水生态修复技术范文

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【关键词】城市水生态；修复技术水

一、我国城市水体的水质状况及其污染成因

目前全国80%以上的城市河流受到污染，许多大江大河的城市段已达不到Ⅲ类水质的标准。据全国2 222个检测站的统计，在138个城市河道中，符合Ⅱ、Ⅲ类水质标准的仅占23%，超过Ⅴ类水质的占到38%，能饮用的地面水所剩无几。2003年度全国七大水系407个重点监测断面中，只有34%适于直接饮用（属Ⅰ类水质），24.8%适于渔业生产（属Ⅰ、Ⅱ类水质），38.1%适于游泳（属Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类水质），另有38.1%是没有任何用途的臭水（属Ⅴ类、劣Ⅴ类水质）。

1、点源污染

随着改革开放的不断深入，大量的人口涌向城市，城市内的厂矿企业急速增加，大量生活污水、工业废水未经处理直接排入河道，河道生态环境遭到破坏。

据统计，长江流域劣于Ⅲ类水河长占总评价河长的22.5%。劣于Ⅲ类的水体主要集中在城市江河段和部分支流。主要超标项目为：氨氮、高锰酸钾指数、化学需氧量、5日生化需氧量、总磷、石油类等。长江流域的污废水排放量，2003年达到270×108 t以上（其中不含火电厂直流式冷却水和矿坑排水230.9×108 t），其中生活污水81.3×108 t，工业废水192.1×108 t，较5年前增长了35%。2003年黄河流域废污水排放量为41.46×108 t，其中城镇居民生活污水排放量为9.46×108t，第二产业为29.33×108 t，第三产业为2.67×108t，火电厂直流式冷却水排放量和矿坑排水量为2.18×108t。

大量的污废水排入城市河道，而这些污废水远远超出了河道的自净能力，河道内部生态系统产生"多米诺"效应，水质急剧恶化。

2、面源污染

城市河道的面源污染主要是以降雨引起的雨水径流的形式产生，径流中的污染物主要来自于雨水对河道周边道路表面的沉积物、无植被覆盖的地面、垃圾等的冲刷。污染物的含量取决于城市河道的地形、地貌、植被的覆盖度和污染物的分布情况。因此，对面源污染的控制也可理解为对城市河道周边降雨径流污染的控制。

在诸多城市的市政建设中，雨水排水管道和污水管道是不分的，而且不具备雨水处理工艺。大量的雨水沿着排水管道未经处理直接进入城市河道，给河道带来了严重地污染。

3、混凝土的"包装"

在城市河道治理工程中，片面追求河岸的硬化覆盖，只考虑河道的防洪功能。为保护城市的安全，河堤年年加高，并大量建设钢筋混凝土、块石等直立式护岸，河道完全被人工化、渠道化。失去自净能力的河道反过来又加剧了河道水体的污染。

二、城市水生态修复技术

1、城市水生态修复技术

（1）污染源处理技术

城市水体污染的主要来源是生活污水的直接排放，尤其是分散生活污染源的排放，已经成为部分地区城市水体污染的重要原因。因此，研究开发小型的具有脱氮除磷功能的生活污水处理装置尤为重要。生活污水就地处理净化槽、土地沟渠净化系统等成为城市污水处理系统的重要配套设施。固定微生物技术、微生物载体技术、电解技术、厌氧好氧技术、水解技术及磷资源的回收技术成为上述装置的重要组成部分。尤其是发展新型磷资源回收利用系统技术为恢复有限磷资源奠定了技术基础。

（2）水体生物修复技术

生物修复是利用特定的生物（包括微生物-土著或外源微生物以及植物等）在一定条件下进行消除或富集环境污染物，从而对污染环境进行恢复的生物过程。生物修复技术是新近发展起来的一项清洁环境的低投资、高效益、便于运用、发展潜力较大的新兴技术，已经成为一种新的可靠的环保技术，并得到各国环保部门的认可。植物的修复技术主要是使生态系统的退化得到遏止，生态系统的基本功能得到恢复。研究包括河流廊道、河网及岸坡的植物培育及生物群落的构建。

2、城市水体的维护

（1）建立科学的水务管理体制

目前，我国的水资源管理涉及到水利、航运、渔业、矿产、城建、农业、林业和海洋，但没有一个真正的权力机构来统一管理水资源。长期以来在防洪减灾、城市供水、防止污染、保护水生态环境等具体工作上都存在许多矛盾，严重妨碍了水资源的统一规划、统一调配和统筹兼顾。新的城市水务管理应具有对城市防洪、除涝、需水、供水、节水、排水、水资源保护、污水处理及回用、地下水回灌等统一管理的职能。通过建立统一的水资源管理体制实现城市水体规划、调度和水量水质的统一管理，进一步确保地区社会经济和环境的可持续发展。

（2）综合治理暴雨污水

城市雨水一方面是一种可贵的水资源，另一方面会对城市水体造成污染，尤其是初雨中含有大量的污染物。随着城市化进程的加快，城市雨洪控制与利用显得尤为重要，我国已开始研究收集利用雨水的技术和方法，上海和北京等城市均在着手研究雨洪水的控制与利用方法，通过对降雨强度、降雨径流和初雨水质变化规律的研究，建立后续雨水收集、传输、调蓄、处理及利用系统。在工程措施上，可以结合生态工程建设，通过管、塘、池配套设施建设，溢流技术的完善，河湖岸边水生植物合理利用，雨水净化回用以及减少侵蚀作用等措施减少污染强度，从而达到保护水体的目的。

（3）加强水生态保护

城市水体是城市的重要组成部分，赋有供水、防洪排涝、旅游娱乐及维护环境生态平衡的重要作用。因此，在城市规划、区域流域规划及水利工程规划、设计、管理、调度中应充分考虑这一特殊水体的作用与功能。通过建设调节水库、污水库、引水冲污水道或通过湖泊河道清淤减少水体污染源等，以达到保护和改善城市水体的目的。

通过引水来增加河道流量，是改善城市水体质量的有效方法。目前国内基本上采用生物处理工艺为主，辅之以曝气氧化的方法。利用天然河道和水工建筑物，按照污水处理要求加以人工曝气、拦污沉渣等措施，达到处理要求；或通过人工投放生物菌种的方法对河道水体和底泥进行生物降解，以恢复水生态环境。此外，研究适合当地的城市二级污水处理厂尾水排放通道，是防止城市环境水体污染的重要方法。

综上所述，我国一定要结合我国水资源分布的特点，根据不同区域，不同水质环境，采取适宜的水生态环境修复措施，逐步探索适合我国水生态环境修复之路，逐步改善本区域内水生态环境，使受损的水体得以修复。树立遵循自然、利用自然、保护自然的理念，使人类与自然和谐相处。

参考文献：

[1]李艳霞，王颖，张进伟，陈建峰.城市河道水生态修复技术的探讨[J].水利科技与经济，2006，（11）

[2]胡静波.城市河道生态修复方法初探[J].南水北调与水利科技，2009，（02）

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关键词:河道治理;生态环境;南康区;修复技术

引言

河道为构成水环境系统和城乡河湖水系的重要载体，在促进人类社会进步和促进农业经济发展中占据着重要地位［1］。经济的不断发展使得各行业用水量急剧增大，各类污染物不断被排入河流而引起一系列的问题，如水体中有机物、悬浮物、氮磷含量过高造成的水体黑臭、浑浊和发绿等问题;河流含氧量的降低和各类污染物的排放，严重威胁的河流水体安全。所以，河流水系统属于污染治理和生态失衡的综合性复杂体系［2］。不同区域的河流受污染特征、类型不同，相应的污染源也存在一定差异，由此导致仅仅依赖于生物、化学或物理修复措施往往不能达到彻底修复水环境的目标［6］。鉴于此，结合工程实践经验和河流生态修复技术，提出了某两种或多种技术集合的多方位生态修复体系，然后将其应用于赣州市南康区城市水环境治理工程，大大提升了河流生态服务功能和河道的水环境恢复能力。

1多方位生态修复技术体系

多方位生态修复技术体系是一种以技术集成、统筹管理、综合治理、长效运行为基本原则，通过内源控制、人工净化、外源截留以及自净强化等一系列治理措施实现水生态系统的自然修复，见表1。

1.1外源污染控制

实践表明，初期雨水对河流水体的污染程度更大，为改善水质状况无法仅仅依靠点源污染控制。因此，多方位生态修复采取了一种工程化雨水处理技术，即雨水原位自动膜滤设备，通过采取具有膜过滤和前处理一体化的超低压膜过滤工艺，对雨水径流污染物进行高标准的去除。选择折叠式滤膜作为滤芯，在保障过水能力的同时实现截污的目的。通过设置水体贮存池，由此可大大降低人工维护的成本和截留污染物的累计，从而延长滤芯的工作年限。该设备能够有效降低雨水污染含量，因此通常安装在雨水管网的入河末端，经系统过滤可防止直排河道产生的二次污染［7］。自然河岸的“可渗透性”利用驳岸生态滞留系统恢复，由此减少未排入管网系统的雨水流入受纳河道的污染负荷和径流量［8］。水系的水运、防洪等功能为传统驳岸的最根本的目标，由此对河流生物多样性、生态环境等产生一定的破坏。基于自然材料的生态驳岸可为植被的生长提供了环境条件，具有增强水岸自然景观、涵养水源和保护水土等功能。另外，将栖息地和生物走廊等修建于生态驳岸，可形成具有良好渗透性的水陆交界面，从而提高生态服务功能和水体自净能力。根据滞留系统能够将驳岸、水陆面构成一个整体，而能量和物质的交换途径有各种植物间隙、孔洞、空隙等，同时空气中的氧气在不同水流速度下被携带至水体，有利于水体的净化。因此，大幅度降低水污染物排放量、恢复河流湿地及河道的生态系统、严禁新占河道与湿地等为解决河道面临的生态问题的主要措施。

1.2内源污染控制

城市河流水质在很大程度上受外源入河沉淀的影响，即底泥对水体环境可产生二次污染。氮磷、重金属等在外源污染有效控制的条件下也会在特定的条件下进入水体，并在河道底部逐渐积累，对河流上部分水体产生影响。对此，可采取机械清淤和生物酶底泥修复相结合的内源污染控制的有效措施，具有可持续性好、去除污染率高及减少快等优点［9］。机械清淤可在一定程度上改善底泥和河流水体的理化性质，但该项措施的投资成本较高，一般适用于污染负荷高的小面积水域修复。在受污染程度较低、涉及范围较小的区域比较适用生物酶底泥修复技术，从而显著提升微生物在自然条件下降解有害有度污染物的能力。另外，底泥理化性质的可持续性在提高微生物活性后得到重要保障［10］。

1.3人工净化体系

河道水环境系统在外界污染物迅速进入河道时产生失衡或不稳定，通过采用应急措施确保河流水系统的完整性。因此，河道抵抗外界干扰的能力可通过人工净化干预体系提升［11］。当前应用较为广泛的技术措施为超微净化水工艺，见图1。该技术是采用超高压气水混合法形成大量的微小气泡，由此实现增大水体氧容量和氧化有机物、去除各类污染物的目标，从而大大提升水体能见度，在河流水体净化方面具有较强有效性。超微净化水处理技术可逐个消除河流重金属污染、含氧量低、水体黑臭、浑浊、发绿等常见的水质问题，具体的净化过程为:微米级气泡可迅速去除发绿水体中的黏附藻类;携带正电荷的超微气泡能够直接分离、吸附水体中的泥沙和胶体，从而净化浑浊的水体;水体中的有机物在超微气泡破裂和沉降过程中产生的自由基、氢氧基作用下发生分解、氧化，由此可实现治理黑臭水体的目标。

