水体生态修复技术范文

水体生态修复技术篇1

摘要：阐述采用生态修复技术治理污染水体的机理及其运用需应注意事项。

关键词：生态修复；食藻虫；水生植物群；水生态良性循环

中图分类号：S718 文献标识码：B随着我国经济的快速发展，湖泊、河涌及水库等水体的污染也日益严重，大量含氮、磷肥料的生产和使用，食品加工、畜产品加工等造成的工业废水和大量城市生活废水，使水中富含氮、磷等植物营养物质。有了充足的养料保证，藻类，特别是蓝藻（主要是铜绿微囊藻）泛滥成灾，严重污染水质。蓝藻细胞外面被一层厚厚的多糖类物质所包围，这些藻胶和多糖类物质几乎不能被任何高等动物的消化酶所分解，国内外许多工程案例都尝试采用高等动物包括鱼类治理蓝藻污染，均未获得理想的结果，蓝藻几乎成了食物链和生物链的盲端。由于蓝藻的爆发，会造成湖内缺氧，沉水植物不能进行光合作用，导致沉水植物灭种，各种水生物缺氧而无法存活，整个水生态系统失衡，藻类成为水体中的主导物种，最终导致水体变绿变黑。

本文介绍完全采用生态修复技术治理污染的水体

一、采用生态修复技术治理污染的水体机理：

1 采用食藻虫处理控制藻类

食藻虫是一种经长期改良驯化的可控制藻类污染的低等甲壳浮游物。

食藻虫能够大量摄取蓝绿藻、腐屑、悬浮物与有害菌类，同时，其本身又是鱼虾蟹贝等水生物所喜爱的食物。这样，处于食物链盲端的蓝绿藻转化成为水产品的途径被有效地打通了，从而使水体的藻类污染得以根治。蓝藻适宜生长在弱碱性的水环境中，经驯化的食藻虫所产生的排泄物具备弱酸性，可有效降低水体的PH值，使蓝藻的生长受到抑制。食藻虫消除藻类后，水体透明度大大提高，有益于其它水生物的生长,同时，由于食藻虫的生物特性，可将微生物等带动在水体中的分布和生长，为沉水植物生长创造条件。食藻虫引导的沉水植被生态修复技术对水体净化效果的稳定性好（见图1）。

2 建立水生植物群，恢复物种多样性：

在水体中种植沉水植被、挺水植物、浮叶植物群落，并通过沉水植被的光合作用把大量的溶解氧带入底泥，使淤泥中的氧化还原电位升高，促进底栖生物及微生物的繁衍，进一步促进水体生态系统恢复多样化。

（1）挺水植物：主要靠根系吸收部分淤泥中的营养物质，光合所需碳源来自空气中的二氧化碳，产生氧气直接排入大气。

（2）浮叶植物：从根系和浮叶背面吸收水体和淤泥中营养物质，但碳源也主要来自大气，产生具备净化力的氧气通过浮叶大部分进入大气；对上层水体有 一定净化力。

（3）沉水植物：根系和整个叶面直接吸收水体和淤泥中营养物质，所需碳源直接从水体中吸收，产生的氧气直接对自下而上对整个水体产生巨大的净化力。 综上所述，恢复沉水植物――“水下森林和水下草皮”，是水域生态恢复自净能力的最优化模式。

目前使用较多的边坡驳岸挺水植物、浮叶植物湿地净化法――这种方法从水域立体造景上意义重大，但从城市景观水体净化意义上来分析，有较大偏差。不同水生植物水质净化作用与自身代谢（二次富营养）百分比：（敞开于屋顶的试验，包括空气污染），（见表1）。

在水体中种植沉水植被，如轮藻群落、篦子眼子菜群落、苦草群落、海菜花群落等，使水体产生制氧功能，水体中的有机物被氧化成无机盐而加速结晶下沉。沉水植物根系将有效吸收底泥养分，使底泥中有机物被矿化，形成表面的矿化层覆盖下部淤泥层，减少有机物进入水体，沉水植被替代蓝绿藻进行水下光合作用，释放出大量的溶解氧，吸收掉水中过多的氮、磷等富营化物质，能形成水域生态“水下森林”和“水下草皮”自净功能， 也能进一步抑制蓝绿藻。沉水植被恢复后，底泥氧化还原电位升高，有利于水生昆虫和水生底栖生物的大量滋生，在沉水植被共生作用下，“水下森林”和“水下草皮”形成底泥营养物质的封存和生态链自净（物质能量的逐步吸收转化）。食藻虫引导沉水植物进行生态修复有利于水体维持高透明度。

3 建立水生动物群，进一步恢复物种多样性：

在水体中投放优选、养殖的水生动物：如鱼、虾、本地螺、贝等水生物，促进水体的微循环，为其它水生物的生长创造更佳条件。水体及底泥中的营养被沉水植物吸收，当植物生长过快时，可以适当收割。同时水体中的鱼虾及螺、贝等水生动物能食用部分植物及食藻虫，当鱼类等过度生长时，可以适当捕捞，从而形成水体养分向水生动植物的转移。通过收获有机水产品把水体水中的氮、磷等富营养物质从水体中转移上岸，彻底降低水体水中的富营养化程度。

4 完整建立健康的水生态良性循环系统

（1）从已有的研究结果看，水生植物可以显著提高富营养水体的水质，对氮、磷污染也有明显的净化作用。同时水生植物能抑制浮游植物的生长，从而降低藻类的现存量。因此，恢复以水生植物为主的水域生态系统是净化水质的合理有效措施和保障生态系统良性循环的重要措施（2）。水体彻底消除水体富营养状态，能使修复后的水体具备了自净功能，一般少量污水（每日排入不超过5%修复水体总量）可以通过水体生态系统所具备的净化功能自净。沉水植物和水生动物成为水中的主导物种，藻类不再有生存空间，水体可以保持长期清洁（见图2）。

二、采用生态修复技术治理污染的水体的优点

1 全生态的水质净化技术体系，不使用任何化学药剂净化水质，不使用诸如杀藻制剂、杀草剂等，无任何生物的或者化学的二次污染;水质主要富营养指标在生态系统稳定后达到国家地表水三类标准，洁净的水体大大减少蚊蝇滋生，提升环境的舒适度。

2 不需要建设水体的净化设备用房（即不需要水域以外的占地）。

3 符合打造节能低碳社会的建设理念水质能持久保持地表水三类标准，终年不需换水，水体本身具有自净功能。修复完毕后，日常使用中不需采用任何电力设备来维持，水生植物本身可以吸收二氧化碳并产生氧气，实现“负碳”。

4 由于水生植被能够固化水底淤泥，吸收底泥中的养分，将底泥中富营养成分彻底转化成水生植物纤维素，所以无需清除水底淤泥，也不需排干水体。

5 景观优美：水底布满水草，鱼虾嬉戏其中，恢复自然优美水景，透明度可以达到2米，水质清澈，水下景观充满生机。

6 效果持久：水体修复后经过合理维护，目前最早完成的项目已长达6年多，仍然保持良好状态。

7 维护简便：运用“食藻虫”治理水体富营养化污染，依靠生态系统食物链关系，形成生态系统良性循环。生态系统建立后，景观得以构建和保持，后期只要加以适当维护，调整物种种类和数量，维持自净的生态，效果即可长期保持。

三、采用此技术治理污染水体的适用范围及应注意事项

1 仅适合相对封闭的水体，一般补充水量不宜超过总体水量的5%，且水质为一级排放标准的A类。如果总水体量很大，可以适当的加大补水量。

2 水体面积的适合范围不宜小于1000平方米，因为水体总容量太小，建立起来的水生态平衡抗冲击能力较弱，且投资成本较高。

3 对水深的要求，水深宜为为0.8～3米之间，最小水深不得小于0.5米。对于我国的南端如三亚，水深不得小于1米，因三亚的气温常年较高，避免水草热死；我国的北端如长春，水深是冰冻深度加上水草要求的生存水深度。因此各地的气候条件也决定了水深要求也也不同。

4 由于我国地缘辽阔，南北气温相差大，相对应的水草习性也有不同。例如在北方的水沉草就需冬眠，当水结冰后，冰下水温一般在2～3℃左右，冰层融化后，水草又可从冬眠状态苏醒；而南方的水草需选用需耐水草。因此根据不同的气候及水质条件，应选择不同的水草种群进行搭配，同时对投放食藻虫的时间和数量都需根据实际情况进行设计调配。

5 整个水生态系统的生命周期，理论上可达到数十年，有待项目运行验证，现目前已运行的水域仅为6年（北京圆明园―凤麟洲64000 水深：0.8-2m 竣工时间：2008年）。

6 比传统污水处理方法一次性投资高，建立一套完整水生态体系，所需费用约250元/ m2，但其后期维护费用较低。

7 应注重水生态体系的维护及保养，对于连续水域，一般10000平方米需配置一名专业的水域保管员。

广州麓湖公园（聚芳园）

施工面积：1300完工时间：2011年5月效果保持至今（见图3-图5，表2）。

结语

在全球气候变化的背景下，“低碳经济”、“低碳技术”日益受到世界各国的关注，所以在条件许可的情况下，应积极广泛的采用生态修复技术治理污染水体。

参考文献

[1]夏哲韬，史惠祥，李遥.食藻虫引导的沉水植被修复景观水体的应用研究[J].中国给水排水,2011.

