河流污染防治及生態恢復技術淺析

紀智慧+郭鵬

【摘要】：我國河流水體水質污染問題十分突出，而河流生態系統復雜多變，增加了河流生態修復工作的難度，但國內外許多學者進行了大量的理論和實踐研究，取得豐碩的成果和寶貴的經驗。近年來，湘江流域先后開展了重點環境污染區域綜合整治、干流規模養殖退出、河道采砂整治、水資源管理、水生態環境保護工作，采用生態攔截技術控制污染物遷移，對入江水質進行凈化，使湘江流域生態環境得到改善。淺析湘江流域生態治理成果與存在問題為河流的生態治理提供相應的參考。

【關鍵詞】：生態攔截；濕地；丁型潛壩技術；前置庫；緩沖帶

近年來我國河流污染問題日益突出，嚴重制約了社會和環境的可持續發展。我國的河流環境保護工作起步較晚，但進入21世紀河流生態修復與保護已經引起社會各界的重視，并相繼開展了許多研究與實踐，河流污染治理的力度，生態保護工作得到加強，從2004～2013年《中國環境狀況公報》分析可知我國河流環境得到極大的改善。

湘江作為七大水系之一長江的主要支流，其水環境質量對長江水質存在一定影響，同時湘江是湖南的母親河，是人民賴以生存和發展的重要基礎。2011年湖南省人民政府針對湘江流域重金屬污染問題出臺了《湘江流域重金屬污染治理實施方案》，湘江流域重金屬污染問題經過五年治理得到了較大的改善，特別是株洲霞灣港段湘江水質。但隨著經濟建設的快速發展，湘江流域生態環境惡化問題日益突出，主要表現為流域陸生生態環境受到嚴重干擾與破壞，森林資源銳減，水土流失加劇、局部地質災害頻現；水生生態環境脆弱而退化、生物多樣性不斷減少、水生生物資源遭到嚴重破壞；湘江水體水質仍受到重金屬、有機物和微生物等的復合污染，水體中汞、鎘、氨氮、石油類、總氮以及糞大腸菌群在沿線均有超標，重金屬仍有超標現象，湘江流域的總體水環境質量在逐年下降。

湘江流域水污染源包括了工業污染源、生活污染源和農業面源三部分，而針對不同污染源湘江流域制定了不同的治理與防治措施，并在沿線進行了試點，取得了一定的效果，目前急需對實施有效的流域治理技術進行推廣。

1流域污染物阻斷的生態攔截技術

1.1生態攔截溝渠技術

湘江流域是我國重要的稻米產區。在稻米種植過程中，大量未被吸收的化肥隨著水流進入湘江。通過生態攔截溝技術，可攔截阻斷各種氮、鱗等化合物質，最大化減少其進入水體的污染物量。目前，湘江污染物阻斷主要應用生態攔截溝渠技術。通過現有排水溝渠的生態改造和功能強化，或者額外建設生態工程，不僅能有效攔截、凈化農田污染物，還能匯集處理村地表徑流以及農村生活污水等，實現污染物中氮磷等的減量化排放或最大化去除。通過改造原有溝渠，使得被攔截的水體與稻田實現內部循環，有效的降低了稻田的化肥使用量。在實際治理過程中，主要通過工程部分和植物部分完成，溝渠采用帶孔的硬質板材構建， 溝內每隔一定距離設置一小型的攔截壩（高度10～20cm），也可放置部分多孔的攔截箱，攔截箱內裝有能高效吸附氮磷的基質，溝底、溝壁、攔截箱內均可種植具備高效吸收氮磷的植物。

1.2濕地技術

目前，湘江流域有9個面積較大的濕地（見表1）。隨著人工濕地保護工作的加強，濕地對湘江水域修復起到了明顯的效果。隨著面源污水在濕地內的流動，總氮和總磷等污染物的濃度逐漸下降。數據顯示，在觀測周期（1年）內，該人工濕地系統對總氮的去除率為37.4%～75.1%，平均去除率為57.3%，對總磷的去除率為62.0%～98.4%，平均去除率為76.3%。實踐證明濕地生態修復技術效果明顯，在河流治理過程中凸顯了優勢。

