污染河流水质净化与生态修复技术及其集成化策略

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1、万方数据·城市给排水·污染河流水质净化与生态修复技市及其集成化策略胡洪营何苗朱铭捷管运涛李睿华林岩清(清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京100084)摘要如何选用和集成适宜的技术实施污染河流的水质净化与生态修复，以及如何评价其工程措施的效果，是污染河流治理实践中面临的难题。分析了我国河流水质污染及生态破坏的现状、特点及其成因，总结了污染河流水质净化与生态修复技术的国内外研究进展，并对各种技术的特点及其对不同类型河流的适用性进行了剖析。探讨了污染河流水质净化与生态修

2、复技术的选择原则与集成化策略，在分析我国北方河流的物理结构与生态特点的基础上，提出了以生物／生态技术为核心的污染河流水质净化与生态修复综合技术方案。还就污染河流水质净化与生态修复工程效果的评价方法和健康河流评价指标进行了探讨。关键词污染河流水质净化技术生态恢复技术物理法化学法生物／生态技术技术集成0前言．水体污染、断流与生态破坏是我国河流面临的主要生态环境问题。一些河流，尤其是东部经济发达地区和流经城镇的河流，由于污染物的大量排放和不合理的土地利用方式，河流水体污染和生态破坏尤为严重，河流的生态

3、功能丧失或者无法正常发挥。另一方面，由于我国经济的快速发展、城市的扩张和人民生活水平的不断提高，对水资源的需求量越来越大，对河流等水体的水质要求也越来越高，因此治理河流污染迫在眉睫。根据过去几十年国际上的污染河流治理经验、河流生态系统的特性和污染物迁移转化降解的机理，消除污染源(或大量削减污染物的排放量)以及恢复河流应有的自然物理结构是治理河流污染和恢复河流生态系统功能的最根本措施。但是，根据我国目前的经济、社会条件，在短期内污染源难以得到全面、有效的控制，河流生态系统修复也需要一个较长的时间过

4、程，因此对已经严重污染的河流水体进行直接净化和修复，对于改善河流生态环境，恢复河流生态系统的功能具有重要的现实意义。发达国家在河流污染治理和生态修复中，研究、开发和实践了多种值得借鉴的技术，并积累了宝贵国家“十五”重大科技专项(2003AA601080)。的实践经验和教训。本文总结了污染河流水质净化与生态修复技术的国内外研究进展，并对各种技术的特点及其对不同类型河流的适用性进行了剖析。探讨了污染河流水质净化与河流生态修复技术的选择原则与集成化策略，在分析我国北方河流的物理结构与生态特点的基础上，

5、提出了以生物／生态技术为核心的污染河流水质净化与生态修复综合技术方案。1我国河流水体污染与生态破坏现状1．1水质污染现状、特点及其成因据中国环境状况公报，2002年长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河7大水系741个重点监测断面中50％以上的断面水质为V类和劣V类；2003年的状况略有改善，407个重点监测断面中有近40％断面水质为V类和劣V类。我国河流污染主要指标为石油类、GOD、NH3一N、高锰酸盐指数、挥发酚等。从地域分布来看，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、重到轻依次为：海河、辽河、黄河、淮河、松花江、长江与珠江，这一状况与1998年相比变化不大。工业废水、城市污水、垃圾倾倒、农田废水、暴雨径流、大气沉降等是河流水体污染的主要外部原因，此外由河流底泥溶出以及藻类过度繁殖等内源污染给水排水V01．31No．420051万方数据引起的河流水质恶化也不容忽视。1．2河流生态破坏现状、特点及其成因我国，特别是北方河流生态系统的破坏主要表现为，断流水土流失，河岸与河道动植物种类和多样性减少，水体中的水生动植物数量和种类减少以及群落结构发生改变。引起河流生态破

7、坏的主要原因包括河流的水质恶化、时空状态的改变(河流物理结构的改变及断流)、河岸土地的不合理开发利用(城市建设、农田、牧场、林场开发等)以及外来物种的引入等。河岸水土流失，尤其是裁弯取直、河岸／河床硬质化、水坝等构筑物的建设等是造成河流物理结构改变的主要原因。2污染河流水质净化与生态修复单元技术污染河流水质净化与生态修复单元技术种类繁多，但从技术原理上看，可以将这些技术分为物理法、化学法和生物／生态技术3大类。各种技术都具有不同技术、经济特点以及适用条件，客观、系统地分析总结各种技术的适用条件和

8、经济性，具有重要的实用价值。2．1物理法2．1．1人工增氧有机污染严重的河流由于有机物分解耗氧，河流会变成缺氧或者无氧状态，此时河流水质恶化，自净能力下降，正常的水生生态系统遭到严重破坏。如果在适当的位置向河水进行人工曝气充氧，就可以避免出现缺氧或无氧河段，增强河流自净能力。人工增氧在英国的泰晤士河、德国的Berlin河、北京的清河⋯1、上海的绥宁河[2]和福州的白马支河[3]都曾采用。河流人工增氧有固定式曝气和移动式曝气等形式‘4

9、。固定式曝气有鼓风曝气和机械曝气两种形式。河流鼓风曝气的结构、