水体生态修复技术篇2

关键词：城市水生态 环境 生物 措施

中图分类号： TU986 文献标识码： A

随着全球科技的进步，人类活动的频繁和社会经济增长模式的转变，水资源的开发利用达到了前所未有的强度，水生态环境遭到了严重的破坏，但是城市水环境是城市生态环境的重要组成部分,也是市民休闲娱乐、维护城市生态平衡的重要手段。那么随着人们生活水平的提高,人们对水环境的质量也越来越高,在这种情况下采取生态修复的方法解决污染不是很严重格的水环境是今后城市环境治理的必然,修复受损的水生态环境是恢复水生态环境的有效途径。

一、 水生态环境影响因素

现如今随着城市发展的不断进行中,工业废水和生活污水应该严格按照规定排入城市污水处理系统,严禁排入城市自然水环境。要定期对公园、环城河内的树枝败叶,以及其它的生活垃圾进行清理,强化环境宣传,是人们在休闲游玩的时候养成一个良好的喜欢。这样从环境污染的外源摄入上控制上污染源,才能为内源性污染质量奠定一个良好的基础。

1.农村对水生态环境的影响

我国人口多、土地资源少的国情决定了我国是一个农业大国，农业在我国国民经济中起到基础地位的作用。我国农业目前正处在由传统农业向现代化农业转变时期。传统农业是在自然经济条件下，采用人力、畜力、手工工具、铁器等为主的手工劳动方式，靠世代积累下来的传统经验发展，以自给自足的自然经济居主导地位的农业。传统农业对水生态环境影响较小。现代农业大量使用以石油为原料的化肥、农药和以石油为能源的农业机械，使现代农业对生态环境的影响已远远超出传统农业，达到了前所未有的程度。现代农业生产引起了土壤侵蚀和土地退化，减少了生物多样性，农业生产中施用的化肥、农药等产生了有机污染物及氮、磷等营养物质，造成水质的富营养化。

二、水生态环境修复原理

水生态修复是利用生态系统原理按照自然界的自身规律使水体恢复自我修复功能，采取各种工程、生物和生态措施修复受损伤的水体生态系统的生物群体及结构，强化水体的自净能力，重建健康的水生生态系统。而水生态环境修复主要分为三种技术——物理修复、化学修复、生物修复。（1）物理修复技术为：外源控制、底泥疏浚、水动力循环治理。（2）化学修复技术为：化学除藻、沉淀净化。（3）生物修复技术为：生物过滤技术、微生物技术。

三、水生态环境修复措施

1.城市水生态环境修复措施

1.1增强污水处理厂处理污水及废水能力

根据污水水量、水中污染物的不同，采用不同的排放标准及处理工艺。修建污水处理综合性能强的污水处理厂，将工艺研究和设备开发密切结合，在推广应用先进工艺技术的同时推出高质量的成套设备，不断扩增污水处理厂综合性技能。

1.2人工建造景观水体，增加城市绿地面积

在城市中修建人工景观水体，满足人们的亲水性需求，改善周边环境，种植适合城市生长的植被与树木，增加降雨后形成径流时间，使雨水能入渗到城市地面以下，补充城市地下水体，缓解城市水资源环境由于城市化带来的不利影响，进而调节局部生态系统。

1.3修建人工湿地，为城市增色添香

模拟自然湿地生态系统修建人工湿地。利用湿地土壤疏松多孔体系，含有大量的胶体颗粒的物理性状，去除水体中的有机物和重金属，进而修复水生态环境。栽植有较高观赏价值的湿地植物，增添休闲、观赏和贴近自然的美景。

四、天然水体水生态修复措施

我国的天然水体主要由江湖湖海组成，目前已有近60%水体受到了不同程度的污染。水体中富含氮、磷等营养物和有机物。局部水体富氧化情况严重，造成诸如蓝藻等生物的大量繁殖，蓝藻等水生生物与水体中的鱼类等生物争耗氧气，而使鱼类等生物死亡。影响了水生态环境的自然规律。目前，我国主要通过修建工程措施、生物修复技术和生态修复技术修复受损的水生态环境。

1.工程措施

利用稀释和冲刷技术，引用外流对水体进行稀释和冲刷，短时间内有效地减少污染物的浓度和负荷，提高水体自净能力;利用底泥疏浚技术去除水体底部的毒害物质;利用底泥覆盖技术在底泥表面敷设渗透性小的塑料膜或卵石，营造出特定的水流环境和水生生物所需要的环境，抑制藻类大量繁殖;利用气体抽提技术，使用真空泵和井使有机污染物蒸气，或者将被吸附的、溶解状态的或自由相的污染物转变为气相，抽提到地面，然后再进行收集和处理;利用空气吹脱技术将压缩空气注入受污染区域，使溶解在地下水中的挥发性化合物、吸附在土壤颗粒表面上的化合物以及阻塞在土壤空隙中的化合物驱赶出来。

2.生物修复技术

生物修复技术是利用生物的新陈代谢对有机污染物及氮、磷营养物质的同化作用，将低浓度污染物进行富集转化，达到治理污染水体的目的。该类技术与所要修复水体之间的空间关系属于旁路装置或非紧密结合的状态。常见的技术包括:固定化细菌技术、河道内曝气、结合高效微生物处理修复技术、生态浮床技术、卵石床生物膜技术、稳定塘技术、生物过滤技术土地处理技术等。

3.生态修复技术

生态修复技术是恢复退化水生态系统结构中缺失的组分，达到重建水生态系统的良好结构，实现其功能的恢复，同时改善水质。该种技术包括:生物操纵技术、沉水植物重建技术等。其中，生物操纵技术包括引入滤食性鱼类来控制藻类生物量的富集。沉水植物重建是利用属于本地物种的沉水植物，选择合适的地带进行引种并使之成为水生态系统的有机组成部分。

五、强化政府立法职能，增加社会舆论监督

我们在对水生态环境进行修复的过程中，也要不断地去加强国家监察职能，运用行政手段、通过出台法律、法规约束破坏水生态环境的行为。引进激励机制，对生产、生活中保护水生态环境的企业给予减免财税等方面的政策，奖励和鼓励高污染行业的技术进步。调动社会力量，加强社会舆论监督，对破坏水生态环境的行为提出谴责，舆论干预其企业销售。加大社会保护水生态环境的宣传力度，树立全民保护水生态环境的意识，增强社会责任感和使命感。

六、结束语

水体生态修复技术篇3

关键词：滦平县；潮河；生态治理

随着城市经济的蓬勃发展，城市人口数量不断增加。为了满足生产和生活的用水需求，人们积极进行河道治理。在实际操作的过程中，由于治理方式不符合自然规律，导致河流生态系统遭到破坏，因此需对河流进行生态修复。文章主要以滦平县域内潮河为例，探讨河流生态治理修复的问题和具体方法，保证城市居民安全用水。

1河道现状与问题

潮河发源于丰宁县上黄旗哈拉海沟，在古北口入北京市密云区后注入密云水库。滦平县域内河长64.1km，是北京的重要水源地。目前，潮河水域内并没有颇具规模的水利工程。现存的干砌石河堤由当地百姓自发修筑，缺乏一定的稳定性，而且面临年久失修的问题，一旦发生洪水，就会对本地村庄、耕地造成较大的威胁，还会影响水库的水质，导致水库中的泥沙增加[1]。目前，我国河道水体整体呈现出日益恶化的局面，许多城镇的河道水体质量较低。由于河道的水体流动性比较差，导致面临污染的河道无法得到有效的循环，部分中小河流也缺乏有效监管。随着城镇建设规模的不断扩大，城市居民越来越多，但是并未设置更加完善的排水管网，导致污水无法得到及时有效的收集，许多污水在未经处理的情况下就直接排入河道中，影响河流的水质。此外，许多河流与农田的距离比较近，如果河流面临污染，就会对农业生产造成威胁，甚至会影响周边居民的正常生活。由于人们长期从事各种生产活动，许多行为已经对自然河道造成了严重的影响，从而影响了河流景观的多样性。在河流中包含多种水生动植物，其对温度、有机物浓度的要求不同，若一味地设置硬质护岸，不仅会影响水生动植物的正常生长，还会导致水流速度下降，使得环境日益恶化[2]。尽管自然河道具有一定的自我净化能力，但若长期面临污染，水体就会处于缺氧或者厌氧状态，影响好氧微生物的生存，从而降低河道的自我净化能力。此外，人们大量地修建护坡工程已对河道周边的天然湿地造成破坏，会进一步降低河流的自我净化能力。由于城镇化进程不断加速，人们积极在城市土地中兴建各种建筑，导致城市用地愈发紧张，也使得许多中小河流面积不断缩小，数量急剧下滑。由于河流日益萎缩，生物多样性面临破坏，天然河道景观不复存在，生态系统遭到严重的破坏。此外，正是由于行洪断面不断下降，才会导致洪涝灾害频繁发生[3]。

2河道治理与生态修复原则

2.1生态治理

在进行河道治理与生态修复时，需遵循生态治理这一原则。由于人们长期从事各种生产和经营活动，对自然资源过度开发，导致自然环境日益恶化，河道生态系统面临严重的破坏，因此，在进行河道治理时，要最大限度地保留原有的生态系统，避免对其造成破坏。此外，要及时对生态系统进行修复，如在河岸种植合适的植物[4]。

