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关键词:景观河道;生物生态技术;河道生态修复
Abstract: Ecological restoration, river by biological and ecological technology of low cost, small disturbance to the environment, simple operation, high value of beautifying environment, is an emerging application widely, environmental friendly and cost effective restoration of water environment.
Key words: landscape river; ecological technology; ecological river
中图分类号: X171.4文献标识码:文章编号:
随着诸城环境资源开发力度的加大,河流水体营养物质负荷量不断增加,已成为影响经济和生态可持续发展的重要因素。近年来,诸城市加大了“水安全、水环境、水景观、水文化、水经济”五位一体的水生态城市建设力度,采取了一系列扎实有效的措施,实施河流水资源保护,有效改善了城市河道环境。
一、生物生态修复技术
生物生态修复技术是近年来发展起来的一种新型环境生物技术。这种技术主要是利用生物的生命活动,对水中污染物进行转移、转化及讲解作用,从而使水体得到净化,创造适宜多种生物生息繁衍的环境,重建并恢复水生生态系统。这类技术具有处理效果好、工程造价低、不需耗能或低耗能、运行成本低等优点。同时不向水体投放药剂,不会形成二次污染,还可以与环境绿化及景观改善相结合,创造人与自然相融合的优美环境。
1、水生植物对污染物的净化
水生植物在治理河水,净化水质,恢复水体生态环境时扮演着重要角色。它不仅能进行光合作用吸收环境中CO2、放出O2改善水体质量,而且能消除氮、磷等许多污染元素。植物的根、茎、叶大量吸附或吸收耗氧有机物、酚、氰,对有机农药、重金属也有很强的吸附作用。
河道生态系统的演替过程表明,重建水生植物群落是富营养化治理和河道生态恢复的重要措施,是目前较普遍和便于使用的方法。
2、水生动物对水体的净化
草鱼、鳊、团头鲂等草食性鱼类是水体中的“卫生员”, 当水体中水生植物过多,岸边杂草较多时,套养这三种鱼类可以有效净化水体环境,同时增加鱼产量。草食性鱼类的残饵粪便、植物碎屑以及水体中的底栖生物等,可为杂食性和滤食性鱼类提供饵料。鲤、鲫、鲴是水底的“清洁工”,栖息于水体底层,摄食底部的残饵剩屑和腐殖质。滤食性鱼类以水体中的浮游生物为食,可有效解决水体富营养化的问题。
3、人工湿地系统
从生态学原理出发,模仿自然生态系统,特别是河道沿岸带生物群落演替系统,根据污水处理的目的加以改造和强化,并利用不同自然条件下水生生物多样性进行群落时空优化组合的一种新型污水净化系统。诸城市将人工湿地与旅游观光活动结合起来,将潍河、恐龙公园、扶淇河、三里庄水库、青墩水库串联起来,建设人工湿地群,形成可持续发展的人工湿地系统,对于维护生态平衡、保持生物多样性以及涵养水源、蓄洪防旱、降解污染等方面将起到重要作用。
二、 潍河城区河道治理案例
1、潍河概况
潍河,源出莒县,流经临沂、日照、潍坊等十个县市区。诸城境内长78公里,河床最宽1000米,最窄250米。根据2006年调查数据,潍河九台断面水质污染严重,透明度小于40厘米,水体中TN、TP、CODMn、NH4-N、NO2-N、NO3-N和PO4-P浓度均较高,分别达到3.412mg/L、0.403 mg/L、7.100 mg/L、1.824 mg/L、0.307 mg/L、1.104 mg/L和0.165 mg/L。TN和TP均大大超过国家地表水质标准V类(GB3838-2002),水质总体评价为劣V类。
2、 方案思路
针对潍河城区河道底泥污染和污染物释放为题,考虑心在河道内沉水植物较少,考虑在河道中心疏挖底泥,保留近岸5米的沉水植物作为今后沉水植被生长发育基地。针对水体污染问题,开展河道湿地修复工程。对堤岸进行修复,在南侧斜坡岸堤修筑岸带水下浅滩,在斜坡和岸带水下浅滩上重建挺水植被。在北岸由于现有岸堤形状限制,需要因地制宜开展适度岸堤改造,并开展岸带挺水植被修复。通过增加河道两岸挺水植物面积,扩大植物吸收、转化与讲解水体中N、P等营养物质和有机污染物质能力。在河口建设以芦苇为主、香蒲和茭草为辅的生态湿地,利用河口湿地的生态净化功能,进一步削减河道中污染物。在河道中央的较深水域,利用漂浮植物净化水体。
3、修复措施
(1) 水生植物群落修复
进行群落修复前,应对底泥进行疏浚,对岸带基底进行土方平整修复。具体方法如下:一是水下缓坡平台构建。河底基底改造北侧,修筑4米宽的水下缓坡平台,抬高岸边河床基底,使新建缓坡平台表面距离常水位0.3米-0.6米,新建缓坡平台外缘坡比为1:1。南侧,将现在岸坡变缓,坡比为1:2.5。二是水生植物群落构建。在河道南侧,以美人蕉、花菖蒲等品种为主,配置湿生植物群落。以芦苇、香蒲为主构建挺水植物群落,分布在靠近河道中心水域一端(湿生植物外侧)。北侧,种植的湿生植物与南侧相同,但根据基地条件的不同,挺水植物宽度宽度为2米。三是在河道上游,栽植荷花、睡莲等具观赏价值的水草。在水流相对稳定的水面上,还可以布置浮床、浮岛等区域性水草区,在岛上栽培水生花卉,形成“水上花园”,为水面增添景色。
(2) 水生动物种群恢复
放养鲢、鳙等滤食性鱼类,自然增殖鲤、鲫、鲴等杂食性鱼类。利用滤食性鱼类消除富营养化,遏制水华,还可以充分利用水体中的饵料资源,控制水体肥度,从而调节水质,同时又为草食性和杂食性鱼类创造了良好的生活条件。这种放养模式既发挥了生物间的互补作用,又保持了水域生态良性循环。
三、小结
关键词:黑臭水体;综合治理;长效管理
1研究背景
改革开放以来,我国经济迅速发展,城镇化进程不断加快,但是经济发展的同时,对城镇生态环境造成的污染也日益加剧,大部分城市的河流都受到不同程度的污染,黑臭水体较多,严重影响城市形象和居民的生活质量,群众反映十分强烈。国务院于2015年颁布了《水污染防治行动计划》,提出:“到2017年底,直辖市、省会城市、计划单列市建成区基本消除黑臭水体;到2020年,地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内,到2030年,城市建成区黑臭水体总体得以消除”的控制线目标[1]。城市黑臭水体治理迫在眉睫,成为各级人民政府改善城市人居环境的重要工作。住建部、环保部《城市黑臭水体整治效果评估要求》:不但要求近期消除黑臭现象;而且要求远期建立长效机制,标本兼治,保证黑臭现象不反弹,让城市水环境质量不断改善和提升。
2城市黑臭水体成因与机理
城市黑臭水体往往呈现出透光度极低的黑褐色或者黄绿色,并且会散发出令人不适的气味。
2.1水体外源污染
外源污染物直接排入水体是导致黑臭水体的主要原因,其中工业污水,化学药品以及入河雨水管混接城市生活污水都是产生水源污染的主要污染物[2]。
2.2水体内源污染
水体在自然状态下不断容纳外界排入的各种污染物和动植物腐败后的沉积物,这些沉积物富含营养物质,在酸性条件下会产生甲烷、硫化氢等难溶于水的气体,这些气体上升过程中会导致底层淤泥翻滚从而导致水体发黑;并且水体中的微生物与河底淤泥之间产生反硝化、甲烷化反应会使得水体发臭[3]。