1.4水体自净化

应根据河道不同的受损和受污染程度，采取相应的管理、修复和治理策略，从而提高工程资金的使用效率和各项治理措施的成效。当前，水生态系统在河道整治中的应用越来越广泛，对于强化水体的自身功能发挥着重要作用，水体自净过程见图2。对生态系统受损不严重、受污染胁迫时间不长且水质超标不严重的那些河道，采取以减量为主的措施，通过采取有效的治理措施改善水体质量，减少入河污染量，发挥河流生态系统的自净化、自组织功能自然修复。挺水、沉水、浮叶植物为构建水生植物群落的主要内容，其中挺水及浮叶植物群落发挥着维持水体环境和增强景观效果的作用。在维持生态多样性和系统稳定的条件下对水陆系统之间的能量、物质交流发挥着重要作用。通常将水下草皮布置在岸边较浅水域，如四季常绿矮型枯草等。为提高深水区景观度将四季常绿、体形较高的水下森林一般布置在中部较深区域。群落的构建主要考虑如下原则:氮磷等富营养物质主要由沉水植物的吸附作用消除;通过有效控制悬浮物，显著减少氮磷的释放;通过光合放氧促进铁、铝与泥质中磷的有效结合，降低磷含量;充分发挥沉水植物的功能抑制藻类的繁殖与生长。针对生态功能结构完全受损退化、水质严重恶化和长期污染物超负荷输入的河道，采取养护、修复、减量相结合的综合整治措施加快污染物减量化步伐，如通过实施补水换水、布放人工水草、投加微生物、修建曝气及清淤池等措施，在条件允许的情况下也可引入旁侧湿地进行强化治污，尽快为河流生物群落营造良好的生存环境。另外，枝角类浮游动物在实现动物蛋白与有机物、蓝绿藻转化的同时，又可作为天然饵料被鱼类摄食，从而形成良好的生态循环系统。此阶段的工作重点为如何提高重建生物群落的增殖率、成活率以及确保建成的治污设施持续高效的发挥作用，这也是中小河道生态整治和环境修复易被忽视的环节。

2实例应用

以赣州市南康区城市水环境治理工程为例，治理项目位于南康区龙岭镇内，堤线从丫叉村到大树下，河流全长13.33km，本次治理8.58km。河流中TP、NH3－N、COD浓度分别为1.6mg/L、12.5mg/L、290.2mg/L，属于劣Ⅴ类水质，现状河流透明度极低、水体发黑发臭等问题突出。由于上游河道没有设置相应的截污措施，使得各种污水和部分降水直接进入河道，考虑选用隔膜导流处理受污染水体，隔膜的外、内层分别为聚酯纤维膜和土工膜，布置于南康区河道南岸2km处。通过导流作用，将部分污水流至下游可降低进入南康城区段的污水量，由此实现部分非溶解性污染物的有效拦截。针对直接排入河道的雨污水，为提高底泥和水体微生物的新陈代谢能力与呼吸强度，氧化和消减底泥内源污染，采取将生物酶投入至河道激活其活性的措施，由此实现底泥的原位治理和河道黑臭底泥现状的改善［12］。根据水质相关要求利用河流生态技术，进一步美化环境维持水生态系统循环。在河道综合整治项目中引入超微净化设备技术，这是受污染河道尤其是城市河流治理的有效方法，水质净化指标见表2。根据表1可知，南康区河段水环境质量得到明显改善，为河道水生态环境创造了良好的条件。康区城市水环境治理项目，通过抛洒、投放的方式构建浮游和底栖动物群落，以鲫鱼、鲢鱼为主的鱼类群落以及以伊乐藻、矮型苦草为主的沉水植物群落，形成了自然良性循环的水生态系统。项目实施2个月后，河流水体由之前的淡绿色逐渐转变为清澈见底、无色透明的水体，河流水环境得到明显改善，TP、NH3－N、COD等污染指标降低至0.4mg/L、8.1mg/L、23.5mg/L，显著提升了水体自净能力和地表水环境状况。

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关键词：生态修复 水环境

课题：秦皇岛市社科联项目

201206167 秦皇岛生态城市指标体系构建、评价与生态城市建设对策研究 201206166 秦皇岛生态城市建设现状与对策研究

秦皇岛市科技局项目

2012025A128秦皇岛市北戴河及相邻地区近岸海域环境综合整治保障机制研究

一、生态恢复技术在环境科学中的应用现状

生态修复技术应用在环境科学中的应用主要是用于各种受损生态系统如河流、湖泊、水库、海洋等水生生态系统、草原、森林、矿区等陆地生态系统的恢复重建过程中。[6-8]

目前广泛应用的污染水体整治工作如驳岸景观、河床硬化、综合调水及引流冲污等方法都难以解决水体生态系统重建与水体功能的再现问题。 因此，从 20 世纪 70 年代后开始采取水污染治理与生态修复相结合的方法，强调水环境生态系统的修复逐渐成为受污水体治理的主导思路。

二、生态恢复主要技术与方法

（一）生态修复技术概念

生态修复的概念

所谓环境生态修复，是指使受损生态系统的结构和功能恢复到被破坏前的自然状况，强调在不断减少污染源的前提下，采用生态方法改善环境质量，提升环境自净能力，还原生态系统的结构，恢复生态系统在区域的结构功能[19]。

（二）生态修复技术与方法

1、污染水体生态恢复的工程技术

（1）植物修复技术

植物修复技术是以植物（如水草、水生花卉等）忍耐和超量积累某种或某些化学物质的理论为基础，利用植物及其共生生物体系清除水体中的污染物的环境污染治理技术。

①植物萃取技术

利用金属积累植物或超积累植物将水体中的金属萃取出来，富集并运输到植物可收割部分。

②根际过滤技术

利用超积累植物或耐重金属植物从污水中吸收、沉淀和富集有毒金属。

③植物固化技术

利用耐重金属植物或超积累植物降低重金属的活性，从而减少因重金属扩散而进一步污染环境的可能性。

（2）动物与微生物修复技术

水生动物群落的恢复是水体生态系统恢复的重要内容，同时亦是维持重建水生植物群落结构和功能稳定的重要机制。

①采用CBS水体修复技术

CBS是Central Biological System（集中式生物系统）的简称，由美国CBS公司的科学家开发研制，并得到广泛成功应用，是一种高科技的生物修复水体的方法，是利用微生物生命过程中的代谢机理，将废水中的有机物分解为简单的无机物，从而去除有机污染物的过程。

②采用EM技术进行水体修复

EM为高效复合微生物菌群的简称，是一种由酵母菌、放线菌、乳酸菌、光合菌等多种有益微生物经特殊方法培育而成的高效复合微生物菌群。EM技术时日本琉球大学教授比嘉照夫先生于20世纪80年代初开发成功的一项微生物技术。EM菌群是由5科10属80多种对人类有益的微生物复合培养而成的多功能微生物菌群。其物理性状为棕褐色液体，包含有光合细菌、醋酸杆酶、放线菌、乳酸菌和酵母菌5大类微生物。EM菌群在其生长过程中能迅速分解污水中的有机物，同时依靠相互间共生增殖及协同作用，代谢出抗氧化物质，生成稳定而复杂的生态系统，抑制有害微生物的生长繁殖，激活水中具有净化水功能的原生动物、微生物及水生植物，通过这些生物的综合效应从而达到净化与修复水体的目的。

2、富营养化湖泊的生态修复技术[14-19]

（1）恢复水生植被

控制营养物的生物措施包括扩大天然营养物汇点对营养物的滞留，削减营养物向营养生成带的再循环和内负荷，外源负荷的削减必须与湖泊内过程相吻合，即将营养物保持为初级生产者所不能利用的化学形态或滞留于湖内不能利用的位点。控制外源营养负荷，除利用和恢复水陆交错带的湿地和湖泊沿岸带的大型植物和微生物的作用，发展费用较低的半天然的人工湿地也是一种可行途径。对于水质明显恶化的水体沉水植被不易恢复，即使恢复也难以维持。因此我们必须通过根际系统的净化，控制面源污染，或是通过生物量的收获消除内负荷，美化环境。重建以沉水植物为主的水生植被对以武汉东湖为代表的长江中下游富营养化浅水湖泊的恢复至关重要。因此必须将工程措施与生态措施结合起来。在重建水生植被的早期，也必须根据湖泊水生植被自身的演替规律和水生植物的生理生态特征选择耐污性强的r-选择型植物作为先锋种类，然后逐步对水生植被的结构加以优化。

（2）优化水产养殖结构，恢复生态系统平衡

一般说来，湖泊退化的表征有藻类过度增长、水生植被衰退、污染输入超过水体自净能力及净化能力下降、水质恶化、食物链丧失等。对于这些问题，必须采取相应的人为措施促进湖泊的恢复，防止水体的进一步污染，降低富营养化水平。大型枝角类及植食性鱼类虽然可以降低藻类现存量，提高水体透明度，但在长期尺度上不能根本解决问题，必须进行湖泊生态系统的整体优化，提高和恢复生物多样性，进而提高系统的稳定性。在湖泊富营养化的过程中，水生植物群落本身也发生演替变化，以适应不同的营养水平和水环境条件。

在水体富营养水平高，透明度低，加上水华大量发生，草食性鱼类摄食等因素的作用下，沉水植物损失，湖泊进入浮游植物占优势的状态，我国称之为藻型湖泊，表现为湖水浑浊、生物多样性降低，湖泊的利用价值、美学价值和野生生物保护价值也随之下降。但并非每一个湖泊都符合这一模式顺序发展。由上述演替过程分析，对于长江流域富营养化浅水湖泊的生态恢复必须以沉水植物为主的水生植物重建为重点，将工程措施和生态调控措施结合起来。对外源与内源污染负荷的削减是有效的生态调控措施的前提。在重建水生植被的早期必须根据湖泊水生植被自身的演替规律和水生植物的生理生态特征，选择耐污性强的，选择型植物作为先锋种类，然后逐步对水生植被的结构加以优化。

3、海洋生态修复---海藻的应用

海藻是海洋生态环境的生态修复者，大力发展海藻养殖，可以减少海洋富营养化，修复已遭到破坏的海洋生态系统，保护海洋生物资源。

海藻通过从海洋环境中不断吸收氮和磷，当生长到一定大小，可以被人们很容易地从海区收获到陆地，这种收获本身就是把大量吸收和储存在海藻中的氮和磷从海洋中除去。这种除氮和磷的方式必须存在两大前提：其一是该种海藻具有较高经济价值，而且经济价值越高越容易被栽培和收获。其二该种海藻可大规模栽培生产且收割方便。海洋微藻也能从海洋中吸收氮和磷，但由于其个体小难以收获，因此难以充当现代海洋生态修复者，只能作为生态平衡成分之一。

参考文献

[1] 罗永. GIS 技术在环境科学中的应用[J]. 内蒙古科技与经济，2009 年，2：6～7.

[2] 荆治严.城市重污染河流污染特征与生态修复技术的研究[J]. 环境保护科学，2012，38（2）：16～19.

[3] 秦伯强，高光，胡维平，吴庆龙，，刘正文，谷孝鸿，朱广伟，陈非洲. 浅水湖泊生态系统恢复的理论与实践思考[J].湖泊科学，2005，17（l）：9～16.

[4] 叶建锋，操家顺.生态修复技术在保护水库水源地中的应用[J].环境科学与技术，2004 ，27（2）：61～63.

