城市河道的生物修復

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上城市河道的生物修復摘要：城市河道污染的特點一般是水體富營養(yǎng)化嚴重，氮磷含量超標；水體滯流，多處于厭氧狀態(tài)，復氧能力差；淤積嚴重，透明度低，甚至出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象；河道生態(tài)系統(tǒng)退化嚴重，自凈能力差等。城市河道往往需要進行綜合整治，如調整產業(yè)結構、提高污水處理率和廢水回用率、控源截污、清淤、水系溝通、護岸整修、完善調水設施、沿河綠化、水質修復等等，以達到標本兼治的目的。關鍵詞：城市河道、河道治理、修復技術、生物修復一、 前言城市河道是一個城市的標志，是城市生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分，是城市重要的生物廊道。匯集、接納地面徑流和地下徑流，溝通內陸和大海，具有航道、文化、娛樂、休閑、景觀

2、、生態(tài)等多種功能，對減弱城市熱島效應、降低城市洪澇災害、豐富城市景觀多樣性和生物多樣性、提高城市品位具有十分重要意義。城市河道作為城市的命脈之一，與人類之間的相互作用越來越強烈，一方面人類更強烈地影響城市河流的水文特性、物理結構和生態(tài)環(huán)境；另一方面城市的社會經(jīng)濟系統(tǒng)和居民日常生活也更加依賴于城市河流所提供的各種服務功能。近年來，隨著人口的增長和經(jīng)濟的快速發(fā)展，越來越多的污染物被排入城市河道，城市河道遭到嚴重污染。城市河道污染嚴重影響了人們的生活及健康，制約了我國社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。因此，發(fā)展經(jīng)濟的同時應積極研究適合我國經(jīng)濟發(fā)展階段的河道污染治理技術。而生物修復因其本身具有費用低廉、高效快速、

3、安全，且二次污染小等優(yōu)點，被廣大專家所推薦。二、 我國城市河道面臨的問題1. 河道渠化、直線化、平面化嚴重。人們出于行洪安全考慮，將蜿蜒曲折的天然河流改造成直線或折現(xiàn)型的人工河流，河道橫斷面形狀規(guī)則化，致使河流原有的“曲折蜿蜒”的形狀和“深潭”、“淺灘”等許多生物賴以維持生存的自然生境消失。2. 河流水質惡化。經(jīng)濟的迅速發(fā)展，使得廢水排放量日益增加，再加之產業(yè)結構的不合理，對河道開發(fā)利用程度過高等原因造成城市河流功能退化，自凈能力衰竭。3. 河道硬化，生態(tài)系統(tǒng)損壞嚴重。傳統(tǒng)的河道治理工作，采用了大量的混凝土作護坡，這種混凝土由于是無孔的介質，切斷了河流水體與土地、生物之間的有機聯(lián)系，破壞了自然

4、河流的生態(tài)鏈，生物群落的多樣性也隨之降低，河流生態(tài)環(huán)境進一步惡化。4. 河流景觀設計缺乏全面的認識。河流是構成富有特色的城市景觀的重要因素，經(jīng)過精心設計的河流景觀，不僅可以改善城市面貌，也可帶來生態(tài)、環(huán)境、經(jīng)濟等效益。而傳統(tǒng)河流的景觀設計僅停留在一般的美學意義上，單純的追求視覺的美感，忽略了生態(tài)、文化、休閑、娛樂等方面的功能。三、 城市河道治理技術的研究治理河流污染是一項復雜的系統(tǒng)工程，目前國內外已在使用的或已試驗的污染河道水體治理技術主要分為物理、化學和生物三類修復方法。3.1物理修復物理修復主要指疏挖底泥、機械除藻、引水沖淤和調水等。疏浚污染底泥意味著將污染物從(河道)系統(tǒng)中清除出去，可以