2.3水循环不畅
河道淤积,水流缓慢以及水力条件不足等问题也诱发黑臭水体形成,当水力停留时间较长时,水体中的藻类以及微生物可以通过水体中的有机物快速繁殖生长,进而导致水体变色和形成异味[4]。
3实际案例与治理措施
3.1案例背景
合肥市包河区万达景观河总长约为380m,水域面积约为12000㎡。河道位于包河区万达小区北侧,西接合肥包公园,下穿马鞍山路,向东止于巢湖路。景观河道所属区域为合肥市中心城区,商业体和高档住宅林立,人流量大,景观要求高。河道雨污管线现状渗漏严重,对水体污染影响较大。河道与东西两侧水系不连通,排水不畅,并且河道亲水平台两侧挡墙渗水严重,环境和社会影响恶劣。
3.2原状问题
经排查,河道南岸有6处雨污水合流排口以及1处管道连接处漏水,北岸有1处雨水排口,河道下有两道污水管过河,现状渗漏严重。现状污水管道两次过景观河道,因为高程限制,管道上方几乎没有保护覆土,管道破裂渗水情况严重;河道南侧新月桥以西段污水管道西高东低现象,低点污水管道堵塞,排水不畅,北侧溢流井在雨季倒流,造成河道污染严重。项目实施的目的是改善水体环境、提高景观效益。
3.3治理措施
根据多年的工作经验以及治水体会,作者将黑臭水体治理经验总结了一个基本技术路线:溯源排查先行截污源头分流内源治理活水循环清水补给生态修复,以此来彻底治理城市河流黑臭水体。本次景观河治理项目,也合理的从基本路线上选取了相应措施,最终取得了很好地治理效果。
3.3.1溯源排查治理城市河流黑臭水体,首先要了解入河排口(暗渠)的数量以及其空间位置。以本次景观河水体整治为例,委托专业检测单位,以可见的各排口为起点,采用排水管道内窥镜和管道机器人等技术设备和生态颜料投放观察等辅助手段,沿排口向上对污染源头进行全面排查,并且为了查漏补缺,以防漏掉个别隐蔽排口,对景观河附近马鞍山路、芜湖路以及巢湖路进行管线检测,最终形成完善的溯源调查成果。
3.3.2先行截污通过对景观河排口完整的溯源分析,外源污染来源主要来自于周边住宅小区、酒店、洗车店以及农贸市场等产生的生活污水错接混接至雨水管网中导致的;其次过河污水管的渗漏也造成了河体污染。这些生活污水通过排口排入景观河中,造成河体持续污染,最终形成黑臭水体。本工程在先行截污的同时,对过河污水管进行合理的路线改迁,目的是杜绝外源污染物再进入水体。混流源头涉及面广,分布点多。因此进行彻底的雨污分流改造工程需要一个较长的周期,因此,先行开展污水截流工作,将混流污水全部截流进污水管道,并同步启动源头雨污分流改造工作,治标与治本同时进行,是当前黑臭水体治理有效可行的临时工程措施。
3.3.3源头分流先行截污可以作为治理城市黑臭水体的短期临时措施,源头分流才是治理城市黑臭水体的根本措施。在本次治理景观河以及包河区其他水体的同时,我们开展了针对包河区内上百个小区的雨污混接改造工程,以求从根本上解决该区域内黑臭水体的外源污染问题。
3.3.4内源治理在解决外源性污染问题后,就要对黑臭水体现状较差的内源环境进行治理,在内源治理的同时,需要先和主管环保部门进行沟通,确保处理后的内源污染物垃圾有地可收。本次景观河整治项目中,首先对河道水体以及沿岸垃圾进行清理,彻底清除现状垃圾,经跟环保部门沟通后,用垃圾袋直接运送至垃圾处理站,清理垃圾的同时,同步对水生植物以及岸带植物进行修整。在河体污染物处理好后,对河底的底部淤泥进行清淤疏浚,委托专业检测机构进行淤泥污染调查,明确疏浚深度,制定详细的清淤和污泥处置方案。清淤工作产生的污泥需要进行妥善处置,严格按照环保部门要求运送至指定地点进行集中分解处置。
3.3.5活水循环流水不腐,户枢不蠹。在完成黑臭水体的外源治理与内源治理后,可根据水体条件决定是否采用活水循环的措施,水体不能自由流动的情况下容易给微生物创造适宜的生长条件,因此城市封闭性水体有采用活水循环处理的必要性,活水循环可以有效地杜绝水体污染问题复发。本次景观河与南淝河相通,因此做活水循环的意义不大。3.3.6清水补给对于部分缺水的城市水体,在完成底部淤泥清淤后,应实施雨水调蓄池等工程措施,充分发挥海绵城市建设作用,将城市再生水、城市雨洪水、地表清洁水进行深度净化后,等作为水体的补充水源,增加水体流动性和环境容量,既可以一直保证水体的清澈,也可以稀释污染物浓度,为防止黑臭水体复发上了一道保险。
3.3.7生态修复生态修复的主流处理方式为生态净化、人工增氧和岸带修复三个方面。人工湿地、生态浮床以及水生植物种植等都是对水体生态净化修复采取的措施。通过构建土壤—微生物—植物构建的生态系统,去除水体中残留的氮、磷等污染物,改善水体生态的同时,提升景观效果。人工增氧主要采用断面跌水、增设喷泉等方式进行曝气,可以有效提高水体中溶解氧水平,有效保证了整治后水体的水质保持,既能增加水体的复氧功能,又能增加水体的流动性,同时还具备了景观提升的效果。岸带修复是城市水体污染防治的长效措施,在完成外源性污染物截断后,内源性治理的同时进行岸带修复改造,通过恢复岸线和水体的自然净化功能,以增强水体的污染治理效果。本次景观河在近岸带设置生态浮床,用浮床中的挺水植物根茎拦截下雨时地表径流中的泥沙和垃圾,减少入河污染量;同时通过水生植物净化系统构建、水生动物群落构建、增氧曝气(景观喷泉)设备等措施降解水体营养物质,降低水体氮磷、COD含量,去除和稳固内源污染,提高水体透明度,达到水质净化的目的。
4黑臭水体治理长效管理机制
4.1建立完善河长治水责任制
建立完善黑臭水体河长制的目的是为祖国大地每一条河湖都明确一个责任人,既要对现有的黑臭水体整治工作负责,也要预防现有的绿水青山变黑变臭。制定好责任人的工作任务、工作要求、考核标准和奖励机制,建立领导干部责任追究机制,对责任单位或者责任人未履行工作职责的,对生态环境造成损害的,严格追究其实际责任。
4.2建立资金筹措体系
首先,可以利用市场化机制促进生态环境保护相关企业的壮大,通过政府和社会资金合作的模式,将污水处理、垃圾处理、生态修复等需要长期运作与维护的项目,交给相关生态环保企业建设运营以及管理,建立投融建管营一体的发展模式,实现环保与经济双赢。其次,政府需要加强黑臭水体治理的投入力度,将黑臭水体治理经费纳入财政预算之中。并向上级机关积极争取资金支持,保障黑臭水体的资金来源,预防黑臭水体治理过程的突况,保证处理一处黑臭水体就恢复一处碧海青天。
4.3加强公众参与
受黑臭水体影响最大的是人民老百姓,百姓在日常生活中深知黑臭水体带来的危害,因此也更有防止黑臭水体卷土重来的决心。让百姓参与到黑臭水体的识别,整治与评价中,住房和城乡建设部的《城市黑臭水体整治工作指南》中指出,若当地有60%的居民认为是黑臭水体就应列入整治名单,至少90%的老百姓满意才能认为达到整治目标,并且建立全国黑臭水体整治监管平台,随时接受公众举报。
【关键词】生物修复 池塘生态 自净能力 藻相 微生物相
水产养殖是我国国民经济的重要组成部分,海水养殖作为水产养殖的支柱产业,为国民经济建设和人民生活水平提高做出了重要贡献。但随着海水养殖业的迅猛发展,海区污染、虾塘老化、黑臭底泥淤积、大规模灾难性病毒病的爆发和流行等问题迅速暴露出来,使人们对传统掠夺式养殖模式提出质疑、生物修复是近10年发展起来的最新环境工程技术,已被成功地应用于土壤、城市河湖、地下水,近海洋面的污染治理和农业、畜牧业、水产养殖等多个领域,并成为二十世纪环境科技发展最快的高新技术领域之一。生物修复技术应用于水产养殖,主要通过生物一生态措施,修复受损的池塘生态系统,加速生态系统的物质循环和能量循环,增加水体溶氧,改善水质和池塘自净能力,提高水产养殖产量和品质,实现水产养殖的可持续发展。