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关键词：水生植物；人工湿地公园；生态修复

中图分类号：X52 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20150932024

1 人工湿地景观水体的污染及治理概述

1.1 人工湿地景观水体的污染现状和原因

人工湿地景观水体是指对天然的水体进行改造，或者是完全人工施工的封闭或者半封闭的水体，景观水体的主要功能是观赏、娱乐以及美化环境。例如，重庆璧山观音塘湿地公园、重庆彩云湖国家湿地公园、重庆涪江国家湿地公园等。

旅游区、风景名胜区、城市公园、私人庭院、校园、高档小区以及各类厂矿企业等为人工湿地景观水体存在的主要地方，这些人工湿地景观水体大多肩负着美观和生态两种功能。但是，景观水体本身的特征以及外界环境、人为因素等的影响，大多数的景观水体都受到了不同程度的污染，部分景观水体更是污染了周围的环境，给周边的游客、居民带来了负面影响，对周边的生态环境造成了污染。根据我国相关统计数据得知，我国有超过90%的公园水体受到了不同程度的污染，水体脏乱发黑、发臭，水体富营养化严重。目前城市公园中的水体水质的调查结果都显示，水质存在富营养化的特征，且水体中的磷盐和氮盐含量较高。我国湖泊中的水体水质富营养化程度不断加深，大多数的湖泊水质都为四类、劣四类甚至是劣五类。湖泊通过清淤、换水等方法缓解水质，但即使是处理过后的水体，水质仍然属于富营养化。

人工湿地景观水体不仅要具备景观的特质，还要具备调节生态环境的功能，但是受到整体环境、人为因素等原因的影响，水质不断恶化。目前，水体污染的原因主要包括3个方面：人工湿地景观水体大多为封闭或者半封闭的状态，水体流动缓慢，甚至有的是静止的水体。水体的面积较小，自身的净化能力较弱，需要人工处理。即使部分面积较大的景观水体，如重庆璧山观音塘湿地公园、重庆彩云湖国家湿地公园等，由于这些湖泊是浅水性湖泊，湖底容易沉积各类污染物，治理的难度较大；人工湿地景观水体作为人工建造或者是人工改造的水体，水体的形状、驳岸、岸边的坡度以及池底的形式在设计中会存在各种问题，影响了景观水体的蓄水能力和流动能力，导致水体的流动缓慢、甚至呈现出死水的问题；人工湿地景观水体周边人类的活动频繁，因此外在污染源较多，人为因素给水体带来了污染，例如，生活垃圾、污水以及工业污水等，都是破坏水体生态平衡的重要因素。

1.2 人工湿地景观水体污染治理方法

人工湿地景观水体的污染治理要研究水体受污染的程度以及造成污染的原因，从而针对性的进行治理修复，实现治理的最优化。目前，全球对景观水体的治理和修复方法主要分为3种，分别是物理修复、化学修复以及生物-生态修复，以上3种修复方法都涉及多种技术手段，同时各有优劣。

另外，根据景观水体需要修复位置的不同，水体的修复方法包括原位修复技术和异位修复技术，而人工湿地景观水体的修复大多采用异位修复技术。不管是采取何种修复方法，都存在一定的弊端。因此，在治理修复人工湿地景观水体时，要充分调研水体的污染源以及污染的程度，结合多种修复手段，结合人工湿地景观水体的景观和生态功能，制定出短期和长期的治理修复目标，对设计的修复方案进行优化和调整。同时，人工湿地景观水体的治理要注重提高水体自身的净化能力，从而促进水体的生态平衡，保持持续性的稳定状态。

2 种植水生植物对水体水质的影响

2.1 吸收水体中的污染物

水体中的水生植物能够直接吸收并且利用污水中的各类营养物质，污水中的有机氮被微生物分解并转化，无机氮是水生植物生长中重要的营养物质，植物吸收无机氮后，合成蛋白质、有机氮，而收割水生植物可将有机氮、无机氮从人工湿地水体中除去。污水中的无机磷也是水生植物生长中的营养物质，植物吸收、同化无机磷，转化成植物的有机成分，最终可通过收割植物除去无机磷。生根的植物除去砂土中的氮磷物质，浮水植物能够去除水中的营养物质。大型挺水植物的茎和叶、浮水植物能够过滤沉淀砂石和有机微粒。

2.2 微生物的降解作用

微生物能够将人工湿地景观水体中的有机物质转化成营养物质，而人工湿地水体中的微生物的种类和数量非常庞大。由于人工湿地景观水体中的植物根系形成了网络状，植物根系周围形成了厌氧、缺氧和好氧三种环境，不同类型的微生物能够分别进行吸附和代谢的工作，从而更好的分解水中的营养物质，促进人工湿地景观水体形成良好的污水处理系统。

2.3 吸附、沉降作用

人工湿地景观水体中的植物还能够吸附有毒有害物质，包括重金属等，且沉水植物的吸附和沉降能力高于漂浮植物和挺水植物，植物的不同部位的吸附沉降能力也具有较大的差别。景观水体中的植物能够较好的吸收、吸附污染物，水体的净化能力得到提高。另外，水生植物能够通过生化作用分解消除水底的沉降污染物，利用光合作用分解污染物，而植物的根系部位为微生物提供降解环境，促进污染物的排除。

2.4 对藻类生长的抑制作用

水生植物与浮游藻类之间进行光照、营养物质以及生长空间的竞争，减缓浮游藻类的生长。浮叶植物以及漂浮植物遮挡了浮游藻类生长需要的光照，同时有些水生植物能够分泌出导致浮游藻类死亡的物质，最终减少水体中的浮游藻类，促进水体的净化功能。

2.5 水生植物景观设计

人工湿地景观具备观赏和生态两种功能，水生植物的设计也要考虑到观赏和生态两种功能，因此要进行合理的设计。在设计水生植物时，要充分结合湖床的形状设计，根据水位由浅到深的原则，分别种植挺水植物、浮叶植物以及沉水植物和漂浮植物。例如，种植荷花时，要做好控制管理，防止荷花蔓延，要留出一定的空间种植睡莲等，保证空间的层次化。在景观水体的边沿要种植挺水植物，美化湖岸的线条。沉水植物种植时需要设置围栏，防止占据太大空间，同时要注意收割，既能够保持植物的生长，保证美观，同时提升景观水体的生态平衡。

2.6 人工湿地对水体生态的影响

人工湿地能够净化水质且调节生态，我国各地的气候条件千差万别，部分地区干燥雨少，湖中常常出现水少的现象，不利于水生植物的生长以及当地生态环境的平衡，人工湿地能够改善并且缓解水平衡。建造人工湿地系统，能够在冬季少水的情况下，为公园供水提供保障，促进水体生态环境的平衡。

2.7 水体生态的多样性变化

由于我国对生态环境的重视，目前我国大多数的人工湿地景观水体都基本保持平衡状态，以往的脏乱得到了改善，一年四季不仅水质好，同时水生植物的存在，更具备了观赏的价值，且鱼虾等水生动物也有了更好的生存环境，部分湖中还出现了底栖生物，形成了完整的生态系统。水生植物提升了水质，形成了良好的生态环境，而好的生态环境则孕育了水生植物和动物，促进了生态环境的可持续发展。

3 应用水生植物进行生态修复时需注意的问题

3.1 季节性明显

水生植物修复景观水体时体现了较强的季节性特征，夏季修复效果最佳，冬季修复较差。主要是由于冬季品种较少，冬季植物对水体的污染净化效果较差，观赏价值也次于夏季。在种植水生植物时，要充分考虑到冬季和夏季的区别，可结合常绿植物或者是耐水湿能力的常绿品种，保持冬季的水体修复功能。

3.2 综合考虑各种因素，确保生态修复效果

使用水生植物修复人工湿地景观水体时，要根据景观水体的污染程度、污染源以及当地水生植物的生长特点、气候、水纹和岸边植物设计水生植物。不同的水生植物具有对不同污染物的吸收能力，不同植物之间也存在相生相克，因此要综合考虑不同植物之间的合理搭配，形成生态与观赏兼具的植物景观系统。

3.3 加强养护管理，谨防二次污染

水生植物多数能够大面积繁衍，一旦疏于养护管理，会出现疯长、蔓延的情况，例如水芹菜、水花生、野茭白等都会对水体造成不同程度的侵害。因此，必须要对水生植物进行定期收割、处理，冬季可以对部分水生植物进行剪除，防止蚊蝇的泛滥以及水体发黑发臭等。

4 水生植物生态修复技术的应用实例

4.1 重庆市彩云湖国家湿地公园概况

重庆市重庆彩云湖国家湿地公园占地107hm2，位于科技城中心，具有生态保护、防洪减灾、休闲娱乐、科普教育以及园林景观等多重功能。该人工湿地公园的重要风格为立体湿地，溪流、梯田以及池塘的搭配突出了彩云湖的立体特点。而梯田不仅具有田园风光特点，同时还起到了清水、净化的作用。湿地公园的净水系统包括塘床生态系统、厌氧沉淀池以及水生植物生态圈等。出于生态和观赏的需要，桃花溪、彩云湖和梯田形成了完整的生态圈，水生植物沉淀、吸附、分解水体中的污染物，改善水质，保持生态的平衡。

4.2 湿地公园中水生植物的种类组成

彩云湖国家湿地公园中的水生植物主要有6种，分别属于5科，包括3种漂浮类水生植物、1种浮水类水生植物和2种沉水类水生植物。选择的水生植物以香蒲、芦苇、水菖蒲、荷花、睡莲等常见植物为主。这些常见植物既能够较好的生长，适应当地的环境气候，同时由于人们熟知这些植物，具备较好的观赏价值。

4.3 湿地公园植物床中水生植物的生态功能

彩云湖国家湿地公园种的水生植物主要芦苇、伞草以及香蒲、荷花、茭白等植物。芦苇拥有较强的输氧能力，茭白能够吸收氮磷等物质。两者的结合能够较好的处理污染物。同时，芦苇还能够分解水中的污染物，处理好富营养化的水体，克制浮游藻类的生长。荷花、睡莲等植物则能够较好的分解、除去氮磷物质，还能够净化水质，使水更为清澈。香蒲能够净化富营养水体，去除水中的重金属污染物。伞草的根系发达，管理较为容易，具有较好的观赏价值。该湿地公园种植多品种的植物，既能够起到净化水质的作用，同时还能够达到观赏的目的。

5 结语

人工湿地景观水体大多肩负着美观和生态两种功能。但是，景观水体本身的特征以及外界环境、人为因素等的影响，大多数的景观水体都受到了不同程度的污染，对周边的生态环境造成了污染。湿地景观水体处理种，水生植物的成本较低，后期的养护管理也相对容易，同时水生植物能够达到保持水体生态长期稳定的目的。在水生植物设计中，要充分结合湿地景观的气候、形状、具体地理环境等，综合性的考虑，实现生态与观赏功能一体化。人工湿地景观水生植物种植后，要定期维护管理，避免水生植物的疯长、肆虐，保持水体生态环境的可持续发展。

参考文献

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关键词：水质;生态;工程设计;自然处理;人工处理

Abstract: The relationship between human and ecological environment more attention, this paper mainly to the Fengxian campus of the Shanghai Normal University campus water as an example, through investigating the status quo of the water quality, sediment, aquatic organisms, riparian, ecological environment, so as to reduce the school in the water replacement cost, save cost and get better campus environment. The method can also be applied to other regional water improvement project.

Key words: water quality; ecology; engineering design; natural treatment; artificial processing

中图分类号： Q494文献标识码：A文章编号：

1.概述

长期城市化与工业化对河流生态系统健康状况造成了严重影响，河流生态系统修复逐渐引起人们的重视。调查显示，我国90%以上城市河流受到不同程度污染，生态功能丧失现象严重[1]。近几年来，国内许多专家学者对河流水生态治理与修复进行了深入研究，苏冬艳等人（2008年）对河流治理与修复技术进行了综述[2]，刘辉等（2009年）提出了利用水生态修复技术治理治理杭州河道水生态系统的对策和建议。

以水的自我调节为基础，遵从“道法自然”的自然依据，按照物质在自然界迁移、转化、流动与循环的规律，在少量人类辅助功能的帮助下，充分利用自然生态系统，与地方自然条件、社会条件和经济条件相结合，使之相互联系成一个有机系统，促进良性循环，同步增加与兼收经济、生态和社会效益。

城市河道水生态环境问题及治理现状

2.1城市河道水生态环境存在的问题

2.1.1城市河道渠化破坏河道生态系统

天然的河流、湖泊、池塘是自然变迁和构造运动的产物，但随着社会的发展，人类的开发活动，尤其是随着城市人口密集，开发建设强度大，对河道裁弯取直，修建水库和其他水利设施，以及开辟人工河道等，河道水生态系统自然属性遭受破坏，呈现出人工化、渠道化与规则化，水文流态受水利设施控制，且受到现浇混凝土、预制混凝土块体或浆砌石结构的护坡影响，隔断了地下水与土壤的联系，导致水生态系统结构单一，恢复和缓冲能力减弱。

2.1.2城市河道水体污染严重

部分工业废水及大部分生活污水未加处理直接排入河道，致使部分区域的河流浮萍藻类生物的迅速生长，水体甚至呈现红褐色，墨绿色，水体富营养化现象严重。另外由于人类保护水生态环境意识较薄弱，随手向河内丢弃垃圾等，导致部分河段水面杂物漂浮、蚊蝇孳生。据统计，中国80%的城市河流受到不同程度的污染，许多流经城市段的江河水质都劣于Ⅲ类水，河中生物基本绝迹，河流的生态功能恶化[3]。

2.1.3城市河道淤积严重

受到不恰当的城市开发的影响，使许多河流的河道变窄，河网被分割，城市建设中废物倾倒使河床越来越高，并且政府有关部门不重视河道清淤工作，没有定期对河道进行清淤，致使部分河道淤积严重，不但影响了河道水质，也严重影响了河流本身所具有的泄洪功能，加剧了城市洪涝灾害发生的频率和程度。

