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2019年10月4日 星期五

How Neela Hauz, south Delhi's biggest water body was restored using natural process

來源: 百度文庫

水是基礎性的自然資源,和策略性的經濟資源。

在人均水資源擁有量日益減少的同時,因水環境惡化所造成的,水質性和功能性缺水現象亦日益突出,已成為突出的、全球性的共同的問題。

早在上世紀初,歐美有些國家就關注水環境的污染,並且開始研究與防治。近幾十年來,各國為控制水環境污染,進行了大量研究,並且耗巨資對有些主要湖泊和城市河道,進行了大範圍治理。大量實踐證明,水環境的污染是可以治理的。

但這種治理常常費時長及費錢多:國際上治理最成功的美國華盛頓湖,耗資 1.3 億美元,前後經過 17 年治理,才達到目標;而面積僅 1k㎡ 的瑞典的 Frumman 湖,費時 22 年,耗資 90 萬美元才治理完畢,等等。

據於此,從上世紀七十年代起,尤其是近十餘年來,日本、美國、德國、瑞士等先進國家,紛紛對以往的水環境生態治理思路進行反思,提出了生態治水的新理念,尊重河湖系統的自然規律,注重對其自然生態和自然環境的恢復和保護,使河湖的綜合服務功能能展現很好。

  
農業面源污水由於量大面廣,其治理難度不亞於點源,就美國、日本等先進國家,對農業面源污染治理,尤其是近年治理發展趨勢來看,主要採用生物氧化塘、人工濕地和土地處理系統等,來進行治理農業面源污染。


就具體的技術發展趨勢來看,生態/生物方法,是修復水生態系統中,最為推崇的舉措之一。這種技術實際上是對水體自淨能力的強化,是人們遵循生態系統自身規律的嘗試。而在具體的實施時,更趨向於多種技術的整合。

具體由哪幾種技術整合,則需要根據目的水域的污染性質、程度、生態環境條件和階段性,或最終的目標而定,亦即在實施前要對目的水域,做系統周密的論證,而後制訂實施方案,才能達到預期的目標。

  
大量實踐證明,以相應的實驗示範基地為平台,展開相應的應用基礎研究,與新技術開發,同時引進異地實用高新技術,進行本地化研究與示範,是條有利於快出成果,並且直接將其轉化為生產力的可行途徑。

如日本在琵琶湖和霞浦湖等,建立了針對流域水環境生態治理,與生態修復的實驗示範基地,取得了環境教育、新方法和新技術研究開發,與技術成果展示效果,為提高市民的環境意識,和科技成果的推廣應用,起到了積極的促進作用。

水環境生態治理與水生態系統恢復技術現狀
大量研究顯示,對水域的水環境污染,進行有效治理的前提,是控制污染源,只有外源得到了有效控制,作為末端治理技術的水環境污染治理才能見效,不然只能起到事倍功半的效果,甚至徒勞。

透過大量研究與實踐,已明確水環境污染,實際上是典型的生態問題,因此,在對污染水域進行治理時,用生態學方法使生態問題,得到最終解決。近年,強調治理與生態修復相結合,甚至更加強調生態修復的作用。  

從廣義上講,所有的生物處理都是生態修復。目前,國際上據原理已在使用的,或已進入中試階段的污染水域治理,與生態修復技術,可分為物理法、化學法和生物/生態法三大類。

其中的技術名稱,包括底泥疏濬、人工增氧、生態調水、化學除藻、絮凝沈澱、重金屬化學固定、微生物強化、植物淨化、生物膜。(見表)


1、底泥疏浚
  
底泥疏濬是在水域污染治理過程中,普遍採用的措施之一。這是因為底泥是水生態系統中,物質交換和能流循環的中樞,也是水域營養物質的儲積庫,和特殊的緩衝載體,在水環境發生變化時,底泥中的營養鹽和污染物,會透過泥-水介面,向上覆水體擴散。

尤其是城市湖泊和河道,長期以來累積於沈積物中的,氮磷和污染物的量往往很大,在外來污染源存在時,這些物質只是在某個季節或時期內,會對水環境發揮作用。

然而在其外來源全部切斷後,則逐漸釋放出來對水環境發生作用,包括增加上覆水體中的污染物含量,和因表層底泥中有機物的好氧生物降解,及厭氧消化產生的還原物質,消耗水體溶解氧等,並且在很長一段時期內,維持對水環境的影響。

因此,一般而言,疏濬污染底泥意味著,將污染物從水域系統中清除出去,可以較大程度地削減,底泥對上覆水體的污染貢獻率,從而起到改善水環境品質的作用。

底泥疏濬技術,據原理屬物理法分類技術。外移內源污染物,這是底泥疏濬技術,主要作用所含有的內容。

就疏濬技術現狀來看,主要包括工程疏濬技術、環保疏濬技術和生態疏濬技術等。就技術的成熟度,和採用率而言,其中的工程疏濬技術居首,環保疏濬技術是近年開發,並且已進入大規模採用階段的成熟技術,生態疏濬技術則是最近提出,並且在局部實施的新技術。