一、传统水产养殖存在的主要问题
传统养殖模式,尤其是高密度养殖模式大多以消耗大量高蛋白饲料,以污染池塘自身和近岸环境为代价来维持的生产方式,加之养殖户为了防治鱼(虾)病,大量使用消毒剂、抗生素等虾药,甚至人药鱼(虾)用,用药剂量越来越高,药物的毒性越来越强,这些药物的使用,又严重破坏了已经十分脆弱的生态环境,形成越病越治、越治越病的怪圈老化池塘中,养殖残饵、粪便、死亡动植物尸体和消毒剂、抗生素等有毒化学物在池底沉积多年,形成黑色污泥,污泥中含有丰富的有机质,厌氧微生物占主导地位,气温升高加速了有机质的厌氧分解,消耗水中大量氧气,产生NH3、H2S、NO2等有毒物质,影响对虾正常生长发育,而且黑色污泥中含有大量的致病菌,寄生虫和敌害生物的卵,增加了池塘病源的传播途径,使生产过程中鱼(虾)药的用量增加,水产品品质下降。如在我国沿海地区对虾养殖区,老化虾塘的底泥污染问题,已成为困扰养虾业发展的重要因素之一。
二、生物修复技术在水产养殖中应用
现代生物工程技术的发展,为池塘养殖带来了新的希望,通过向池塘生态体系中补充微量营养、促生剂、解毒剂或投放有益微生物等措施对池塘底泥和养殖水体进行生物修复,降低池塘底泥有机物含量,使泥水界面形成好氧微生物相,强化底泥对有机污染物分解能力池塘的自净能力,提高藻类多样性指数,稳定藻相,增加水体溶氧,从而提高池塘养殖容量,改善水质,降低成本,提高养殖产量和品质,实现对虾养殖业可持续发展。
1、池塘底泥生物修复有助于提高其自净能力通过在底泥一水界面喷洒土著微生物、促生剂、共代谢底物等,对老化虾塘进行底泥生物修复,促进底泥微生物繁殖,底泥有机质在微生物作用下,迅速分解,释放等NH3、H2S有害气体,使底泥好氧层加厚,黑泥层(厌氧层)减薄,通过在上海泰贤和广东徐闻的老化虾塘生物修复试验,底泥修复3天之后,肉眼可见底泥表面黑土层慢慢发白,大量气体逸出,底泥好氧层明显加厚,呈黄褐色。底泥好氧层加快底泥微量营养的释放,有利于提高藻类多样性,稳定藻相,同时也可阻隔下层黑臭底泥有毒物质释放,泥水界面好氧微生物相强化底泥对池塘残饵、粪便等有机污染物分解能力,加快池塘生态系统物质循环和能量循环,提高池塘自净能力。
2、池塘水体生物修复有助于形成稳定的藻相通过水体增氧、补充经腐殖质螯合的微量营养,土著微生物和促生剂等,强化池塘水体中残饵、粪便等有机污染物分解,微营养的补充有助于建立和维持优良藻相,增加池塘溶氧,溶氧的增加和微量营养的补充,又加速了好氧微生物的生长繁殖和对有机污染物分解,形成良性好氧生态体系,提高池塘自净能力和水产养殖的产量和品质。
3、生物修复技术有助于建立稳定的池塘生态系统,提高水产养殖产量和品质我们从2001年已经开始针对我国沿海地区虾塘老化问题,摸索出一套利用生物修复技术改造老化虾塘,生产高品质对虾产品的技术,连续3年在广东徐闻和上海泰贤等地进行老化虾塘改造试验,并取得较好的效果。主要技术措施包括底泥生物氧化、水体生物修复等。其基本技术路线是:取底泥――提取土著微生物――配制生物促进剂――底泥生物氧化――水体生物修复及藻相调节――保持自然生态健康养殖环境。
如在广东徐闻,2001年进行约35亩虾塘共三造的试验,第一、二、三造均养殖成功,最高产量达350公斤/亩,而对照塘养殖不到40天均全部死亡,有趣的是,在第二造试验中,养殖35天时,对照塘因感染白斑病全部死亡,将处理虾塘(即经过生物修复的虾塘)分一半虾至对照塘,对照塘对虾不到20天也全部死亡,说明生物修复技术能显著改善池塘水质,提高养殖动物对疾病抵抗能力。在2002年一2003年,我们进行了17口虾塘近200亩每年两造的试验,不用任何抗生素,利用生物修复技术对老化虾塘的底泥和水质进行修复和维护,营造自然生态健康养殖环境,进行健康养殖,均取得成功。所生产的对虾经有关部门检测,其氯霉素指标达到出口标准。
关键词:城市水体生态修复技术水质状况污染成因
中图分类号:F291.1文献标识码:A 文章编号:
城市水体污染的特点一般是水体富营养化严重,氮磷含量超标;水体滞流,多处于厌氧状态,复氧能力差;淤积严重,透明度低,甚至出现黑臭现象;河道生态系统退化严重,自净能力差等。城市河道往往需要进行综合整治,如调整产业结构、提高污水处理率和废水回用率、控源截污、清淤、水系沟通、护岸整修、完善调水设施、沿河绿化、水质修复等等,以达到标本兼治的目的。城市水体的治理受到地形、周围建筑物等空间限制以及防洪泄洪、行船、休闲等功能需要的限制,因此有必要从河道特点和污染特征出发,构建水污染控制和水环境改善的综合技术体系,从而达到流域水环境质量改善的最终目的。具体到水体修复方法来讲,主要包括物理法、化学法与生态修复法,其中生态修复技术由于具有安全、经济、实用、系统等诸多优点而成为河流污染治理的主要技术手段。
一、我国城市水体的水质状况及其污染成因
目前全国80% 以上的城市河流受到污染, 许多大江大河的城市段已达不到Ⅲ类水质的标准。据全国2 222 个检测站的统计, 在138 个城市河道中, 符合Ⅱ、Ⅲ类水质标准的仅占23%, 超过Ⅴ类水质的占到38%, 能饮用的地面水所剩无几。2003 年度全国七大水系407 个重点监测断面中, 只有34%适于直接饮用( 属Ⅰ类水质) , 24. 8% 适于渔业生产( 属Ⅰ、Ⅱ类水质) , 38. 1%适于游泳( 属Ⅰ 、Ⅱ、Ⅲ类水质) , 另有38. 1% 是没有任何用途的臭水( 属Ⅴ类、劣Ⅴ类水质)。
1、点源污染
随着改革开放的不断深入, 大量的人口涌向城市, 城市内的厂矿企业急速增加, 大量生活污水、工业废水未经处理直接排入河道, 河道生态环境遭到破坏。
据统计, 长江流域劣于Ⅲ类水河长占总评价河长的22. 5%。劣于Ⅲ类的水体主要集中在城市江河段和部分支流。主要超标项目为: 氨氮、高锰酸钾指数、化学需氧量、5 日生化需氧量、总磷、石油类等。长江流域的污废水排放量, 2003 年达到270×108 t以上( 其中不含火电厂直流式冷却水和矿坑排水230. 9 × 108 t) , 其中生活污水81. 3× 108 t, 工业废水192. 1 × 108 t, 较5年前增长了35%。2003 年黄河流域废污水排放量为41. 46× 108 t, 其中城镇居民生活污水排放量为9. 46×108t, 第二产业为29. 33×108 t, 第三产业为2. 67×108t, 火电厂直流式冷却水排放量和矿坑排水量为2. 18 ×108t。
大量的污废水排入城市河道, 而这些污废水远远超出了河道的自净能力, 河道内部生态系统产生“多米诺”效应, 水质急剧恶化。
2、面源污染
城市河道的面源污染主要是以降雨引起的雨水径流的形式产生, 径流中的污染物主要来自于雨水对河道周边道路表面的沉积物、无植被覆盖的地面、垃圾等的冲刷。污染物的含量取决于城市河道的地形、地貌、植被的覆盖度和污染物的分布情况。因此, 对面源污染的控制也可理解为对城市河道周边降雨径流污染的控制。
在诸多城市的市政建设中, 雨水排水管道和污水管道是不分的, 而且不具备雨水处理工艺。大量的雨水沿着排水管道未经处理直接进入城市河道, 给河道带来了严重地污染。
3、混凝土的“包装”