2.2远近结合

要积极学习发达国家的经验，将河道治理视作长期的事业。制订合理的规划方案，分阶段展开治理。结合地形特征与城市的实际情况，选择恰当的治理措施，明确治理时间，使治理工作更有针对性。

2.3与区域规划保持一致

进行河道治理时，要认真分析城市的情况，重视细节，了解生态环境现状，充分做到以人为本。一旦人与自然发生冲突，需仔细权衡，将生态环境保护放在重要位置，避免环境继续恶化。要将河道治理与城市规划相结合，明确治理目标和治理计划，这样才能为人们创造良好的环境。

3河流生态修复的意义

3.1改善河流生态

进行河道治理时，技术人员会利用河流与河道的规律，结合实际情况对水流的位置进行调整，使河流的条件得到改善。为了进一步满足灌溉与航运的需求，技术人员会采用相应的措施，使河道得到有效治理。但在实际操作的过程中，虽然能够实现对河道的治理，但忽视了对生态环境的保护，导致河流生态面临不同程度的破坏[5]。一旦发生这种情况，就会影响河流内部水生动植物的正常生长，不利于生物多样性的构建；频繁发生洪涝灾害，也会影响人们的正常用水；同时，河流沿岸的气候发生变化，当地植被被破坏，水土流失，会影响河道景观的完善，甚至导致景观消失。因此，进行河道治理时，技术人员应采用恰当的生态恢复措施，以保证河流恢复活力，改善河流生态，实现人与自然和谐共生。近些年，人们愈发重视河流生态保护，认真分析人与自然之间的关系，采取了有效的修复措施。对潮河生态进行治理时，要严格遵循国家的要求，积极开展生态文明建设，重视生态修复。通过改善河流生态，可以推动区域经济发展，优化人们的生活环境，提高人们的生活质量，使社会更加稳定，更好地对当地民俗文化进行保护，实现对潮河生态文化的弘扬。

3.2进一步发挥河流功能

滦平县位于北京市和河北省承德市的交界处，是国家重点生态功能区，因此要高度重视滦平县潮河生态保护与修复。潮河是首都重要的饮用水源地，其生态功能定位是京冀地区的生态屏障与水源涵养区。滦平县区域内的植被、地质、水文条件将直接影响京津地区的生态安全。因此，对滦平潮河的生态环境进行治理符合生态环境保护的需求，同时对促进京津冀协调发展具有重要的作用。通过开展河道治理与生态修复，可以进一步发挥出河流的作用。河流的功能主要有航运、防洪、灌溉、供水等，制订合理的治理方案，可以使河流实现上述功能。但若要保证其功能维持较长的时间，就要开展生态修复工作。比如，修复河流生态，有利于灌溉。从防洪角度来看，河流生态得到了进一步保障，则会进一步提高植被的覆盖率，使植被能够发挥出自身的调节作用，降低洪涝灾害发生的可能性。

4河道治理与生态修复技术

4.1水质调整

要对水库进行合理调度，改变水质，及时恢复河流的生态功能，保证生态平衡，保护自然径流。此外，也可对水利设施进行调控，在下游污染比较严重的区域引入上流水体，改善水质。我国著名的南水北调工程就是通过这种方式达到改善水质的目的。在改善水质时，人们经常会将生态和生物相结合，也会使用化学法、物理法。其中，生态与生物相结合这一方法比较常见，应用范围最为广泛，常见的技术有以下三种。第一，生物膜技术。生物膜技术主要是对河床中的生物进行过滤。通过载体填充或者填料，确保细菌生长，由此形成生物膜[6]。由于载体和滤料的表面积较大，微生物数量繁多，因此可确保河流拥有良好的自我净化能力。第二，生物浮岛技术。该技术主要采用生态工学原理，对水中的磷和氮等物质进行降解处理，从而有效改善水质，还起到抑制藻类生长的效果。该技术能够发挥出植物根系的功效，可吸收大量的富营养化物质，将水中的营养转移，提高河流水体的自循环能力。第三，人工湿地建设。进行湿地培育时，主要是通过人工培育湿地的方式达到修复的目的。在具体操作中，需发挥出微生物、水生植物的作用，及时对河流中的污染物质进行降解与吸附，确保河流生态尽快得到恢复[7]。利用这一技术可对污水进行有效的处理。在特定的洼池中，将填料和土壤进行混合处理，形成填料床，保证污水在床体表面自由流动，可在床体表面种植寿命长、适应能力强的水生植物。

4.2河道曝气

一旦河道产生突发性污染，就可采用河道曝气这一手段。如果河水水质下降或者遭到严重的污染，将会消耗水质中的有机物，导致有机物出现分解现象，呈现无氧状态，还会产生许多有害物质，这些物质味道较重，会对水质造成严重的影响。采用河道曝气这一手段，向河水中注入空气，能够加速水体中有机物的分解，有效改善水质，提高河流的自我调节能力。

4.3植物维护

进行河流生态修复时，要发挥出水生植物的维护作用。植物维护成本较低，不会造成较大的能源消耗，而且具有广阔的发展前景。在许多河流污染区域，人们使用这种方式进行生态修复，可达到事半功倍的效果。采用水生植物进行维护时，可及时吸附水体中的重金属等污染物质。同时，在光合作用下，植物产生的氧气能够提高溶解氧的含量。

4.4堤防建设

加强堤防建设，建设生态护岸，可减少水土流失的现象发生。在堤岸建设中，主要是通过种植植被及设置木材、石材等方式达到护岸的目的。开展堤防建设时，需将其与生态环境保护相结合，以此实现生态平衡，预防水土流失，提高当地经济效益。

5生态修复技术的主要应用方向

5.1在抗洪方面的应用

在抗洪方面，河流生态修复技术主要用于洪水后退工程。在尚未实施该项技术之前，河流流向均遵循自然规律，一旦发生暴雨，就会造成河流中的水溢出，从而形成洪涝灾害。实施洪水后退生态修复技术可确保溢出的河水得到有效治理，使河流恢复到原有的状态。进行河道设计时，要避免河床有淤泥堆积，这样才能确保河流得到真正的恢复。洪水后退技术具有一定的使用要求，需确保河流区域尚未进行河堤建设。

5.2在堤防建设中的应用

在堤防建设中使用河流生态修复技术，要维持河道的多样化形态，这样才能达到控制自然灾害的目的。需将恢复工程放在重要的位置，重视绿化植被种植，使植物可以正常生长，提高河流的自我净化能力。

5.3两级河道建设

将河流生态修复技术与两级河道相结合，主要是将两级河道作为主要的河道形式。上部分河道可发挥出泄洪功能，另一个河道可用来预防淤泥堆积，使河流的生态环境得到有效保护。为了进一步提高两级河道的社会效益，可将上部分河道设置成娱乐休闲场所，满足人们的休憩需求。在设置另一个枯流河道时，要保证其拥有自然流向[8]。

6生态治理修复在潮河治理中的应用措施

6.1对河床断面与护岸进行修复

要重视河床表面的清淤疏浚与整治，确保清理工作具有针对性。在具体操作中，需对营盘村和后湾村的潮河干流进行清理。选择开阔的河段，在河道两侧种植睡莲、荷花等植物，建造完善的景观河道，提高河道景观的美观性。进行护坡建设时，要种植比较低矮的灌木，选择合适的花草，提高河道的绿化效果。同时，要重视对年久失修的护岸的修复，对其进行加固处理；还可采用干砌石等材料设置透水坝，避免使用混凝土等不透水的材料，完善护岸的性能，实现对生态环境的有效修复。

6.2对河道形态进行修复

在河道治理与生态修复工作中，要将河道形态的修复放在重要位置，可在河流中设置辅助水道，确保河道连续。为了不影响河道的行洪功能，提高生态环境的安全性，需根据河段防洪的标准建设河道护岸，及时对各类淤积物进行清理。为了确保水体正常流动，要将石头放入河堤中，或者修建生态石笼跌水坝。

6.3重视河岸绿化与湿地建设

要重新构建灌草植被过滤带，结合河流的水位情况保留常水位以上的区域，保证植被完整，还要补充种植灌木与花草，凸显出植物的层次感，营造良好的植物空间环境。可选择迎春、景天、金叶女贞等灌木，还可选择芦苇、水生鸢尾等水生植物，适当扩大绿化规模，增强河岸的绿化效果。在河岸两侧种植植物时，主要选择连翘、丁香等灌木，撒播合适的草籽，如白三叶、无芒雀麦。要考虑到河边公路的绿化，在沿岸公路栽植国槐、旱柳等比较高大的乔木。通过合理增加植被，加强人工湿地建设，不仅可以起到有效的缓冲作用，还能提高河流的自我净化能力，避免出现水土流失，及时修复生态环境。

6.4护岸生态修复

进行河道护岸修复时，要加强对叠石护岸的改造，或者新建生态坝结构式护岸，确保河道形态得到有效的恢复。对护岸进行加宽处理，使河道具有良好的排涝与泄洪功效。

6.5河道生态生物膜处理

对潮河支流的河道进行治理时，可选择生物膜处理技术，确保河流中的污染物及时降解，提高水质，使河道生态环境得到有效修复。如果河道面临的污染比较严重或者河流水体中包含的有机物较多，可采用生物膜技术进行处理，确保水体中的污染物在第一时间内得到处理。

