探討河道水環境污染問題及治理措施

徐 巖 李一冰 李鳳銀 紀 寧

（1 中持水務股份有限公司 北京 100192 2 河北農業大學 河北保定 071000）

引言

河道水環境是一個小型生態系統，在排澇、補給地下水、改善局部氣候、保護生物多樣性等方面具有重要作用。近年來，伴隨著城市化進程的加快，人口與環境之間的矛盾越來越突出，河道水環境污染問題頻發，不但嚴重影響了城市景觀，而且水中的病原體還危害著水生物和人類的健康。因此，為了防治水污染，采用綜合技術手段恢復水生態結構和功能的生態治理理念應運而生。以下結合筆者實踐，探討了河道水環境污染的生態治理措施，為同業人員提供參考。

1 河道水環境及污染現狀

1.1 河道水環境

某地河流總長度約1220km，其中劣Ⅴ類河流的總長度為301km，占比24.7%。2021 年1 月，調查數據顯示黑臭水體總長約50km，污染面積達到18km2。其中，X 河道是當地水系的一條支流，總長度為1.5km，因水環境建設落后于城市的經濟發展速度，導致河道水環境污染嚴重。檢測結果顯示，該河道符合劣Ⅴ類地表水標準，TP 平均值為4.6mg/L，COD 平均值為83.6mg/L，NH3-N 平均值為44.2mg/L，屬于重度黑臭水體。

1.2 污染來源

1.2.1 雨水污染

人們的日常工作和生活中會產生很多垃圾廢物，而且往往會被隨意丟棄或堆放，在雨水地表徑流的作用下，這些垃圾廢物會移至河道內污染水體。另外，周圍農業、工業用水與河道水匯合后，導致河道水質失衡，出現富營養化情況，從而降低水體自身的凈化能力。

1.2.2 河道水源補給不足

城市河道多是當地水系的支流，由于水流量小導致水體循環速度慢，而且還具有季節性特征。一些河道在雨季容易發生雨水污染，在非雨季又會造成斷流。總體來看，河道內水量不足，水位變化不大，水體無法實現自凈，久而久之形成污染。

1.2.3 河道淤積

造成河道淤積的主要原因有3 個，即雨水攜帶、水土流失和廢水排放。在這3 個因素的共同作用下，水體變得渾濁、富營養化，水中雜質、病原菌數量增多，在夏季還會產生腐質性的臭味。

1.2.4 截污不徹底

一方面，進入河道中的水體成分復雜，既包括自然水，又包括生活用水和工業廢水；另一方面，城市水系統截污不徹底，單純采用雨污分流模式已經不能滿足實際需求[1]。一旦混雜污染物的水體進入河道內，就會加重水體的污染程度，最終形成黑臭水體。

1.2.5 河道管理不到位

河道水污染的形成還有一定人為因素。城市建設過程中，一般會對河道水體進行保護和適度開發，如沿岸綠化，為人們提供休閑場所，然而往往由于日常管理不到位，亂丟垃圾、隨意排放廢水污水，導致河道水體污染。

本項目中，實地調查發現河道水污染來源包括4 個方面，即①河道兩岸植被稀疏，出現土壤侵蝕和水土流失；②河道內長期未清理，大量泥沙淤積，導致水流緩慢；③水生植物少、種類單一，削弱了水體的自凈能力；④存在生活污水、工業廢水排放的情況。

2 離子色譜技術在水環境污染檢測中的應用

對于常見的親水性分子，離子色譜檢測的靈敏度高、檢測效率高、適用范圍廣，目前在大氣檢測、土壤檢測、水質檢測中普遍應用。

2.1 檢測流程

河道水體中的離子種類多，采用離子色譜法進行檢測的工藝流程見圖1。采集水樣后置于輸液泵中，經離子色譜選擇閥對分離柱樣本進行離析，檢測酸堿度，劃分離子成分，再經電導裝置析出廢液，對不同成分進行定量檢測，最終生成檢測報告。本項目中，采用離子色譜法對河道水體進行檢測，主要用于劃分水體的陰陽離子、測定水體的酸堿度，并與傳統檢測技術相配合。