在城市河道治理工程中, 片面追求河岸的硬化覆盖,只考虑河道的防洪功能。为保护城市的安全, 河堤年年加高, 并大量建设钢筋混凝土、块石等直立式护岸, 河道完全被人工化、渠道化。失去自净能力的河道反过来又加剧了河道水体的污染。
二、城市水体生态修复技术分析
1、城市水体生态修复技术
(1) 污染源处理技术
城市水体污染的主要来源是生活污水的直接排放,尤其是分散生活污染源的排放,已经成为部分地区城市水体污染的重要原因。因此,研究开发小型的具有脱氮除磷功能的生活污水处理装置尤为重要。生活污水就地处理净化槽、土地沟渠净化系统等成为城市污水处理系统的重要配套设施。固定微生物技术、微生物载体技术、电解技术、厌氧好氧技术、水解技术及磷资源的回收技术成为上述装置的重要组成部分。尤其是发展新型磷资源回收利用系统技术为恢复有限磷资源奠定了技术基础。
(2) 水体生物修复技术
生物修复是利用特定的生物(包括微生物-土著或外源微生物以及植物等)在一定条件下进行消除或富集环境污染物,从而对污染环境进行恢复的生物过程。生物修复技术是新近发展起来的一项清洁环境的低投资、高效益、便于运用、发展潜力较大的新兴技术,已经成为一种新的可靠的环保技术,并得到各国环保部门的认可。植物的修复技术主要是使生态系统的退化得到遏止,生态系统的基本功能得到恢复。研究包括河流廊道、河网及岸坡的植物培育及生物群落的构建。
2、城市水体的维护
(1) 建立科学的水务管理体制
目前,我国的水资源管理涉及到水利、航运、渔业、矿产、城建、农业、林业和海洋,但没有一个真正的权力机构来统一管理水资源。长期以来在防洪减灾、城市供水、防止污染、保护水体生态环境等具体工作上都存在许多矛盾,严重妨碍了水资源的统一规划、统一调配和统筹兼顾。新的城市水务管理应具有对城市防洪、除涝、需水、供水、节水、排水、水资源保护、污水处理及回用、地下水回灌等统一管理的职能。通过建立统一的水资源管理体制实现城市水体规划、调度和水量水质的统一管理,进一步确保地区社会经济和环境的可持续发展。
(2) 加强水体生态保护
城市水体是城市的重要组成部分,赋有供水、防洪排涝、旅游娱乐及维护环境生态平衡的重要作用。因此,在城市规划、区域流域规划及水利工程规划、设计、管理、调度中应充分考虑这一特殊水体的作用与功能。通过建设调节水库、污水库、引水冲污水道或通过湖泊河道清淤减少水体污染源等,以达到保护和改善城市水体的目的。
通过引水来增加河道流量,是改善城市水体质量的有效方法。目前国内基本上采用生物处理工艺为主,辅之以曝气氧化的方法。利用天然河道和水工建筑物,按照污水处理要求加以人工曝气、拦污沉渣等措施,达到处理要求;或通过人工投放生物菌种的方法对河道水体和底泥进行生物降解,以恢复水体生态环境。此外,研究适合当地的城市二级污水处理厂尾水排放通道,是防止城市环境水体污染的重要方法。
(3) 综合治理暴雨污水
城市雨水一方面是一种可贵的水资源,另一方面会对城市水体造成污染,尤其是初雨中含有大量的污染物。随着城市化进程的加快,城市雨洪控制与利用显得尤为重要,我国已开始研究收集利用雨水的技术和方法,上海和北京等城市均在着手研究雨洪水的控制与利用方法,通过对降雨强度、降雨径流和初雨水质变化规律的研究,建立后续雨水收集、传输、调蓄、处理及利用系统。在工程措施上,可以结合生态工程建设,通过管、塘、池配套设施建设,溢流技术的完善,河湖岸边水生植物合理利用,雨水净化回用以及减少侵蚀作用等措施减少污染强度,从而达到保护水体的目的。
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【关键词】河道治理;生态修复;河道人工湿地;生态岛
中图分类号: TV147 文献标识码: A
近年来,随着对环境资源开发利用的日益增加,大量含有氮、磷元素营养物质的污染物不断排入城市河道,使得水体的营养物质负荷量不断增加。另一方面,在城市河道周边的道路上的粉尘、油污等在降雨时同雨水一起流入河道中。由于这些人为或是非人为的原因使水体的污染富营养化日益严重。富营养化的水体治理已成为亟待解决的重大环境问题。
1.城市河道存在的问题分析
1.1淤泥淤积
城市河道由于大量的城市垃圾及泥沙流入,较容易造成淤泥淤积,而且氮磷含量较高,对水质富营养化存在危害。如果在多年未对河道进行清淤情况下,河道淤泥严重还容易造成河床抬高,干旱时河床,雨季造成河道泄洪压力。
1.2生态环境破坏,自身净化力差
城市中的河道,往往沿河两岸存在生活污染源和农业面源污染,水质较差,不能达到地表水功能区标准。并且在规划的两岸的居民区增加的情况下,生活污染源会进一步加大。由于缺乏水生植物,而且大部分为硬质驳岸,缺乏水和微生物较缓的水体,很难做到自我平衡水中的富营养物质,也很难过滤和吸收水中杂质等有害物质,造成河道自身净化能力差。
1.3水质较差,沿河小区污水排入河道
由于现有管理机构不够健全、管理手段落后,可能会造成仍有沿河小区、单位、道路、工厂灯污水排入河道。这些是造成河道污染的重要源头,即使通过再好的河道生态系统,也很难从根本上遏制排污对于河道的污染。
2.城市河道综合治理和生态修复的必要性
2.1是改善城市水污染重要组成部分
现代城市水体污染状况严重威胁流域内人类生存和发展。河道是城市中重要的生态湿地,是域内人类赖以生存和发展的宝贵自然资源。加快城市水环境综合治理,逐步恢复河道水美岸秀的自然风貌、促进河道休养生息,着力解决流域内广大人民群众最关心、最直接的问题,是坚持以人为本、构建和谐社会、实践科学发展观的具体行动,抓紧治理迫在眉睫。通过疏浚、湿地建设及水生植物工程等一系列整治措施,治理后其清澈的河水、优美的滨河道路及亲水步道将共同构成城区优美的水环境。同时实现城市的防洪安全化、岸景生态化、河水宜人化、城市家园化等功能,极大的提升城市品味。
2.2为实现水环境综合治理成效
水环境综合治理成效直接关系城市长远发展,是国家发展战略。河道流经的城市区域一般是全市经济最活跃、人气最旺盛、也最具发展潜力的区域,具有引领城市发展、加快城市核心崛起的重要作用。随着经济社会发展和人口增加,城市河道面临着更大的污染压力,区域和城市发展面临着重大环境制约,加快河道治理与保护意义重大。
2.3是实现城市可持续发展的推动力
河道是城市的名片,反映了城市的形象与品味。好的城市人居环境是投资者做出决策的重要依据之一。河道综合治理和生态修复的实施,将有力地完善城市综合功能,提高项目区域土地价值,推动城市第三产业等相关产业的发展,社会效益和经济效益显著[1]。
3.城市河道的综合治理及生态修复
3.1工程方案
3.1.1生态修复工程建设方案
对河道进行堤防优化设计。在满足防洪安全的前提下提高水质、新建湿地,优化河道驳岸,提高城市水面积率,使之与城市功能定位相匹配,提升城市品味。
3.1.2非工程措施
为保证工程防洪及排涝工程正常发挥效益,除采取必要的工程措施外,必须强调非工程措施建设,建立工程管理及调度运行的长效机制。推荐成立管理机构,依法管理。同时,根据气象及水文预报,及时合理调度水利工程。
3.2清淤及干化处理
众所周知,城市河道的污染底泥主要来自于河道周边工厂、商业设施、居民区的各种生产生活污水以及流域地表径流所携带的污染物,是巨大的污染物蓄积库。是影响河水水质的最大污染内源。本项目中,河道底泥疏挖及处理工程的目的就是为了消除污染底泥对河水污染影响。