7河道生态修复技术展望

7.1制定完善的技术规范

为了进一步发挥出河流生态修复技术的作用，要制定完善的技术体系和相应的规章制度。现阶段，该项工作缺乏明确的参考标准和依据，这样会增加河流的修复难度。因此，要考虑到每一个修复环节，重视细节，对各项制度和标准进行调整和改进，从而确保河流生态系统得到进一步发展，维持生态平衡。

7.2制定明确的评价标准

河流生态修复是一项持久、复杂的工程，在较短的时间内并不能看到成效。部分河流面临的污染比较严重，需经过一段时间方可看到治理成效。为了进一步验证最终的修复效果，需制定完善的评价标准，定期对修复情况进行监测。

7.3重视综合性修复

随着河流的迅速发展与生态环境的改变，河道治理工作愈发复杂。若采用某种单一的生态修复技术，则很难保证治理与修复达到预期效果。因此，要进一步完善修复技术，综合多个学科知识，采用完善的河流生态修复理论，确保河流生态得到有效的修复。7.4对水生植物进行合理配置为了进一步提高河流的自我净化能力，要选择恰当的水生植物。首先，需对水生植物的抗性进行分析。然后，对水生植物进行合理分类，进一步发挥出植物的功效，降低治理成本，提高净化效果。

8结束语

河流的情况比较复杂，在进行河道治理与生态修复时，需考虑生态系统的实际情况，采取有效的治理与恢复技术，确保河流生态环境得到进一步改善。

参考文献

[1]任涵璐,李永庆.基于满足度分析的永定河生态水量及修复策略[J].吉林水利,2021(7):30-36.

[2]刘丹.中小河流生态修复与治理策略研究[J].黑龙江水利科技,2020,48(1):57-59.

[3]尹铭.河湖生态治理理念与措施研究[C]//辽宁省水利学会.辽宁省水利学会2020年学术年会论文集.沈阳:辽宁省水利学会,2020:265-268.

[4]生农,辛琨,廖宝文,等.海口市美舍河生态修复工程[J].湿地科学与管理,2021,17(2):47-49.

[5]郭锋,张舰.山西实施十大工程修复汾河生态[J].华北自然资源,2020(5):137.

[6]马军.城市河道生态修复及景观设计研究[D].西安:西安理工大学,2020.

[7]吴一帆,张璇,李冲,等.生态修复措施对流域生态系统服务功能的提升:以潮河流域为例[J].生态学报,2020,40(15):5168-5178.

[8]张莉.政府视角下的S市滹沱河生态修复工程PPP模式研究[D].石家庄:河北经贸大学,2019.

水体生态修复技术篇4

关键词：生物 生态 修复技术 内涵 外延 应用

1 概念、定义及主要特点

何谓“生物-生态修复”，它的内涵和外延应该如何确定，以及不同技术措施的作用、效果和联系如何，等等。回答这些问题对推进和实施河流生物-生态修复工作具有重要意义。

1.1 河流生物修复

生物——系指有生命的物体。一般指动物、植物和微生物。有时专指微生物，如生物制剂、生物制品等等。污水生物处理和河流生物修复中的“生物”，一般专指“微生物”，不包括“植物”和“动物”。广义的生物修复也包括“动物”和“植物”修复。

生物修复——是指利用微生物的生命代谢活动减少存于环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害化，使污染了的环境能部分或完全恢复到原始状态的过程。它包括：①污染土壤的生物修复；②污染河流的生物修复；③污染湖泊的生物修复；④污染地下水的生物修复；⑤污染海洋的生物修复；⑥污染大气的生物修复；⑦固体废物污染的生物修复等。

河流生物修复——是指用微生物或微生物菌群来降解河流水体中的有机物或有毒有害物质，如COD、BOD5、有机氮或氨氮、石油类、挥发酚等，或使这类物质变成无毒的、无害的，如二氧化碳、氮气或水等，从而使河流水质得到改善，河流生态得到恢复或修复。生物修复已成功应用于土壤、地下水、河道和近海洋面的污染治理。

河流生物修复工程——是指利用生物修复技术在河道内或河道傍侧修建或实施的旨在改善河流水质、治理河流污染的工程或非工程的技术手段。它包括：河道或水库内，以及坝、陂前的增氧曝气工程，用于改善或处理河流水质的河流傍侧工程、河流底部工程，以及直接向河道内投放特种、高效菌种或利用特种、高效菌种直接净化河流水质的工程技术等。

1.2 河流生态修复

生态——指生物在一定自然环境下生存和发展的状态，也指生物的生理特性和生活习性。此概念下的“生物”，一般不包含“微生物”。

生态修复——是指利用生态工程学或生态平衡、物质循环的原理和技术方法或手段，对受污染或受破坏、受胁迫环境下的生物（包括生物群体，下同）生存和发展状态的改善、改良或恢复、重现。其中包含对生物生存物理、化学环境的改善和对生物生存“邻里”、食物链环境的改善等。

河流生态修复措施主要包含：①工程措施。如：生态河道、生态堤岸、人工湿地和人工产卵场、越冬场、育幼场、回游通道，以及河道内增氧曝气等等；②生物措施。如：植物生态修复措施，动物生态修复措施，生物增殖、放流技术等；③综合措施。如：微生物修复与植物、动物修复的结合，微生物修复与生态河道、生态堤岸的结合，生态、生物修复与保育、管理措施的结合，河道内生态修复与河道外湿地修复的结合，陆地水土保持、生态修复与河流生态修复的结合，等等。

1.3 河流生物修复与河流生态修复的异同

目标和对象不同：河流生物修复的对象是水质；目标是改善河流水生生物生存、生活和繁衍、发展的水质条件。河流生态修复的对象是水生生物生存和发展的整个环境，包括水量、水质、水位、流速、水深、水温、水面宽度，涨水、落水时间，以及产卵场、越冬场、育肥场、回游通道的修复或恢复等等；目标是为水生生物或特有的生物种群提供良好的生和发展环境。

所采用的技术和手段不同：生物修复的技术核心是微生物及微生物使用和利用等。生态修复的核心技术是生态工程学和生物、生命科学等。

两者的共同点和不同点：生态修复可以包含生物修复，生物修复可以是生态修复的一个部分或一项主要内容；两者的共同点或共同目标都是改善或改良生物的生存和发展环境。不同点是：生物修复是针对水体污染的修复，生态修复是针对水生生物及其生存环境的整体修复。

对于污染严重，并有产卵场、育幼场、越冬场或回游通道损伤及破坏的河流，一般应首先采取生物修复技术恢复河流水质，然后采取生态修复措施恢复河流生物栖息地和回游通道等。

1.4 河流生物修复工程与城镇污水处理厂的异同

相同点和不同点：河流生物修复是利用微生物净化污水的特点和规律，对受污染水体（河流）进行净化处理的技术；城镇污水处理厂是利用微生物净化污水的特点和规律，对用管道收集到的社区污水进行净化处理的技术。城镇污水处理厂的出水可排入河流，也可用作市政回用、冲厕、农灌等等；河流生物修复工程处理过的河水一般必须重新流入河道。两者的相同点是技术内涵完全一致，不同点是工作对象的来源和工作成果的服务对象。

由于污水处理厂工程和生物修复工程所处理或针对的水源不同和处理后的水量所服务对象不同，从而导致了污水处理厂工程与河流生态修复工程在建设地点、规模、工艺流程、产品形态、表现形式等诸多方面的差别。一般情况下，城市污水处理厂的进水污染物浓度高、变化小，河流生物修复工程所针对的河水浓度相对较低、变幅很大；在水量方面，河流生物修复工程面临的变化更大。因而，在工艺设计中，一般要求河流生物修复工程具有更强的耐冲击能力和防堵塞能力等。

1.5 河流生物修复与河湖污染直接净化和“就地生物处理”的异同

除了河流生物-生态修复之外，河湖污染直接净化、“就地生物处理”等词语也经常被有关专家推崇和一些学者“炒作”。笔者认为：河湖污染生物修复工程技术与河湖污染生物直接净化工程技术、河湖污染“就地生物处理”工程技术，在内涵和外延方面没有明显的区别，其实质都是利用生物处理技术就地治理河湖水质污染，其表现形式也是相互包含或完全一致的。

1.6 河流生态修复与传统河流整治工程的异同

河流生态修复工程的目标是：修复或恢复受到污染、破坏或工程胁迫的水生生物的生存和繁衍的物理、化学和水文环境，及其“邻里”依存和食物链的关系。传统河流整治工程的目标是：防治洪水决堤、漫溢和确保人类社会、经济和生命财产安全；或者是保证河流的航运能力等经济功能。两者的直接目的和目标虽然相差甚远，但其工作的对象却完全一致，即都是将工程的措施作用于河流或河道。因而两者的设计和实施过程，必然会存在着诸多的不同、对立和矛盾。这种对立和矛盾必须通过目标分析和不同学科人员之间的沟通、协调和共同努力进行解决。因为两者的最终目标都是为了人类自己。

为此，从20世纪70年代开始，发达国家科技界和工程界针对水利工程对河流生态系统的负面影响，开发研究了河流生态恢复的理论和技术。从而，确立了解决这种矛盾和对立的基本方法和规则。河流生态工程在德国称为“河流生态自然工程”，日本称为“多自然型建设工法”，美国称为“自然河道设计技术”。与之相应，一些发达国家在河道整治工程和堤防工程设计、施工规范中增加了河流生态建设的内容，或者颁布了专门的河流生态工程设计导则。依据这些导则和方法，河道水利工程在满足防洪、防灾和经济目标的同时，可以兼顾河流生态修复和恢复需求。 2 不同技术措施的适应性评价及其合理使用

