．水環境生態系統恢復技術現狀及趨勢分析

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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