2.2城市河道水生态环境治理中存在的问题

通过对全国各地河道整治资料进行查阅发现，当前大部分城市的河道水质治理方面存在以下几个主要问题：利用水生态修复技术治理城市河道水生态系统的重要性依然没有引起相关部门的足够的重视，现如今河道的主要整治措施还是截污纳管、生活污水处理和底泥疏浚；一些地方虽然在整治方案中都强调了生态治水的重要性，但在具体技术上缺乏相应的实施方案和操作措施；在利用生态技术修复河道水生态的认识上存在较大的偏差，许多设计者对于河流的生态修复纯粹是从景观美学的角度出发，没有考虑河道的基本情况及其功能定位。

2.3城市河道水生态环境的一般修复方法

水生态修复是一项理论复杂、因素众多、操作困难的工作，既要因地制宜，又要符合科学，更要讲究实效。按照水生态系统的理论，结合全国河道、湖泊水生态系统修复情况的分析，修复水生态系统的主要处理技术可以分为：物理技术、化学技术以及生物技术。具体处理方法及其相应的特点见下表（表1）：

表1环境修复技术及其特点

3.工程实例

3.1上海师范大学奉贤校区河域概况

由于上海师范大学奉贤校区校内所有水域均流通，故以中心河的水质数据为样本进行分析，从而对全校水质进行估计。

（1）中心河及其排水口现状

图1为中心河的卫星图，从西面起第一座桥设为桥①（玉兰前），第二座桥（三教前）设为桥②，东面起第一座桥为桥③。相关数据如下（表2）：

图1中心河的卫星图

表2中心河现状相关数据

根据实地调查，大中型排水口个数及分布如图所示，小型排水口分布如下：

桥①以西，北岸有小型排水口7个，南岸有小型排水口6个。桥①―桥②，北岸有小型排水口16个；南岸无小型排水口。桥②―桥③，北岸有小型排水口14个，5个小型排水口。桥③以东，北岸有小型排水口13个；南岸有小型排水口10个。

（2）中心河水域生态环境现状

2012年7月对中心河进行了实地考察，对其水域生态环境现状的初步了解如下：

桥①至桥③的区域，湖水基本清澈，能见度较高，有鱼、虾等水生生物。桥③以东，湖水稍有浑浊，东墙周围湖水能见度低，总体流动性较小，湖水泛绿，河岸边缘及角落有浮游类植物。桥①以西区域水质情况较差。湖水呈青绿色，部分区域有轻微乳白色，湖水能见度河岸边缘大型排水口处有浮沫以及少量的上层浮油，大部分区域水质混浊，能见度低，水生生物稀少。中心河河岸由水泥石块砌筑，水域底部淤泥较厚。综上，预估中心河富营养化情况比较严重。

3.2水环境试验与监测

在2011年10月起对四个河段（为方便起见，在下文，桥①以西命名为#1，桥①―桥②命名为#2，桥②―桥③命名为#3，桥③以东命名为#4）进行为期1年的采样。因分析水域生态环境现状得出本河段富营养化情况严重，故拟测试pH、水温、DO、COD、BOD5、NH3-N，6项指标来评估富营养化情况，并对未来形成治理方案提供依据。测定方法如下[4][5]：

表3 水环境测定方法

（1）关于中心河水温T的监测值分析

从图2中可看出中心湖的水温分布均匀，4个监测点只有较小偏差，同时最高水温为#2处的28.5℃，7月； 且1月份水温均低于5℃，与上海市的气温变化同步。由于缺少近十年的当月平均水温，无法对其级别定位，仅从一年的数据观察看，水温指标满足IV类水标准要求。

（2）关于中心河pH值监测值的分析

从图3中看出PH值的变化范围为6.31～7.54,其中5月至10月呈弱碱性, 11月至4月显弱酸性，其PH值最大值出现在7月和最高水温相对应。中心河的酸碱度基本满足景观娱乐用水水质标准，但1月份测得的酸碱度超过了标准。河水的PH值是河水及其水域各种自然因素综合作用的结果。在流动河水中，氢离子的浓度并不取决于水分子的离解，而主要取决于河水中各种负离子，例如碳酸根、碳酸氢根、二氧化碳的对比关系。在富营养化水体中，随着富营养化的发展，由于藻类光合作用消耗水中的二氧化碳，致使水中氢离子减少而导致PH值升高，呈现PH值随藻类生长而显著增高趋势[6] 。

图2 中心河水温T监测值 图3中心河PH值监测值

（3）关于中心河溶解氧DO监测值的分析

从图4中可知，中心河水体中溶解氧最小值是1.6mg/L,最大值是3.78mg/L。除了7月至8月溶氧量值低于标准外，#1处溶氧量值从5月至8月间亦低于标准值，此处根据实际调查确是存在严重的富营养化以及严重的污水排放情况。洁净水体中的溶解氧一般接近饱和，如果水体受到有机物质和还原性物质污染时，溶解氧会低于饱和值，尤其当藻类在水面形成遮光阻气层时，影响大气氧和水中氧的正常平衡以及水生植物的光合作用受阻，会使低层溶解氧大幅度降低，甚至趋于零值。此时将会导致厌氧微生物繁殖、水质恶化。

（4）中心河生化需氧量监测值的分析

从图5中可看出中心河生化需氧量的变化范围是23mg/L～47mg/L， 明显高于IV类水体的生化需氧量标准值。生化需氧量越高，表示水中需氧有机污染物越多。

图4中心河溶解氧DO监测值 图5中心河生化需氧量监测值

（5）中心河化学需氧量监测值的分析

如图6中所示，中心河重铬酸钾指数较高，变化范围为62mg/L～110mg/L,最大值出现在6月的#1处。重铬酸钾指数是表征水体中可被高锰酸钾氧化的物质，主要是有机物的含量。是一项重要的水质参数。在富营养化水体中由于浮游植物强烈的光合作用生成了大量的有机体，使水体的化学耗氧量明显增高。5月至7月间，中心河的重铬酸钾指数足以体现。

（7）中心河氮氨含量监测值的分析

如图7所示，中心河氮氮浓度都较高。最大偏差为1.96mg/L。最大值出现在6月，最小值出现在11月。氮氨浓度较高时必然会导致水域的富营养化。中心湖氮氨变化范围为1.85～4.97mg/L。达到标准值仅为#3处的1,2,11,12月数据以及#2处的1月数据。且#1处的数据均高于其它监测点的数据，可见#1处的富营养化最为严重。

可见对中心湖进行整治规划势在必行也刻不容缓。

图6中心河化学需氧量监测值图7中心河氨氮含量监测值

3.3水生态环境修复

中心河是贯穿上师大奉贤校区，与新农河和月亮湖等其他水域连通，因此它不仅和其他水体一起调节了局部气候，同时也具有一定的欣赏价值。但是由于疏于管理，导致目前中心湖富营养化程度严重，生物多样性遭到破坏，因此有必要对该河流进行治理，并需要通过多种方法的结合，已到达彻底修复河道水生态系统的目的。

3.3.1处理河流底部沉积物

富营养化湖泊中的底部沉积物常是一个营养库，在一定条件下可不断释放磷，这称为内部负荷。当外部负荷减少后， 内部负荷可补偿，使富营养化现象继续存在[7]。底泥疏浚与覆盖技术是河流污染治理中普遍采用的措施之一，可以较大程度的消减底泥对上覆水体的污染贡献率，进而解决内源释放而造成的二次污染问题，并为后续的生物技术介入创造出良好的生态条件。通过挖泥疏浚可以直接去除底泥中的营养盐含量，减轻内部负荷对湖泊的影响[8]。

3.3.2水生动物修复技术

水体中的藻类除受营养物质的控制外，也受到浮游动物和鱼类的控制。因此，可以通过放养浮游动物和鱼类来达到改善区域性水水质的目的。常用于摄食藻类的鱼类有螺蛳、鲢鱼、鳙鱼、鲫鱼等。根据调查，蚌类可以将水中悬浮的藻类及有机碎屑滤食；螺蛳主要摄食固着藻类，同时分泌促絮凝物质，使湖水中悬浮物质絮凝；滤食性鱼类，如鲢鱼、鳙鱼等可以有效去除水体中的绿藻类物质。我国的谢平、刘健康等（1999年）提出旨在控制蓝藻水华的非经典生物操纵法[9]可供参考。

3.3.3河道补水

可通过增加水利设施并加以调控，引入上游或者附近水源，加快水流速度等。既补充河道水量，又可以冲刷稀释污染水域，置换死水区的河水，使河流由厌氧状态变为好氧，在短时期内降低水体的污染负荷，改善水生动物、水生植物的生存环境，提高河流的自净能力，改善水环境质量[8]。

通过上述三种方法的结合使用，中心河水质有了明显的改善。

4.结论与建议

相较于化学修复法的易造成二次污染和物理修复法的治标不治本，生物生态修复法具有工程造价相对较低，不需耗能或低耗能，运行成本低廉，处理效果好且不会形成二次污染的特点。近年来这种技术发展很快，在国外已经达到工程实用化的程度，并且积累了系列观测数据。通过对上海师范大学奉贤校区中心河水质监测与相应的修复处理，可以得出以下结论及建议。

交疏挖底泥处理法，水生动物修复和河道补水法更具有可持续发展性，不仅可以节约财力，更可以全面改善生态环境，利用自然自我修复和净化的能力改善水质。

富营养化湖泊中的底部沉积物是一个营养库，单独采用水生动物修复或河道补水法，很难在短期内有效改变河道水质，所以定期清理河流底部沉积物是必须的。

在水域内放置生态浮床，并放养摄食藻类的鱼类等，以构成生物链。以达到在修复水质的同时增加河域的观赏性的目的。

加强点源和面源污染治理，通过加强截污纳管建设，加快城镇污水收集管网工程建设，从而从源头上根治水生态污染状况。

参考文献

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50-52.

篇6

关键词：水环境修复；河流；湖泊水库；地下水

水环境是流域内储存、传输和提供水资源的水体，是水生生物生存与繁衍的空间，也是各种污染物的最终归宿。根据水的地理位置，将流域中的水环境分为地表水环境和地下水环境。地表水环境指河流、湖泊、水库、海洋、沼泽、冰川等以暴露在地面的水为主的水域；地下水环境指泉水、浅层地下水、深层地下水等存在于包气带以下底层空隙的水域[1]。

人类不合理的生产和生活方式对水环境造成了不同程度的损害，世界水资源委员会指出，全世界有50%以上的水域已被污染，水域生态系统遭到严重破坏。我国水环境受损也比较严重，超过60% 的河流、湖泊和湿地生态系统的结构与功能遭到不同程度的破坏[2]。

水环境修复，就是利用生态系统原理，采取各种技术手段，提高水体质量，修复生态系统结构，使流域生态系统实现整体协调、自我维持和自我演替的良性循环[3-5]。

随着水环境恢复理论地不断完善和深入，近年来水环境恢复研究发展较快。美国有关受损水环境的修复研究，自1970 年起由clean lake program（clp）组织实施，投入经费逐年增加[6]。欧洲一些国家也从20 世纪70 年代开始水环境治理和修复工作。如荷兰在1990 年对aldefeane 地区水环境进行修复，成效显著[7]。20 世纪80 年代，我国开始了对水环境恢复的研究工作，并在巢湖、太湖等不同地区开展了水环境恢复的研究与实践[8-10]，取得了许多成功的经验。

为了保证人类的可持续发展，开发切实可行的技术对受损水环境进行修复，成为了环境科学与技术领域的研究热点之一。水环境修复的对象不仅包括水体，还有水体相关的生物地理环境。而不同的水域形式，因其物理环境、化学环境以及生物环境的不同，需要不同的修复技术体系。河流、湖泊水库和地下水是与人类生产生活密切相关的水环境，本文将从这3个方面，综述其最新的水环境修复技术，为水环境修复技术的研究提供基础。

1 河流修复技术

河流修复是指使河流生态系统恢复到未被破坏前的近似状态，且能够自我维持动态均衡的复杂过程[11]。河流修复技术多种多样，①物理技术：河道引水技术、生态防渗技术、底泥疏浚与物理覆盖技术、人工增氧技术等[12-15]；②化学技术：投加絮凝剂促进污染物沉淀、加石灰脱氮、投加化学药剂除藻、调节ph值对重金属进行化学固定、原位化学反应技术等[16]；③生物-生态技术：微生物修复技术、水生动植物修复技术[17-19]、人工湿地技术以及多自然型河流构建技术等。