2.1 对受污染河流的适应性

河流污染治理一般应从源头做起。但源头治理能力也是有限的。以深圳河（含深圳湾，下同）的污染治理为例，截止2003年底，该流域已建污水处理厂四座，设计污水处理能力为142万m3/d，比当年实际污水排放量125万m3/d高 16.6%。然而，深圳河水质依然黑臭，常年处于劣Ⅴ类的状态。通过分析认为：污水截流不彻底和深圳河纳污能力过小是主要原因，除此之外，还有城市面源和部分城区尚未截流等原因。一般认为，对于类似深圳市自然环境和社区经济布局的城市，污水截流管网健全，城市污水截流率可以达到90%，最高很难超过95%。深圳市河流枯水期的污水量远远大于径流水量，有10%的未截流污水，加上面源污染等因素，河流依然黑臭，应该是在情理之中的。除此之外，还有城市污水管网收集不到的边缘村镇污水，以及城市污水处理厂对氨氮、总氮、总磷的去处能力十分有限等，也是需要实施河流污染生物-生态修复的主要原因。

河流污染生物-生态修复与城市污水处理厂相比，主要优点在于：①不需要占用城区土地或优质耕地；②不需要高于城市污水厂投资数倍的管道网络及其维护；③距城市居民区一般相对较远，不扰民或者较少扰民等。然而，河流污染生物-生态修复在治理污染方面，仅仅是对城市污水处理厂的补充，而不能代替城市污水处理厂。因为大量、高浓度城市污水采用污水处理厂治理比采用河流生物-生态修复治理经济的多。

在河流生物-生态修复措施中，对于污染相对严重的河流，使用生物（微生物）修复比生态修复工程措施要优越得多。在生物修复工程中，河底工程和河道傍侧工程一般有微生物固定化的措施，比采用没有微生物固定化措施的河中曝气或直接投加微生物的效果好得多。在使用的微生物菌种方面，使用有针对性的高科技微生物菌种，比使用自然微生物菌种的效果好得多。

2.2 对富营养化水体的适应性

湖泊、水库和河口、海湾、近海的富营养化，是人类社会的一个难题。城市污水处理厂和河流生物修复的办法，对有机污染物的治理效果十分显著，但当有机物被氧化、分解和挥发、无害化之后，总是仍有相当部分已经无机化的氮、磷营养物质不能得到去除。对于无机磷污染物，采用化学的办法基本可以得到有效；对于无机氮污染物，目前还没有比较好的处理方法。这些营养物质进入湖泊、水库、河口、海湾、近海等缓流水体后，在适宜的环境条件下，会使水体中某些藻类或植物疯长，产生水华、赤潮和富营养化，从而导致严重的生态灾难和水生生物死亡，以及造成湖泊水面萎缩、甚至消失等。

氮、磷元素是植物生长必需的营养物质。因而，治理氮、磷最好办法是植物生态处理或植物生态修复。对于城市而言，土地是制约植物生态处理和修复的重要因素。充分利用河滩、湖滩、海滩、海湾及其它湿地，以及荒地、林地、草地等治理氮、磷污染是重要的。对专门用于治理氮、磷污染的湿地而言，在海滩、海湾、河口和浅海，以红树林和海带植物比较好；对陆域湿地，以芦苇、茭草、蒲草、茭白等植物比较好。对河、湖、水库、海湾、海岸进行生态修复，必须满足防洪、防潮和景观等要求。

2.3 对水利工程胁迫的适应性

水利工程对河流生态的胁迫主要表现在两方面：一是河道、航道整治使自然河流渠道化，从而破坏水生生物的产卵场、栖息地和河流形态的多样化，以及减弱河流的自然净化能力和破坏岸边生态系统；二是水坝建设使自然河流非连续化，从而淹没生物产卵场、栖息地和阻断鱼类的回游通道，以及降低河流的自然净化能力和破坏河流形态的多样性等等。对此，可采用河道、河型多样化的生态修复措施，设置人工产卵床，建设人工产卵场、栖息地和回游通道，以及人工放流等措施缓解。水利工程对河流生态的胁迫主要是生物生境和生态条件的改变，因而，修复的措施以河流生态水工学和水生生物增殖、放流措施为主。

3 河流生物修复的技术类型及其应用

3.1 河道底部生物处理修复工程

以深圳市大沙河河底式生物处理工程为例。该工程坐落在深圳市南山区大沙河大学城河段，设计污水处理能为4000m3/d，设计水流停留时间4.8h。采用的处理技术为日本 “自然循环方式水处理系统技术”。该技术的创新特点是利用自然土壤和水田对污水净化的原理，不使用任何化学药品，通过使用石头、木炭、塑料球以及经过特殊加工的木炭（生物炭），作为净化过滤材料达到综合净化污水的目的。

该工程的主要设施由6个单元组成，分别为污泥储存单元、水量分流单元、接触沉淀单元、接触曝气单元1、接触曝气单元2和出水整理脱色脱臭单元等。通过这几个单元的组合，可以高度去除污水中的BOD、COD、SS和LAS（阴离子界面活性物质），同时，也能有效去除氨态氮。处理效果见表1。 3.2 河道傍侧生物处理修复工程

北京二道河傍侧生物处理与修复工程。该工程坐落在北京市顺义区首都机场附近，设计日处理污水量1.7万m3/d，采用的处理技术为固定化高效微生物—曝气生物滤池（简称I-BAF）。该工程属实验工程，仅有一个长100m、宽6m、有效水深5.5m的长条形曝气生物滤池，有效池容3300m3，停留时间4.7h。滤池内填装网状悬浮大孔载体，载体高度3.2m。工程的前处理部分仅有一个格栅和一个用堆石坝拦截污水形成的回水区，依次起到稳定取水和沉淀泥沙的目的。处理效果见表2。

另外，日本江户川支流坂川古崎净化场，韩国汉江支流良才川水质净化厂等河道傍侧工程的处理效果也很好。

3.3 河道内曝气和高效微生物处理修复工程

河道水体人工曝气复氧是一种有效的河流生物-生态修复技术。20世纪60年代起，国外已有不少国家应用人工曝气复氧改善河流水质和生态环境。如，德国的鲁尔河、莱茵河，英国的泰晤士河、特伦物河，美国的福克斯河、佛博河及威斯康星河等，均有成功的工程范例。在国内，上海环境科学研究院对苏州河水体进行了实验室研究，结果表明，即使黑臭程度高的河水，在有氧条件下20小时后臭味也可基本去除，水体颜色明显改观，COD、BOD浓度大幅下降。

微生物作为河流生物修复技术的核心，国外的开发研究很多。美国、英国、加拿大、日本、巴西等国家，已有上百种商品化的微生物制剂可供选用。根据实验结果，在处理特种废水方面，高效微生物比普通微生物高几倍到十几倍，而且还能够处理普通生物法不能处理的废水。在城市污水方面，使用高效微生物除具有良好的COD、BOD5去除效果外，还具有良好的脱氮除鳞效果。将高效微生物直接用于河流水质修复，成本较高，容易造成流失和浪费，目前国内使用的不多。但通过微生物固定化技术或生物滤池技术，使用高效为生物的实例国内已有许多。

4 河流生态修复的技术类型及其应用

4.1 山区河流的生态修复

山区河流比降大、水流急，宽深比小，来沙量远远小于挟沙量，河床往往有大石块和不均匀的麻砂组成。经过自然发育后，往往形成阶梯—深潭结构的河道形态。阶梯－深潭结构稳定了河床，从而稳定了岸坡，在一定的温度和降雨条件下两岸有发育良好的植被，河流底栖动物密度比邻近的具有同样气候水文条件但不发育阶梯-深潭结构的河流高出1000多倍，生物多样性指数也大得多。这是由于阶梯-深潭创造了多样性的生物栖息地的缘故。

目前，德国、日本和我国的台湾等，都在模拟使用阶梯-深潭结构治理山区河流和修复河流生态。 4.2 生态护岸工程

生态护岸的目的在于为野生动物提供栖息地和隐蔽场所，保障自然环境和人居环境的和谐统一，对河岸进行加固，防治河道淤积、侵蚀和下切等。生态护岸材料主要有：石头、木材、多孔混凝土构件和自然材质制成的柔性结构等等。在设计新材料护岸时，应确保水流作用下的结构安全，选择能够适应河流长期演变的结构形式，与河滩地和丁坝组合在一起保护护岸稳定。

我国深圳市已建人工湿地生态修复与处理工程数座，对COD的去除率一般可达70%~80%，对氨氮的去除率一般可达50%~60%。每1m3/d处理能力的占地面积大约为3m2。

4.4 人工产卵场、栖息地和回游通道工程

过鱼设施的基本原理是利用鱼类的向流（逆流）行为，人工创造更大的流速，将鱼诱入进口，让鱼类自行溯游过坝，或运用各种手段运送过坝，主要有鱼道、鱼闸、升鱼机、集运鱼船等。

人工模拟产卵场、栖息地是指在坝下附近的支流或人工渠道内，模拟产卵场、栖息地要求的环境，让鱼类自行进入产卵场或栖息地（下图为某河流上的鱼类洄游通道）。

4.5 人工增殖站和生物放流工程

人工繁殖放流是指建立人工产卵场，收集和培育亲鱼，人工催青，人工孵化育苗，培育鱼种，将一定规格的幼鱼放入坝下河流，让其下海生长。目前国内外都十分重视设置人工增殖站，开展人工增殖、放流工作，用于解决水坝对水生生物的阻隔。