5、較大程度地削減底泥對上覆水體的污染貢獻率，從而改善水質。調水的目的是通過水利設施(如閘門、泵站)的調控引入污染河道上游或附近的清潔水源以改善下游污染河道水質。從國內外的相關研究和技術應用來看，物理疏浚技術在一定程度上取得了較為明顯的效果。我國城市黑臭河道大部分已有十多年、甚至幾十年的底泥積累，底泥厚度一般有一米以上，受工程條件限制，不可能將全部污泥清掉，清淤后的下層底泥仍為新的污染源，甚至可能會出現(xiàn)短時期污染濃度增高。而且清出的底泥容易形成二次污染。清淤將底泥底棲生物、微生物等一起帶走，可能會打破長期形成的生態(tài)平衡，中斷生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈，出現(xiàn)新的環(huán)境問題。因此物理修復的應用仍需具體考察。3.2

6、化學修復化學方法處理污染水體主要是添加化學藥劑和吸附劑改變水體中氧化還原電位、pH、吸附沉淀水體中懸浮物質和有機質等，從而使污染物得以從底泥中分離，或降解轉化成低毒或無毒的化學形態(tài)。具體做法包括：混凝沉淀、加入化學藥劑殺藻、加入鐵鹽促進磷的沉淀、加入石灰脫氮等?；瘜W方法的暫時效果最為明顯，因此一般作為應急控制技術?；瘜W方法的缺點是十分容易造成水體的二次污染，且使用成本比較高，作用效果不持久，也是一種治標不治本的方法，常常作為一種協(xié)助技術或應急控制技術。3.3生物修復生物修復旨在提高生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)能力，完善系統(tǒng)功能、實現(xiàn)反饋調節(jié)機制，統(tǒng)籌系統(tǒng)外部的環(huán)境污染因素。生物修復技術是利用特定的生物(

7、植物、微生物或原生動物)吸收、轉化、清除或降解環(huán)境污染物，實現(xiàn)環(huán)境凈化、生態(tài)效應恢復的生物措施。3.3.1微生物修復技術多數(shù)情況下，微生物修復技術往往與曝氣技術、植物修復技術、生物膜技術等復合運用。對于重污染河道來說，微生物往往不能正常生長或發(fā)揮作用，一般需要先經(jīng)過物理化學修復到一定階段后再使用微生物修復。目前的產品種類豐富，除了常見的微生物菌劑外，也開發(fā)了固定化酶、固定化微生物、激活劑等產品，亦有將底質改良劑、氧化劑、鈍化劑、抑藻劑等與微生物菌劑復合在一起，使之同時具有降解、氧化、鈍化、除磷、抑藻等多種功能。3.3.2水體植物凈化技術水生植物的凈化作用主要包括植物吸收、微生物代謝以及植物根部

8、微環(huán)境中的吸附、過濾、沉淀等作用，可有效控制水中N的含量。水生植物凈化技術的優(yōu)點是成本低、能耗小、治理效果較好，對環(huán)境二次污染小，有利于整體生態(tài)環(huán)境的改善，同時具有一定經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。同樣水生植物凈化技術也存在著一定的不足，主要表現(xiàn)有：凈化效果問題。植物自身一般不能對有機污染物進行代謝作用，所以凈化效果不能完全達到要求。季節(jié)性問題。水生植物的生長易受季節(jié)的影響，在冬季往往凈化效果不好，因此需選出喜溫及耐寒的水生植物，用于不同季節(jié)的凈化。應用范圍問題。在重污染水體中，植物往往不能正常生長。入侵植物問題。某些水生植物（如水葫蘆）繁殖能力強，可能影響土著植物群落的穩(wěn)定性，在利用過程需加以控制。后

9、續(xù)處置問題。水生植物生長過程中可能會吸收某些風險物，收獲后如何有效的進行資源化回收利用缺乏實際操作。3.3.3河道曝氣技術受污染的河流，由于污染物分解耗氧，引起河流水質惡化，自凈能力下降，水生生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴重破壞，因此，向處于缺氧(或厭氧)狀態(tài)的河流進行曝氣，可及時補充水體溶解氧，加快水生微生物對污染物的分解，幫助河流生態(tài)系統(tǒng)恢復到正常狀態(tài)。河道曝氣生態(tài)凈化系統(tǒng)中氧氣的主要來源有人工曝氣復氧、大氣復氧、水生生物通過光合作用傳輸部分氧氣三種途徑。在采用曝氣生態(tài)凈化系統(tǒng)的河道內，形成了多種微生物和水生生物共存的復雜生態(tài)系統(tǒng)，通過物理吸附、生物吸收和生物降解等作用以及各類微生物和水生生物之間功能上的

