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中图分类号:X703 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20160230068
1 研究背景及概况
养殖业导致的水体污染问题在生态环保日益重视的今天,越来越受到关注。随着桐乡市养殖业规模的日益扩大,这一问题更加突出,特别是生猪养殖尤为明显。近年来,随着“三改一拆”和“五水共治”工作的深入推进,养殖业污染治理虽然取得了一定成效,但是截至2015年底,桐乡市生猪存栏量4.9万头,环境污染问题还是相当突出。
为解决备受广大人民群众关注的养殖业(畜禽、水产)水体污染问题,最大程度节约养殖场治理成本,走出一条生态养殖可持续发展之路,在做了大量前期调查摸底的基础上,结合本市的实际情况,确定了研究的主要内容,新建废水生态化治理技术示范点。主要研究了利用沉淀池、厌氧塘及稳定塘等系统通过稻草、微生物及水生植物的联合作用治理废水,彻底解决了养殖业普遍存在的养殖废水污染问题,最终实现了养殖业废水达标排放。
2 实施方案
2.1 技术原理
养殖废水经过初步发酵沉淀后,加入聚合氧化铝进行2次吸附沉淀,然后利用稻草及其携带的兼氧性微生物消纳和降解养殖废水的有机污染物,最后通过生态湿地中水生植物(狐尾藻等)进一步吸收水体中多余的氮磷。
2.2 实施方案
桐乡市同福双丰畜牧生态养殖专业合作社位于凤鸣街道新农村,占地面积4.53hm2,建有猪舍24幢,常年存栏5000头。根据桐乡市同福双丰畜牧生态养殖专业合作社废弃物排放情况和预期的排放标准,构建了一套“聚合氯化铝吸附沉淀+基质消纳+人工湿地”的标准化生态处理模式,处理系统总占地面积为3500m2,主要由沼液沉淀池、稻草基质消纳池和水生植物湿地3部分组成,具体空间布局见图1。(1~6为水样检测采样点)
2.2.1 沼液沉淀池
沼液沉淀池120m2,池深5m,分为3级,总容积600m3,为钢筋混凝土结构。其主要目的是将发酵后的沼液中的悬浮固体有机物进行初步沉淀,显著降低沼液中的COD、氨氮及总磷浓度,以减轻稻草基质池处理废水的压力。
2.2.2 稻草基质消纳池
稻草基质消纳池1600m2,池深2m,分为8级,为土塘建构。该系统主要利用稻草作为媒介附着微生物,促进其生长繁殖,再在兼氧微生物的作用下降解有机物质,促进营养盐转化,为污水处理系统的关键设施。
2.2.3 水生植物湿地
水生植物湿地1780m2,池深2m,分为3级,同样为土塘结构,主要种植以狐尾藻为主的水生植物,其原理是利用水生植物吸收养殖废水中多余的氮磷等营养物质。
2.3 桐乡市水湘水产养殖有限公司示范点
2.3.1 技术原理
养殖废水经过初步发酵沉淀后,在曝气池中利用曝气加速养殖废水中多余有机物的降解,最后通过生态湿地中水生植物(狐尾藻等)进一步吸收水体中多余的氮磷。
2.3.2 实施方案
桐乡市水湘水产养殖有限公司位于洲泉镇马鸣村,占地面积4hm2,拥有温室大棚面积10000m2。根据桐乡市水湘水产养殖有限公司温室大棚养殖废水排放情况,构建了一套“沉淀+曝气+人工湿地”的标准化生态处理模式,总占地面积1630m2,主要由沉淀池、曝气池和水生植物湿地3部分组成,具体空间布局见图2。(1~4为水样检测采样点)
图2 桐乡市水湘水产养殖有限公司试验示意图
2.3.2.1 沉淀池
沉淀池30m2,池深3m,建成3格式,第1、第2、第3格比例分别为2:1:1,总容积84m3,为钢筋混凝土结构。其主要目的是将温室大棚内排放的养殖废水进行初步沉淀,去除养殖废水中的悬浮性有机物,降低COD、氨氮及总磷浓度。
2.3.2.2 曝气池
曝气池400m2,水深1.5m,为土塘建构,配备盘式底增氧设施。其主要目的是增加水体中的氧气含量,以加强生物氧化降解反应能力,加速有机污染物的降解。
2.3.2.3 水生植物湿地
水生植物湿地1200m2,水深1.5m,同样为土塘结构,分为2级,第1级种植莲藕,第2级种植狐尾藻,其原理同样是利用水生植物吸收养殖废水中多余的氮磷等营养物质。
3 生态治理系统的管理
3.1 基质消纳
池中第1次稻草添加量为25kg/m2,然后即可放水运行,待运行3个月以后再根据稻草腐解情况陆续添加。
3.2 系统正常
运行期间,要确保养殖废水在治理池中的滞留时间不少于5d。
3.3 水生植物
湿地中的水生植物完全郁闭后方能体现处理效果,同时为保证湿地的处理效果,狐尾藻必须定期进行收割,已促进其生长。
3.4 在水生植
物湿地中选择狐尾藻作为主养品种,其不仅具有超强的净化水质能力,而且还具有生长速度快、营养价值高等特点,是一种优良的草鱼、生猪青饲料,具有较高的经济价值。
4 水质检测结果