水库修建后，营养物质在库内富集，浮游生物迅速生长，如果不能很好利用，将会自然死亡，恶性循环，从而造成富营养化和水质污染等。按照生态平衡原理，合理投放食用不同浮游生物的鱼种进库，进行生态修复，用产品的形式让富营养物质出库，既能清洁水库，又能收获鱼产，可以做到一举两得。所有这些，都需要有生命科学和生物、生态技术作为支撑。

主要参考文献：

1 上海辞书编辑委员会，辞海，上海辞书出版社，1979年；

2 中国大百科全书编辑部，中国大百科全书（环境卷），1980年；

3 董哲仁等，受污染水体的生态修复技术，水利水电技术，2002，(2)；

4 董哲仁，生态水工学的理论框架．水利学报．2003，(1)；

5 Loftin KA，Toth LA．Kissimmee River Restoration：Alternative Plan Evaluation andPreliminary Design Report[R]. South Florida Watermanagement District，West Palm Beach，Fla．1990；

6 National Research Council，

Restoration of Aquatic Ecosystems[M]． National Academy Press，Washington D.C 1992；

水体生态修复技术篇5

关键词 矿区生态系统;人为干扰;修复与重建技术

中图分类号X3文献标识码A文章编号 1674-6708(2010)18-0096-02

1 人为干扰对矿区生态系统的影响

1.1 人为干扰的概念

人为干扰是区别于自然干扰的另一种主要干扰方式,是指由于人类生产、生活和其它社会活动形成的干扰体对自然环境和生态系统施加的各种影响。人为干扰无论从伤害强度、作用范围、持续时间还是发生频率、潜在危害、诱发性等方面,都常常高于自然干扰。

1.2 人为干扰的方式

对于中国矿区环境生态系统,人为干扰的主要方式是污染。主要包括:水资源的破坏和污染、废气污染、固体废物污染、噪声污染等污染。

煤矿开采矿区废水的排放使许多水域被污染,水质下降甚至丧失饮用水的价值,洗煤污水的污染程度较矿井水为重;煤矸石在露天堆放过程中,经雨水淋溶后部分物质形成地表径流进入土壤、地表水体或地下水体时,造成土壤、地表水或地下水的污染;煤矿开采过程中噪声污染主要是由于各种机械设备工作时所产生的,不仅直接影响的身体健康,还会影响周围居民的工作、生活和学习。

2 矿区受损生态系统的特征

根据目前的研究成果,矿区受损生态系统的主要特征可以概括为:

1)生态系统受损伤的各种变化都始于结构的改变

矿区水土资源受到污染破坏、物种资源急剧衰减、矿区植被面积下降、植物光和作用的转换效率低,能量流动效率降低、物质循环受阻等,修复矿区生态需要借助于生态系统的外部力量才能促进矿区生态功能的转变,矿区生态治理和维持成本加大。

2)生态系统过程受阻和功能衰退是受损生态系统的主要特征

矿区产业结构的演变通过对生态系统的破坏力和生态修复能力而影响矿区生态系统功能的发挥。开发初期,矿区生态恶化程度较低,生态系统维持成本较低,矿区生态自我修复的能力较强,对矿区生态长期影响较小;矿区形成期,矿区污染和生态环境破坏力加大,矿区生态的自我修复能力急剧下降,治理成本上升,但是矿区生态治理在可以接受的范围之内,需要加大矿区治理的力度或实行清洁化生产,以消除开采过程生态系统的破坏力。如果失去矿山生态治理的时期,矿区进入衰退期,整个矿区的恶化程度急剧上升,矿区生态修复的周期长、成本高、修复能力脆弱,对矿区持续发展的长期影响大,严重阻碍矿区社会的持续发展能力。

3)关键组分和过程的状态决定着生态系统的回复进程

一个具有自我维持能力的生态系统才是真正健康的生命系统,生态系统的关键物种(如建群种、优势种、关键的传粉动物、顶级食肉动物等)和关键生态过程,在受损伤的的生态系统中还是否存在,对于受损伤的生态系统的恢复进程至关重要。在矿区生态修复的过程中,要注重生物种类、数量、生物量的增加,更要注重物种间的竞争和协同关系,才能更充分地利用系统自身的潜能,促进矿区生态系统的恢复进程。

3 探索人为干扰下的生态演替规律

矿区生态系统是人类生态系统经过漫长的发展时期才产生的,在人为干扰下矿区生态系统先后存在3种不同的类型:

1)原始型矿区生态系统

人类社会早期矿区生态系统,社会生产力水平低,矿业开发利用程度很低,对自然生态系统的压力不大,生态与矿业开发的矛盾没有显现。

2)掠夺型矿区生态系统

19 世纪开始社会生产力有了飞速提高,对矿产的需求量不断扩大。人们仅仅为了追求经济发展而进行掠夺式的开发,环境污染严重,矿区环境生态系统严重破坏。

3)协调型矿区生态系统

这种矿区生态系统类型以生态与经济协调和可持续发展的理论作指导,必将成为普通存在的先进矿区生态系统类型。矿产资源的综合利用率高, 矿区灾害很少发生, 矿区生态系统处于健康状态。

4矿区生态系统修复和重建技术

矿区生态修复的综合技术主要包括监测、预测及风险评估技术,管理技术,规划设计 技术,工程修复技术,化学与生物修复技术。

4.1 监测、预测及风险评估技术

主要是对矿区生态环境损害进行动态监测与预测,揭示损害的程度、范围、机理和规律及风险,为矿区生态环境治理技术的选择和有关法规与技术标准的制定提供依据。

4.2 管理技术

主要是对受损矿山生态环境进行科学的管理、宏观过程管理以及矿山整个生命周期的环境修复管理。

4.3 规划设计技术

矿区生态环境规划设计技术包括传统规划法和计算机辅助规划法。在详尽调查、监测的基础上,运用先进的规划技术和手段对矿区生态进行详细的规划。

4.4 工程修复技术

包括回复生态系统的各种工程措施。应根据不同的破坏特征、不同的自然条件采取不同的技术措施,主要包括生态破坏的工程修复技术和环境污染的工程(物理)修复技术。

4.5 化学与生物修复技术

指提高和改善重建系统生产力和环境安全的各种化学和生物措施,其中生物工程(含植物修复)、生态工程、化学修复和土壤改良技术等是十分重要的。

4.6 采煤沉陷区生态修复技术

采煤沉陷是我国两大面广的矿区生态问题,其主要的修复技术主要包括疏排法、挖深垫浅法、充填复垦法、直接利用法、修整法、生态工程复垦法等方法。将土地复垦技术和生态工程技术结合起来,综合运用生物学、生态学、经济学、环境科学、农业科学、系统工程学的理论,运用生态系统的物种共生和物质循环再生等原理,结合系统工程方法对破坏土地所涉及的多层次利用的工艺技术。

5 结论

本文主要阐述了在人为干扰下生态系统的变化,特别是对中国矿区生态系统的研究,提出矿区生态修复和重建技术,在开发矿产能源的同时,走经济与生态环境的可持续发展之路。

参考文献

[1] 孙庆先,胡振琪主编.中国矿业的环境影响及可持续发展[J].中国矿业,2003,12 (7):23-26.

[2] 秦万德主编.煤炭工业发展中的环境问题和对策[D].中国煤炭学会,1992年年会论文集,郑州,1992-12-18.

[3] 萧笃宁主编.景观生态学.理论、方法及应用[M]. 北京:中国林业出版社,1991.

[4] 国家环境保护总局自然生态保护司编.非污染生态影响评价技术导则[M]. 北京:中国环境出版社,1999.

水体生态修复技术篇6

关键词：探究 人工 生态 浮床 技术 水环境 修复 应用进展

一、人工生态浮床技术的相关介绍

1、人工浮床技术的概念

人工浮床技术又称作人工浮岛技术、无土栽培浮床等技术，是一种利用高分子材料作为基质，利用水生植物生长中对氮、磷等营养元素吸收和植物根部对悬浮物吸附的特点配合无土的栽培技术对水资源中的重金属和有机污染物进行搬离，从而达到改善水质、抑制水体水生植物的作用，从而营造正常健康的生态环境，实现可持续发展。

2、人工浮床的作用

除了基本的净水作用外，人工生态浮床技术还有其他的辅助作用。首先，人工生态浮床技术可以利用植物生长过程中产生的分泌物来抑制藻类植物生长；其次，水生植物通过光合作用产生赖以生存的氧气，并通过根本传到水中，将氧气释放与水体中，避免了水中鱼类等生物的死亡，修复水体物质平衡，达到了防臭防灭的目的；然后，水生植物个头较大，覆盖于水面上可以挡住阳光，抑制了藻类植物的光合作用，使得藻类生物萎缩甚至死亡；最后，因为人工生态浮床技术使得水生植物根部产生的营养促进了鱼类等生物的繁殖，一定的程度上稳定了水利生态平衡，强化了水资源的自净能力。