10、協(xié)同作用去除污染物，并形成食物鏈，從而達到去除污染物的目的。河道曝氣一般用于解決河道水體的有機污染問題，同時可以作為應急措施處理突發(fā)性河道污染，如突發(fā)性事故排放廢水造成的污染。該技術是近年來國內外治理河流污染的有效工程措施,能在較短的時間內對河道的黑臭現(xiàn)象有明顯的改善,但該技術受到溫度、水體微生物與水的混合程度、微生物活性等的影響。因此,河道曝氣技術的應用要充分考慮污染水體的特征,并結合一些生物方法以提高其效率。3.3.4人工濕地技術人工濕地一般由人工基質和生長在其上的水生植物組成，是一個獨特的土壤-植物-微生物生態(tài)系統(tǒng)。其原理是利用自然生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學和生物的共同作用來實現(xiàn)對污水的凈化，

11、在有一定長寬比和底面坡度的洼地上，用土壤和填料混合組成填料床，并在床體表面種植成活率高，生長周期長，抗水性強，性能好，美觀的水生植物形成一個獨特的生態(tài)體系。污水在床體的表面和填料縫隙中流動，利用水生植物進行吸附、降解，達到凈化污水的目的。根據(jù)濕地中的植物形式，人工濕地可分為浮游植物系統(tǒng)、挺水植物系統(tǒng)、沉水植物系統(tǒng)三種。人工濕地對有機污染物有較強的降解能力，廢水中的不溶性有機物通過沉淀、過濾作用，很快地被截留并被微生物利用；廢水中可溶性有機物通過植物根系的吸附、吸收及代謝降解等過程被分解去除，這種技術已經(jīng)成為提高大型水體水質的有效方法。3.3.5生物接觸氧化技術生物接觸氧化技術是一種高效的生物膜

12、法處理工藝，實質是對天然河流中所發(fā)生的生物過程的一種強化，它根據(jù)天然河床上附著的生物膜的凈化作用及過濾作用，人工填充濾料或載體，供細菌絮凝生長，形成生物膜，進而達到凈化河水的效果。常用于凈化河流的生物膜接觸氧化法有礫間接觸氧化法、溝渠內接觸氧化法、薄層流法和伏流凈化法等。生物膜法具有較高的處理效率。它的有機負荷較高, 接觸停留時間短, 減少占地面積, 節(jié)省投資。3.3.6生物操縱技術生物操縱技術，也稱食物網(wǎng)操縱，主要是利用水生動物的攝食作用完善食物鏈和水生態(tài)系統(tǒng)。水生底棲動物及濾食性魚類能增加藻類濾食量，減少藻類含量，提高水體質量。螺、蚌等底棲動物可過濾懸浮質，攝食生物碎屑，其分泌物有絮凝作用

13、，蝦和部分魚類可攝食藻類、碎屑、浮游動物。水生動物是水生態(tài)系統(tǒng)的重要一員，這些動物作為健康水生態(tài)系統(tǒng)的補充組成，投放數(shù)量合適、物種配比合理的水生動物，可延長生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈、提高生物凈化效果。3.3.7氧化塘技術氧化塘是一種自然的水處理凈化工藝，排入到城市周圍土塘中的污水，在塘內經(jīng)過較長時間的緩慢流動、稀釋和擴散，并經(jīng)過微生物的代謝活動，使污水中的有機污染物被降解和去除，使污水得以凈化。3.3.8生態(tài)浮床技術我國污染水域90%以上是因水體中N、P含量過高引起的水污染，實質上是生態(tài)系統(tǒng)退化問題，必須以生態(tài)的理念、思路、方法來探索切實有效的河湖污染水域治理的新途徑。生物浮床技術作為一項傳統(tǒng)的富營養(yǎng)