圖1 離子色譜法對河道水環境污染檢測的流程圖

2.2 劃分水體的陰陽離子

采用離子色譜法，將水體中的離子分離出來，如負一價的氟離子、負二價的氮氧離子、負四價的磷硫離子等，有助于判斷陰離子的濃度。然后使用相同濃度的淋洗裝置，對樣本加熱處理，采用元素梯度分離法，抑制陽離子與陰離子交換。實際操作時，使用低濃度鹽酸、DAP 作為清洗液，對水體中的氮氫離子、鉀離子、鈣離子等進行分離，并交換鹽酸和疏水性離子。淋洗樣本后，一次性進樣檢測，引入陽離子分離柱，使析出的陰離子依附在分離柱上。一般情況下，只需15min就能完成陰陽離子的分離。相較于傳統檢測技術，離子色譜法操作簡單，不需使用昂貴的檢測裝置，而且整個檢測過程消耗少，有助于控制成本。

2.3 測定水體的酸堿度

河道水體污染離不開有機酸，劃分水體的陰陽離子后，可進一步檢測酸堿度。傳統檢測技術需對水樣進行稀釋，利用pH 試紙直接檢測，若結果＞7，說明水中含有堿性物質；若結果＜7，說明水中含有酸性物質。采用離子色譜法，先獲取乳酸、檸檬酸、丁甲酸、酒石酸等常見的酸，控制酸基中的空基生成氣相色譜，建立新的離子團，用樣本填充離子團的空隙，兩者融合后形成具有強陽性酸基[2]。通過檢測，可以明確水中酸性離子的游離形式，判斷是否具有腐蝕性。結果顯示，傳統檢測技術得到水樣的pH 為6.5，離子色譜法得到水樣的pH 為6.3，2 種方法的檢測結果接近。

3 河道水環境污染的生態治理措施

3.1 截污清淤

對河道沿線仔細檢查，對生活污水直排口進行封堵，同時清理河道底部的淤泥。當前常用清淤方法有3 種，即①干水作業，如干土挖掘、水力充填；②帶水作業，如抓斗式、鏈斗式、絞吸式；③環保清淤。結合本項目實際情況，采用環保清淤法，配置環保絞吸式清淤船，使用專用的環保鉸刀頭具，1 次挖泥厚度達到20～110cm，清除率達到95%。另外，在現場監控系統、高精度定位技術的支持下，利用模擬動畫觀察淤泥的清理過程，并對絞刀進行重新定位或調整，提高清淤效率和質量。

3.2 行洪提升

3.2.1 延長水體的駐停時間

從上游起點向下游計算，分別在300m、450m、870m、1150m 處設置生態跌水，來延長水體的駐停時間，增強水體的凈化能力。同時，在河道底部埋設管道，將污水處理廠的出水口改至400m 處。

3.2.2 改善水動力

改善水動力的主要方式有3 種，即①引水稀釋沖刷；②人工曝氣；③人工循環。結合本項目實際情況，采用第3 種方案，在河道上游建設循環水泵站、導流堤等設施，加快水體的循環流動速度，增強水體的交換能力、復氧能力和自凈能力，在雨季還能有效排洪，避免出現城市內澇。

3.3 設置生態濾床

從上游起點向下游計算，在400m 處沿河道橫斷方向設置生態濾床，每間隔1m 設置1 道，規格為16m×1m×0.5m，共設置40 道。濾床內部填充過濾性材料，陶粒與礫石的比例為1:3。生態濾床的設置，對水體中污染物的去除效果好，不易堵塞，容易管理，既能實現污水廢水的資源化與無害化，又能促進植物生長。

3.4 駁岸改造

對河道兩岸進行改造，采用生態式河道斷面，河底是清淤后的土質河床，兩岸采用漿砌片石+生態袋護坡，超高部位進行景觀設計。漿砌片石施工期間，砌體勾縫采用凹縫，勾縫前清除表面粘結的砂漿、灰塵、雜物，保持濕潤。勾縫砂漿為1:3 的水泥砂漿，勾縫嵌入砌縫內2cm。生態袋護坡具有抗潮濕、抗腐蝕、抗生物降解、抗紫高分子等功能[3]。施工技術要點為碼放生態袋時，相鄰部位留出3～5cm 的空隙，保證壓實后的袋尾與袋頭相接，注意不要相互搭接，外側平面要平順圓滑，整體厚度為14～15cm。