本项目采用定期采样的方式对不同治理塘内水质情况进行监测(详见表1、表2),从数据显示桐乡市同福双丰畜牧生态养殖专业合作社的养殖废水在通过生态化治理后,其COD(锰法)、氨氮、总磷浓度分别从348.6mg/L、619.4mg/L、50.42mg/L下降到6.61mg/L、3.56mg/L、2.96mg/L,处理率分别达到98.1%、99.4%和94.1%,最终入网水质远远高于入网标准。而桐乡市水湘水产养殖有限公司的养殖废水在通过生态化治理后,其COD(锰法)、氨氮、总磷浓度分别从70.57mg/L、190.30mg/L、17.94mg/L下降到5.73mg/L、0.17mg/L、0.17mg/L,处理率分别达到91.9%、99.9%和99.1%,最终处理的水质达到Ⅲ类水标准,并且由于温室大棚养殖平均每天的废水排放量较少,养殖废水基本在进入最后一个稳定塘后不再外排,真正实现了养殖废水零排放。截止目前,全市已经有50%以上规模化生猪及温室大棚养殖场已采用养殖废水生态化治理技术。
5 研究取得成果及效益
5.1 本研究项
目通过对2个示范点养殖废水的生态化治理试验,最终成功探索出“聚合氯化铝吸附沉淀+基质消纳+人工湿地”和“沉淀池+曝气池+人工湿地”两套标准化生态治理模式(详见表3),不仅使环境治理与养殖业有机结合,在实现养殖废水达标排放和改善生态环境的同时,还可显著降低养殖企业的治污成本,具有一次性投资少、操作便捷、运行成本低、可复制性强、推广价值高等特点。此外,标准化生态治理模式的建立,标志着养殖业发展进入了一个全新的时代,为桐乡市乃至全省、全国今后规模养殖场(畜禽、水产)可持续健康发展照亮了前进的道路,具有重要的理论价值和现实意义。
5.2 生态化治
理模式在处理效果不亚于工业化生物反应器处理模式的同时,还具备投资小,运行维护费用低的特点。以桐乡市双丰为例,采用工业化污水处理设施需要一次性投资约200万元,而采用生态化治理模式的话,一次性投资小于30万元,投资比列仅为工业化污水处理模式的15%。另外,采用工业化污水处理养殖废水的日常运行费用高达13元/t,而采用生态化处理废水基本无需费用,通过比较计算,采用生态化治理模式后,每年可减少废水处理费用约40万元,经济效益显著。养殖业(畜禽、水产)废水生态化治理新模式的应用,不仅有效降低了养殖废水治理费用,还明显提升了规模养殖场产品的市场竞争力。
5.3 为达到更好的治理效果
本项目在实施前通过干湿分离(畜禽)或沉淀(水产),将废水中绝大分部有机固态物质分离出来,再通过添加聚合氯化铝进一步吸附沼液中的悬浮物,不仅大大降低了养殖废水中的COD、氨氮和总磷浓度,同时还明显提升了生态化治理污水的效果,而干湿分离或沉淀出来的有机废弃物还能与猪粪一起制作成高效有机肥。在水生植物湿地中选择狐尾藻作为主养品种,其不仅具有超强的净化水质能力,而且还具有生长速度快、营养价值高等特点,是一种优良的草鱼、生猪青饲料,具有较高的经济价值。
5.4 该生态化治理技术
利用稻草秸秆的多孔性,显著增加了养殖废水水体中的比表面积,从而促进了微生物的生长繁殖,最后通过微生物的代谢作用,将养殖废水中的营养物质进行分解和再吸收。稻草秸秆作为基质不仅起到了介质的作用,还为微生物的生长提供营养元素。该技术的推广应用,不仅解决了我市多年来秸秆处理的难题,而且实现了秸秆资源循环再利用。如果该模式能在全市全面推广,预计每年可循环再利用稻草秸秆3600t,可消纳400hm2水稻秸秆,并可增加水稻种植户收入180万元(秸秆以0.5元/kg计算)。
5.5 规模化
英文名称:Acta Hydrobiologica Sinica
主管单位:中国科学院
主办单位:中国科学院水生生物研究所;中国海洋湖沼学会
出版周期:双月刊
出版地址:湖北省武汉市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1000-3207
国内刊号:42-1230/Q
邮发代号:82-329
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1955
期刊收录:
CA 化学文摘(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉:
中科双效期刊
联系方式
期刊简介
1.1小东溪位于城镇东缘,河长2.5km,宽1.2~1.5m,因溪小源短,自然径流少,排污接纳多,水体污染严重,水体黑臭,水质为劣Ⅴ类,列为永康市黑臭河名单。小东溪的污染源以工业废水和生活污染为主,长期以来,由于工业商业污水随意排放,居民生活污水纳管率低,以及城镇地表径流污染等污水长年累月排放,小东溪污染十分严重。
1.2水满溪位于城镇西缘,河长3.5km,宽1.5~3.5m,水质为劣Ⅴ类,水满溪的污染源以农业面源污染和生活污水为主。