河道水浅,堤岸基础高程较浅,为增加河流过水能力,同时为了清除河道污染底泥。而采用纯覆盖方式和分清除加覆盖隔绝又会大大降低河道水深,为此,采用“完全清除”方式进行阻断河底污染底泥对河水的污染影响。
3.3湿地及生态岛建设规划
为配合本次生态修复工程,从根本上对四里河河道进行治理,采取了多种措施来综合改善四里河水质,工程包括河道底泥清淤、四里河周围截污工程、雨水初期收集工程、多种补水措施结合实施、水生植物种植和湿地及生态岛等。
根据污染物来源,将整治工程可分为外源整治措施和内源整治措施,其中:清淤、截污、补水、雨水收集处理等是从减少外源污染进行, 通过外源污染整治措施可有效减小污染负荷的注入。针对四里河水体流速静态、自净能力低的特点,在四里河中选择合适的区域设置湿地区,通过改造水下地形,种植水生植物湿地区,是从内源措施上增强河道的自净能力[2]。
另外,新建湿地对于四里河行洪防汛也起到一定积极影响作用,通过湿地建设,原有单一过流河道可以二水分流,在行洪时可以增加河道的过水截面,使得河道的泄洪能力得到提升。而在静水状态下,湿地则可以储存更多的水体,起到涵养水源,保护生物多样性的作用。
生态岛的建设对于四里河局部的生态环境起到了极大的优化作用。首先,岛周围更多的水体与之连接,水体和土壤有更多充分的氧气、有机质的交换,为水生植物及生物提供更多生存的空间,从而提高了四里河局部的生物多样性。其次,生态岛的植物配置与现有植物的配置思路有很大的区别和提升。植物的种植范围和层次有所增加,在滨水处,由沉水、挺水和浮水植物组成立体的水生植物群落。岸上,则由水生灌木,中层乔木和大乔木组成临水湿生植物群落。
3.4水生植物及水生动物
本案沿岸带水生植被配置基本设计方案为:
①根据景观水体的设计要求,配置不同高度、不同形态、不同生态类群的水生植物。
②水生植物的种类设计,兼顾景观效果和净水效果。景观效果主要由挺水植物和浮叶植物来体现。
以耐污抗污、且具有较强的治污净化潜能的植物为主;根系发达、根茎分蘖繁殖能力强,即个体分株快;植物生长快、生物量大;选择冬季常绿的水生植物或驯化后的具有景观价值的陆生植物;满足景观空间形态的需求,综合岸线景观和湖面倒影、水面植物进行适当的景观组织。完善河道生态系统的食物链和食物网结构,在相对封闭的河道中放养一定种类和数量的浮游动物(食藻虫)、滤食性鱼类、肉食性鱼类和底栖动物,提高水生生态系统的稳定性[3]。
综上所述,生态修复工程可以改善河流及沿河两岸的环境,增加沿河的绿地面积,提高河道水体自净功能,改善水质,修复河道生态体系。施工中开挖的泥土、扬尘与噪声对施工区周围环境会有一定的负面影响,但通过采取各种环保措施,可将影响降到最低限度。通过对河道水环境的综合治理,有效地保护城市的水环境,改善沿河居民的生存环境,提升片区土地开发利用价值,改善投资环境,增加税收和居民收入,为促进城市经济发展和社会稳定做出贡献。
【参考文献】
[1]包文友.城市河道景观的修复[J].知识经济, 2011,12(2):143.
关键词 鱼病;大水面;暴发;原因;防治措施
中D分类号 S942 文献标识码 B 文章编号 1007-5739(2017)08-0242-01
吉林省是东北地区主要江河的河源省份,松花江、图们江、鸭绿江、东辽河和绥芬河均发源于吉林省,渔业资源丰富,总水面达64万hm2,养鱼水面约26.67万hm2,人均占有内陆水面在全国列第3位,可养鱼水面在全国排第8位。江河湖库星罗棋布,以查干湖为首的湖库生态养鱼迅速发展。由于人口增长,工业化、城市化和现代农业快速推进,大量营养元素(N、P等)以及有机物排入湖泊中,致使藻类等水生生物过量繁殖,水体溶解氧减少、透明度下降,湖泊水质迅速恶化[1],导致鱼病频发或大面积暴发,严重制约着湖库渔业的发展。
1 水环境诱发湖库大面积暴发鱼病的原因分析
水环境是鱼类生存、繁衍的必要条件,湖库水环境的优劣直接关系水生动物的健康和水产品安全,保护水环境对促进渔业可持续发展起着至关重要的作用。近几年来,工业废水、农田灌溉废水及生活废水随地表径流进入湖库中,使湖库中氮、磷等营养物质迅速增加,水体富营养化加剧,破坏了水域生态平衡系统;另外,干旱的连年发生,使湖库蓄水量骤减,富营养化程度加剧,水环境中有害藻类大量繁殖,水中有毒有害物质增加,鱼类赖以生存的条件受到严重威胁;恶劣的条件使有害病毒、细菌、寄生虫等大量滋生,致使湖库鱼病频繁发生,渔业资源受到严重冲击。
2 水资源状况及水资源评价的重要性
水环境恶化严重制约着生态渔业的健康发展,全面了解水资源状况,才能因地制宜地修复水环境、改良水质,维护生态环境。要全面评价水域水资源状况应监测水温、透明度、pH值、溶解氧、高锰酸钾指数、无机氨氮(亚硝酸盐氮、硝酸盐氮)、非离子氨、总氮、总磷、磷酸盐、挥发酚、氰化物、砷、铬、镉、铜、锌、铅、汞以及浮游动物、浮游植物、细菌总数、大肠菌群等指标。水质监测指标依据《渔业水质标准》(GB 11607―1989)分析方法进行测定。浮游生物测定依据《生物监测技术规范》《水生生物监测手册》进行检验分析。要全面评价水资源状况,需对湖库进行1次全面系统的渔业水域环境监测,并据此提出渔业资源利用的综合措施。
3 防治措施
根据水资源调查和评价数据,有的放矢进行水资源修复,营造良好的生态系统是生态渔业和防治鱼病暴发的主要技术措施。水资源修复首先需要找出污染的原因,通过截断外源污染,控制内源污染,进行生态修复。水质修复技术包括物理修复、化学修复、生物修复和工程治理修复等技术措施。目前以水体生物修复技术为主,其他修复技术为辅。
大水面鱼病已成为困扰湖库渔业发展的主要制约因素。鱼病的综合防治、生态养殖、水质修复、调整产业结构一直是水产工作者呼吁的主题,但有关方面的研究却很不深入,缺乏科学依据。鱼类在生长发育过程中,不断地从其赖以生存的水环境中获取自身所需的各种营养物质,并与外界水环境之间不断地进行物质和能量的交换,有良好的食物链和生态平衡,才能维持鱼类正常的生长和繁育。当水环境受到污染,鱼类无法通过机体调节而适应环境变化时,体内环境的平衡就会被破坏,从而引发机体障碍,导致发病[2]。
水生动物疾病的致病菌多数是条件致病菌,水质条件的恶化为其滋生和繁衍提供了有利条件,致病细菌大量繁衍,导致传染疾病大量发生[3]。作为大水面湖库渔业,由于水面积比较大,无法使用药物或较难使用药物防治,应该以生态防治为主,通过生物吸收水中过多的营养元素,起到净化水质的作用,有利于维护水体生态平衡。生物修复是国内外新的环境工程技术,已被成功地应用于土壤、城市河湖、地下水、近海洋面、农业、畜牧业、水产养殖等多个领域,必将成为当今以及未来环境修复的重要手段。水环境的生物修复法是通过有益微生物、水生植物以及水生动物利用、吸收水环境中多余的氮、磷等有机物质,转化为机体所需的能量物质,从而将有害元素转化为渔业可利用的资源,使污染的水环境的质量和功能得以恢复,通常也称其为生态修复法。
以沉水植物为主的水生植被包括漂流植物、挺水植物和浮游植物,利用湖泊沿岸浅滩的植物和微生物的作用,形成人工净化生态系统[4]。人工生物浮床技术是将水生植物、蔬菜、花卉等栽种在浮床上,通过植物的根系吸收、吸附富营养化水体中多余的氮、磷等物质,从而起到净化水体的作用。
4 参考文献
[1] 赵永宏,邓祥征,战金艳,等.我国湖泊富营养化防治与控制策略研究进展[J].环境科学与技术,2010,33(3):92-98.
[2] ,梁金升,周安友.生态环境在养鱼生产中的意义[J].养殖生产,2013(8):28-29.