3.5 重建生物系統

3.5.1 水生植物系統

從上游起點向下游計算，在420～1150m 處栽植大型水生植物，包括香蒲、水蔥、千屈菜、黃菖蒲、睡蓮、輪葉黑藻等，栽植密度平均為9.5 株/m2。

3.5.2 微生物系統

從上游起點向下游計算，在870m 處投放復合微生物制劑，濃度為1g/m3，平均活菌含量為2.0×1010CFU/g，投放復合生物酶，濃度為0.3g/m3，平均酶活性＞10000 U，投放時間共計60d。此外，在950m 處沿河道橫斷方向設置水下水草，每間隔1.5m 布置1 組，長度為8～10m，共布置30 組。

3.5.3 水生動物系統

以上治理措施均完成且水體運行穩定后，在870～1150m 處放養水生動物，包括鯉、鰱、鳙、田螺等。

3.6 完善管理體系

3.6.1 生活垃圾處理

對河道周圍居民的生活垃圾進行分類、收集、運輸，建立垃圾處理廠，禁止在河道及周圍隨意丟棄、堆放垃圾。

3.6.2 開展宣傳教育

充分利用電視、廣播、宣傳欄、政府官網、短視頻平臺等媒介，介紹河道水環境保護的法律法規，宣傳本次生態治理方案措施，提高居民的環保意識。同時，在河道顯眼處設置管理公示牌，明確負責人的姓名、聯系方式、管理范圍。

3.6.3 加強執法監管

嚴格落實“河長制”，明確執法監管單位、負責人，設置合理的管理目標，建立部門溝通、協調與聯動機制，實現河道水環境監管的常態化，嚴厲打擊破壞水環境的行為[4]。

3.6.4 進行輿論監督

發動群眾的力量進行監督，打造信息化管理平臺，設立監督舉報電話。同時，發揮出媒體的作用，對于破壞水環境、造成水污染的企業或個人，及時進行曝光，實現輿論監督的效果。

4 河道水環境污染的生態治理效果

2021 年3 月，生態治理設施施工完成，河道水環境進入修復期，為了評價治理效果，采用離子色譜技術、水質分析儀、pH 檢測儀等進行監測，包括水溫、pH、溶解氧、水生植物生物量，以及TP、COD、NH3-N 去除率。

4.1 水環境檢測結果

水環境檢測參考《淡水生物資源調查技術規范》（DB43/T 432-2009），時間范圍為2021 年3 月至8 月，于每月20 日進行檢測，結果見表1。分析可知，生態治理后，河道水體的水溫回升至27～29℃，pH 維持在8 左右，溶解氧含量在4.6～4.9mg/L，水生植物生物量達到3.1kg/m2，水環境整體改善明顯。

表1 生態治理后河道水環境檢測結果

4.2 污染物去除率

水體污染物檢測依據《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002），時間范圍為2021 年3 月至8 月，于每月20 日進行檢測，結果見表2。

表2 生態治理后河道水體污染物去除率

以TP 去除情況為例，研究段內河道水環境中的TP 去除率平均為38.96%，定量檢測值從治理前的4.6mg/L 降低至治理后的2.2mg/L，從二級標準變為一級B 標準。TP 去除主要依賴3 點，即①生物濾床中的濾料（具有攔截、吸附作用）；②微生物系統（具有分解、吸收、轉化作用）；③水生植物（具有分解、吸收作用）。如，聚磷菌在好氧條件下吸收水體中的正磷酸鹽，合成聚磷酸鹽并將其存儲在細胞內；水生植物的根系周圍是好氧環境，能增強除磷菌的活性，提高TP 去除率。

4.3 河道生態系統恢復情況

本河道治理前后生態系統對比結果見表3，生態治理完成后，河道水環境的表觀特征、水文特征、河道形態、水質、生物豐度均有明顯改善。一方面，河道生態系統的結構和功能恢復，有助于污染的防治、降解，提高水體的凈化能力；另一方面，河道生態系統恢復后，有助于水生動物、水生植物的生存繁殖，提高生態穩定性。

表3 治理前后河道的生態系統對比結果

結語

綜上所述，本文結合工程實例，分析了河道水環境污染的原因，從截污清淤、行洪提升、設置生態濾床、駁岸改造、重建生物系統、完善管理體系6 個方面介紹了生態治理措施，結果表明取得了良好的治理效果。希望本文能為類似污染水環境的防治工作提供借鑒，助于恢復水生態系統的結構和功能，改善城市河道景觀。