水環(huán)境生態(tài)治理與生態(tài)恢復(fù)的技術(shù)發(fā)展
來源：廣東中微環(huán)保生物科技有限公司 閱讀：3512 更新時間：2017-08-14 15:10水是基礎(chǔ)性的自然資源和戰(zhàn)略性的經(jīng)濟資源。在人均水資源擁有量日益減少的同時，因水環(huán)境惡化所造成的水質(zhì)性和功能性缺水現(xiàn)象亦日益突出，已成為突出的、全球性的共同的問題。早在上世紀初，歐美有些國家就關(guān)注水環(huán)境的污染，并且開始研究與防治。近幾十年來，各國為控制水環(huán)境污染進行了大量研究，并且耗巨資對有些主要湖泊和城市河道進行了大范圍治理。大量實踐證明，水環(huán)境的污染是可以治理的，但這種治理常常費時長及費錢多：國際上治理最成功的美國華盛頓湖，耗資1.3億美元，前后經(jīng)過17年治理才達到目標；而面積僅1km2的瑞典的Frumman湖，費時22年，耗資90萬美元才治理完畢，等等。據(jù)于此，從上世紀七十年代起，尤其是近十余年來，日本、美國、德國、瑞士等發(fā)達國家紛紛對以往的水環(huán)境生態(tài)治理思路進行反思，提出了生態(tài)治水的新理念，尊重河湖系統(tǒng)的自然規(guī)律，注重對其自然生態(tài)和自然環(huán)境的恢復(fù)和保護，使河湖的綜合服務(wù)功能能展現(xiàn)很好。
農(nóng)業(yè)面源污水由于量大面廣，其治理難度不亞于點源，就美國、日本等發(fā)達國家對農(nóng)業(yè)面源污染治理尤其是近年治理發(fā)展趨勢來看，主要采用生物氧化塘、人工濕地和土地處理系統(tǒng)等來進行治理農(nóng)業(yè)面源污染。
就具體的技術(shù)發(fā)展趨勢來看，生態(tài)生物方法是修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)中最為推崇的舉措之一。這種技術(shù)實際上是對水體自凈能力的強化，是人們遵循生態(tài)系統(tǒng)自身規(guī)律的嘗試。而在具體的實施時，更趨向于多種技術(shù)的集成。具體由哪幾種技術(shù)集成，則需要根據(jù)目的水域的污染性質(zhì)、程度、生態(tài)環(huán)境條件和階段性或最終的目標而定，亦即在實施前要對目的水域作系統(tǒng)周密的論證，而后制定實施方案，才能達到預(yù)期的目標。
大量實踐證明，以相應(yīng)的實驗示范基地為平臺，開展相應(yīng)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究與新技術(shù)開發(fā)，同時引進異地實用高新技術(shù)進行本地化研究與示范，是條有利于快出成果并且直接將其轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的可行途徑。如日本在琵琶湖和霞浦湖等建立了針對流域水環(huán)境生態(tài)治理與生態(tài)修復(fù)的實驗示范基地，取得了環(huán)境教育、新方法和新技術(shù)研究開發(fā)與技術(shù)成果展示效果，為提高市民的環(huán)境意識和科技成果的推廣應(yīng)用起到了積極的促進作用。
水環(huán)境生態(tài)治理與水生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)技術(shù)現(xiàn)狀
大量研究表明，對水域的水環(huán)境污染進行有效治理的前提是控制污染源，只有外源得到了有效控制，作為末端治理技術(shù)的水環(huán)境污染治理才能見效，不然只能起到事倍功半的效果，甚至徒勞。通過大量研究與實踐，已明確水環(huán)境污染實際上是典型的生態(tài)問題，因此，在對污染水域進行治理時，用生態(tài)學(xué)方法使生態(tài)問題得到最終解決。近年，強調(diào)治理與生態(tài)修復(fù)相結(jié)合，甚至更加強調(diào)生態(tài)修復(fù)的作用。