本文将重点介绍以下方法：河道引水技术、原位化学反应技术和水生植物修复技术。

1.1 河道引水技术

河道引水技术是指引进外部清洁水源来改善河道水质[20]，在水源允许的情况下，引进外部清洁的水源，增加河水水量，不仅可以人为地缩短水在河道中的停留时间，增加浮游植物的生物量[21]，使污染河水不易黑臭，同时水体复氧量也会增加，提高河道自净能力。利用调水改善河道水质是一种投资少、成本低、见效快的处理工程。

1.2 水生植物修复技术

水生植物在水环境修复中的作用方式主要包括物理过程、吸收作用、协同作用和化感作用[22]。水生植物修复技术利用水生植物及其共生的微环境去除水体中的污染物质并恢复永生生态系统[16]。水生物修复技术的核心是将植物漂浮种植到水面上，利用植物生长从水体中吸收利用大量污染物[23]。生物浮床是其典型的技术应用之一。

1.3 原位化学反应技术

原位化学反应技术是指通过化学反应和生物反应（氧化、还原、吸附、沉淀、有机金属络合等），在受污染的地点，原地使重金属离子固定下来的方法。常用的物质包括石灰[ca（oh）2]、灰烬（koh）硫化钠na2s）等。此外，化学氧化可以将有机物转化为无毒或者毒性比较小的化合物，常用的氧化剂为二氧化氯、次氯酸钠或者次氯酸钙和臭氧等[3]。

2 湖泊水库修复技术

湖泊水库水质恶化主要有2 个原因：一是外界输人的大量营养物质在水体中富集，二是内

源性负荷。因此湖泊水库修复可从外源性污染物质的控制和内源性污染物质的控制2方面展开。外源性污染物的控制技术主要有：清洁生产、退耕还林、改变消费模式[4]、废水集中处理技术[3]等；内源性污染物的控制技术主要有稀释和冲刷、底泥疏浚和覆盖、水力调度技术、气体抽提技术、空气吹脱技术、投加石灰法、水生植物修复技术、生物调控技术、生物膜技术、微生物修复技术、仿生植物净化技术、土地处理技术、深水曝气技术等[3]。外源性污染物控制技术中清洁生产是一项有效技术，内源性污染物控制技术中底泥疏浚是修复湖泊水库的一项有效技术，这不同于河流的修复。

2.1 清洁生产

清洁生产是指通过原材料和能源的调整替代、工艺技术的改进、设备装备的改进、过程控制的改进、废弃物的回收利用、产品的调整变更等措施，达到污染物的源头削减、过程控制、提高资源利用效率的目的，减少或者避免生产和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境危害的技术[24]。清洁生产技术主要包括源头控制、过程减排和末端循环3类技术。源头削减应尽量采用无污染、少污染的能源和原材料；过程减量应尽量采用消耗少、效率高、无污染、少污染的工艺和设备；末端循环时对必须排放的污染物，采用回收、循环利用技术，回收其中有利用价值的资源。清洁生产可以产生环境和经济双重效益，使得汇入湖泊水库中的外源性污染物浓度大大减少，达到修复的目的。 　2.2 底泥疏浚

底泥是湖泊水库中的内污染源，有大量的污染物质积累在底泥中，包括营养盐、难降解的有毒有害有机物、重金属离子等[3]。底泥中的有害物质释放到水体中会使水质急剧恶化。底泥疏浚可以彻底去除其中的有害物质。一般有2 种形式的疏挖，一种是把水抽干，然后用推土机和刮泥机进行疏挖，另一种是采用带水作业。第1 种方法存在一定的技术限制，第2 种方法应用性更强。带水疏挖可以采用机械式疏挖，也可以采用水力式疏挖。疏浚技术主要包括确定疏挖底泥体积、选择挖泥机、计算压头和功率、设计底泥堆放场以及底泥利用几个部分。疏浚时应注意防止底泥泛起以及底泥的合理处置，避免二次污染。欧洲多国均采用过该技术对湖泊水库进行修复，并且效果显著。例如瑞典的trummen 湖，清除表层1 m 厚的底泥后，水深增加1.1～1.7 m，tp 浓度迅速下降，这种状态维持了18 年[25]。

3 地下水修复技术

地下水具有多种功能，与人类生活密切相关。随着工农业的快速发展和人民生活水平的提高，地下水受到了严重污染。因此，对受污染的地下水环境修复变得越来越重要，其修复技术的研究已引起国外学者的广泛关注[26]。

根据其主要工作原理地下水修复技术可大致归并为4 类，即物理技术、化学技术、生物技术和复合技术[27]。物理技术包括水动力控制法、流线控制法、屏蔽法、被动收集法、水力破裂处理法等[27]；化学技术包括有机粘土法[28]和电化学动力修复技术[29]；生物技术包括原位生物修复技术例如bs 技术，和异位生物修复技术例如堆肥式处理法、预制床法、厌氧处理法、生物反应器法等；复合技术包括渗透性反应屏法、抽出处理法、注气～土壤气相抽提（sev）法[27]。复合法修复技术兼有以上2 种或多种技术属性，例如抽出处理法同时使用了物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术，综合各种技术有点，在修复地下水时更加有效。抽出处理技术，简称b&t 技术，是最常规的污染地下水治理方法。该方法采用水泵将含水层中地下水面附近的地下水抽取出来，把水中的有机污染物质带回地表，然后在地面用地面污水处理技术对其进行净化处理，最后将处理好的水重新注入地下或排入地表水体，以防止地面沉降，或海水人侵，并且可以加速地下水的循环流动。地面污水处理技术方法很多，最常用的包括以下7 种：沉淀、膜分离、交换树脂、活性炭吸附、空气吹脱、化学氧化和生物降解[30]。由于液体的物理化学性质各异，p&t 技术只对有机污染物中的轻非水相液体去除效果很明显，而对于重非水相液体来说，治理耗时长而且效果不明显[27]。

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篇7

关键词：北运河治理生态修复 污染防治研究

The treatment technology research about ecological restoration and pollution control on North Canal in Tongzhou urban district

Su Ying1Li Changsheng2

1.Beijing Tongzhou Science and Technology committee101100;2.Beijing Zhifeng HuayuanEnvironmental EngineeringCo.Ltd101107

Abstract：Synthetically analyze the trunk and branch of North Canal in Tongzhou urban district, topographic feature, landform, river, water quality, benthonic organism, and the pollution discharge factor. Use the terrestrial and aquatic plant organism habits, biology and ecology purification function to research fencing and nurturing in overflow land, structuring biological chain, ecological retaining water, non-point source pollution control. Lead into the idea of ecological restoration and pollution control technology, transit the river treatment of manual work to ecological restoration mode gradually. This is very important for pushing forward ecological civilization construction of North Canal in Tongzhou urban district, and promoting the water environment virtuous cycle development.

Key Words: North Canal treatment, ecological restoration, pollution control, research

中图分类号：TV85文献标识码： A

1 引言

北运河是京杭大运河的上游段，是海河流域的主要水系之一，干流全长 90公里，位于北京市东南，其中，干流界面北关闸上游为温榆河，北关闸下游为北运河。北运河主要支流有通惠河、凉水河、凤港减河等，承担北京市城区、西郊地区及东郊部分地区的排水任务。通州区境内的北运河长41.9km，其生态建设和水环境安全直接影响城区社会发展和经济环境。本文在分析通州区段北运河生态区位、水环境质量、生物组成特点、水环境保护目标、生态保护压力的基础上，以水环境生态保护重点、污染面源控制、污染消减与生态建设并重为依托，结合河滩地封育、生物链构建、生态蓄水形式、污染控制，引入生态修复与污染控制技术理念，使河道由人工治理逐步过渡到生态修复的模式。

2 北运河水质现状与生态状况

2.1河流水污染现状

2012年4月，北京市水务局监测数据表明，北运河水系48个河段中，除5个无水河段外，有35个河道的水质都属于劣Ⅴ类。流域河水呈黄绿色，其中，岸摊发臭垃圾堆和水中白色漂浮物随处可见，说明北运河自净能力较差， 水质状况不容乐观。近些年，随着社会经济的发展，北运河流域人口数量不断增加，工业企业、畜牧养殖业等的规模不断扩大，污水排放量日益增加，水质恶化现象仍在加剧；另外，近几年自然干旱现象严重，河流雨水汇入水量不断锐减，更加剧了河道水质恶化趋势。

2.2河流底栖生物监测情况

采集北运河上新华大街桥、六环辅路桥和宋郎路桥的三个代表性生物样品进行底栖生物分析。分析数据表明，北运河通州城区段底栖大型无脊椎动物主要由两类组成，分寡毛类和摇蚊科类。其中寡毛类 5 种，摇蚊科类3 种，共 8 种。这 8 种底栖动物在各断面分布有所区别，其中六环辅路桥寡毛类2 种，摇蚊幼虫 2 种，新华大街桥寡毛类 3 种，摇蚊幼虫 1 种，种类最多的是宋郎桥，寡毛类3 种，摇蚊幼虫类3 种。从底栖动物种类组成上看，其特点是生物种类较少，以寡毛类最多为5 种，摇蚊幼虫只有 3 种；同时，这些种类多为耐污染种，说明该段河流所受污染较为严重。根据监测得到的底栖动物种类和数量，对各个取样点的生物多样性指数进行计算，评价结果见表1。

通州区北运河城市段生物多样性指数评价结果

取样点 新华大街桥 六环路辅路桥 宋郎路桥

D 值 1.36 1.43 1.71

污染等级 中污染 中污染 中污染

结果表明：D值越大，说明水体受污染程度越小，相应地其生态系统结构及其运营状况越健康。北运河底栖生物种类和数量少、且主要为耐污种类；多样性指数较低，表明其水质状况较差，生态系统退化严重。北运河底栖生物多样性指数从一个侧面反映了北运河污染程度及生态退化情况。

2.3北运河生态状况

通州区属北温带半湿润半干旱大陆性季风气候区，春秋干旱少雨，夏季炎热多雨，冬季寒冷多西北风。多年平均降水量约为600毫米，降水特点是年际变化大，年内集中；多年平均水面蒸发量为1815.5毫米，蒸发强烈。全区多年平均水资源总量约为2.16亿立方米，人均水资源占有量约410立方米。根据通州区水资源评价资料，全区可利用水资源量为30032万立方米，其中地表水可利用总量平均为10360万立方米。地下水资源比较丰富，多年平均降雨入渗补给量为14452万立方米，地表水入渗补给量为2780万立方米，农业灌溉水入渗补给量为3610万立方米，年可开采量约为2亿立方米。而随着经济的发展和城市化进程的加快，每年的需水量以9.3%左右递增。因此，通州区水资源的供需矛盾日益突出，缺口逐年加大。随着人口规模的发展，人均水资源量逐渐减少，污水排放量却日趋增大，城市河流水生态系统面临越来越大的压力，出现河流断流，湿地萎缩，地下水位下降及生态退化等严重问题。天然降雨量减少形成的河道断流，河漫滩植被砍伐，河道人工化、渠道化，挖沙造成的河道沙化，都加剧了河道生态环境的恶化，降低水体的自净能力并使河流生态系统退化。城市河流承担着城市正常运行的水供给与受纳功能、生态功能、景观美化功能，健康的水环境是城市可持续发展的重要保障。[1]城市水环境的污染，水生态系统的破坏，对人民健康和城市生态安全构成了威胁。治理水环境，恢复水生态系统，正常发挥河流的社会功能，才能使城市良性、可持续发展。

3.主要问题

3.1地表水污染，制约了生态品质

北运河上游，随着人口的大量涌入，人口密度的增加，生活污水排放量也随之增大。中国环境状况公报的数据显示，全国生活污水排放量逐年增加，其中的COD与氨氮等主要污染物的排放量远大于工业废水。[2]来自上游的生活污水成分复杂，主要来自餐厨废水、洗衣废水、冲厕水、淋浴水等，其中含有脂肪、米糠菜屑、洗涤用剂、化学品成分、大肠杆菌、汗液等。生活污水排放量大，有机物和化学品含量高，难于降解等是北运河水体污染的重要因素。

除上游生活污水外，北运河还承载了区内大量生活、工业、农业、畜牧业、餐饮业、娱乐业等废水。根据通州水务局的统计资料，目前北运河通州城市段 11. 2km河段内，每年共有入河污水 6149 万方，这还是近几年对近 70个排污口进行截流后的情况。由此可见，北运河水体水质恶化受区内入河污水的影响很大。

