污染河道流域綜合治理與生態修復的探討

湯江武，王 新，姚曉紅，吳逸飛，柳 永，孫 宏

（浙江省農業科學院植物保護與微生物研究所，浙江杭州 310021）

污染河道流域綜合治理與生態修復的探討

湯江武，王 新，姚曉紅，吳逸飛，柳 永，孫 宏

（浙江省農業科學院植物保護與微生物研究所，浙江杭州 310021）

水環境污染是我國當前面臨的嚴重環境問題之一，針對城鄉河道當前的污染及治理現狀，闡述了其流域綜合治理的必要性及可行性。在分析城鄉河道生態修復的基礎上，提出了城鄉河道綜合治理與生態修復的發展趨勢與建議。

城鄉河道；水體污染；生態修復；流域綜合治理

文獻著錄格式：湯江武，王新，姚曉紅，等.污染河道流域綜合治理與生態修復的探討［J］.浙江農業科學，2015，56（1）：15－18.

DOI 10.16178／j.issn.0528?9017.20150104

水是生命之源、生產之要、生態之基，關系經濟社會發展、關乎百姓民生。但我國是一個嚴重缺水的國家，人均淡水資源僅為世界平均水平的1／4，其中人均可利用水資源僅為900 m3，是全球13個人均水資源最貧乏的國家之一。而近20年來我國社會經濟迅猛發展，水環境的污染造成了水資源短缺現象更加嚴重，水環境污染成為制約我國社會經濟發展中的重大問題。2013年，我國10大流域國控斷面中，Ⅳ～Ⅴ類和劣Ⅴ類斷面的比例為19.3%和9.0%。與全國相比，浙江省的水污染更為嚴重，221個省控斷面的監測表明，Ⅴ類和劣Ⅴ類斷面的比例為8.6%和12.25%［1］。河道是水環境的主要組成部分，在城鄉生產、生活以及當地環境和氣候的調節和改善中起到重要的作用，浙江省作為江南水鄉，境內河網密布，河道對經濟、社會的發展有著重要意義。隨著人們生活水平的提高，對改善生態環境，修復污染水體，恢復青山綠水的呼聲日益高漲。十八大將生態文明建設列入黨章并做出闡述，使“生態文明”，提升到更高的戰略層面，與經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設并列，構成中國特色社會主義事業“五位一體”的總體布局。國家環保局將水污染治理作為2014年工作的重中之重，并正在編制《水污染防治行動計劃》，核心任務是改善水環境質量，重點是抓兩頭，一是堅決治理污染嚴重的地方，二是堅決保護水質較好的河湖，不能先污染再治理。浙江省委在2013年底的省委十三屆四次全會做出了“五水共治”的重大決策，并以“治污先行”推動浙江省深化改革，促進經濟轉型升級，以走“綠水青山就是金山銀山”的發展新路，來保護生態環境，促進社會和諧發展。因此，城鄉污染河道水體的凈化與修復已經成為一個全社會廣泛關注、亟須解決的環境與社會問題。

1 城鄉河道污染特征及其污染治理現狀

1.1 浙江城鄉河道的污染特征

浙江省作為全國著名的“江南水鄉”，境內河湖星羅棋布，隨著30多年來經濟、社會的發展，城鄉河道污染日益嚴重，生態系統嚴重退化，河道水質持續惡化，已基本處于Ⅴ類和劣Ⅴ類水質。河道水體處于缺氧狀態，氨氮污染嚴重，多數河道總磷、COD、BOD嚴重超標，河道淤積深厚，底泥黑臭［2］。河道感官表現為水體混濁、發黑、發臭，水面垃圾漂浮。已有數據表明，浙江省河道總長13萬km，其中黑臭河道約2.7萬km，且大多是與人們生活緊密相關的城鄉河道［3］。這些城鄉污染河道的成因是一個由污染物引起水質惡化并導致水體生態失衡，甚至喪失生態功能的過程。河道的污染主要來自工業、農業和生活污水的排放，可分為點源污染、面源污染和內源污染幾類，主要污染物為有機污染和氮、磷等營養鹽污染。多年來污染物的累積，對河道生態系統產生持續的影響，在浙江省內河網形成區域性的水體污染與生態失衡，形成了當前浙江省水環境嚴重污染的形勢。