14、化水體水質改善技術，是根據(jù)生態(tài)學原理發(fā)展起來的集水環(huán)境治理和生態(tài)修復一體的實用技術，又稱生態(tài)浮島。其內涵是用無土栽培技術原理，以高分子材料為載體和基質，采用現(xiàn)代農藝和生態(tài)工程措施綜合集成的水面無土種植植物。生態(tài)浮床的主要作用是在實施期間，由植物吸收和富集水體當中的營養(yǎng)物質及其它污染物，并通過最終收獲植物體的形式，徹底去除水體中被植物積累的營養(yǎng)負荷等污染物。因此,在進行生態(tài)浮床植物的選擇時，不僅要求該植物能夠適應被污染水體，完成正常的生育周期，還必須能形成較大的生物產量，以便更多地吸收污染水體中的氮磷等營養(yǎng)物質，起到較好的凈化水質的作用，所以單一的依靠植物為主體凈化水體，雖能對N、P有較好的去除

15、效果，但生物量的限制阻礙了凈化效果的進一步提高。3.3.9生態(tài)護岸技術生態(tài)護岸是為結合護岸工程與環(huán)境生態(tài)的要求提出的，既能滿足河道護岸功能，又有利于河流生態(tài)系統(tǒng)的恢復，其建設過程融合了水利工程學、生態(tài)學、環(huán)境科學、生物科學等多個學科。由此可見, 生態(tài)護砌對水體中氨氮污染物去除效果的影響顯著。3.3.10生態(tài)河床技術去除傳統(tǒng)整治河道鋪設在河床上的硬質材料，恢復河床自然泥沙狀態(tài)；恢復河床的多孔質化，建設生態(tài)河床，為水生生物重建棲息地環(huán)境。以生物防護穩(wěn)定河床、改善河床生態(tài)環(huán)境的方法符合人與自然和諧相處的科學發(fā)展觀，增強了河道生態(tài)的自然修復功能，有效地提高了河道行洪能力，改善了河道生態(tài)環(huán)境，為人們提供

16、良好的親水環(huán)境。3.3.11生物沉床技術生物沉床技術是將沉水植物種植在沉床載體上，通過固定樁將沉床固定在水體中，利用沉水植物對氮、磷等營養(yǎng)物質含量高的水體進行凈化。3.3.12生物柵修復技術生物柵是按照生態(tài)學原理、根據(jù)水質強化凈化要求構建而成的一種近自然型水環(huán)境治理與生態(tài)修復裝置。生物柵技術是利用植物、微生物、水生動物和底棲動物等生態(tài)要素的協(xié)同作用來實現(xiàn)生態(tài)修復功能，在有限的空間內富集巨大的生物量，以達到快速、高效的處理效果。生物柵系統(tǒng)具有巨大的由植物根系和組合填料形成的表面積，對固體物質、膠體物質及氨氮等有一定的沉降、攔截和吸附作用。四、 結語本文綜述了我國城市河道污染的現(xiàn)狀，以及城市河道生物修復技術的現(xiàn)狀，主要介紹了微生物修復、水體植物凈化、河道曝氣、人工濕地、生物接觸氧化、生物操縱、氧化塘等十余種修復技術，描述了各類修復技術的基本理論方法、技術特點、應用效果以及現(xiàn)存問題。參考文獻：1. 李建政,任南琪主編.污染控制微生物生態(tài)學.哈爾濱工業(yè)大學出版社,20052. 劉軍,程曉宏,鄒國明等.城市河道底泥生物修復技術研究進展.中國河道治理與生態(tài)修復技術?？?20103. 常素云.城市河道生物修復技術研究.天津大學環(huán)境學院,20114. 翁平,王發(fā)園,寧大亮等.城市河道水體生態(tài)修復實踐現(xiàn)狀及進展.中小企業(yè)管理與科技