【关键词】水环境污染 水资源修复 修复技术 水污染 污染控制
中图分类号:Q958.116 文献标识码:A 文章编号:
一.引言。
水资源是保障人类正常生存的必要条件。近几年来,随着经济的快速增长,部分地区忽视了对资源环境的破坏,导致地表生态环境受到污染,地下水资源受到破坏和污染。在北京地区,地下水中NO3的含量为314mg/L,人类如果长期饮用含有高浓度的硝酸盐氮地下水,容易导致缺氧而患上高铁红蛋白症,严重情况下会导致癌症和死亡。因此,做好水环境污染的修复工作,控制地下水环境的污染已成为我国环境处理的主要问题。
二.我国水污染现状。
1.水资源的污染:人口数量的几何增长、现代工业废水的乱排乱放、城市垃圾、农村农药喷洒等等,造成本来已是极少的淡水资源加剧短缺,无法为人所用。据统计,目前水中污染物已达2千多种(2221)主要为有机化学物、碳化物、金属物,其中自来水里有765种(190种对人体有害,20种致癌,23种疑癌,18种促癌,56种致突变:肿瘤)。在我国,只有不到11%的人饮用符合我国卫生标准的水,而高达65%的人饮用浑浊、苦碱、含氟、含砷、工业污染、传染病的水。2亿人饮用自来水,7000万人饮用高氟水,3000万人饮用高硝酸盐水,5000万人饮用高氟化物水,1.1亿人饮用高硬度水。(图:我国废水和主要污染物排放量年变化)
2.水污染的严重性:污染水的70%——80%直接排放,我国污水的处理能力只占20%左右。全国每年排污量约300亿吨。全国各大城市地下水不同程度受到污染。全国78条主要河流有54条遭污染.我国七大水系:长江,珠江,松花江,黄河,淮河,海河,辽河。七大水系中有一半河段受到污染,86%城市河段污染超标,比较严重的有:黄河,淮河,辽河,太湖,巢湖,滇池等河流湖泊。
我国地表水污染情况如图所示:
3.水中的有害物质:有机物:三氯甲烷、四氯化碳、农药、氨氮等;重金属:铅、汞、锰、镉等;微生物:细菌、致病菌。
三.生态修复技术。
1.污染物类型。
按污染物性质划分为物理性污染、化学性污染生物类污染三类。
物理:悬浮物质污染、热污染和放射性污染等。
化学:无机污染物、无机有毒物质、有机有毒
物质、需氧污染物质、植物营养物质和
油类污染物质。
生物:由病原微生物、病毒、寄生虫等引起大
的水体污染。
2.修复技术。
2.1物理修复技术。
物理修复是经过简单预处理的污水,在湿地系统中通过物理沉淀、过滤、吸附作用进一步除去可沉淀的固体、胶体、BOD5、氮、磷、重金属、细菌、病毒及难以溶解的有机物质。如疏挖底泥、机械除藻、引水充於等。物理方法操作简单,造价低,但往往治标不治本。引水冲污/换水稀释。科学有效地增加流域水资源量,加快水体有序流动,利用水体的自净能力,降低水体污染程度,提高水环境承载能力,使有限水资源发挥最大效益。直接作用是加快水体交换,缩短污染物滞留时间,减少原来河段的污染物总量,从而降低污染物浓度指标,使水体水质得到改善。污染物只是转移而非降解,会对流域的下游造成污染。曝气一般用于河道。在适当位置向河水中进行人工充氧,加速水体复氧过程,使整个河道的自净过程始终处于好氧状态,提高水体中好氧微生物活力,使水体污染物质得以净化,从而改善河流水质、改善或恢复河道的生态环境。人工、机械除藻是收获水体中的藻类,可在短时间内快速有效的去除藻类及藻华。在某些特定环境,利用自然动力收货藻类可有效的减轻富营养化的危害。
2.2化学修复技术。
化学沉淀法是通过向水体投加铁盐或铝盐,通过吸附或絮凝作用与水体中的无机磷酸盐产生化学沉淀,降低水体磷的浓度,控制水体的富营养化。同时,铝盐能够形成氢氧化铝沉淀,在沉积物表层形成“薄层”,可阻止沉积磷的释放。
利用化学药品( 如硫酸铜、二氧化氯、臭氧等) 来控制藻类是一种快速有效的传统除藻方法。但是化学除藻只能作为一种应急措施, 并不能将氮、磷营养
盐移出水体, 也不能从根本上解决水体的富营养化问题。而且不可长期使用, 否则会造成化学药品的生物富集和生物放大, 从而对整个生态系统产生负面
影响, 同时死亡藻类也会引起二次污染。水中的内源性磷对水体富营养化具有很重要的作用。磷的凝聚和沉淀可以延缓内源性磷从底泥中的释放, 使其不能成为藻类的营养物质。常用药剂有CaCO3、Al2(SO4)3、明矾等。沉淀技术发挥作用较快, 但一般只作为临时措施使用。同时底泥中的磷释放, 除与其存在形态有关外, 还与许多环境因素有关; 研究表明, 升高温度、厌氧状态、酸性或碱性条件能促进底泥磷的释放。
3.生物修复技术。
生物修复技术又称生物改良,其狭义定义为:是生物特别是微生物催化降解有机污染物,从而修复被污染环境或消除环境中的污染物的一个受控或自发进行的过程。生物操纵法是利用生物操纵调整营养结构,促进水质恢复。另外,可通过水环境的生境调控和植被的人工重建促进水生植被的自然恢复,逐步恢复受损水体的生态系统的结构,包括生产者(主要是水生植物)、消费者(鱼类)、分解者(细菌)等,在生产者、消费者、分解者之间建立有效的食物链,促进系统的物质恢复,恢复水体的功能,达到水体生态系统恢复的目的。
4.其他措施。
加大工业点源达标治理,巩固达标治理成果,防止反弹。对氮、磷排放大户,达标排放应提出脱氯、除磷要求;对中小型乡镇企业同样严格达标治理。结合产业结构凋整和清洁生产,严格控制新污染源,不再审批新污染项目。调整工业和行业结构,实施“绿色化工程规划”,全面推进工业清洁生产,引导工业向轻污染、无污染、低能耗方向发展,同时采用高新技术改造传统产业。在促进城乡经济结构优化升级的同时,尽量减少高消耗和高污染的生产落后工艺向农村转移所带来的污染。加快非点源,特别是农业面源(农业、畜禽养殖和水产养殖)生态治理工程以及科技成果转化。要控制水土、有机质流失和农田污染,大力推广有机农业和生态农业,推进科学化使用化肥和农药,降低化肥和农药的使用量,采取措施防治农村环境污染。
制止污水排人河流、湖泊,是治理点源污染的根本途径,因此必须因地制宜地加快兴建各种规模的污水处理厂,尤其是要加大生活污水的处理。污水基础设施建设和运行是一项只有社会效益,没有经济效益的工程,单靠政府拨款显然是不够的。城市地区通过行政、经济和法律等手段,实施企业化经营,诸如通过提高自来水价格、向排污单位收取费用等方式,解决运行费用问题。农村地区可根据村落密度科学布局污水处理厂。新建工业企业要集中布局,以规模化生产、规模化处理为好,要把污染源解决在当地。对污水处理厂排放的劣V类水仍需加以生物或工程处理,以防二次污染。
四.结束语
水污染修复处理已迫在眉睫,在做好水污染修复的同时,也要做好对水环境污染的预防,通过事先防止的方式,来降低水资源污染,实现长期效益,保障人类生存资源。
参考文献:
[1] 朱宛华 水环境污染的修复技术 [期刊论文] 《地学前缘》 ISTIC PKU 2001年1期
[2] 赵丰 黄民生 戴兴春Zhao Feng Huang Minsheng Dai Xingchun当前水环境污染现状分析与生态修复技术初探 [期刊论文] 《上海化工》 2008年7期
关键词:城市水环境;水质污染;生态修复;绿色环保
Abstract: in the comprehensive improvement of the urban water environment and ecosystem restoration project, the construction of green ecological environmental protection city home, is the current city relieve contradiction between supply and demand of water, improve the urban residents daily life work quality level, realizing urban social economy and ecological environment sustainable and stable development the important action. On the analysis of the current water environment problems after city, with many years experience, to the city water comprehensive environment and ecological system repair technology measures on detailed analysis research.