從廣義上講，所有的生物處理都是生態(tài)修復(fù)。目前，國際上據(jù)原理已在使用的或已進入中試階段的污染水域治理與生態(tài)修復(fù)技術(shù)可分為物理法、化學(xué)法和生物生態(tài)法三大類。其中的技術(shù)名稱包括底泥疏浚、人工增氧、生態(tài)調(diào)水、化學(xué)除藻、絮凝沉淀、重金屬化學(xué)固定、微生物強化、植物凈化、生物膜。（見表）
表水環(huán)境生態(tài)治理與生態(tài)修復(fù)技術(shù)分類及其適用范圍
1、底泥疏浚
底泥疏浚是在水域污染治理過程中普遍采用的措施之一。這是因為底泥是水生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)交換和能流循環(huán)的中樞，也是水域營養(yǎng)物質(zhì)的儲積庫和特殊的緩沖載體，在水環(huán)境發(fā)生變化時，底泥中的營養(yǎng)鹽和污染物會通過泥-水界面向上覆水體擴散，尤其是城市湖泊和河道，長期以來累積于沉積物中的氮磷和污染物的量往往很大，在外來污染源存在時，這些物質(zhì)只是在某個季節(jié)或時期內(nèi)會對水環(huán)境發(fā)揮作用，然而在其外來源全部切斷后，則逐漸釋放出來對水環(huán)境發(fā)生作用，包括增加上覆水體中的污染物含量和因表層底泥中有機物的好氧生物降解及厭氧消化產(chǎn)生的還原物質(zhì)消耗水體溶解氧等，并且在很長一段時期內(nèi)維持對水環(huán)境的影響。因此，一般而言，疏浚污染底泥意味著將污染物從水域系統(tǒng)中清除出去，可以較大程度地削減底泥對上覆水體的污染貢獻率，從而起到改善水環(huán)境質(zhì)量的作用。
底泥疏浚技術(shù)據(jù)原理屬物理法分類技術(shù)。外移內(nèi)源污染物，這是底泥疏浚技術(shù)主要作用所含有的內(nèi)容。就疏浚技術(shù)現(xiàn)狀來看，主要包括工程疏浚技術(shù)、環(huán)保疏浚技術(shù)和生態(tài)疏浚技術(shù)等。就技術(shù)的成熟度和采用率而言，其中的工程疏浚技術(shù)居首，環(huán)保疏浚技術(shù)是近年開發(fā)并且已進入大規(guī)模采用階段的成熟技術(shù)，生態(tài)疏浚技術(shù)則是最近提出并且在局部實施的新技術(shù)。
就實施疏浚技術(shù)對水環(huán)境質(zhì)量的改善效果來看，由于工程疏浚技術(shù)以往主要是用在為了疏通航道、增加庫容等目的而進行的疏浚，長期的實踐證明其效果欠人意；環(huán)保疏浚是以清除水域中的污染底泥、減少底泥污染物向水體的釋放為目的的技術(shù)，其效果因此明顯優(yōu)于工程疏浚技術(shù)，而有較高的施工精度，能相對合理的控制疏浚深度，能較大幅度地減少疏浚過程中的污染是環(huán)保疏浚技術(shù)的特點；生態(tài)疏浚是以生態(tài)位修復(fù)為目的的技術(shù)，以工程、環(huán)境、生態(tài)相結(jié)合來解決河湖可持續(xù)發(fā)展，其特點是以較小的工程量最大限度地清除底泥中的污染物，同時為后續(xù)生物技術(shù)的介入創(chuàng)造生態(tài)條件。
然而，據(jù)日本等發(fā)達國家的實踐，就特定的水體而言，是否需要對其底泥進行徹底的疏浚，或者疏浚到什么程度，還需要進行細致周密的研究論證，并且應(yīng)做到視區(qū)域的污染程度、性質(zhì)和疏浚目的而定，不宜一概采用，因為大規(guī)模的底泥疏浚不但需要大量資金來支持，而且被清除的污染底泥的最終處理也是一個棘手的問題。
2、生態(tài)調(diào)水
生態(tài)調(diào)水是在敏感水域普遍采用的水環(huán)境污染治理措施。生態(tài)調(diào)水的目的和方法是通過水利設(shè)施（閘門、泵站等）的調(diào)控引入污染水域上游或附近的清潔水源沖刷稀釋污染水域，以改善其水環(huán)境質(zhì)量。
生態(tài)調(diào)水的實際作用主要體現(xiàn)在：
◆將大量污染物在較短時間內(nèi)輸送到下游，減少了原區(qū)域水體中的污染物的總量，以降低污染物的濃度；
◆調(diào)水時改善了水動力的條件，使水體的復(fù)氧量增加，有利于提高水體的自凈能力；
◆使死水區(qū)和非主流區(qū)的污染水得到置換。
