探究生态修复技术在河流治理中的应用

摘要：生命起源于水,水更是人类生命的第一要素,在人类的生产、生活过程中有着无可替代的重要作用。随着我国经济的飞速发展和人口的快速增长,淡水资源的短缺和水环境的污染已经成为我国经济、社会可持续发展所面临的重大课题和挑战。此时生态修复技术在河流治理中的作用也就彰显出来,本文总结了该项技术的实施要点,并总结了生态修复的几点主要措施,以供该专业有关人士参考。

关键词：河流治理;生态修复技术;应用研究

中图分类号：P343.1文献标识码：A 文章编号：

传统的河流治理,主要考虑的是河流的抗洪、排涝、航运等功能。在岸坡处理上注重抗冲刷防坍塌的措施,而对河流周边及河流本身的生态环境考虑不多, 这样会导致河流发生渠道化，从而影响河流的生态问题。于是，许多发达国家陆续开展了河流复原工程,对河流实施生态修复并且取得了较好的效果。下面笔者将结合实例对生态修复技术在河流治理中的应用作出探讨。

一、城市河道污染的成因

城市河道和湖泊是与人类生产和生活紧密相连的水环境,作为城市生态系统重要的组成部分,具有供应水源、改善环境、提供绿地、文化教育和娱乐休闲等功能,对城市的生态建设具有重要意义。但是随着城市化进程的不断加快,城市人口聚集,经济活动日趋频繁,工业废水和生活污水大量排放,垃圾的随意丢弃,使城市环境污染、水质恶化,原来清澈的河水变得又黑又臭,环境污染问题日益严重,严重制约城市的社会、经济与环境可持续发展,同时危及人民的身体健康。城市河道黑臭的污染来源主要有工业废水、生活污水垃圾等点源污染及地表径流、农业径流、大气的干沉降和湿沉降、村落集约化畜禽养殖、水产养殖、城市的水土流失以及河道底泥层等非点源汚染。由于长期处于过量纳污的状态,导致水体供氧和耗氧失衡,水体环境缺氧,使原本山好氧微生物健康降解水体污染为主导,将有机物中的氮、硫、碳分解成碑酸盐、硫酸盐及二氧化碳等的方式减弱甚至消失,从而失去净能力,而在此时厌氧微生物沾性趋强,污染物转化并产生甲烧、氨氮、硫化氧、挥发性存机酸等臭恶臭物质以及铁、猛硫化物等黑色物质,从而导致河道水体黑臭。氨氮是目前城市河道水体中的首要污染物,通常远远超出地表水V类氨氮含量的标准,在区域水环境氨氮污染严重和城市河道有机污染物沉淀、累积的现状下,氧氮的降解是城市河道污染水体治理过程中必须面对的难题。

二、生物修复技术的特点

在城市河道污染中,营养物缺乏或营养元素比例失衡是水体环境中微生物降解存机污染主要限制因素之一,向水体中投加适当比例的有机酸可以提高微生物的代谢能力,从而增强水体自净能力,对水体修复具有积极作用。虽然在污染水体生物修复中以微生物修复为主,但如果能配合水生植物,浮游生物及负类从水体整个生态系统上进行全而的生态修复,彻底打通氮素、磷素等污染物循环的各个关节,那么污染水体的修复效果将会更持续和有效。

三、生态修复技术在河流治理中的应用

3.1微生物对污染水体的净化作用

相对于水生植物而言,微生物具有培养周期短、生长繁殖迅速、适应能力强、转化效率高等特点,因此在治理河道污染水体的过程中起着不可替代的作用。微生物从以下几个方面对河道水体进行净化:微生物对水体有机污染物的去除:一方面菌体的同化作用会转化部分有机污染物为自身物质,另一方面微生物分泌的胞外酶能快速降解大分子有机物,实现对水体有机污染物的降解和去除。微生物对水体氮素的去除:通过氨化细菌、硝化细菌及反硝化细菌的作用,实现水体中氮素的生物地球化学循环过程,并最终使水体中过量的氮素以气态的形式逸出水体。微生物对水体憐素的去除:一方面微生物的代谢作用可以降低水体中磷素浓度;另一方面某些微生物能通过同化作用,将水体中的有效磷转化为菌体自身的有机磷,通过食物链的传递作用,去除水体中的憐素。3.2微生物驱动的水体氮素循环

