河流污染防治及生态恢复技术浅析

纪智慧+郭鹏

【摘要】：我国河流水体水质污染问题十分突出，而河流生态系统复杂多变，增加了河流生态修复工作的难度，但国内外许多学者进行了大量的理论和实践研究，取得丰硕的成果和宝贵的经验。近年来，湘江流域先后开展了重点环境污染区域综合整治、干流规模养殖退出、河道采砂整治、水资源管理、水生态环境保护工作，采用生态拦截技术控制污染物迁移，对入江水质进行净化，使湘江流域生态环境得到改善。浅析湘江流域生态治理成果与存在问题为河流的生态治理提供相应的参考。

【关键词】：生态拦截；湿地；丁型潜坝技术；前置库；缓冲带

近年来我国河流污染问题日益突出，严重制约了社会和环境的可持续发展。我国的河流环境保护工作起步较晚，但进入21世纪河流生态修复与保护已经引起社会各界的重视，并相继开展了许多研究与实践，河流污染治理的力度，生态保护工作得到加强，从2004～2013年《中国环境状况公报》分析可知我国河流环境得到极大的改善。

湘江作为七大水系之一长江的主要支流，其水环境质量对长江水质存在一定影响，同时湘江是湖南的母亲河，是人民赖以生存和发展的重要基础。2011年湖南省人民政府针对湘江流域重金属污染问题出台了《湘江流域重金属污染治理实施方案》，湘江流域重金属污染问题经过五年治理得到了较大的改善，特别是株洲霞湾港段湘江水質。但随着经济建设的快速发展，湘江流域生态环境恶化问题日益突出，主要表现为流域陆生生态环境受到严重干扰与破坏，森林资源锐减，水土流失加剧、局部地质灾害频现；水生生态环境脆弱而退化、生物多样性不断减少、水生生物资源遭到严重破坏；湘江水体水质仍受到重金属、有机物和微生物等的复合污染，水体中汞、镉、氨氮、石油类、总氮以及粪大肠菌群在沿线均有超标，重金属仍有超标现象，湘江流域的总体水环境质量在逐年下降。

湘江流域水污染源包括了工业污染源、生活污染源和农业面源三部分，而针对不同污染源湘江流域制定了不同的治理与防治措施，并在沿线进行了试点，取得了一定的效果，目前急需对实施有效的流域治理技术进行推广。

1流域污染物阻断的生态拦截技术

1.1生态拦截沟渠技术

湘江流域是我国重要的稻米产区。在稻米种植过程中，大量未被吸收的化肥随着水流进入湘江。通过生态拦截沟技术，可拦截阻断各种氮、鳞等化合物质，最大化减少其进入水体的污染物量。目前，湘江污染物阻断主要应用生态拦截沟渠技术。通过现有排水沟渠的生态改造和功能强化，或者额外建设生态工程，不仅能有效拦截、净化农田污染物，还能汇集处理村地表径流以及农村生活污水等，实现污染物中氮磷等的减量化排放或最大化去除。通过改造原有沟渠，使得被拦截的水体与稻田实现内部循环，有效的降低了稻田的化肥使用量。在实际治理过程中，主要通过工程部分和植物部分完成，沟渠采用带孔的硬质板材构建， 沟内每隔一定距离设置一小型的拦截坝（高度10～20cm），也可放置部分多孔的拦截箱，拦截箱内装有能高效吸附氮磷的基质，沟底、沟壁、拦截箱内均可种植具备高效吸收氮磷的植物。

1.2湿地技术

目前，湘江流域有9个面积较大的湿地（见表1）。随着人工湿地保护工作的加强，湿地对湘江水域修复起到了明显的效果。随着面源污水在湿地内的流动，总氮和总磷等污染物的浓度逐渐下降。数据显示，在观测周期（1年）内，该人工湿地系统对总氮的去除率为37.4%～75.1%，平均去除率为57.3%，对总磷的去除率为62.0%～98.4%，平均去除率为76.3%。实践证明湿地生态修复技术效果明显，在河流治理过程中凸显了优势。