生態(tài)調(diào)水技術(shù)據(jù)原理屬物理法分類技術(shù)。通過稀釋作用降低營養(yǎng)鹽和污染濃度，改善水質(zhì)，這是生態(tài)調(diào)水技術(shù)主要作用所含有的內(nèi)容。然而，生態(tài)調(diào)水技術(shù)的物理方法是把污染物轉(zhuǎn)移而非降解，會對流域的下游造成污染，所以，在實施前應(yīng)進行理論計算預(yù)測，確保調(diào)水效果和承納污染的流域下游水體有足夠大的環(huán)境容量。
3、人工增氧
人工增氧是在治理污染河道中較多采用的措施之一。這是因為污染嚴重的河道水體由于耗氧量遠大于水體的自然復(fù)氧量，溶解氧普遍較低，甚至處于嚴重缺氧狀態(tài)，此時河道的水質(zhì)嚴重惡化，水體自凈能力低下，水生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞。人工增氧能較大幅度地提高水體中溶氧含量。
人工增氧的結(jié)果：
◆能加快水體中溶解氧與臭污物質(zhì)之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)的速度；
◆能提高水體中好氧微生物的活性，促進有機污染物的降解速度，這些作用對消除水體臭污具有較好的效果。
人工增氧一般適宜于在以下二種情況下應(yīng)用：
◆為加快對污染河道治理的進程；
◆作為已經(jīng)過治理河道中的應(yīng)急措施。
人工增氧技術(shù)據(jù)原理屬物理法分類技術(shù)。促進有機污染物降解，這是人工增氧技術(shù)主要作用所含有的內(nèi)容。
4、植物凈化
植物凈化技術(shù)據(jù)原理屬生物生態(tài)法分類技術(shù)。污染物遷移轉(zhuǎn)化后外移，這是植物凈化技術(shù)主要作用所含有的內(nèi)容。相對于物理法和化學(xué)法而言，生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)的提出較晚，而生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)發(fā)展僅僅是近十多年前才開始的，尤其是其中的植物凈化技術(shù)是近年來才開始得到重視。植物凈化技術(shù)的最大優(yōu)點是可以通過植物的吸收吸附作用，降解、轉(zhuǎn)化水體中的有機污染物，繼而通過收獲植物體的形式將有機污染物從水域系統(tǒng)中清除出去，因此，可以達到標本兼治的效果。與此同時，植物的存在為微生物和水生動物提供了附著基質(zhì)和棲息場所。某些植物的根系能分泌出克藻物質(zhì)，達到抑制藻類生長的作用，龐大的枝葉和根系成為自然的過濾層，能截獲大量的懸浮物質(zhì)等，對水生態(tài)系統(tǒng)的物理、化學(xué)以及生物特性亦能產(chǎn)生重要影響。
作為完整的水生態(tài)系統(tǒng)包含種類及數(shù)量恰當(dāng)?shù)纳a(chǎn)者、消費者和分解者，具體地說包括水生植物和魚、螺、蝦、貝類、大型浮游動物等水生動物，以及種類和數(shù)量眾多的微生物和原生動物等。其中，水生植物是水生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)者，其不僅是水體食物網(wǎng)的重要成員，同時在水體溶氧供應(yīng)、營養(yǎng)循環(huán)中其起到重要作用，而且作為水體結(jié)構(gòu)角色，還為其它水生動物提供生存空間和產(chǎn)卵棲息地。
水生植物技術(shù)用于生態(tài)修復(fù)階段，其主要作用：
◆凈化微污染的水體，即通過其的吸收吸附作用，降解、轉(zhuǎn)化水體中的有機污染物，而使水質(zhì)得到進一步改善；
◆作為水生態(tài)系統(tǒng)的主要成員為其他生物的生存、繁衍提供場所和食物。
水生植物尤其是其中的浮葉和沉水植物在污染嚴重的水體中因生境條件不具備，因而難以成活，而修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)時有水生植物的介入，生態(tài)系統(tǒng)就能修復(fù)。