1.3镇中溪起自井甲塘,汇入小东溪,溪长0.8km,宽1.0~2.5m,是一条排洪河道。唐先镇区的排水和截污设施不完善,没有排水管道,水沿沟渠顺流或排入污水管道雨污混排,由于沟渠断面偏小,淤积严重甚至堵塞,排水不通畅,遇暴雨时易见内涝。镇区现有的污水管网设计标准低,实际截污覆盖率不到60%。一方面,雨污不分,雨水污水都入污水管道混排;一方面,污水管道损漏、堵塞严重,污水返流到地表,直排污水和返漏污水流入河道是水体污染重要原因。
1.4池塘城镇26个池塘具有浣洗、蓄水、排水、灌溉、消防等功能,面积大的有2400m2,小的只有55m2,总面积达2.1万m2,总容积超过3万m3。但是只有少数几个池塘可以供浣洗之用,其它池塘水质恶化,基本丧失使用功能,塘内固体杂物和垃圾堆积多,淤泥淤积厚,水体富营养化,有的发黑发臭,有的藻华爆发,有的漂浮黑色悬浮物。唐先镇区呈中间高两边低地形,边缘的水满溪和小东溪是镇区排水的天然通道,但是径流量少地形低,不能依靠自流给镇区池塘提供水源,池塘水源闭塞,只靠雨水补给,水体流动性极差。
2治理措施
唐先镇将城镇水环境治理列入“五水共治”工作目标,委托技术单位制定了《唐先镇污水专项规划2014—2016年》、《唐先城镇排水专项规划》、《唐先城镇水系连通试点工程规划》,并根据城镇水系水污染现状调查和污染成因分析,编制了唐先城镇水环境治理方案,计划4a(2013—2016年)完成。
2.1河道治理
2.1.1河道清污清理河道污泥。小东溪有3处共85m长的河段石油类污泥淤积严重,色泽浓黑气味熏臭,经过的水流无不变黑,必须彻底清除。用人工作业方式清理污泥共70m3,清理出的污泥运送到市垃圾填埋场处理,以杜绝有害污泥污染环境。
2.1.2治理企业排污实施企业排污整治。调查企业排污口,规范企业排放,督促企业完善废水处理设备,整治了16个排污口,停产限期整改7家,关停3家。企业排污是小东溪的主要污染源,通过排污口整治,企业废水处理率大为提升,污水偷排行为得到约束。
2.1.3畜禽养殖整治实施畜禽业专项整治。实行“禁养区全面退出、限养区只减不增、宜养区生态养殖”,城镇区域列入禁养区,共关停规模以上养殖场16家、小养殖场41家,基本消除了畜禽养殖污染。
2.1.4河道综合整治实施小东溪和水满溪河道综合整治工程,进行河道疏浚、护岸加固、护岸绿化、建生态廊道,小东溪的河道加宽到5.0m,水满溪河道加宽到7.5m。应用生态工程新技术,恢复和强化河道生态功能,明显改善水质,适应城乡现代化建设和提高居民生活质量的需要,实现“水清、流畅、岸绿、景美”的河道整治目标。
2.1.5河道保洁建立河道长效保洁制度,对河道垃圾进行集中整治,成立河道保洁队伍,河道保洁日常化,保持河道整洁。
2.2池塘治理
2.2.1生态清淤池塘的淤泥中富含污染物、营养物,其向水体释放造成的二次污染是水体富营养化、水质变差、水藻爆发、黑色悬浮物产生的主要原因之一。实施清淤是最有效最直接清除水体污染物、营养物的措施。唐先镇实施城镇池塘清淤工程,使用水力冲挖方式清淤,带浮筒的高压水枪和吸泥泵作业把泥水输送到专设的淤泥堆放场。共清淤池塘水面2.1万m2,清淤量1.4万m3。清淤要处理好淤泥污泥输送和处置问题,避免直排河道造成二次污染。这次清淤专门设置5个堆料场,淤泥通过皮管输送到堆料场沉淀固化,堆成熟料后,给有机肥加工厂做原料,或者供农田使用,较好地解决了淤泥处置问题。
2.2.2水系连通环境调水环境调水是因水污染控制和水环境治理的需要发展起来的,其目的在于改善水体水质,提高水资源的利用价值和水环境的承载能力,其应用对象主要是纳污负荷高、水动力不足、环境容量低的城市河湖和水网[2]。唐先城镇水系特别是池塘水源枯竭,水交换缓慢,污染物易于留滞沉积,而排入水体的污染物远超水体的自净能力,呈封闭型水体污染形态,形成严重的水污染。唐先境内的大桥水库库容较大,水质优良,距离唐先城镇只有2.7km,从大桥水库调水,工程造价不高,可以自流到达,运行费用低,容易实施。大桥水库引水工程包括葡萄园区滴灌工程和城镇引水工程2部分,使用同一条主干管,管材为PE压力管,主干管管径DN450~315,管道全长2950m,工作压力为0.8MPa。城镇引水干管从主干管2+386m处分出,使用DN200PE压力管,长320m。引水干管到达城镇北口后,分3条管径为DN160的支管分别输水到马混塘、井甲塘和油山塘,水流自北而南分3条水路流通所有池塘,各个池塘都设有进水口和出水口,有的经上塘下塘间沟渠连通,有的经涵管与镇中溪连通,水流通畅。引水从首塘起依次流入下游池塘,后流入小东溪、水满溪。引水干管和支管都安装有节制闸,可以控制引水流量。引水工程示意见图2。引水工程要考虑生态引水需求量和水资源合理利用的平衡关系,不能超额引水而使水资源合理利用失衡。唐先镇制定了《大桥水库滴灌引水工程运行管理办法》,对大桥水库设定水量分配预案。