Keywords: urban water environment; Water pollution; Ecological restoration; Green environmental protection
中图分类号:X324文献标识码:A 文章编号:
随着城市社会经济的进一步发展,和城市人口急剧增加,城市面临着地下水环境性能变差和内河生态环境严重恶化等问题。如何加快城市水环境综合整治及生态系统修复重建工作,改善城市水环境和生态环境性能水平,是关系到城市社会经济可持续高效稳定发展的重要问题。因此,对城市水环境现存问题及其变化趋势进行认真分析,研究有针对性的综合整治措施方案,不仅有利于城市水资源的可持续高效利用,为城市经济发展提供重要物质基础,同时也能促进城市人与自然的和谐相处[1]。
1 城市水环境现状分析
城市人口急剧增长和城市工业化、商业化、经济化水平的进一步提高,推动城市向现代化方法快速建设发展。水资源短缺、水土流失严重、以及水环境恶化等是城市水环境综合整治及生态修复重建的三大技术难题,同时也是制约绿色环保、生态城市家园建设的重要因素。生态环境急剧恶化、水体水质严重污染、以及城市内河洪涝灾害逐年增加等一系列问题,也成为城市规划建设发展必须面临的重要问题。
1.1 供水水量不足,水环境人为破坏严重
城市工业化进程的进一步加快,加上城市人口的急剧增加,在日常工作生活中,对用水量需求急剧增加,这在很大程度了加剧了城市供水供需矛盾问题。另外,在城市水资源开发利用过程中,没有结合城市供水水源、规划年供水能力预测、规划年需水量预测等数据信息进行综合考虑。只是简单根据城市供水现存问题,采取在河流上游侧大量修建蓄水工程、引水工程等水利设施,这样导致枯水期由于人为修建水工建筑物的隔阻、拦截等影响,城市河流原有的水循环被认为破坏,导致有限水资源在河流上游侧就被拦截储蓄,造成河流下游城市河道中正常生态环境用水得不到有效保障,河流水环境被严重破坏,进而出现臭水沟等不利问题,直接影响到城市内河生态环境的正常良性循环,不仅影响到城市美观,同时还严重破坏城市河道中的水生环境,河道生态环境修复难度大大增加。城市河道中“三化”(即:河流平面形态直线化、河道断面几何规则化、以及河流加固护岸材料硬质化)等不利现象在城市河道中普遍存在,这样导致城市河道中生物群落多样性和生态系统稳定性遭受大大破坏,河道调蓄自净能力大大虚弱。城市有些区域因经济发展而大肆破坏河道生态系统,甚至采取填河等措施,直接影响到河道正常蓄洪以及灌溉供水等功能。
1.2 与水争地,水体面积不断萎缩
城市建筑行业发展和城市化建设进程的加快,与水争地现象已成为城市水环境保护必须面临的严重问题。过度无序的开发抢占有限城市水环境用地,造成水体面积不断萎缩,给城市安全可靠用水埋下巨大水患。
1.3 城市污水乱排问题突出,水质污染相当严重
由于城市排污系统规划设计不太科学合理,加上城市居民水环境保护意识不强,城市河道不仅成为城市防洪排涝的主要河道,同时也成为城市居民进行日常生产生活污水和垃圾的处理场所,导致城市内河水水质污染十分严重,甚至出现发黑变臭、生态环境恶变等恶性循环,不仅直接影响到城市居民用水安全水平,同时还大大增加了城市水环境综合整治及生态系统修复保护工程的难度。城市水环境的严重污染和逐步恶变,导致城市内河中的水质普遍达不到城市景观绿化用水水质相关技术标准要求,这样大大降低了城市景观绿化美观水平,增大城市生态环境修复和绿色家园建设难度和成本。
2 城市水环境综合整治技术措施
2.1 加快城市供水水利设施的建设步伐,为城市提供充足可靠水源
根据城市河流和周期区域河系情况,建设一批重点的骨干水利工程项目,减少城市水资源供需矛盾程度。同时对现有城市水利工程设施,进行全面系统的排查,结合完善的除险加固和配套改造工程,尤其要积极发展小微型水利工程建设,巩固和提高城市现有水利工程的综合和运行效益,有效提高水资源利用效率。
2.2 充分调动居民水环境修复保护积极性,全面开展街村河道整治工作
要加强党员先进性教育培训,充分调动城市居民水环境修复保护积极性,全面开展村庄河塘疏浚整治工作,以城市内部村庄河塘疏浚工作为首,全面掀起城市城中村河道疏浚整治工作,按照“沟通水系、调活水体、营造水景、改善环境”等整治工作开展思路,有效推动城市水环境整治工作中在城市居民中自发开展。
2.3 建立完善系统城市污水收集系统,逐步回复城市水环境修复能力
建设污水处理厂、重新规划城市污水排放和雨水收集系统、加强城市防洪水利工程功能巩固工程建设等。科学合理地利用雨水、洪水等来涵养城市地下水源,这样不仅有效环境城市水资源供需不足问题,同时还可以增加土壤中的含水量,为水环境生态调节修复提供重要水源,并可以起到调节城市气候环境作用。
3 城市河流生态系统修复重建措施
3.1 缓冲区生态系统修复
缓冲区是指城市河流与陆地间的交界区域。缓冲区河流具有分蓄、削减洪水等功能;同时缓冲区城市河流与河漫滩间的水文连通性能是影响城市河流物种多样性和生态性能的重要因素。因此,在城市河流缓冲区应结合当地地质、气象等条件,规划种植适应的植物带来有效控制城市河流缓冲区的水土流失,防止或降低洪水等对河道河岸冲刷,同时通过河流水生环境的自净能力对河流中的部分污染物起到一定过滤和净化作用,进而为鸟类、水生生物等提供栖息场所,改善城市河流缓冲区的水生环境,为城市河流的综合整治及生态修复奠定强大的基础。
3.2 植被恢复
植被恢复是城市河流生态系统修复工程中广泛采用的技术之一,它是利用植被来影响城市河流中河水的流动性能,提高河岸抗冲刷强度,降低城市河道泥沙沉积程度等。同时合理规划布置植被带,有助于构建城市河流生态廊道,进而改善河流中的水生环境和城市局部环境性能,保护城市河流中的生物种群的多样性,减轻洪涝灾害。另外,植被修复措施可以有效改善城市河流的水体水质,进而为城市景观绿化提供丰富的水资源供应,提供城市绿化景观休闲场所和多种生态服务功能,而城市建设绿色环保家园提供丰富的水资源。对于城市河流生态修复的植被搭配,应遵循植物进化法,即城市河道生态修复植被应包括草类、灌木、以及乔木等多类型多样性的植物种群,这样即可以为城市营造出丰富的绿色环境景观空间,同时也可以为其它生物种群提供栖息、繁殖等场所。通过植被修复,长期保障城市河道的生态水质,确保城市河流生态系统安全健康的生长发展[2]。
3.3 生物-生态修复
生物-生态修复技术是将生物自净能力与修复重建工程有机结合起来的城市河道生态系统修复技术,其具有工程总投资较少、管理费用低、能源利用率较高、以及可持续稳定发挥治污和生态修复等功能优势,在城市水环境综合整治及生态修复工程领域具有较高的应用前景。生物-生态修复技术利用城市河流自然生态系统中拥有的自净能力来净化水体水质,主要包括:人工曝气复氧、生物强化人工河道、生态沟渠、以及生态护岸等多种生态修复措施。
3.4 河流水生环境生态修复耦合系统
生态修复耦合系统是综合人工湿地、微生物、以及水生生物协同净化等性能,而通过合理的规划设计和搭配形成的河流水环境综合整治及生态系统修复重建系统,可以有效去除城市河道中的营养盐和有机物,进而达到修复城市河流水生环境的目的[3]。
4 结束语
城市水环境综合整治及生态系统修复重建规划工程,所涉及的部门和领域众多,亟待社会各界通力合作,确保工程高质、优质、稳定的建设发展。在城市社会经济和生态环境“可持续稳定发展”理念的支撑下,城市水环境综合整治及生态系统修复工作,已成为相关政府必须面临的核心问题。在完善相应的城市污水综合治理和生态环境修复重建技术措施和法规政策文件保障体系的基础上,要形成“技术支撑-机制保障-系统管理”为一体的城市水环境综合整治及生态系统修复制度措施和管理模式,促进城市水环境质量和生态系统性能持续改善,创建“人水和谐”的绿色环境城市空间氛围。