氮素污染是当前我国水体中的首要污染物,氮素过多会引起水体富营养化,破坏水体中的生态平衡,丧失自净能力。而氮素的其它形式,例如氨氮、亚硝酸盐氮更会威胁水生生物的生存甚至人类的健康。自然水体中的氮素,主要以氨氮和有机态氮的形式存在,也有少量的亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。水体中微生物可以将有机形态氮迅速分解转变成氨。在有氧的环境下,水体中的微生物将氨氮氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。当水体中硝酸盐氮含量较高时,说明水体环境在需氧方面是稳定的。在大量缺氧时,确酸盐氮或亚确酸盐氮在水体微生物的作用下,发生反砲化作用,还原为氮气。空气中氮气在藻类等植物的固氮作用固定成氨,溶解于水体中。硝酸盐氮也可被水生植物直接吸收利用,形成植物蛋白质,其被水生动物食用,又转化成动物蛋白。动植物的死亡后通过微生物的分解又可以再次产生氨,在銷化细菌的作用下又氧化成稍酸盐,如此往复循环。

微生物强化修复技术是造宜于城市污染河道原位修复的、受到广泛重视和应用的治污技术,具有成本经济和应用简单,且便于与其它治污技术稱合使用的特点。其技术核心在于促进水体微生物的活性,加快水体污染物的降解和转化。日前,基于微生物强化修复的污染河道原位修复主要采用两种技术,一种是直接向水体中补充高密度发酵获得的能高效降解污染物的功能微生物,另一种是向水体补充能促进微生物生长、解毒及污染物降解的有机酸、营养物质、缓冲剂等微生物激活剂。

四、把生态环境保护融进到水利建设工程的各个环节之中

注重水利工程建设的各个环节对环境的影响。首先在水利工程的设计阶段，要以和谐持续发展为理念，注意保护动植物栖息地，鱼类产卵环境以及鸟类和水禽栖息地和避难所等。在工程的建设阶段，优先考虑采用环保的技术措施，在水利工程建设阶段，尽量采用有利于植物生长、动物成长，或对动植物生长和环境影响最小的环保材料。最后在水利工程完成阶段，要建立健全水利工程环境影响监测和反馈机制，跟踪评价对环境的影响，以便及时发现不良影响并采取解决措施，最大限度的降低环境破坏程度。同时注意工程附近居民的生活状况， 如果发现不良的影响，要采取措施减少影响带来的损失，必要时加以赔偿。

在水利工程建设方面，应建立生态补偿机制，以“谁损害，谁补偿，损害谁，补偿谁” 为原则，明确补偿的主体和补偿的范围。所以，建立生态补偿机制，还原生态价值，不仅有利于减少水利工程在建设过程中对环境产生的不良影响，也促进了当地的经济发展，呼应了和谐社会理念。

五、生态修复技术的发展前景

尽管污染水体的微生物强化修复技术具有诸多的优点,但在实际应用中也面临一定的问题。而投放微生物激活剂尽管不存在太多的安全性问题,其实用性也与待处理水体环境的微生物生态关联甚深,其中含有的酶类的环境耐受力是其作用效果发挥的限制性因素。另外,对于流动性较强且污染程度较轻的水体来说,微生物强化修复技术的应用效果是比较差的。因此,微生物修复技术今后的发展趋势是:1)从原位环境中分离蹄选高效的功能微生物,并建立具有应用价值的高密度发酵工艺,以提高投加微生物降解污染物的效率并有效降低应用成本;2)从分子水平上深入研究微生物在污染水体中的环境生态行为及其与环境因子的相互作用关系,掌握微生物强化修复污染水体的过程与机理3)微生物强化修复技术与物理,化学修复方法,以及其它生物修复技术相结合,优势互补,提高污染水体修复的效果和经济效益。

结语

一条荒凉的河流，经过系统、科学的规划、设计，通过多种生态修复技术的应用，生态系统得以逐步恢复。通过城市河道生态修复技术研究、应用和推广，希望可以对的河道生态治理提供一些帮助。河流生态修复具有多学科交叉性，仅仅从景观修复的角度也不足以解决当今河流存在的各种问题。城市河流的生态环境修复和保护，需要各个行业共同关注，也在此呼吁今后对河流的开发和治理一定要在保护河流生态环境的前提下进行，避免先破坏后修复的不合理模式。

【参考文献】

[1] 夏冰,赵全升,曲洋.固定化微生物技术及其载体在污水处理巾的研究进展.科技信息,2010, 1: 698-899.

[2] 郑毅，刘春平，石云.污水土地处理及其资源化利用[J].土壤通报，2009，40（3）：664-667.