1.2 河道水體污染的生態過程

河道水生態系統由水環境和其中的生物群落組成，水環境是河道生態系統中最重要的生境因子，對水生態系統有決定性的作用，生物群落是由植物、動物和微生物組成的，在特定環境中形成特定的生態功能，對水生態系統的物質循環和能量流動有著決定性的作用。自然的河道生態系統是一個完整的，具有自我更新、平衡和演替能力的體系，利用其物質循環和能量流動系統，使河道具有一定的自凈能力［4－5］。多年來，浙江城鄉河道岸、底硬化的趨勢改變了天然河道的地形地貌和多樣的水環境，河道生境惡化，使水生植物失去了賴以生存的基礎，嚴重影響了微生物和微型動物的生存，導致河道生態鏈斷裂，生物多樣性降低，河道生態系統物質循環的能量流動等生態功能降低［6］。更為關鍵的是，多年來各類污染物的持續排入，遠遠超出河道生態系統的自凈能力，引起水體的富營養化，導致水生態系統的失衡、破壞，最終水體呈現生物多樣性降低或消失、水體缺氧、黑臭。

1.3 浙江省河道治理現狀

河道治理是一個系統工程，在控制污染源的基礎上，通過各種技術手段，實現對河道污染的治理和水體生態的修復是最根本的途徑。當前浙江污染河道的治理措施，除清淤、引水等方法外，更多的是采用以生態工程為核心的技術來改善河道水質，河道曝氣增氧、生態浮島、人工濕地、人工水草與生態基、凈水微生物菌劑投放、食藻蟲等是常用的技術。近幾年經過強化治理的河道，已基本實現對河道有機污染的控制，恢復了溶氧，消除了黑臭。但在水體氨氮、總磷、總氮等污染物的控制上，尚難以達到理想的目標，這與面源污染無法有效控制，積累的內源污染將長期存在有關。浙江省城鄉河網呈現的區域性污染特征，將使得今后河道治理的污染控制由點源污染為主轉變為以面源污染和內源污染為主，河道水體的污染治理由有機污染為主轉變為以氮、磷等營養鹽污染為主。

2 城鄉河道污染的流域綜合治理與生物修復

2.1 浙江水環境污染的流域綜合治理

改革開放以來，尤其在近十幾年經濟、社會飛速的發展過程中，各類污染物的持續排放，形成了目前水環境嚴重污染的現狀，水環境的區域性、流域性污染成為一個典型的特征。河道水環境的污染主要來源于工業、生活和農業生產，其中工業和生活污染主要是點源污染，近年來已經逐步得到有效控制。農業源污染主要是面源污染，長期以來未能得到足夠的重視和有效治理，而2013年農業源污染物中化學需氧量和氨氮分別占排放總量的47.8%和31.7%。與此同時，長期以來污染物的淤積、沉淀形成的河道內源污染，也是不可忽視且難以有效處理的水體污染源。在這種狀況下，對局部河道環境實施污染治理和生態修復，將面臨污染物總量大、面源污染難以控制等困難，且污染物隨河網在區域水環境中的轉移，也使得既定的治理目標難以達到。國際上發達國家在水污染治理過程中形成了一系列行之有效的技術方法，但總體上呈多元化、集成化和系統化發展的趨勢，主要是從流域污染特點出發，以流域為尺度構建水污染控制和水環境改善的技術體系，從而達到了流域水環境質量改善的最終目的。通過水環境污染的流域綜合治理，有效控制進入流域水環境中的污染物總量，大幅減少水體中的污染物總量，將為河道水體生態系統的修復奠定基礎。其要點在于，流域污染源的調查、監控、預警和應急處理，工業、生活污水的分類統一處理，農業生產模式升級和面源污染控制，不同功能用水的污染處理和中水回用，河岸帶生態功能恢復，等等。