3.2天然径流补给量减少，生态环境脆弱

《北京市“十二五”时期水资源保护及利用规划》的数据显示，与多年平均降水量相比，近12年来北京市降水量减少19%，水资源总量减少43%，入境水量减少77%，两库来水减少79%。可用水资源急剧减少，导致没有适当的径流补给河道，河道自净能力减弱，承载力降低，加重了河流的污染。河流污染程度的加深直接造成水中及河道周边动植物死亡，生物种类及数量降低，生物物种退化，生态多样性减少等一系列生态问题。加之为争取水资源而进行的地下水超采，水源地保护等工程设施的建设，都会对河道水生态系统产生影响。

3.3水体功能区承载污染负荷大与治理技术不相适宜

通州区位于北京市东南，处于北京市水系的下方，区内河道多为排水河道，承担着上游区县和北京市区的排洪、排污任务，长期接纳的是上游的雨水和污水。因近些年降雨量明显减少，而入河污水量显著增多，所以上游排入河道的水大部分为污水，水体污染更加严重。近些年，随着地表水体污染日益严重，对于河流、湖泊等污染水体的水质改善技术研究已经取得了一定进展，但还存在很多不足，尤其对于北运河这样的城区河流，因为河道周边空间有限，所以很多处理技术难以应用；此外，北运河水体水量巨大，处理量太小对于改善整个河道水环境不能起到根本作用。

综上所述，作为北京市水系的重要组成部分，北运河的水环境质量直接关系到北京市整体的水资源可持续利用和发展进程，改善北运河水体质量，提高流域水资源利用程度，是北京市水资源可持续利用的迫切需要，对于实现北京市环境、社会和经济的协调和可持续发展具有重要意义。作为通州区内的主要河流，北运河的水环境问题已经严重阻碍了通州区的社会、经济发展，引起了政府有关部门和当地人民群众的广泛关注。因此，改善北运河水环境，提高其水体质量，对于通州区的社会、经济发展和北京市的水资源可持续利用是十分必要的，具有重要意义。

4.控制水污染实施生态修复技术的思路

生态修复(ecological restoration)是指通过人为的调控，使受损害的生态系统恢复到受干扰前的自然状况，恢复其合理的内部结构、高效的系统功能和协调的内在关系。

4.1探究机理，寻找对策

自然河流净化作用主要通过河流中的生物链发生作用，生物链主要由水生植物、水生及两栖类动物、浮游生物、原生动物、微生物等构成。水生植物能够吸收水里的氮、磷等无机物作为生长的营养物质，并产生氧气提供给水生及两栖动物，同时其庞大的根系又为微生物及水生动物、两栖类动物提供栖息地。微生物依靠水生植物的根系形成生物膜，能够将动植物的尸体及其他有机物进行降解和利用。原生动物以细菌、真菌为食，浮游生物以原生动物为食，水生动物摄食浮游生物，鸟类和两栖类以水生动物为食。水生态系统形成的生物链，发挥了水体的自净作用，一旦某一环节产生了问题，如水中有机物超出了微生物降解能力，就会破坏生物链，进而破坏水体的自净作用。

河流生态系统也是一个复合系统, 由河岸生态系统、水生态系统、湿地及沼泽生态系统等子系统组成, 其生态健康受水文、地形、动力等诸多因素影响[3] 。向河道内排放污废水、过量用水、挤占河滩地、砍伐森林、引入外来物种以及大规模筑坝、修建水库、河道渠道化等水利工程措施, 都会破坏河流生态系统健康【4】。河道内水生生态系统和河岸生态系统遭到破坏, 必然造成生物多样性降低，生物量锐减，河流水质恶化。

4.2找准方法，注重创新

开发生态水体修复技术，是当前水环境技术的研究和开发热点。实际上，大自然在发展变化的长期过程中，本身已经具备了自我净化、自我完善的强大能力，这使得自然界得以持续而有序地运行，其中水体的自然生物净化能力，在人类出现之前的远古时期，就保证了自然界江河湖泊水体的洁净。目前开发的水体生态修复技术，实质上是按照仿生学的理论，对自然界恢复能力与自净能力的强化，可以说，按照自然界自身规律去恢复其本来面貌，强化自然界自身的自净能力去治理被污染水体，这是人与自然和谐相处的合乎逻辑的治污思路，也是一条创新的技术路线。

近几十年，通过大量研究与实践，已明确水环境污染实际上是典型的生态问题， 因此， 在对污染水域进行治理时，应用生态学方法能使生态问题得到最终解决。近年，强调治理与生态修复相结合，甚至更加强调生态修复的作用。从上世纪七十年代起，尤其是近十余年来，日本、美国、德国、瑞士等发达国家纷纷对以往的水环境治理思路进行反思，提出了生态治水的新理念，尊重河湖系统的自然规律，注重对其自然生态和自然环境的恢复和保护，使河湖的综合服务功能得以展现。

4.3综合比对，优势显著

目前，国际上处理河湖水库水体污染的方法主要是三种，一是物理方法，即是通过水利工程措施，如综合调水，底泥疏浚，曝气复氧，机械除藻等达到加速污染物移除与转化的作用；二是化学方法，利用化学药剂的投放，主要起到絮凝沉淀污染水体中内源性负荷磷，释放氮以及化学除藻；三是生态修复方法，通过人工湿地的构建，水生植物栽种，微生物菌群培养,模仿自然生态体系的建立，营造和复原自然生态形态，充分发挥生态净化作用。目前这三种水处理技术的比较发现，物理处理法往往治标不治本,只能作为对付突发性水体污染的应急措施。化学方法花费较高，且易造成二次污染。[5] 生态处理方法兼具安全性、经济性、美观性。这种处理技术不向水体投放药剂，不会形成二次污染；工程造价相对较低，不需耗能或低耗能，运行成本低廉；用生态方法治污，还可以与绿化环境及景观改善相结合， 在治理区可以建设休闲和体育设施， 创造人与自然相融合的优美环境。所以，这种廉价实用技术十分适用我国江河湖库大范围的污水治理工作。

4.4类别划分，总结归纳

水生态修复技术主要包括植物净化技术、动物净化技术、微生物净化技术、仿生植物净化技术、土地净化技术，多自然型河道构建等。

水生植物净化技术，是利用水生植物及其共生的微环境去除水体中的污染物。水生植物能够吸收水中的氮、磷等营养物质，抑制浮游藻类的生长，同时依附生长于水生植物庞大根系的微生物群能够对有机物进行降解，从而实现水中污染物的转移和分解。

水生动物净化技术，是通过水生动物的食物链效应，维持水体中食鱼性鱼类、食浮游性鱼类、浮游生物之间的食物链平衡，达到水质改善的目的。【6】水生动物主要包括浮游动物、游泳动物和底栖动物，他们以水体中的细菌、藻类、有机碎屑等为食物，可有效地减少水体中的悬浮物、提高其透明度。投放数量适当、物种配比合理的水生动物，可以延长生态系统的食物链、提高生物净化效果。

微生物净化技术，是通过微生物对有机物的降解作用，去除水中污染物。水中微生物主要由藻类、细菌、原生动物等组成，以生物膜的形式存在。依靠微生物技术的主要工艺方法有生物廊道、氧化塘、生物滤池、生物接触氧化池等。

仿生植物净化技术，仿照河流生态系统中的沉水植物轮藻，以河道中原有的天然生物菌群作为种源, 在填料丝表面经过生物的自然富集形成生物膜, 通过微生物的生命活动去除水中的污染物质。【7】土地净化技术，以土地为主要处理设施，污水中的污染物质经过土壤－植物系统的吸附、过滤、转移等作用被去除，污水达到一定程度的净化。由于污水中含有大量的氮、磷等营养元素，通过灌溉等方式，土壤、农作物、植物对污染物进行拦截、吸收，既满足了农作物等对营养元素的需要，对污水也达到了净化的目的。

多自然型河道构建技术即多种生物可以生存、繁殖的治理技术，它以保护、创造生物良好的生存环境与自然景观为建设前提,它不是单纯的环境生态保护,而是在再生生物群落的同时, 建设具有设定抗洪强度的河流水利工程。【6】目前治理污染河流趋向于多种技术的综合应用，同时还要考虑河流的污染特点，水利条件，生态环境特征，气候，治理目标等。

5.几点建议

河流的自然环境由水、河道、堤岸、河畔植被以及在此空间生存的生物群落构成。生物、生态技术治理北运河应主要从三方面入手，

一是河道形式的构建，护坡护岸生态材料的开发，生物链的构造与培育。河道形式的构建主要是改造河道流路及河床的物理特性, 即是创造出接近自然的流路, 水流要有不同的流速带。［8］要通过对岸堤生态槽（沟）、河岸边坡湿地、坡脚碎石床、河道碎石床等不同的河道断面构建形式进行研究，构造出适合生物多样性的河道形式。新型生态护槽/岸材料的开发主要考虑对氮磷的吸收，提供有利于植物生长的空间结构，同时保证其抗压、抗冻性达到规范要求。生物链的构造与培育主要从鱼类种群和植物种群的构建进行研究，鱼类种群的构建包括鱼类种类、放养密度，植物种群的构建主要考虑植物种类的选取，通过实验比对研究可得出相关结论。

二是生态净化技术的研究与应用。首先在北运河选取实验区，局部展开生态净化技术的应用。通过对研究区水体净化的适宜性和应用的工艺流程、工艺参数和处理效果进行研究评价，取得污染负荷、水力条件、植物种群和处理单元设置、生物填料等方面数据，从而研究出适合北运河治理的生态净化技术。

三是建立有效的生态修复技术模式。生态形河流治理，就是在河流空间内，将河道治理、护岸治理、河岸提防治理都融入生态概念，在不影响河道泄洪排涝功能的前提下，更多地运用天然生态因素进行水体的净化，同时营造景观水体满足人们亲水近水的需要。河流的生态治理和修复需要关注水体质量、河道形式、生物链构造、生态系统多样性等多方面因素，需要根据流域的具体情况，从关键影响因素入手，逐一解决问题，逐步建立一套适合本地区及流域特点的水污染控制与生态修复并重的技术模式。

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篇8

关键词：水生态 监测 辽河保护区

前言

近年来，随着辽宁经济的快速增长，导致辽河保护区内的水生态环境污染与破坏日趋严重。水生态监测是水生态保护与修复工作的重要基础和前期工作。开展辽河保护区水生态监测，为辽河保护区水生态保护和修复工作提供更及时准确的信息，为辽河保护区生态系统恢复与水质持续改善提供技术支持。因此，我们应充分认识到开展辽河保护区水生态监测的重要性。

1、水生态监测的概念

1.1水生态监测的概念

水生态监测是指为了解、分析、评价水生态而进行的监测工作。水生态监测的目标是为了了解、分析、评价水体等的生态状况和功能，监测的范围应包括水体及陆地上的植被等；监测内容包含湖泊水文形态、生物、化学与物理化学质量要素。一般的概念上，水生态监测涵盖了水质监测和生态（生物）监测[1-2]。。

1.2水生态监测的指标筛选

水生态监测指标的选择与确定是进行水生态监测的前提，应遵循代表性、敏感性、综合性、可行性、简易化、可比性、灵活性、经济性、阶段性、协调性、优先监测的指标体系的原则。

（1）景观指标。景观指标是指能够高度浓缩景观格局信息，反映其结构组成和空间配置某些方面特征的简单定量指标。包括：悬浮物、水味、水面漂浮物、水色（选测）。

（2）营养盐状况指标。水体的营养盐状况指标是评价水体富营养化的一个重要指标，包括：叶绿素、NH3-N、总氮、总磷。

（3）理化环境状况指标。 理化指标反映生物生存的外界环境条件，是指采用各种仪器和分析化学方法，直接分析测定水体中有害物质和它们的浓度。这类指标比较快速、灵敏，不仅能确定有害物质的种类，还能准确测定它们的含量。包括：pH、悬浮物、总硬度、DO、电导率、高锰酸盐指数、生化需氧量（BOD5）、化学需氧量（CODcr）、NH3-N、亚硝酸盐（以N计）、硝酸盐（以N计）、非离子氨、挥发酚、总氰化物、总汞、铬（六价）、总镉、石油类、总氮、总磷、氯化物（以CL-计）、总铜、河流水位、水温、锌、氟化物、硒、砷、汞、铬、铅、氰化物、挥发酚、阴离子表面活性剂、硫化物、粪大肠菌群、透明度。