二、人工生态浮床技术在水环境修复中的分类

人工生态浮床技术通过使用环境分为干式浮床和湿式浮床。干式浮床是一种利用植物在浮床生长不接触治理的水面景观栽培技术，对于水体并没有任何净化作用；湿式浮床可以与水面接触，能对水体产生净化作用，从而被广泛使用。湿式浮床因为其材料又被分为现为强化塑料湿式浮床、混凝土湿式浮床、不锈钢架发泡聚苯乙烯湿式浮床、盐化乙烯合成树脂湿式浮床、特殊发泡聚苯乙烯加特殊合成树脂湿式浮床等多种有框性湿式浮床和叶子钱纤维编制而成无框湿式浮床。

人工生态浮床技术通过使用时间分为传统浮床式人工和组合式人工浮床。对于传统的人工生态浮床，主要是由浮床整体框架、固定装置、水生植物构成，利用重力型、杆定型、锚定型三种固定方法对浮床进行水下固定。水生植物是传统人工生态浮床技术中最重要的部分，可以很有效的出去水体中的氮、磷等元素，很好的做到了对水质的净化。对于组合式人工生态浮床，是传统人工生态浮床的进步，是利用植物原有的基础上加基质或者在填料上加滤食性动物的净水技术。在人工浮床上加基质，可以为微生物提供良好生长环境，使得各种有利净水的微生物大量繁殖，从而达到净水的目的。

三、人工生态浮床技术在水环境修复中的应用实例

1、富营养化景观水体修复技术

在我国，上海市在借鉴北京市经验的基础上，在淀山湖千塌浦入湖河口进行富营养化景观水体修复技术的试验工程，以美人蕉、再力花等6中水生植物为试验，试验总面积达到1.8万平方米。经过一年的试验，很好验证了浮床植物去除水体元素的能力，提高了水体的透明程度。

北京地处我国北方，气候相对干燥，某些水生植物不利用生长，美人蕉的培育解决了了富营养化景观水体修复技术过去只考虑除去废除元素而忽略了水体透明度的单一问题，不仅可以改善水体的富营养化，还可以使得水质透明干净，同时，在试验中加入了其他水生植物，使得水生生物的使用范围更广更专一，提高水质除污的针对性，对富营养化景观水体修复技术在人工生态浮床技术在水环境修复中的应用进行验证。

2、污染河道治理技术

在人工生态浮床技术在水环境修复中的应用的污染河道治理案例中，上海市宝山区的汇丰河城郊黑臭河道治理具有很好的代表性。海市宝山区的汇丰河全长1.7千米，平均水深1.6米，工程实施的浮床面积达到了5271平方米，占河道纵面积的25.7%。在治理中，以美人蕉、香根草等四种植物为主要水生植物材料，经7个多月的治理，海市宝山区的汇丰河的黑臭现象基本去除，水体富营养化也得到了很好的改善。

上海地处我国东南部，气候湿润，适宜多种水生植物的生长，但是因为城市经济发展的限制，对净水能力的要求也很高。在上海河道培育美人蕉等四种植物的培育验证净水能力的高低，还可以看到人工生态浮床技术已经不满足于景观水体小型环境中，被运用到更为普遍的河流治理当中。在河流的治理中，案例成功的解决了水生植物在流动水体上移动、净化不均匀的问题，还充分利用水体自净的能力和植物对水体腐烂生物的吸取成功的解决了水体异味颜色浑浊的问题，并在水生植物根部产生大量营养元素，促进了鱼类的再生成功的使得河道的生态循环走上正轨。

3、养殖鱼塘水体修复技术

对于养殖产生的废水，研究的学者针对这一问题尝试了人工生态浮床技术来对废水进行修复，提出了养殖和修复同时进行的理念。在治理中，在江苏洪泽的鱼塘中利用浮床种植蕹菜，解决水体问题的同时产量达到了将近7kg/平方米。

江苏洪泽地处我国东南岸，水产行业发达，养殖鱼塘水体修复技术随着水产行业逐渐走入生产生活中，利用水生植物不仅减少了鱼塘中相关元素的含量，好极大的促进了水体的净化和物质循环，提高了鱼类的成活率，也加大了鱼类、藻类等对水体的应用，达到了双赢的目的。随着现在人们对鱼类在餐饮和养殖观赏等方面的大量需求，养殖鱼塘的产业也得到了广泛的重视，养殖鱼塘水体修复技术的使用，不仅可以节约水体修复资金，减少水源在换取过程中的浪费，还利用水体废物进行再造，净化水体的同时进行养殖，实现效率最大化。

4、养猪场废水处理技术

东莞市某猪场使用人工生态浮床技术对养猪场的氧化塘水体进行修复，经过一个多月的试验，美人蕉等水生植物大量繁殖，使得氮、磷等元素的去除率高达90%，很好的对养猪场的氧化塘水体进行修复，达到了预期的目的。

根据上述案例可知，将家畜产生的大量含养物质和排泄物在排放前进行处理，减轻了因为地表径流或者亚表面流污染地下水和土壤的问题，还解决了富营养化水体带来的生物厌氧反应，减少了有害气体和生物霉排出，保护了畜牧业周围的生产环境，提高了氧化塘的利用效益。

5、机场地表径流处理技术

机场在冬天很容易使用除冰剂对地面进行处理，但是在使用后除冰剂的主要物质-乙二醇会流入地表。为了缓解这一现象，机场开始在内部建设普遍使用芦苇浮床系统来对污水进行处理。

根据上述案例可知，芦苇水生植物的使用不仅改善了水体条件，除去因为除冰剂对土壤的侵蚀和破坏的元素，还利用芦苇体型高大、外观好看的特点来增加了美观的效果，不仅成功的将机场的水质进行净化处理，还节约了美化机场的景观费用，很好的成为了人工生态浮床技术在水环境修复中的成功应用实例。

四、结语和展望

为了解决我国水体破坏的现象，人工浮床技术的发展备受重视，成为目前国内外治理水环境最有效、最经济、最可持续的技术之一，在水资源日益紧张的今天，人工生态浮床技术在水环境修复一定会被用到更多的生产、生活当中，在技术层面上也会根据国家的支持和人才的集聚使得人工生态浮床技术更为先进和完善，从而解决环境问题，造福人类。

参考文献

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[3]李艳蔷.植物浮床改善城市污染水体水质的试验研究[J]武汉理工大学.2012年

水体生态修复技术篇7

经济性和可行性的原则生态修复是一种时间长、见效慢的工程，在生态修复的过程中需要持续性的投入资金，才能达到生态修复的目的。因此，在干旱地区的生态修复当中必须考虑到方案措施的经济性与可行性，所制定的修复方案应该在国家和当地政府能够承受的资金范围之内，超出资金范围的或者不具有可行性的方案，根本没有实施的意义。这就需要生态修复工程设计人员充分考虑到各项措施的成本，制定稳定的、持续的生态修复方案。

保持生态系统完整性和多样性的原则生态系统的修复主要目的就是恢复当地生态系统的完整性和多样性，只有这样才能达到恢复原有生态系统的目的。以干旱地区土地资源的生态修复为例，除了要重视各种植被与水资源的恢复与保护之外，还应在方案中对土地资源的生态化开发和利用提出具体的措施，并综合利用各种工程、生物措施，使方案能够保持当地生态系统的独特性和多样性。在保护措施上应该体现出针对性和特殊性，决不能照搬所谓其它地区的成功经验，而是应该在消化这些经验的基础上形成自己独特的措施方案。

修复模式长期化的原则一个地区生态系统的恢复绝不是一朝一夕就能完成的，需要持续性的生态修复措施才能慢慢的恢复以前的生态系统。这就需要长期不懈的坚持各项生态修复措施，将生态系统保护的观念贯彻到当地各级政府和人民群众当中去，制定详细的生态修复规划，全面设计生态修复的设计、施工、运行和管理各个关节，并能长期执行下去，只有这样才能看到生态修复的效果。

根据现有的研究资料和笔者对干旱地区生态破坏形式的认识，认为干旱地区的生态修复主要有四种模式。具体内容如下。

工矿园区生态修复模式新疆是我国资源大省，蕴含着各种丰富资源，而目前正处于各种工矿园区的开发建设，由于气候干旱在资源开发利用过程中受到自然因素的影响很容易造成生态环境破坏。不仅如此，资源开发开采过程中受到开发形式、粗放生产等方面因素的影响，会给这些地区的生态系统造成严重的破坏，对于工矿资源开采引发的生态系统破坏的修复，应该采取工矿生态修复模式。在这种模式当中主要是要根据当地的土壤、地貌条件，结合水土保持和生态修复的一般要求，重点做好工矿区水土保持和保水护土工作。这些措施既可以保证生态修复的进程和效果，又可以恢复干旱地区土地的生产能力，还可以为下一步的植被恢复创造条件。目前，工矿区的生态修复技术措施主要有以下几种。（1）非生物或环境要素的恢复技术，这种技术主要适用于工矿区土壤的恢复，包括表土转换、土壤改良等措施。（2）生物生态修复技术，这种技术包括先锋种种植技术、土壤种子库引入技术等等，主要是合理配置工矿区的固氮生物、消费者和分解者。（3）生态系统的整体规划设计修复技术，这种生态技术是综合利用各种生态修复技术，从中找到最适合工矿区生态修复需要的措施。