参考文献
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“没有修复以前,湖水就是一锅‘浑汤’,没有多少游客。”负责创业公园修复工作的广州市太和水生态科技有限公司(以下简称“太和水”)总经理吴劲华说,太和水运用“食藻虫引导的水下生态修复”技术,通过采用“食藻虫+沉水植物+水生动物”为主体的纯生态解决方案,构建了以“水森林+水生动物+微生物”为形式的、结构完整、功能完善的水生态系统,使得湖水自净能力得到大幅提升,“几个月时间就让水体变清,生态得到修复,今年2月樱花盛开的季节,这里游人如织。平日里,附近群众经常过来散步,修复后的创业公园俨然成为一个新的旅游景点。”
利用食藻虫构建稳定生态系统
水是生命之源,水同时也是有生命的个体。“自然界中的水,不是单纯的H2O,它是与其他水生植物、水生动物和其他访客(昆虫、鸟类)以及我们不易察觉的水生浮游植物、浮游动物和看不见的微生物等共同组成的‘生命体’。”当水体中藻类或者其他污染物过多,剥夺了其他物种的生存权,失去生态平衡的水体就会失去生机,进而导致发黑发臭。
“我们研发的这套水生态生物修复技术,主要通过四个方面的技术措施――控源减污、基础生境改善、生态修复和重建、优化群落结构,在改善城市水体水质的同时营建清水景观。”吴劲华表示,该技术利用食藻虫、沉水植物等生物的生命活动,对水中污染物进行转移、转化及降解,从而使水体得到净化,创造适宜多种生物生息繁衍的环境,重建并恢复水生生态系统。
“食藻虫技术是这套修复系统的一个核心。”吴劲华介绍,食藻虫是一种经驯化改良的可控蓝藻的大型枝角浮游动物。“这种物质取自自然界,不存在外来物质入侵风险。而且经过人工驯化,净化能力比原生态的要提高很多。”食藻虫可以吞食数十倍于自身体积的藻类和有机颗粒,能够迅速提高水体透明度,为沉水植物的生长创造条件,而且食藻虫携带大量的有益微生物,可显著提高沉水植物在种植初期的成活率,促进沉水植物群落的构建。食藻虫本身还是鱼类最好的天然饵料,其把水体中的藻类、有机颗粒等转化为动物蛋白,同时又被鱼、虾等摄食,可以快速形成良性生态链,促进修复系统的稳定。
“修复之初,我们一般会在水体中洒入食藻虫,对污染物进行削减。”吴劲华表示,采用食藻虫技术,根据具体情况,可以大大减少水体治理时的清淤工程量,甚至无需进行清淤的环节。
投放食藻虫之外,另一个重要的工作就是构建水中的生态系统。“我们种植的水生植物,都是经过我们公司培育改良的耐寒型、耐污型、耐盐型、耐温型、四季常绿型等沉水植物种类,适用于我国各种水体和气候。”太和水工程师李景煜提到,水中植物种类多样化,“这些水草不开花、不结籽,四季常绿,水下生存能力极强。不同的季节水草的优势种群也不尽相同,但都能发挥沉水治污植物的光合作用,其产氧能力是陆生植物的5~14倍,高效吸收、转化氮磷等水中污染物。”
李景煜还告诉记者,生态链的构建过程中,对鱼虾螺贝的投入也很有讲究,“尤其是鱼类,以景观鱼和肉食性鱼类为主。景观鱼是为了提高景观功能,肉食性鱼类则是控制野杂鱼,防止其危害水草,让生态系统保持在一个比较稳定的状态。未来湖水进一步改善后,还可以进行生态养殖。”
“这套技术是纯生态技术,不使用化学药剂,无二次污染。”吴劲华提到:“更加难得的是,该技术具有工程造价相对较低、不需耗能或低耗能、运行成本低廉等优点。”黄埔区水务局相关负责人表示,采用该项技术,施工期短,施工过程影响小,特别是后续维护简单,大大节约了成本,且治理成效稳定,具有比较好的推广价值。
水清岸绿环境大变样
荔湾湖,地处广州荔湾老城区,由于水体交换不够,周边食肆林立,水体一度恶化。“虽然有珠江西航道补水,但是西航道水质不佳,位于黄沙附近监测点的珠江水质为劣V类。”业内人士表示:“珠江水引入荔湾湖后,不用一个星期肯定发黑变臭,因为湖泊水是静止的,加上自然沉降的污染,水质更差。”
不过,自去年以来,不少市民惊喜的发现,湖水不像原来那样浑浊,而且完全不会闻到腥臭味。湖水在阳光下波光粼粼,能见度很高;低头就能看到水底长着形态各异的水草,仔细观察还会发现有小鱼、大鱼在水草间游来游去。正在湖边休息的陈伯还告诉记者:“以前湖水太臭大家都不愿意来,现在水变清了,连蚊子都少了,来公园锻炼心情都靓了,人气比以前旺多了。”
在广州市黄埔区坑田村,村中两口鱼塘水体清澈,一眼就可以看到底,水中长满绿色的水草,小鱼、福寿螺等零星散布期间,老人在鱼塘边锻炼,小孩子则欢快的嬉戏。“以前各家各户的污水都排到塘里,塘水又黑又臭,蚊蝇滋生,大家都绕着走,去年搞这个工程后,水也清了,环境好了,真是民生工程啊!”在鱼塘边锻炼的大妈说,鱼塘水体修复工程见效明显。
“截污之后,通过投放食藻虫,加上沉水植物的种植,鱼虾螺贝、浮游生物等的合理搭配,构建起一个完善的生态链,水质在两到三个月内就能够出现明显的改善。”吴劲华表示,食藻虫修复时间快,而且效果稳定,“修复好的水体,水体透明度能够常年保持在1.5米或以上,水质主要富营养指标(氨氮,总磷,总氮等)达到或优于地表三类水及景观A类水标准,水底植物覆盖率达60%或以上,四季常绿,终年无需换水,无需采用机械设备,不耗电,不需要水域以外的占地,关键是恢复了水体自净能力。”
广州海珠国家湿地公园一期、广州晓港公园、佛山梁园、南宁清秀山公园、上海闻道园、成都塔子山公园、昆明西华公园等,基本都是属于封闭或半封闭水系,水体处于五类或劣五类,通过采用太和水生态修复技术后,大大改善了水生态环境,水中主要污染物都得到大幅度削减,修复后水体清澈见底,并且至今都运行了一年以上,效果稳定。
万科成都五龙山公园景观湖、花样年・桂林麓湖国际社区、恒大启东上海威尼斯水城展示区等商业景观水项目,通过太和水进行水生态修复,让原先富营养化的水体得到明显改善,构建了层次丰富的水下景观,创建了清新健康的环境,为社区居民提供了亲水、戏水的平台。此外,上海段浦河、湖南长沙圭塘河、广西来宾市桂中水城市政渠等,开展修复之后,水清岸绿,原先的臭河涌变成了城市新景观,百姓赞不绝口。
低成本投入高效益回报
“修复成本主要看工程的难度,如果是工程简单的,一平方大约是150元左右,如果是污染程度较高,需要复杂的辅助设施的,根据实际情况价格会高一些。”吴劲华表示,技术的经济优势表现在维护成本低,“水生态构建后,依靠系统自身形成的净化体系,即可实现净化水质、提升景观的目标,偶尔打捞垃圾、对生态种群做些优化,基本没有其他的维护成本。”
构建水体生态净化系统,使得水体水质长远性保持良好状态,并且终年不需换水或人工特意调水,夏季通过雨水补给,冬季只需向湖体中添加日常绿化消耗、蒸发流失水量相等的灰水,即可全年实现景观水体的整体水位保持,而无需进行自来水换水,大量节约人工湖的补水成本。
完善的生态系统还能够实现正常的物质循环和能量流动功能,水中富营养物质经食物链转化后可产生生物资源,如各类有机鱼、虾、螺、贝动物蛋白和水草等植物蛋白等,通^适当捕捞可获得一定量的经济产出。
“如今,环境成为稀缺资源,水生态修复带来的间接经济效益更加可观”。吴劲华提到,构建水生态系统,提高水系景观,改善区域综合环境质量,使得周围氛围焕然一新,有利于吸引更多的发展商与投资者,促进项目水体周边商业繁荣及经济发展。