大桥水库正常库容200万m3,可控来水量为360万m3/a,分配滴灌引水工程供水量为75万m3/a,占水库水量的21%,其中200hm2(3000亩)葡萄种植区供水25万m3/a,城镇引水供水50万m3/a,对以灌溉为主的水库来说是适度的。经实际流量测算,唐先城镇引水流量4080m3/d,设计引水总量控制在50万m3/a以内,即引水天数控制在122d/a以内,除去丰水期和葡萄园灌溉时城镇不引水,其可引水天数在合理有效的范围内,基本满足少水期对城镇池塘和河流的补水需求。引水工程有专职人员管理,可以保证引水的有序调度和工程管理维护,引水周期应当考虑连续引水流量以满足水体置换率,少水期不可长时间停引。城镇引水工程的引水量,能促使城镇水系水循环1a达14~16次,基本保证水体水质得到有效提高。
2.2.3截污纳管治污是保证实现水质可持续改善的根本条件,首要的是提高截污纳管率,对污水进行集中处理。由实践经验得知经一般处理的废水需10倍以上清水稀释,未经处理的废水需25倍以上清水方能稀释自净[3]。为了提升污水处理水平,唐先镇对城镇区污水管道进行系统改造,出台新的《唐先镇污水专项规划2014—2016年》,以提高城镇公共污水功能和改善城镇水环境为目标,构建高效的城镇排水系统,实行最严格的雨污分流制,达到雨水及时排除、污水有效治理的目的。污水管道的建设均按远期规模一次性规划,分期实施,与规划道路建设同步进行。在建设主要骨干道路时,应同时敷设雨水、污水管道,避免道路的重复开挖和雨水污水混接现象。在新建居住区也应同步建设雨水、污水收集系统,并与城镇污水管网相适应。根据预测,唐先城镇区近期生活污水量2568m3/d,近期工业污水量510m3/d。污水排水管道都为重力流管道,管径d≥600mm的,采用钢筋混凝土管,管径d<600mm的,采用高密度聚乙烯塑料管(hdpe),DN800~300规格的污水管网总长度为25751m。
2.2.4水面保洁唐先镇实施严格的城镇卫生保洁和稽查制度,加强专业保洁队伍建设,建立长效保洁机制,保持城镇地面清洁,将城镇地面径流污染控制在最低限度。把河道保洁机制引入城镇水面,聘用1名专职保洁员实行城镇水面日常保洁,巡捡水面垃圾杂物不少于1次/d,保持水面清洁。
2.2.5生态修复生物净化是水体自然净化的重要形式,在水体内存在着种类繁多的水生生物,微生物能把有机物分解为无机物,被水生植物如水草、藻类等吸收,水生植物又被鱼类吞食,这一系列的水生生物链,使污染物浓度降低,起到了净化水体的作用[4]。唐先镇在实践中运用了多种生态修复措施。(1)建设生态护岸。在以往的护岸整治中,忽视了生态功能结构,出现了如浆砌块石、浆砌条石等硬质护岸形式,隔绝了岸上植物、土壤、地下水与水体的生物交换和循环,使水生生物的生存环境变差,还使一些水生动物失去了生存和避难空间,不利于生物净化。唐先镇在河道和池塘治理中,新建和修复护岸用生态砌块砌筑,变刚性结构为柔性结构,尽量建设多孔性和自然性的生态护岸。对有条件实施的岸堤进行植树绿化。(2)营造生态浮岛。在池塘中种植水生植物抑制富营养化,种植品种有莲藕、睡莲、菖蒲、水浮莲等,用干毛竹做植物固定围拦,生态浮岛临塘岸设置,便于管理,要控制植物不要溢出围栏,特别是水浮莲,要定期打捞梳密,促进水体营养物质转移。(3)养鱼洁水。在26个池塘放鱼苗8万尾,有鲢、鳙、草、青鱼等滤食性、草食性鱼种,这些鱼类主要摄食浮游生物、藻类和水草,能够净化水体,维护水域生态平衡。
3治理效果
唐先小城镇水环境治理工作实施以来,除了截污纳管工程还在施工中外,各项工程进展顺利,已经取得显著效果,水环境明显得到改善。(1)水质得到根本改善,消除了黑臭塘、黑臭河,池塘水质清澈,据永康市水质监测点水质报告,2014年4—9月小东溪为Ⅳ类水,达到了市阶段性考核目标。水生态逐渐恢复,池塘蓝藻爆发现象彻底消失,鱼类生长正常。(2)水域功能恢复,水系水流通畅、容水量增加,蓄得了水排得了水。(3)水环境改善使水域成为景观环境,成为居民亲水、休闲的场所。
4结语
【关键词】环保;湿地;赵王河流域
1 赵王河区域概况
赵王河是徒骇河的主要支流之一,位于金堤以北,聊城地区中南部,呈南北向,控制阳谷县东部和聊城市南部地区。小运河改入赵王河后,流域面积增至692.5平方公里,其中赵王河382.5平方公里,小运河310平方公里。赵王河是阳谷县中部和东昌府区境南部的主要排水河道,起源于阳谷县的赵升白村,于孟屯东穿过京杭运河,在朱老庄乡四甲李村东入境,北流至四河头入徒骇河,全长51公里,流域面积692.5平方公里,其中东昌府区内长13.6公里,流域面积373.8平方公里。流域涉及阳谷、聊城的18个乡镇,571个自然村,耕地69.27万亩。赵王河流域内主要种植小麦、玉米、棉花等作物。在工业园区污水处理厂以西6公里处,赵王河东岸为规划厂址,目前主要为丘陵、废弃砖窑,有少量鱼塘,便于从赵王河取水,处理水排入取水点下游约1公里处。
