)控能力和自我修復(fù)功能，提高河道自然凈化能力。

3結(jié)語(yǔ)

（1）天津市地處海河流域下游，水環(huán)境治理任務(wù)艱巨而又迫切，利用生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行水環(huán)境治理，是“遵循自然、師法自然”具體應(yīng)用，具有凈化效果好、成本低的特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益完美統(tǒng)一的最佳途徑，是水環(huán)境治理的發(fā)展方向。

（2）水環(huán)境治理必須系統(tǒng)規(guī)劃和綜合治理。河湖水系及其生態(tài)系統(tǒng)具有完整性，因此需要系統(tǒng)規(guī)劃，從全局出發(fā)，兼顧干支流、上下游、滯洪洼淀、河口、沿岸自然環(huán)境和社會(huì)發(fā)展等各個(gè)方面統(tǒng)籌考慮，同時(shí)將水環(huán)境治理與防洪、航運(yùn)、城市用水、橋梁、景觀等結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行綜合治理，優(yōu)化突出整體利益。

（3）突出重點(diǎn)和逐步實(shí)施。由于水環(huán)境治理需要人力和物力的極大投入，而且利用生物生態(tài)技術(shù)治理河湖水環(huán)境屬前沿課題，因此，在具體實(shí)施時(shí)，需要突出重點(diǎn)，將河道按優(yōu)先順序劃分為不同的河段，將治理內(nèi)容按緊迫性和重要性進(jìn)行優(yōu)先排序，分期逐段實(shí)施。