2.2 城鄉河道污染的生物修復

在水污染治理技術中，生物修復技術因其投資低、效益高、環境友好、生態節能，成為迅速發展的水環境治理技術，其原理是利用培育的植物、微生物等生物，利用其生命活動過程，對水中污染物進行轉移、轉化及降解，從而達到治理水體污染，改善河道水質的目的。河道水體污染生物修復的實施，通常以環境生態工程的手段為主，如曝氣復氧、生物接觸氧化、多功能生態浮島、人工水草、人工濕地、復合生態濾床、凈水菌劑及微生物激活劑的投放等。微生物在水體物質轉化和能量流動過程中具有關鍵作用，水體中的有機污染物降解，氮素類的無機污染物從水體中去除，均依賴于微生物的作用。水生植物能有效吸收水體中的無機污染物，并為微生物提供營養物質和微環境，是水體污染生物修復不可或缺的。水環境污染物控制與治理是水體生態系統恢復的第一步，生物修復的特點和特性使其具有其他任何方法都不可替代的優勢，是城鄉河道污染治理的核心技術，并為河道水體生態修復奠定了基礎。浙江省城鄉污染河道的治理，已初步完成了點源類污染的有效控制，未來無論污染流域綜合治理，還是河道的生態修復，都將以面源污染和內源污染的控制為首要問題，以水體無機污染物的去除和水質提升為主要目標，生物修復無疑將成為最核心的技術方法。

3 城鄉河道的生態修復

3.1 河道生態修復技術與水污染治理思路

生態修復是利用生態學原理、技術，通過對河道水污染控制、水環境改造、水體生物調節，恢復河道生物多樣性，重建河道生態系統的結構和功能，使其恢復具有自我更新、平衡和演替能力的自然狀態［7－8］。與生物修復相比，兩者是河道治理的不同階段和不同層次，它們的目標、應用原理、技術手段、應用生物的種類和適應范圍均有一定的差異。發達國家河流治理已經完成了污染治理的過程，水質得到較好的改善，萊茵河、泰晤士河的治理就是成功的案例。其河道治理理念，已由單純的“污染控制”發展為“水生態的修復與恢復”，實現由以“水污染控制”為目標向以“流域水生態系統健康保護”為目標的轉變。陸續開展了河道生態恢復技術的研究和應用，如日本的多木川、淀川等多條河流的生態修復，取得了良好的生態效益和環境效益［9－12］。我國在城市發展的初期，城市河道屬于純自然型的天然河流河道，具有完備的生態和景觀功能。在工業化、城鎮化的發展過程中，城市河道和河岸帶的生態功能逐漸消失，河道成為行洪和納污的溝渠。隨著經濟的進一步發展，人們生活水平的提高，逐漸認識到河道生態系統對城市生態環境、景觀、文化和社會經濟可持續發展的重要性，也促使人們關注水污染的治理和水生態系統的恢復。在河道水污染治理的思路上，生物治理和生態修復的理念深入人心。河道生態修復的根本思路是重建受損河道生態系統的結構和功能，恢復具有穩定群落結構、多樣性和生態功能的生物群落，以及可提供相對穩定生態位，符合自然演替規律的生境的城市河道水生態系統。浙江省水環境的整治，在完成黑臭河道治理之后，將全面進入水質提升和水生態系統恢復的階段，始終樹立以生物治理和生態修復為核心的河道治理思路勢在必行。

3.2 浙江城鄉河道生態修復的關鍵問題

城鄉河道生態修復的最終目標，是在滿足河道基礎功能的基礎上，恢復河道的生態和景觀功能，最終達到水清、岸綠、景美、親水、易居的生態河道的要求。多年來浙江省城鄉河道污染嚴重，現狀復雜，盡管經過初期的治理，清除垃圾、疏浚河道、減緩黑臭，水體污染狀況已有所緩解，但要最終完成河道的生態修復，還有較長的距離，仍有諸多需要考慮的關鍵問題。多年來城鄉發展過程中對水環境的侵占使得多數河道較為狹窄，加之城鄉地表硬化導致地表蓄水能力降低，排水、行洪等河道的基礎功能，是河道生態修復設計和實施中必須考慮的關鍵問題之一。河道生態修復的進行需在河道水質恢復到一定階段之后，對河道水體污染的治理和控制是非常重要的，與此同時，河道生態修復亦可促進河道自我凈化能力。河道水體生物的多樣性是河道生態恢復的一個典型特征，改變現有河道岸、底硬化，溝渠化的現狀，造就多樣河道形態和空間，形成多樣的水體環境，將為生物多樣性的恢復奠定基礎。在河道生物多樣性恢復的基礎上，從河道生態系統的整體性出發，恢復河道生態系統的結構和功能，促進水體穩定、多樣性生物鏈形成，恢復水體生態系統自我調節、平衡和演替能力的形成，將是極具挑戰性的關鍵問題。此外，在河道生態修復中，要著力考慮水資源的可持續利用、水生態環境與城鄉生態景觀、人文景觀的和諧發展，最終達到人、水、自然的和諧發展。