2 凤凰工业园区废水排放情况
根据《聊城经济技术开发区凤凰工业园区域规划环境影响评价实施方案》,园区内已经形成机械加工、纺织、食品加工等主导产业,到2006年共有注册企业118家,以机械加工为主,园区内现有重污染企业少。主要废水排放企业为山东中奥毯业集团公司、鑫鹏源金属制造有限公司和三叶食品有限公司,废水量为1500-2000m3/d。其他企业生产用水多为冷却水,废水成分简单,浓度较低,可循环利用,外排量少。
区内现状生活污水主要由村民生活、学校及企业生活污水组成,企业人口15300余人,19个自然村人口数8500余人,总人口23800余人。到2020年,人口将增加到3.2万人,按用水量130升/人.天、产物系数0.8计,2020年生活污水排放量约为5100 m3/d。
3 凤凰工业园污水排放规划
根据《聊城市经济开发区凤凰工业园控制性详细规划》及《聊城市东昌府区凤凰工业园污水处理厂及配套管网工程可行性研究报告》,区内建设分流制排水系统,沿区内主要交通道路修建污水干管;建设规模为10000m3/d的一级强化污水处理厂,出水通过压力管道排至赵王河边的赵王河流域污水生态湿地综合治理工程与河水混合后经生态湿地处理,出水排至赵王河。
4 建设生态湿地的作用
在赵王河建设生态湿地具有重要的作用:
1)湿地是自然环境的重要组成部分,并以其独特的生态功能对自然环境产生积极的影响。湿地蓄水能力强,能拦蓄洪水,有防洪抗灾作用。如四川若尔盖高原湿地可储水2×109m3。鄱阳湖枯水期的湖泊面积为500km2,而丰水期湖泊面积可达1600km2。
2)湿地还可提供水源和补充地下水,也可以是河源的一部分。如长江、黄河的发源地就是沼泽地。此外,湿地对调节气候,过滤污物净化水质,防止水土侵蚀,保持生态平衡等方面也有着不可估量的作用。
5 建议
从徒骇河流域及凤凰工业园经济开发区环境保护、山东生态省建设、对流域及城区环境的影响及对经济的影响等方面考虑,现着手进行徒骇河支流赵王河流域污水生态湿地综合治理工程的建设是非常必要的。
1)目前,赵王河流域水量统计资料及水质监测资料都很缺乏,为保证下阶段工作的顺利进行,建议有关部门对主要河道的水文、水质、水量进行长期监测。
水资源论证工作是依据江河流域或者区域综合规划以及水资源专项规划,对新建、改建、扩建的建设项目的取水、用水、退水的合理性以及对水环境和他人合法权益的影响进行综合分析论证,其本质是寻求人的活动与自然水系统耦合的平衡点,实现自然水循环与社会水循环的良性发展。水生态文明建设的首要任务是深入实施最严格的水资源管理制度,以水资源配置、节约和保护为重点,强化用水总量和用水效率红线管理,促进水资源可持续利用。水资源论证作为水资源管理的重要组成,对落实最严格水资源管理制度、推进水生态文明建设具有十分重要的意义。
1.1加强水资源论证,有利于水资源开发利用与管理的源头控制水资源论证工作涉及水资源利用、配置、节约和保护,是贯穿用水总量、用水效率、水功能区限制纳污“三条红线”指标的基础性、前置性工作。规划水资源论证是在国民经济社会发展的规划环节,从宏观布局上对水资源开发利用进行总体控制,预防把关规划实施中出现的水资源问题。建设项目水资源论证是在具体项目建设决策方面,从微观层面落实水资源管理“三条红线”指标要求,预防把关建设项目上马后对区域水资源可持续利用以及其他取用水户的不利影响。水资源论证关口直接关系着后续的水资源开发、利用、节约和保护工作,充分体现了水资源管理以预防为主的指导思想,是水资源管理中十分重要的前置环节。
1.2加强水资源论证,有利于保障水生态文明安全随着经济社会的不断发展,水资源的不断利用和重新分配,必将改变现状水资源情势,进而产生不同的影响。因此,面对今后生态文明社会的建设和发展,在水资源有限和已经紧缺的情况下,如何实现水资源可持续利用、水生态文明安全发展就成为了重中之重。水资源论证工作,以国家产业政策和水资源管理政策法规、规划等为依据,检验规划及建设项目是否符合流域区域取用水总量控制的要求,是否符合节约用水的要求,以及是否符合水功能区的管理要求;并从水资源可持续利用方面出发,充分保障规划及建设项目的合理需水,分析对其他相关用水户及生态环境的不利影响。保证了建设项目取水和规划布局与当地水资源禀赋条件、水资源管理要求相适应,改变了以往我国被动的“先浪费,后节约;先污染,后治理”的水资源管理模式,合理调整了区域产业结构,推动了经济布局优化调整,促进了经济与水资源利用的协调发展,保障水资源可持续利用目的,保障了水生态文明安全建设。
2对水资源论证工作的新思考