就實施疏濬技術,對水環境品質的改善效果來看,由於工程疏濬技術,以往主要是用在為了疏通航道、增加庫容等目的而進行的疏濬,長期的實踐證明其效果欠人意;

環保疏濬是以清除水域中的污染底泥、減少底泥污染物,向水體的釋放為目的的技術,其效果因此明顯優於工程疏濬技術,而有較高的施工精度,能相對合理的控制疏濬深度,能較大幅度地減少疏濬過程中的污染,是環保疏濬技術的特點;

生態疏濬是以生態位修復為目的的技術,以工程、環境、生態相結合,來解決河湖可持續發展,其特點是以較小的工程量,最大限度地清除底泥中的污染物,同時為後續生物技術的介入,創造生態條件。

然而,據日本等發達國家的實踐,就特定的水體而言,是否需要對其底泥進行徹底的疏濬,或者疏濬到什麼程度,還需要進行細緻周密的研究論證,並且應做到視區域的污染程度、性質和疏濬目的而定,不宜一概採用,因為大規模的底泥疏濬,不但需要大量資金來支持,而且被清除的污染底泥的最終處理,也是一個棘手的問題。

2、生態調水
生態調水是在敏感水域,普遍採用的水環境污染治理措施。生態調水的目的和方法,是透過水利設施(閘門、泵站等)的調控,引入污染水域上游或附近的清潔水源,沖刷稀釋污染水域,以改善其水環境品質。


  
生態調水的實際作用主要體現在:
◆ 將大量污染物,在較短時間內輸送到下游,減少了原區域水體中的污染物的總量,以降低污染物的濃度;

◆ 調水時改善了水動力的條件,使水體的復氧量增加,有利於提高水體的自淨能力;

◆ 使死水區和非主流區的污染水得到置換。
  
生態調水技術據原理屬物理法分類技術。透過稀釋作用降低營養鹽和污染濃度,改善水質,這是生態調水技術主要作用,所含有的內容。

然而,生態調水技術的物理方法,是把污染物轉移而非降解,會對流域的下游造成污染,所以,在實施前應進行理論計算預測,確保調水效果和承納污染的流域下游水體,有足夠大的環境容量。

3、人工增氧
人工增氧是在治理污染河道中,較多采用的措施之一。這是因為污染嚴重的河道水體,由於耗氧量遠大於水體的自然復氧量,溶解氧普遍較低,甚至處於嚴重缺氧狀態,此時河道的水質嚴重惡化,水體自淨能力低下,水生態系統遭到破壞。人工增氧能較大幅度地,提高水體中溶氧含量。

  
人工增氧的結果:
◆ 能加快水體中溶解氧與臭污物質之間,發生氧化還原反應的速度;

◆ 能提高水體中好氧微生物的活性,促進有機污染物的降解速度,這些作用對消除水體臭污,具有較好的效果。

人工增氧一般適宜於在以下二種情況下應用:
◆ 為加快對污染河道治理的進程;

◆ 作為已經過治理河道中的應急措施。

人工增氧技術據原理,屬物理法分類技術。促進有機污染物降解,這是人工增氧技術主要作用,所含有的內容。

4、植物淨化

  
植物淨化技術據原理,屬生物/生態法分類技術。污染物遷移轉化後外移,這是植物淨化技術主要作用所含有的內容。相對於物理法和化學法而言,生物/生態修復技術的提出較晚,而生物/生態修復技術發展,僅僅是近十多年前才開始的,尤其是其中的植物淨化技術,是近年來才開始得到重視。

植物淨化技術的最大優點,是可以透過植物的吸收吸附作用,降解、轉化水體中的有機污染物,繼而透過收穫植物體的形式,將有機污染物從水域系統中清除出去,因此,可以達到標本兼治的效果。與此同時,植物的存在,為微生物和水生動物,提供了附著基質和棲息場所。

某些植物的根系能分泌出克藻物質,達到抑制藻類生長的作用,龐大的枝葉和根系,成為自然的過濾層,能截獲大量的懸浮物質等,對水生態系統的物理、化學,以及生物特性,亦能產生重要影響。

作為完整的水生態系統,包含種類及數量恰當的生產者、消費者和分解者,具體地說包括水生植物和魚、螺、蝦、貝類、大型浮游動物等水生動物,以及種類和數量眾多的微生物,和原生動物等。

其中,水生植物是水生態系統中的初級生產者,其不僅是水體食物網的重要成員,同時在水體溶氧供應、營養循環中其起到重要作用,而且作為水體結構角色,還為其它水生動物,提供生存空間和產卵棲息地。

水生植物技術用於生態修復階段,其主要作用:
◆ 淨化微污染的水體,即透過其的吸收吸附作用,降解、轉化水體中的有機污染物,而使水質得到進一步改善;

◆ 作為水生態系統的主要成員,為其他生物的生存、繁衍提供場所和食物。

水生植物尤其是其中的浮葉和沈水植物,在污染嚴重的水體中因生境條件不具備,因而難以成活,而修復水生態系統時,有水生植物的介入,生態系統就能修復。


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