（4）生物指标。生态系统是在一定范围内由生物群落中的一切有机体与其环境组成的具有一定结构和功能的综合统一体。识别生态系统结构与功能，为模拟生态过程，进行生态恢复的评价，以及对受损生态系统提供恢复措施等奠定基础。包括：底栖动物群落结构特征：种类组成、现存量、空间结构及动态；细菌：总大肠菌群数量、粪大肠菌群（选做）、总菌数（选做）；浮游植物群落结构特征：种类组成、生物量、叶绿素；浮游动物群落结构特征：种类组成、生物量；大型水生植物群落结构特征：种类组成、种类分布、生物量、优势种类生物量变化；藻类生态测试。

1.3水生态监测的技术及方法

水生态监测技术包括水质标准、监测方案的设计、水样的采集、储运、预处理，水样物理性质、非金属无机物、金属化合物、有机化合物的测定，还包括生物监测、底质监测、应急监测和自动监测等综合性监测。目前，随着航天技术的快速发展，卫星遥感技术越来越多地应用到水生态监测的各个方面，为水生态监测提供了重要的实时监测和动态监测的宏观手段[3]。

（1）水文要素监测。水文条件是影响河流域水生态系统的首要因素。径流深度是直接反映区域产流能力大小的指标，同时受到区域的降水、蒸发能力的综合影响，体现了水热条件对水生态系统的综合作用，因此对水位、土壤含水量、等要素监测采用自动遥测（含自动传输）方式；对流量、含沙量监测等采用巡测；对重要站点的流量也可利用自动测报系统。测验也可根据实际情况及安全条件按驻测、巡测及自动测报相结合的方式进行[4]。

（2）水环境要素监测。对重要站点设置水质自动监测站，其它站点采用移动实验室开展巡测。

（3）气象因子监测。建设多参数自动气象观测系统，以自动遥测（含自动传输）方式进行监测。

（4） 水生态系统中的任何变化都可能影响到水生生物的生理功能、种类丰度、群落结构、种群密度与功能，水生生物监测与调查相结合，收集必要的有代表性的水生生物信息。

（5）其它各要素数据采集次数以能反应各要素变化过程为宜，环境及人类活动影响等引起水生态环境变化的相关信息，以开展相关调查获取。

1.4水生态监测特点

（1）代表性。水生态监测的目标是为了了解、分析、评价水体等的生态状况和功能，更能反映水生态环境的主要特征及水生态过程的变化，说明水生态环境的主要问题。

（2）综合性。一个全面而高效的水生态监测过程所涉及到的内容是纷繁复杂的，水生态监测监测的范围应包括水体及陆地上的植被等；水生态监测还打破专业限制，内容不仅包含了水文水资源监测的项目，还包括河流水文形态、生物、化学与物理化学质量等要素。

（3）实用性。由于水生态系统的任何变化都可能影响水生生物的生理功能、种类丰度、种群密度、群落结构与功能，因此，监测水生生物的生活状态并以此作为水生生态系统健康的评价指标，具有较强的实用性[5]。

2、辽河保护区水生态监测的重要性

2.1辽河保护区水生态现状

近年来，随着辽宁经济的快速增长，由此给辽河保护区水生态环境带来了巨大的压力。长期的高强度区域开发导致辽河保护区内的水生态环境污染与破坏日趋严重，水生态环境退化、水生态功能下降及生物多样性锐减。辽宁省环保厅虽然已有一些关于水质监测及水环境管理的信息平台，但保护区的生态监测能力较弱，缺乏合理有效的生态监测平台，监测站点的自动监测水平落后，基本没有实现监测站点与数据中心的直接传输；辽河干流水文站和水质监测站（断面），长期以来分属水利和环保部门，二者数据采集缺乏统一口径，不利于数据的使用和对照，需要增设与现有水文站对应的水质监测站（断面）；保护区生态监测水平十分落后，基本处于空白状态，不利于保护区摸清生态资源家底；动态观测和应急响应能力落后，缺乏生态建设保障措施与生态风险管理机制和管理体系。

2.2辽河保护区开展水生态监测重要性的分析

从辽河保护区乃至全流域水生态恢复与建设的管理需求看，尚不够完善，急需在现有的基础上，完善或建立诸如辽河保护区水生态监测网络、水生态管理数据资源共享平台、水生态管理模型库、环境灾害应急响应平台等信息系统，为辽河保护区生态环境管理新体系提供技术基础，为辽河流域生态恢复提供资金、政策、体制和法律上的保障。因此开展辽河保护区水生态建设的研究对保护与恢复辽河生态系统，提高辽河生态系统服务功能和水体净化能力，改善河流水质，增强生物多样性，保证水生态安全，构建人与自然和谐、宜居的生态格局，对促进流域社会经济的可持续发展具有重要价值。

2010年3月由辽宁省委、省政府批准，设立了辽河保护区管理局，省人大颁布了《辽宁省辽河保护区条例》，开始了辽河依法科学治理的新篇章，使保护区具有较为坚实的监管能力基础。2011年，省委省政府决定建设辽河保护区主行洪保障区，退耕还河，保障行洪安全与生态安全，采取了一系列工程措施与生物措施，辽河干流治理保护工作取得了“重大决定性进展”。 2012年辽河率先摘掉“重度污染”的帽子，在全国重点治理的“三河三湖”中脱颖而出，成为辽宁省建设和全国河流治理与恢复的范例。目前，辽河流域保护区已成为了以河流水体、湿地及野生动物植物为保护对象，集综合管理与生态恢复为一体的创新型河流类保护区。因此，辽河保护区水生态环境保护和修复的任务越来越重。

3、结论

水生态监测是水生态保护与修复工作的重要基础和前期工作[6]，由此，建议辽河保护区开展水生态监测，建立辽河保护区水生态监测指标体系，以辽河保护区水生态监测站为平台，加强研究，遏制辽河保护区水污染恶化的趋势，为辽河保护区水生态保护和修复工作提供更及时准确的信息，为辽河保护区生态系统恢复与水质持续改善提供技术支持。因此，开展辽河保护区水生态监测愈来愈重要，势在必行。

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篇9

关键词：城市湖泊；生态修复；水生植物；多稳态理论

中图分类号：S891文献标识码： A

一、城市湖泊特点及其修复的主要理论依据

1、城市湖泊的功能及特点

从城市湖泊的功能来分类，大致可将城市湖泊分为:①汇水蓄洪式城市湖泊；②区域水源式城市湖泊；③休闲游娱式城市湖泊；④生态栖息地式城市湖泊。人工或半人工修建的城市湖泊，与自然湖泊相比，除去在维护生物多样性、调节局部小气候、涵养净化水质、调节径流，防洪减灾等生态方面的作用，其在美化城市、休闲娱乐、文化运动等人文景观等方面的作用也很突出。

2、湖泊生态修复的主要理论

2.1营养盐浓度限制理论及其应用

营养盐浓度限制理论强调营养盐对生物群落的限制与驱动是湖泊多稳态保持和转化的动力，即当营养盐浓度在一定范围内波动时，浅水湖泊会出现清水和浊水2种不同的平衡状态并且随着波动在两者之间转换。对21个欧美湖泊和1个北美湖泊生态恢复过程中的长时间序列分析表明，降低外源营养负荷是迄今为止湖泊恢复最直接的途径。与此同时，对欧洲35个通过削减外源负荷而发生贫营养化湖泊进行的长期研究发现，外源磷负荷的下降导致大部分湖泊中湖内总磷浓度下降、叶绿素a浓度下降和透明度升高。另外，丹麦围隔试验也发现，中等高浓度磷水平下，1．2mg/L以上的总氮可导致沉水植物消失，并获得与此一致的湖泊水生植物消失的范围证据。

2.2生物操纵理论及其应用

生物操纵包含经典和非经典2种实现方式，基本原理都是通过对湖泊中生物及其所处环境的操纵，改善湖泊生态系统，使得藻类尤其是蓝藻类生物量下降。近年来，生态系统响应的复杂性、上行效应以及滤食性鱼类对浮游生物群落结构的营养调节作用也被涵盖为生物操纵的一部分。与欧美地区通过增加肉食性鱼类来减少食浮游动物鱼类数量，以达到用浮游动物控制藻类的经典生物操纵方法所不同，国内学者谢平等采用直接放养滤食性鱼类的方法来控制藻类。在武汉东湖历时3年多的实验成功验证了滤食性鱼类如鲢鱼、鳙鱼等在蓝藻水华的控制过程中起了决定性作用且能通过牧食直接消除水华；与此同时，云南滇池、江苏太湖等地也验证了类似的生物操纵理论能有效抑制蓝藻水华的爆发。该技术对于不能有效控制外源性营养盐输入以及浮游动物不能有效控制藻类生产力的湖泊富营养化治理有着重要的创新思路及可实践性。

二、构建水生植物群落的主要胁迫因子及其应对策略

1、外源性污染

随着城市化进程加快、城市人口数量增长，大量点源污染源如工业废水、生活污水及其他固定排放源排出的未经处理的污水和街道、地表的雨水径流等面源污染源带着大量的营养盐流入城市内湖。一方面造成湖泊水体的富营养化，使水生植物群落大量消失造成水生生态系统失衡，湖泊原本能起到的调节局部小气候、净化水质等功能丧失；另一方面，流入湖泊中的氮、磷等元素以及有机物、植物残体等伴随着循环最终被湖泊底泥所吸收，形成内源性污染。

当前，我国的大部分浅水湖泊都是由于外源性营养盐负荷过高使得水生植物群落的生长受到胁迫直至消失。滇池、巢湖、太湖等重点治理区域均属于此种情况。根据2013年对丹麦200多个湖泊的总氮、总磷浓度与水生植物覆盖度的调查结果，当总磷浓度达到0．1 mg/L以上，总氮浓度达到2 mg/L以上时，水生植物的覆盖度几乎趋于零。国外许多试验也表明，对于受大面积、长时间污染的水体，仅减少外源营养盐的输入根本无法有效控制湖泊富营养化和水质恶化，内源性污染也是湖泊修复的一个重要影响因素。因此，如何有效控制内、外源性营养盐含量，形成一个有利于水生植物群落恢复的水质条件对城市湖泊的生态修复有着重要的意义。对于外源性点源污染，许多国家及地区采取不断完善城市污水管网系统，收集污水并运送到污水处理厂集中处理的措施。处理后的污水可达到灌溉及市政用水的标准，实现了资源再利用。但部分污染源较为分散，排量小，不利于市政管网的布设，所造成的污染往往难以得到有效控制，是当前需要解决的问题之一。

但人工湿地也存在占地面积大、有机物富集、冬季处理效果差等不利因素，随着该领域研究的不断深入，新工艺的开发(如污水前处理技术、潜流式人工湿地、垂直流人工湿地等)有效缓解了这些问题，近年来，吴振斌等在北京奥林匹克公园等重大工程中应用复合垂直流人工湿地均取得了良好效果。许多城市都加强了湖滨生态带的建设，湖滨生态带是健全的湖泊生态系统重要的组成部分，在截污、过滤、控制沉积和侵蚀等方面起着重要的作用。湖滨生态带的建设可以有效缓解面源污染带来的危害，对改善湖泊水质起到了重要的作用。

2、内源性污染

内源性营养盐对湖泊营养等级有着重要的影响，而底泥是内源性营养盐的主要来源之一。国内外长期的生态调查结果表明，底泥的理化性质如氧化还原电位、营养状况、物理性状等变化对沉水植物的衰退起着重要的作用。

沉水植物在富营养底质及水体中具有过量吸收同化营养盐的特性，会造成其根系减少、植株矮小、生物量及生长速率明显下降等不利影响。中国科学院水生生物研究所2008年在武汉东湖开展的中等规模实验表明，高营养环境影响苦草的碳氮代谢水平并抑制苦草(Vallisneria natans)生长，因为植物组织中大量积累氨氮导致氮代谢水平改变，产生大量的游离氨基酸，植物组织中积累过量的氨并产生生理毒害，与此同时，植物叶片中大量积累可溶性糖应对胁迫又导致根部可溶性糖减少，导致根部生长及新芽的产生收到影响。此外，底泥中有机物质的大量积累、分解，会导致植物根系缺氧。加上有机物分解产生的有毒物质如硫化物等，使植物根系、茎叶的生长明显受到抑制，严重阻碍水生植物的生长、分布进程。