水资源论证工作从源头上加强了水资源开发利用的需求管理,提升了取水许可审批的科学化、规范化水平,促进了水资源高效利用和有效保护。《水利部关于加快推进水生态文明建设工作的意见(水资源〔2013〕1号)》中要求把落实最严格水资源管理制度作为水生态文明建设的核心,全面落实水资源论证、取水许可和水资源有偿使用等管理制度,面对新形势,水资源论证工作还存在以下不足:(1)水资源论证从业人员知识面相对狭窄,技术基础不扎实,论证报告编写质量有待提高。在水资源优化配置新态势的要求下,水资源论证报告书的编写规范也愈加严格。水资源论证涉及水文水资源、水利工程、水环境和生态、管理及取用水工艺等多专业,目前从业人员专业相对单一,对相对复杂的取用水工艺分析不够深入,造成项目取用水分析不够科学合理,水资源论证成果不准确。(2)水资源论证法规体系不完善,标准规范不健全。面对水生态文明建设新形势,规划水资源论证管理制度相对落后,论证范围、管理环节和管理内容尚处于探索阶段;现有建设项目水资源论证制度的设计不够严密;论证报告书编写收费标准不明确,缺乏统一的收费标准和各级水资源论证工作的指导价格,竞相压价会导致论证工作无法保证成果质量和论证工作所应持的公正立场。(3)水资源论证后评估与后续管理相对薄弱。水资源论证后评估作为一项全新的工作,对于水资源论证成果的实效发挥以及建设项目的取用水约束,具有重大的现实意义。目前的水资源后评估和后续管理工作才刚刚起步,工作基础相对薄弱,尚未发挥应有的作用。
3着力改进水资源论证工作,切实服务水生态文明建设
水资源论证的目的是促进水资源优化配置和可持续利用,面对新形势、新要求,针对当前水资源论证工作存在的主要问题,可以考虑从以下几个方面着力改进。(1)加强水资源论证从业人员的管理和培训。规范管理水资源论证从业人员,提高从业人员的业务技能及综合素质。加强建设项目水资源论证上岗培训,对建设项目水资源论证制度和专业知识进行系统的培训学习,全面掌握论证制度的精髓,领会技术路线和基本要求,提高从业人员的素质和决策能力,从而提高报告书编制质量,促进水资源论证总体工作健康发展。(2)强化水资源论证制度建设,完善立法。水资源论证制度对于优化配置水资源,促进经济社会与环境资源协调发展,促进水生态文明建设具有重要的推动作用。《中华人民共和国水法》《取水许可和水资源费征收管理条例》《建设项目水资源论证管理办法》等法律法规虽然规定了水资源论证制度,但较为原则,可操作性不强。因此需加紧完善水资源论证制度,加强立法,制定有关水资源论证制度的专门的行政法规,并以此为统领,完善水资源论证制度立法体系,从而彻底扫清制约水资源论证制度发展的障碍,为进一步促进水资源论证制度功能的发挥奠定良好的基础。(3)切实加强水资源论证后评估与后续管理工作。水资源论证作为水资源管理的初始环节,要想取得实效,将论证成果切实落实,还需要扎实、长效的后续管理保障。要加强对在建设项目水资源论证结果落实情况的监督检查,结合取水许可审批、竣工验收和取水许可监督管理等工作,对论证报告书提出的各项措施落实情况、论证报告书质量进行检查评估。通过后评估,强化企业水资源节约与保护意识;全面落实水资源论证制度,查找水资源论证报告书编制、审查、审批及取水许可审批、发证和监督管理中存在的问题,切实加强水资源论证及取水许可监督管理,完善水资源论证审查制度与实践的统一。
4结语
关键词:农村 黑臭河道 整治 分析
中图分类号:TV85文献标识码: A 文章编号:
近年来,随着农村经济社会的迅速发展,大量工业、生活污水被排放入河,各类垃圾被随意倾倒入河,河道水体黑臭和富营养化现象普遍,然而民众对周边水环境则提出了更高的要求,区域经济社会可持续发展也离不开美好的水环境提供支撑保障,农村河道黑臭己经成为影响农村形象和农村民众生活质量而亟待解决的问题。因此,对农村黑臭河道的整治工作就显得极其的迫切和重要。
1、黑臭河道形成原因
当河道所接纳的污染负荷远远超过自身净化能力后,就会引起河道黑臭。在农村,造成河道黑臭的原因有多方面,既有水情变化的原因,又有社会生产生活方式改变的原因,也有农村在城镇化进程中建设管理等诸多原因,还有村民居民素质等原因。
1.1 各类污染源
大量外源性污染物的进入是河道黑臭的主要原因。工业废水、生活污水和垃圾、畜禽粪便、农田化肥及各种重金属等都会引起水体黑臭。大量未经处理的污水直接排入河道,使河水溶解氧几乎为零,导致河道出现黑臭现象。
1.2 水动力不足
农村的农业、企业用地、房屋、公路建设的填河和占用河道,有些将过河桥梁改为箱涵,有的甚至将埋设口径很小的涵管作过水断面,部分河道甚至被填堵或被截断形成断头浜,造成大部分河道水体流动缓慢或者几乎不流动,使得水体自净能力大为减弱,水体不流动造成水中的含氧量减少,逐渐变成了死水经过日积月累产生淤积黑臭现象。
1.3 上游水源条件差
污染程度越来越严重的上游来水加剧了河道的黑臭程度,受污染的河道无法通过引用清水来进行恢复。;另一方面,已经治理好的河道可能会再次被上游来水所污染。
1.4 水生态系统被破坏