1.3近河道端的生态丁型潜坝拦截技术

湘江流域各类水库、堤坝众多，采用生态丁型潜坝技术可与生态浮床、人工湿地很好地结合起来。其主要设置在河道支浜承纳污水的端头。该技术是在不影响河流泄洪等功能需求的情况下，通过河底丁型潜坝的设置，改变河流底部地形，河水通过坝体与浮床间空隙进行流动时，影响水流方向中污染物的扩散和迁移路径，增加污染物在丁型潜坝前的水力停留时间，利用丁型潜坝沸石基质的吸附作用、离子交换作用等对污染物进行去除。同时，河底生境条件的改变，促进了实施区域水体内微生物的增殖，提升了微生物的降解作用，能够持续去除污染物；浮床植物根系又促进了坝体范围内微生物的繁衍，植物生长过程中还吸收部分氮、磷等污染物，可持续拦截与净化河流外源污染。该技术在湘江流域治理中处于试验阶段，且已取得阶段性成果。

1.4 前置库技术

前置库技术是利用水库的蓄水功能，将污水截留在水库中，经物理、生物作用强化净化后，排入所要保护水体。前置库这种因地制宜的水污染治理措施，对控制面源污染，减少湖泊外源有机污染负荷，特别是去除入湖地表径流中的氮磷安全有效，在面源污染治理中发挥了巨大的作用。

湘江流域结合现有各级水库，建设和改造了面积近12km2前置库，容积达3000万～4600万m3的大型前置库。通过近几年的运行，这些前置库充分发挥其物理、生物、化学的综合作用，延长流水在前置库区的滞留时间，降低流速，均化流场，使入流水在前置库区得到净化，大量的泥沙及营养盐截留在前置库区，从而使进入主库的营养盐含量大幅度降低，抑制主库中藻类的过度繁殖，起到防治或减缓于桥水库富营养化的作用。湘江工程实施后水质和景观得到明显改善，污染负荷得到有效削减，无降雨和小降雨输入期间，TN、TP、SS 的平均去除率分别达到65.1%、45.3%、62.9%；强降雨时，降雨污染物去除率分别为70.5%、84.6%、90.9%。

1.5缓冲带等其他拦截技术

缓冲带是一类水土保持和面源污染控制的生物治理措施的总称，被广泛应用于农村面源污染物的过程阻断、坡地水土流失控制和河（沟）道稳定性保护等。所谓缓冲带或缓冲区， 就是指永久性植被区， 宽度一般为5～100m， 大多数位于水体附近， 这种缓冲区降低了潜在污染物与接纳水体之间的联系， 并且提供了一个阻止污染物输入的生化和物理障碍带。缓冲区的植被通常包括树、草和湿地植物。恢复河岸森林植被带能有效地截留来自农田的养分和泥沙， 地表径流总N和总P显著减少，从而对农业面源污染起到良好的控制作用。湘江流域治理过程中，确定了近百个农村面源控制带，通过控制人为污染物排放，有效保护植被区等措施已取得了较好的效果。这种技术因面积较小，控制难度较大，多被用于水域治理的补充措施。

2现有生态修复技术的优缺点及应用前景分析

通过湘江流域生态治理来看，各种生态拦截技术均能有效拦截面源污染物，在农业面源污染控制中发挥了重要的作用，但是各种技术的应用也都存在其局限性。生态拦截沟渠技术不需要额外占用土地、投资少、已在湘江流域大面积推广应用。但在实际应用中生态沟渠对氮磷的拦截效果时空变异较大，如何高效配置沟渠植物及吸附基质的作用，尤其暴雨径流突然增大时的作用，还需深入研究。

在湘江水域治理过程中湿地技术处理效果较为稳定，操作简单且维护运行费用较低。需注意的是，湿地植物处置易出现二次污染问题，且冬季受低温的影响处理效率低，容易产生淤积情况。湖南可充分发挥稻田湿地环境，对农田径流以及农村低污染水进行有效拦截净化，实现生产与环境的双赢。前置库技术存在着植被二次污染防治、不同季节水生植被交替和前置库淤积等问题。生态丁型潜坝拦截技术具备一次投资，基本零维护、处理效率高等特点，可有效拦截陆源污染物在河流中的扩散，适用于承接生活污水及地表径流的重污染农村河道。

总结

本文结合湘江水域治理，就不同生态治理技术加以分析。实践证明，湿地技术是较为成熟且应用效果显著的处理技术。以湿地技术为主，结合拦截沟渠、生态丁型潜坝、前置库、缓冲带等多种技术，对于恢复河流生态系统有着良好的效果。这样能克服单一技术的局限性。同时，流域治理还应从源头入手，采取多种方法通过点、面源污染控制提升河流水质。endprint