底泥的物理性状与沉水植物根系的生长以及扎根深度有着密切的关联，底泥质地疏松的湖泊由于易受外界扰动发生再悬浮，且单位体积营养含量低导致根系无法正常生长分布并向植物组织输送营养物质，所以不利于水生植物的生长。国外也有试验表明，篦齿眼子菜在不同质地的底泥条件下其总生物量、地下茎长度和根冠比也有明显的不同；荷兰的Breukeleveen湖和杭州西湖在恢复水生植物群落的过程中，都遇到过由于底质过于松软(炉灰土质)水生植物难以存活的现象。

目前污染底泥的控制技术主要有2种:①原位处理技术，即采取措施将无污染的清洁材料铺到底泥上阻止底泥污染物进入水体。研究表明，原位覆盖能有效防止底泥中PCBs、PAH及重金属进入水体，对水质有明显的改善作用。但采用原位覆盖技术也应考虑该水域外源污染物是否得到了有效控制，防止覆盖物上形成新的污染底泥、底泥污染物毒性和迁移性高低、水体是否受到水力、风力等扰动等因素的影响；②异位处理技术，即对污染底泥进行挖掘、疏浚后在别处进行后续处理。西湖底泥疏浚工程的研究表明，疏浚工程明显降低了表层10cm沉积物中有机质、TN和有机磷的含量，主要的富营养化相关指标均得到了改善，且浮游植物密度、生物量均有不同程度下降，浮游动物群落种类有所增加。另外，疏浚过深使湖泊水位上升，湖泊深处的有效光照减弱，对部分沉水植物的生长有不利影响，对底栖生物也有一定的危害，同时使微生物胞外酶活性降低影响沉积物代谢功能。因而，选择合理的疏浚方式、疏浚深度与疏浚时令是展开疏浚工程时应着重考虑的问题。

3、主要生态因子的影响

光照水平是影响水生植物生长的重要因素，如苦草种子发芽和生长，因其对光照强度变化的响应不同，不同光强下种子的萌发率和生物量明显不同，只有在一定光强范围内，苦草种子的发芽和生长才能到最佳状态。城市湖泊中也会出现因为水生植物的叶片大量生长并漂浮于水面，造成的遮光及其它效应对生态位在深水处的沉水植物造成胁迫，使水生植物群落丰富度降低的现象。另外，在对牧野湖长约1年半的监测表明，由于城市湖泊较少收纳工厂排出的酸碱废水，所以pH并不会产生剧烈的波动。但在pH变化较大的湖泊，pH对底泥氮、磷及其它营养盐的释放也是有相当重要的影响。

水生植物的生长、繁殖都有其适宜的温度范围，如菹草(Potamogeton crispus)生长的最适宜温度为15℃～25℃，在20℃附近光合产氧量最高。低温胁迫对水生植物的光合作用以及正常的代谢活动均有极明显的抑制作用。试验表明，只有当温度在适宜的范围内，部分沉水植物的石芽才能正常发芽，而植物繁殖体对温度的适应性也直接影响具有相似生活史的水生植物种群的种间竞争结果。因而在构建水生植物群落时，需考虑到不同种群对温度的适应性，合理搭配水生植物群落。

5、水文因子的影响

水位波动对水生植被的恢复也有着显著的影响，以牧野湖为例，该湖泊会定期从黄河引水来补充并改善湖泊水质，另外到雨季时由于泄洪需要，牧野湖的水位及水流速度都会发生巨大的变化。过快的水流速会影响水体中氧气、二氧化碳等的交换，由于水流造成的拉伸、拖拽等作用会直接影响水生植物的生长，并且部分水生植物的种子、石芽、冬芽等也被水流冲走，从而影响水生植物群落的分布。综上所述，在湖泊生态修复进程中影响水生植物生长、分布的生态因子间有着密切的关联，如部分水生植物在夏季缺乏有效光合辐射以及pH较高的环境下会衰败、死亡；同时pH较高，OH－会与PO43－发生配体交换反应而造成Fe－P/Al－P的释放，使得更多的内源磷伴随着其它营养盐大量进入水体，引起水体的富营养化；加上人类干扰、鱼类及其他水生动物、浮游植物等综合作用下共同影响水生植物生长、分布。所以，在利用水生植物修复湖泊水体的时候，必须综合考虑多方面生态因子会对其所造成的影响。

结束语

相信伴随着城市化进程的不断加快，如何更加合理地规划、管理、保护城市湖泊，并在其能承载的范围内更加有效地利用其多方面的功能，将会是今后有关于城市湖泊研究方面的热点问题之一。

参考文献

[1]马久远.典型水生植物对沉积物中氮素形态及分布的影响[D].南京师范大学，2014.

[2]邹红菊，柴夏，刘平平.清水型生态系统构建技术在新建景观湖水质保护中的应用[J].污染防治技术，2014，01:12-16.

篇10

[关键词]河北 ；水生态；地方经济发展

[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.43.172

在国民经济快速增长，人民群众生活水平显著提高的情况下，经过不懈努力，河北环境保护工作取得很大进展，但水环境严峻形势总体上仍没有根本改变。主要是污染物排放量超过水环境承载能力，河道水污染，湖泊富营养化，生态破坏严重，生物多样性减少，生态系统功能退化，制约河北经济社会发展，危害人民健康，影响社会和环境安全。实施生态修复不仅是还生态环境的欠账，更有助于进一步扩大和优化河北生态空间，从而在京津冀协同发展过程中强化生态环境对经济社会发展的重要支撑。

1 河北水生态存在的突出问题

1.1 水资源禀赋差、配置工程体系不完善

河北省水资源严重不足，水资源总量205亿立方米，人均水资源量不足300立方米，亩均水资源量约200立方米，属典型的资源性缺水省份，水资源严重短缺仍然是可持续发展的主要瓶颈。

1.2 水土资源保护滞后

水生态环境恶化的趋势还未得到有效遏制。河北省仍存在大量水土流失，平原、古河道、沿海等区域也存在水土流失危害，治理任务艰巨；平原河道缺乏维系河流健康的基本水量；城市水系水网建设有待进一步规范；地下水超采严重，超采区面积达4万平方公里，部分地区出现了地面沉降等环境地质问题；监测河段水质超Ⅳ类以上占53%，水污染防治任务艰巨。为实现“碧水、蓝天、绿地”的目标，河北省面临的生态省建设和水环境治理的任务十分艰巨，必须下大力气全面推进水环境治理工作。

1.3 水资源利用方式比较粗放

河北省工业结构偏重，万元工业增加值用水量较周边先进地区有较大差距，高耗水行业的节水亟须加强；城市供水管网老化，节水器具普及率不高；农业用水比例高，尚有近半数灌溉面积未实施节水灌溉，部分节水工程标准偏低；结构性节水工作有待加强。

1.4 水利发展的机制不健全，水利综合服务能力不强

城乡水务一体化有待进一步推进；高效的水资源统一管理体制尚未建立，水利法规体系不够健全；水利投入不足、筹资结构单一，缺乏稳定增长的机制；农村水利建设新机制尚未形成，小型水利工程管理不到位；水文、水资源监测监控能力不足；水价改革进展较慢，良性机制尚未建立；公共服务与应急处理能力有待加强。

2 河北水生态面临的环境形势分析

近几年来，河北经济正处于蓬勃发展时期，但也暴露出一系列的生态环境问题，让我们不得不高度重视水生态问题。如何正确处理经济发展与水生态保护的关系？究竟是把节约保护和开发利用哪个放在首要位置上？面对日益严峻的生态环境破坏，我们要很好地兼顾生态、资源与环境的最大承载力，寻求一种和谐发展的道路，从而实现水生态保护与经济良性发展双赢的局面。

2.1 国家政策对河北水生态提出了更高要求

河北省委七届六次全会作出了构筑环首都绿色经济圈、壮大沿海经济隆起带、打造冀中南经济区、培育一批千亿元级工业聚集区和大型企业集团“四个一”发展战略，着力推进新型工业化、新型城镇化和农业现代化，保障粮食安全，实施城乡统筹、建设生态省。国家和河北省的经济社会发展战略，给本省水利保障经济社会发展的能力提出了更高的要求，对增强防灾减灾能力要求越来越迫切，对强化水资源节约保护工作越来越繁重，对加快扭转农业主要“靠天吃饭”的局面任务越来越艰巨。

2.2 产业格局给水生态环境带来了挑战

长期以来，河北省的产业格局主要以重工业为主，钢铁、化工、建材、造纸、电力等行业存在严重的资源消耗，工业废水成了主要的水生态污染源。河北是污染大户，已经成了全国范围内有目共睹的事实，河北唐山的钢铁企业每年两会上都会被问及环境污染问题，时代不同了，宁可影响了GDP也要坚持砍掉钢铁的污染，也要治理已经到了“水深火热”的环境。因为今天的经济发展不仅要百姓生活得富足，也要青山绿水，也要环境的健康。

2.3 水生态建设与经济发展存在着一定的矛盾性

经济高速增长、能源资源大量消费产生了大量污染物。在资源耗竭、生态退化、环境污染的背景下，经济成就不再那么令人欣喜。两者相比，中国的生态环境保护能力远远低于我们发展经济的能力。这种高度的不对称性为今后发展的可持续性提出了严重警告。

3 保护河北水生态，促进经济发展的对策

未来河北省面临水资源短缺状况不断加剧、水资源分布不均问题更为突出、水生态环境恶化压力加大、水资源严重短缺仍然是可持续发展的主要瓶颈，面对现实，为了实现省内经济更好发展，水生态的环境保护势在必行。构成社会的三要素即政府、企业和公众，在水生态文明建设中，需要三者相互支持，共同发力。3.1 政府层面要采取有效的宏观调控手段

3.1.1 制定相应的宏观政策及法律法规

要制定配套法规，出台相关政策，鼓励和调动广大群众投入生态修复的积极性，为实现水生态修复创造良好条件。以水资源承载能力为约束，保证重点河湖的生态水量。根据需要实施白洋淀等重要湖淀湿地应急补水，开展水生态系统保护与修复试点，全面开展地下水超采区治理，逐步修复一亩泉、百泉泉群等生态环境。

3.1.2 广泛征集各方意见，完善水生态机制

政府需广泛听取各方意见，重视顶层的系统性和可持续性的设计，把水生态建设和产业发展结合起来；建立生态治理补偿机制，甚至进行生态立法。加强和创新社会管理，构建有利于科学发展的体制机制，要求大力推进水利重点领域和关键环节的改革，加强行业能力建设，提高创新能力，全面提升水利的社会管理和公共服务水平。

3.1.3 创造良好的融资环境

要开创与多行业合作模式，政府主导的水生态治理项目，可根据项目所在区域的环境，改造成适宜人居、游玩、产业集群等功能性的水生态区域，合理引入诸如第一产业、第二产业甚至创新服务业的相关行业，采取有效转换方式引入社会资本更多参与水生态保护。

3.2 企业要以身作则，做好水生态保护

3.2.1 转变观念

要转变观念，加强宣传，提高认识，引导和教育广大职工转变观念，充分认识遏制生态环境恶化的必要性和紧迫性，特别是在处理水生态方面可能需要一定的经济投入，要求企业要不惜经济代价，把生态治理放在首位。

3.2.2 加强企业间合作，突破发展的瓶颈

水生态保护是高门槛、难度大的系统工程，要求人们要采取联合解决方案加以应对。要讲究综合治理，技术集成，因为生态治理是一门高于任何学科的综合性的、系统性的工程。水生态保护企业应紧密合作，利用各自优势组成联盟，通过彼此技术产品创新共享和产业链合作，突破制约产业发展的瓶颈。

3.2.3 实施重点区域水生态系统保护修复

要集中资金、重点防治、生态修复、预防为主、强化监督，走可持续发展的道路。加强水生态保护队伍建设，区域水环境的统一规划与合理调度；实施节水战略，有效减少污染；积极实施开源工程；加强污水治理，推进污水资源化；加强基础技术工作，提高水环境管理的科学含量。

3.3 公众方面

公众通过各种形式的活动要加强了解、认知水生态保护的重要性及必要性，最终唤醒公众的参与意识；注重对少儿的教育引导，以各种儿童喜好的活动形式在寓教于乐中培养少儿的水生态保护意识；环保公益组织联合、公众人物、媒体、学术机构广泛联合，保证水生态保护理念的有效传播。

4 结 论

总之，水生态保护和经济发展之间的关系，这是河北省需要迫切解决的任务，同时也是河北省可持续发展必须面对的重大课题。我们要积极采取各种有效措施保护并改善水生态环境，从而抓住国家京津冀一体化协同发展的机遇，更好地发展河北绿色经济。

参考文献：