由于污染严重和环境条件恶劣,以致水体食物链中最重要最基础的一环极度缺失,造成水体自身净化能力消失殆尽,进入水体的有机污染物无法得到及时有效分解,加剧水质恶化。
2、农村黑臭河道现状
2.1 底泥淤积、河床高
农村河道两岸多为土坡,土坡坍塌及水土流失严重;加上河岸垃圾的随意入河,小河浜、断头浜较多,河床淤积严重,在2009年对农村河道进行“一河一档”的普查中发现村级河道河底高程普遍都在1.5m以上,有的甚至在2.0米以上,镇级河道稍微好些。长时间未有效疏浚等在一定程度上加剧了底泥的淤积,造成河道水体发臭、富营养化。
2.2 河道被当作天然垃圾箱
长期以来,由于农村生活习惯的原因,流经村庄的河流成了沿岸村民的天然垃圾箱,随着大量外来人员的涌入,特别是开发园区的村镇更是人口聚集,大量小厨房、小厕所污水直排,垃圾直接抛掷入河道,直接污染了水体。
2.3 污水处理配套设施滞后
尽管目前农村经济社会发展迅速,但污水处理配套设施建设却相对滞后,日常污水的收集系统并不完善,大部分未经处理的生活污水、工业废水及雨水直接进入河网水体,超过了水环境的承载力,造成水质恶化、水体黑臭。
3、农村黑臭河道整治措施
在河道黑臭成因分析的基础上,一般主要措施是充分利用建设污水管网,对河道沿河污染源进行纳管,实现截污治污的目的,同时,对河道进行底泥疏浚、护岸修筑(包括自然生态护坡)、沟通水系等工程措施和种植绿化以及生化处理方法,达到根本改善水环境面貌的目标。
3.1 截污治污
黑臭整治,截污为先。如沿岸企业、居住区较集中且附近有市政污水总管且具备接管条件,则敷设污水管道接入管网;如沿岸为分散居住的居民与农田,生活污水出水量少、排放分散的,或者附近没有市政总管,则敷设截污管道采取建设分散就地处理设施。通过建设污水收集管网根本上解决入河污染源的问题。
3.2 底泥疏浚
通过河道疏浚清除污染的底泥,上海属于平原感潮河网,河道淤积现象普遍,“万河整治行动”共整治河道5031条段4816km,疏浚后河道水质有一定改善。针对黑臭整治,可清除底泥上层的疏浚清除,清除河道底层污染源,扩大河道的过水面,并建立河道常规疏浚制度,最大程度消除底泥污染对于河道水质的影响,同时为后续种植水生植物创造生态条件。
3.3 沟通水系
因地制宜地沟通水系,盘活水体,才可有效提高河道的自净能力,水系通畅后才能充分发挥现有水利工程设施的作用,对于一些水流不畅的河道,进行坝基的清除,改箱涵级管涵为桥,拆除沿河违章搭建,扩大河道过水面积,沟通水系,提高河道自净能力。
3.4 生态护岸
生态护岸是把河堤由过去的混凝土人工建筑改造成为水体和土体、水体和植物或生物相互涵养,适合生物生长的仿自然状态的护坡。农村河道多为土坡,在有条件的位置保持土坡,局部河段采用木桩维护,护岸设计宜弯则弯、宜宽则宽,保持其自然的河道形态。对受污染的淤泥进行疏浚后,根据河道流态特性,选择生存能力较强的水生植物进行栽培,通过水生植物抑制藻类的生长,吸附吸收污染物质,达到净化水质目的。在底泥疏浚、种植水生植物修复的基础上,可适当引入水生动物,形成平衡的水生态系统,提高水体自净能力。
5、整治实例
5.1 胜利中心河
胜利中心河位于奉贤区青村镇张弄村,沿岸大量民房贴河而建,外来人口居住密集,大量房屋特别是出租房的小厕所污水污物直排入河道,水体富营养化程度非常高,水质污染严重,水体黑臭。为消除河道黑臭,08年度实施了河道黑臭整治,开展了截污纳管、底泥疏浚、护岸整治,绿化种植等建设。总长1681米,疏浚土方27336立方米,敷设截污管网2307.5米,新建3座公厕和11座化粪池,修建自然护坡,沿岸铺设绿化4214.5平方米,种植树木212棵。通过整治,河道两侧73个排放口中的生活污水和一些自流入河的污水基本得到收集和处理,根据上海市水环境监测中心奉贤分中心检测报告,该河道经整治后,水色呈灰色且无臭;溶解氧平均值分别为2.9mg/L、3.1mg/L,达到》=2mg/L的考核指标,比整治前增加了1.2mg/L、1.5mg/L;高锰酸盐指数平均值分别为6.6mg/L、6.4mg/L,达到《=15mg/L的考核指标,比整治前下降了9.6mg/L、10mg/L。另外,水体化学需氧量、氨氮及总磷检测数据也有一定下降。
5.2 护塘港
护塘港北通区级通航河道浦南运河,南接流经青村古镇的青村港,东岸为青村工业园区,西岸为青村镇交通要道。河道黑臭原因主要为东北岸的几家企业的工业污水排放入河09年度对该河实施整治,考虑到附近有市政污水收集总管,故敷设了198.1米的污水管道截断入河工业污染源,并对1071米河段实施疏浚,疏浚土方15735立方米,新建景观护岸,并在河道斜坡上铺设8354平方米草皮,种植树木和水生植物等绿化,其中黄菖蒲239颗、水竹笋239颗、水生美人蕉239颗,达到生态修复,改善两岸水环境,营造优美景色。整治后护塘港溶解氧平均值分别为6.1mg/L、6.3mg/L,比整治前分别增加了4.3mg/L、4.7mg/L;高锰酸盐指数平均值分别为6.9mg/L、7.0mg/L,比整治前分别下降了4.5mg/L、3.9mg/L。水体化学需氧量、氨氮及总磷检测数据也有一定下降。