荒漠—绿洲区生态修复模式新疆的荒漠—绿洲区是绿洲生态系统与沙漠生态系统的耦合带，这一地带受到人类活动和气候变化的影响，成为干旱地区生态破坏退化最严重的地区，也是干旱地区生态修复的重点区域。在荒漠—绿洲区的生态修复当中应该以绿洲区的保护作为第一道屏障，采用工程措施和生物措施相结合的方法。首先，在工程措施当中，应该减少人为活动对生态系统的破坏，在干旱地区薪碳问题和建筑材料问题是居民生活中必不可少的，这些材料在原来的生活习惯当中主要取材于干旱地区的各种植物，如胡杨等等，因此在荒漠—绿洲区生态修复当中，满足当地居民薪碳和建筑材料的需要能够大大减少人为因素对生态环境的破坏。除此之外，荒漠—绿洲区最重要的就是要做好防风固沙工作，主要工程措施有建设防风、防沙林带，设置网格沙障固沙措施等等，这些都是富有成效的措施。其次，在生物措施方面，一方面要保护好荒漠—绿洲区过渡地带的各种植被，种植一些与当地气候、生态环境相适应的植物，如胡杨等，在此基础上施行“退耕还林(草)”，注重调整人地关系，同时减少绿洲放牧数量，实行牲畜圈养，减少牲畜对草场的破坏。

水体生态修复技术篇8

关键词:土壤污染、生物修复、研究进展

前言

土壤重金属污染是指由于人类活动将金属加入到土壤中，致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。加之重金属离子难移动性，长期滞留性和不可分解性的特点，对土壤生态环境造成了极大破坏，同时食物通过食物链最终进入人体，严重危害人体健康，已成为不可忽视的环境问题。随着我国人民生活水平的提高,生态环境保护日趋受到重视,国家对污染土壤治理和修复的人力，物力的投入逐年增加，土壤污染物的去除以及修复问题,已成为土壤环境研究领域的重要课题。而生物修复技术是近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,同传统处理技术相比具有明显优势，例如其处理成本低,只为焚烧法的1/2-1/3，处理效果好,生化处理后污染物残留量可达到很低水平;对环境影响小,无二次污染,最终产物CO2、H2O和脂肪酸对人体无害，可以就地处理,避免了集输过程的二次污染,节省了处理费用，因而该技术成为最有发展潜力和市场前景的修复技术。

1.污染土壤生物修复的基本原理和特点

土壤生物修复的基本原理是利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株,甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中,将滞留的污染物快速降解和转化成无害的物质,使土壤恢复其天然功能。由于自然的生物修复过程一般较慢,难于实际应用,因而生物修复技术是工程化在人为促进条件下的生物修复,利用微生物的降解作用,去除土壤中石油烃类及各种有毒有害的有机污染物，降解过程可以通过改变土壤理化条件(温度、湿度、pH值、通气及营养添加等)来完成,也可接种经特殊驯化与构建的工程微生物提高降解速率。

2.污染土壤生物修复技术的种类

目前,微生物修复技术方法主要有3种:原位修复技术、异位修复技术和原位-异位修复技术。

2.1原位修复技术：

原位修复技术是在不破坏土壤基本结构的情况下的微生物修复技术。有投菌法、生物培养法和生物通气法等,主要用于被有机污染物污染的土壤修复。投菌法是直接向受到污染的土壤中接入外源污染物降解菌,同时投加微生物生长所需的营养物质,通过微生物对污染物的降解和代谢达到去除污染物的目的。生物培养法是定期向土壤中投加过氧化氢和营养物,过氧化氢则在代谢过程中作为电子受体,以满足土壤微生物代谢,将污染物彻底分解为CO2和H2O。生物通气法是一种加压氧化的生物降解方法,它是在污染的土壤上打上几眼深井,安装鼓风机和抽真空机,将空气强行排入土壤中,然后抽出,土壤中的挥发性有机物也随之去除。在通入空气时,加入一定量的氨气,可为土壤中的降解菌提供所需要的氮源,提高微生物的活性,增加去除效率。

2.2异位修复技术：

异位修复处理污染土壤时,需要对污染的土壤进行大范围的扰动,主要技术包括预制床技术、生物反应器技术、厌氧处理和常规的堆肥法。预制床技术是在平台上铺上砂子和石子,再铺上15-30cm厚的污染土壤,加入营养液和水,必要时加入表面活性剂,定期翻动充氧,以满足土壤微生物对氧的需要,处理过程中流出的渗滤液,即时回灌于土层,以彻底清除污染物。生物反应器技术是把污染的土壤移到生物反应器,加水混合成泥浆,调节适宣的pH值,同时加入一定量的营养物质和表面活性剂,底部鼓入空气充氧,满足微生物所需氧气的同时,使微生物与污染物充分接触,加速污染物的降解,降解完成后,过滤脱水这种方法处理效果好、速度快,但仅仅适宜于小范围的污染治理。厌氧处理技术适于高浓度有机污染的土壤处理,但处理条件难于控制。常规堆肥法是传统堆肥和生物治理技术的结合,向土壤中掺入枯枝落叶或粪肥,加入石灰调节pH值,人工充氧,依靠其自然存在的微生物使有机物向稳定的腐殖质转化,是一种有机物高温降解的固相过程。上述方法要想获得高的污染去除效率,关键是菌种的驯化和筛选。由于几乎每一种有机污染物或重金属都能找到多种有益的降解微生物。因此,寻找高效污染物降解菌是生物修复技术研究的热点。

3.影响污染土壤生物修复的主要因子

3.1污染物的性质：

重金属污染物在土壤中常以多种形态贮存,不同的化学形态对植物的有效性不同。某种生物可能对某种单一重金属具有较强的修复作用。此外,重金属污染的方式(单一污染或复合污染)，污染物浓度的高低也是影响修复效果的重要因素。有机污染物的结构不同,其在土壤中的降解差异也较大。

3.2环境因子：

了解和掌握土壤的水分、营养等供给状况,拟订合适的施肥、灌水、通气等管理方案,补充微生物和植物在对污染物修复过程中的养分和水分消耗,可提高生物修复的效率。一般来说土壤盐度、酸碱度和氧化还原条件与重金属化学形态、生物可利用性及生物活性有密切关系,也是影响生物对重金属污染土壤修复效率的重要环境条件。

3.3生物体本身：

微生物的种类和活性直接影响修复的效果。由于微生物的生物体很小,吸收的金属量较少,难以后续处理,限制了利用微生物进行大面积现场修复的应用，

植物体由于生物量大且易于后续处理,利用植物对金属污染位点进行修复成为解决环境中重金属污染问题的一个很有前景的选择。但由于超积累重金属植物一般生长缓慢,且对重金属存在选择作用,不适于多种重金属复合污染土壤的修复。因此,在选择修复技术时,应根据污染物性质、土壤条件、污染程度、预期修复目标、时间限制、成本及修复技术的适用范围等因素加以综合考虑。

4.发展中存在的问题：

生物修复技术作为近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,虽取得很大进步和成功,但处于实验室或模拟实验阶段的研究结果较多,商业性应用还待开发。此外,由于生物修复效果受到如共存的有毒物质(Co-toxicants)(如重金属)对生物降解作用的抑制；电子受体(营养物)释放的物理;物理因子(如低温)引起的低反应速率;污染物的生物不可利用性;污染物被转化成有毒的代谢产物;污染物分布的不均一性;缺乏具有降解污染物生物化学能力的微生物等因素制约。因此,目前经生物修复处理的污染土壤,其污染物含量还不能完全达到指标的浓度要求。

5.应用前景及建议：

随着生物技术和基因工程技术的发展,土壤生物修复技术研究与应用将不断深入并走向成熟,特别是微生物修复技术、植物生物修复技术和菌根技术的综合运用将为有毒、难降解、有机物污染土壤的修复带来希望。为此,建议今后在生物修复技术的研究和开发方面加强做好以下几项工作:

(1)进一步深入研究植物超积累重金属的机理,超积累效率与土壤中重金属元素的价态、形态及环境因素的关系。(2)加强微生物分解污染物的代谢过程、植物-微生物共存体系的研究以及植物-微生物联合修复对污染物的修复作用与植物种类具有密切关系。

(3)应用现代分子生物学与基因工程技术,使超积累植物的生物学性状(个体大小、生物量、生长速率、生长周期等)进一步改善与提高,培养筛选专一或广谱性的微生物种群(类),并构建高效降解污染物的微生物基因工程菌,提高植物与微生物对污染土壤生物修复的效率。

(4)创造良好的土壤环境,协调土著微生物和外来微生物的关系,使微生物的修复效果达到最佳，并充分发挥生物修复与其他修复技术(如化学修复)的联合修复作用。

(5)尽快建立生物修复过程中污染物的生态化学过程量化数学模型、生态风险及安全评价、监测和管理指标体系。

结论

综上所述，我们不难发现由于土壤重金属来源复杂,土壤中重金属不同形态、不同重金属之间及与其它污染物的相互作用产生各种复合污染物的复杂性增加了对土壤重金属治理和修复难度,且重金属对动植物和人体的危害具有长期性、潜在性和不可逆性,同时进一步恶化了土壤条件，严重制约了我国农业生产的加速发展，所以要更好的防治土壤重金属污染还需要广大科研工作者不懈的努力，研发出更好的效率更高的修复治理技术，同时我们还不应该忘记必须加强企业自身的环保意识，提高企业自我约束能力，始终将防治污染积极治理作为企业工作的头等大事来抓，把企业对环境的污染程度降到最低限度，形成全社会都来重视土壤污染问题的良好环保氛围，逐步改善我们的土壤生态环境。

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