4 浙江城鄉河道污染治理與生態修復的發展建議

4.1 河道污染治理與生態修復的和諧理念

水環境污染治理是一個政府主導、全民參與的重大社會問題，浙江省“五水共治、治污先行”工作的推進，是以治水為契機，深化改革，促進經濟產業升級。僅污染的防治，就涉及不同層次、各個領域的復雜關系，無論是各類工業企業、各種農業生產，還是居民生活，任何一個方面的疏忽，水環境的污染防治就可能難以達到既定目標，或者進度大大拖后。因此，全社會樹立人與自然和諧發展的理念是極其重要的。當前水環境區域污染的現狀，使得河道污染的治理必然是以流域綜合治理為核心。河道是水最終匯集后的體現，在污染流域綜合防治的各個領域，以生態、節能、和諧的理念推進技術的實施是各項工作成功的關鍵。河道治理的理念，應在立足我國國情和發展現狀的基礎上，汲取先進國家的水環境治理經驗，由單純的污染防治向區域水環境生態治理的模式轉變。

4.2 河道污染治理與生態修復的總體策略

河道治理是一個系統工程，在控制污染源的基礎上，通過各種技術手段，實現對河道污染的治理和水體生態的修復是最根本的途徑。當前浙江污染河道的治理，限于行政區劃下政府和部門之間的責任關系，更多的是一種局部治理，難以改變區域污染的現狀。但無論是當前的局部污染治理，還是在流域范圍內實施綜合治理，都應在“減少外源污染，控制內源污染，降解水體污染”的總體策略下進行方案設計、技術研發和工程實施。在流域綜合治理中，“減少外源污染”主要是點源污染的截污納管和統一處理，面源污染的綜合控制。在河道局部治理中，既要考慮點源、面源污染，更要關注河網上游水體帶來的污染。“控制內源污染”是水質改善和提升的關鍵措施，過去通常采用清淤的方法，未來將更多采用生物?生態的方法來進行治理。“降解水體污染”是河道水體污染治理的關鍵步驟，是諸多技術方法的集成和應用，當前生物修復技術已經廣泛應用。

4.3 河道污染治理與生態修復的技術體系

在流域污染綜合治理的思路下，實施河道的污染治理和生態修復，對技術將有較高的要求，是諸多技術方法的集成，是涵蓋不同領域的技術體系，主要包括以下內容。

河道水污染控制技術，即通過截污實現對點源污染的控制，通過清淤減少河道內源污染，通過生物修復技術對水體污染和面源污染進行控制和治理。

河道生態環境改造和調節，即恢復河道的天然狀態，調節水流，使河道生境呈現多樣性，適合各類生物的定植和生物群落的形成，并促進河道水生生物群落的生物多樣性。

河岸生態緩沖帶構建，即恢復河岸植被，形成具有控制和消減面源污染、地表徑流營養鹽等作用，可美化和調節河岸帶景觀的生態河岸。

生態護岸構建，河岸護坡是河道生態系統的重要組成部分，同時也影響著河流的穩定性及行洪能力，改變多年來城鄉河道河岸硬化的現狀，構建自然的生態護岸，利于河道生態的恢復。

河道生物群落恢復和演替控制，河道修復相關措施的最終目的，是要為水、岸生物群落恢復奠定基礎，從而逐步恢復河道和河岸帶生態系統，恢復河道的天然自凈能力。

［1］ 中華人民共和國環保部.2013中國環境狀況公報［EB／OL］.（2014?05?27）.http：／／wenku.baidu.com／link？url＝dHfHt4876R82w0HcVRYrksmYov3o_dO4W?rGAjO_0OBs6?IXnV5xOgg1ZcQ0rAn2kEOYkV4IcDXbAAE2a9OYwhVqc4Eabk8xS mQOD?tRnwS.

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［3］ 浙江省環保廳.2013浙江省環境狀況公報［EB／OL］.（2014－06－24）.http：／／www.zjepb.gov.cn／hbtmhwz／gzfw／hjzl／.

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（責任編輯：袁醉敏）

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農業部“948”項目（2011－Z34）；浙江省“生物三藥”重點創新團隊項目（2011R09027－11）；浙江省農科院創新提升工程項目

湯江武（1971－），浙江青田人，研究員，從事應用微生物研究工作。E?mail：tangjiangwu＠sina.com。