1.3近河道端的生態丁型潛壩攔截技術

湘江流域各類水庫、堤壩眾多，采用生態丁型潛壩技術可與生態浮床、人工濕地很好地結合起來。其主要設置在河道支浜承納污水的端頭。該技術是在不影響河流泄洪等功能需求的情況下，通過河底丁型潛壩的設置，改變河流底部地形，河水通過壩體與浮床間空隙進行流動時，影響水流方向中污染物的擴散和遷移路徑，增加污染物在丁型潛壩前的水力停留時間，利用丁型潛壩沸石基質的吸附作用、離子交換作用等對污染物進行去除。同時，河底生境條件的改變，促進了實施區域水體內微生物的增殖，提升了微生物的降解作用，能夠持續去除污染物；浮床植物根系又促進了壩體范圍內微生物的繁衍，植物生長過程中還吸收部分氮、磷等污染物，可持續攔截與凈化河流外源污染。該技術在湘江流域治理中處于試驗階段，且已取得階段性成果。

1.4 前置庫技術

前置庫技術是利用水庫的蓄水功能，將污水截留在水庫中，經物理、生物作用強化凈化后，排入所要保護水體。前置庫這種因地制宜的水污染治理措施，對控制面源污染，減少湖泊外源有機污染負荷，特別是去除入湖地表徑流中的氮磷安全有效，在面源污染治理中發揮了巨大的作用。

湘江流域結合現有各級水庫，建設和改造了面積近12km2前置庫，容積達3000萬～4600萬m3的大型前置庫。通過近幾年的運行，這些前置庫充分發揮其物理、生物、化學的綜合作用，延長流水在前置庫區的滯留時間，降低流速，均化流場，使入流水在前置庫區得到凈化，大量的泥沙及營養鹽截留在前置庫區，從而使進入主庫的營養鹽含量大幅度降低，抑制主庫中藻類的過度繁殖，起到防治或減緩于橋水庫富營養化的作用。湘江工程實施后水質和景觀得到明顯改善，污染負荷得到有效削減，無降雨和小降雨輸入期間，TN、TP、SS 的平均去除率分別達到65.1%、45.3%、62.9%；強降雨時，降雨污染物去除率分別為70.5%、84.6%、90.9%。

1.5緩沖帶等其他攔截技術

緩沖帶是一類水土保持和面源污染控制的生物治理措施的總稱，被廣泛應用于農村面源污染物的過程阻斷、坡地水土流失控制和河（溝）道穩定性保護等。所謂緩沖帶或緩沖區， 就是指永久性植被區， 寬度一般為5～100m， 大多數位于水體附近， 這種緩沖區降低了潛在污染物與接納水體之間的聯系， 并且提供了一個阻止污染物輸入的生化和物理障礙帶。緩沖區的植被通常包括樹、草和濕地植物。恢復河岸森林植被帶能有效地截留來自農田的養分和泥沙， 地表徑流總N和總P顯著減少，從而對農業面源污染起到良好的控制作用。湘江流域治理過程中，確定了近百個農村面源控制帶，通過控制人為污染物排放，有效保護植被區等措施已取得了較好的效果。這種技術因面積較小，控制難度較大，多被用于水域治理的補充措施。

2現有生態修復技術的優缺點及應用前景分析

通過湘江流域生態治理來看，各種生態攔截技術均能有效攔截面源污染物，在農業面源污染控制中發揮了重要的作用，但是各種技術的應用也都存在其局限性。生態攔截溝渠技術不需要額外占用土地、投資少、已在湘江流域大面積推廣應用。但在實際應用中生態溝渠對氮磷的攔截效果時空變異較大，如何高效配置溝渠植物及吸附基質的作用，尤其暴雨徑流突然增大時的作用，還需深入研究。

在湘江水域治理過程中濕地技術處理效果較為穩定，操作簡單且維護運行費用較低。需注意的是，濕地植物處置易出現二次污染問題，且冬季受低溫的影響處理效率低，容易產生淤積情況。湖南可充分發揮稻田濕地環境，對農田徑流以及農村低污染水進行有效攔截凈化，實現生產與環境的雙贏。前置庫技術存在著植被二次污染防治、不同季節水生植被交替和前置庫淤積等問題。生態丁型潛壩攔截技術具備一次投資，基本零維護、處理效率高等特點，可有效攔截陸源污染物在河流中的擴散，適用于承接生活污水及地表徑流的重污染農村河道。

總結

本文結合湘江水域治理，就不同生態治理技術加以分析。實踐證明，濕地技術是較為成熟且應用效果顯著的處理技術。以濕地技術為主，結合攔截溝渠、生態丁型潛壩、前置庫、緩沖帶等多種技術，對于恢復河流生態系統有著良好的效果。這樣能克服單一技術的局限性。同時，流域治理還應從源頭入手，采取多種方法通過點、面源污染控制提升河流水質。endprint