5.3 整治成效
通过“截污治污、调活水体、营造水景、改善水质”等措施,两条河道主要污染源被截取,水体置换速度及自净能力得到提高,河道水质有了明显改善。优美的护坡修建改善了周边水环境面貌,还为周边居民提供了一处休闲娱乐场所,达到了实事工程的现实效益。
6、建议
6.1做好水系规划
坚持以人为本、人与自然和谐共生的原则,做好“安全、资源、环境”三个要素的有机结合,形成相互沟通、流动畅通的河网水系,从而营造优美和谐的水环境,最大程度地发挥河道的环境、经济和社会的综合效益。
6.2 做好水环境保护宣传教育和水行政执法工作
加强对沿岸居民和企业的教育,形成爱水、护水的良好风气和环保意识。针对一些擅自填堵河道、偷放污水等违法行为,水行政执法部门要加大执法力度,提高违法成本。水务部门要加强监督,使企业严格执行河道行政审批制度,避免针对河道的违法行为发生,共同维护安全和谐的河道水环境。
6.3 落实养护管理资金,加强河道长效管理
将整治好的中小河道养护及时移交,巩固好黑臭河道整治成果,落实好河道长效管理网络级及工作责任制,加强考核,巩固和扩大水环境治理成果。与此同时,还要善于整合职能单位各方资源,形成合力,共同推进河道长效管理工作。
参考文献:
[1]刘中善.上海市郊区河道整治中的问题与对策[J].中国水利. 2010(18)
[2]戴梅.对河道治理及生态修复的思考[J].水科学与工程技术.2010(02)
来自农业部门的不完全统计,我国目前已经存在的外来入侵物种达四百余种,其中危害较大的有一百余种。如水葫芦、互花米草、红火蚁、紫茎泽兰和飞机草等已经给我国带来巨大的经济和生态损失。在国际自然保护联盟公布的全球一百种最具威胁的外来生物中,中国已发现五十多种,成为遭受外来生物危害最严重的国家之一。一些入侵物种还直接威胁人类健康。
一
外来有害生物侵入适宜生长的新区后,其种群会迅速繁殖,并逐渐发展成为当地新的“优势种”,严重破坏当地的生态安全,具体而言,其导致的恶果主要有以下几项:
第一,外来物种入侵会严重破坏生物的多样性,加速物种的灭绝,严重破坏生态平衡。
生物的多样性是包括所有的植物、动物、微生物种和它们的遗传信息和生物体与生存环境一起集合形成的不同等级的复杂系统。虽然一个国家或区域的生物多样性是大自然所赋予的,但任何一个国家莫不是投入大量的人力、物力尽力维护本国生物的多样性。而外来物种入侵却是威胁生物多样性的头号敌人。入侵种被引入异地后,由于其新生环境缺乏能制约其繁殖的自然天敌及其他制约因素,其后果便是迅速蔓延,大量扩张,形成优势种群,并与当地物种竞争有限的食物资源和空间资源,直接导致当地物种的退化,甚至被灭绝。外来物种入侵,会对植物土壤的水分及其他营养成份,以及生物群落的结构稳定性及遗传多样性等方面造成影响,从而破坏当地的生态平衡。
第二,外来物种入侵会因其可能携带的病原微生物而对其他生物的生存甚至对人类健康构成直接威胁。
如40年前传入我国的豚草,其花粉导致的“枯草热”会对人体健康造成极大的危害。每到花粉飘散的7―9月,体质过敏者便会发生哮喘,打喷嚏,流鼻涕等症状,甚至由于导致其它并发症的产生而死亡。
第三,外来物种入侵还给我国造成了巨大的经济损失。
对于任何一个国家而言,想要彻底根治已入侵成功的外来物种是相当困难的,实际上,仅仅是用于控制其蔓延的治理费用就相当昂贵。在英国,为了控制12种最具危险性的外来入侵物种,在1989―1992年,光除草剂就花费了3.44亿美元,而美国每年为控制水葫芦的繁殖蔓延就要花掉300万美元,同样,我国每年因打捞水葫芦的费用就多达5-10亿元,由于水葫芦造成的直接经济损失也接近100亿元。
二
那么生物的入侵是怎么造成的呢?总体来看,生物入侵的渠道包括以下三种:
第一,自然入侵。
这种入侵不是人为原因引起的,而是通过风媒、水体流动或由昆虫、鸟类的传带,使得植物种子或动物幼虫、卵或微生物发生自然迁移而造成生物危害所引起的外来物种的入侵。如紫茎泽兰、微甘菊以及美洲斑潜蝇都是靠自然因素而入侵我国的。
第二,无意引进。
这种引进方式虽然是人为引进的,但在主观上并没有引进的意图,而是伴随着进出口贸易、海轮或入境旅游在无意间被引入的。美国白蛾的入侵就属于此类;“松材成虫”也是我国贸易商在进口设备时随着木材制的包装箱带进来的;航行在世界海域的海轮,其数百万吨的压舱水的释放也成为水生生物无意引进的一种主要渠道;此外,入境旅客携带的果蔬肉类甚至旅客的鞋底,可能都会成为外来生物无意入侵的渠道。
第三,有意引进。
这是外来生物入侵的最主要的渠道,世界各国出于发展农业、林业和渔业的需要,往往会有意识引进优良的动植物品种。但在引进优良品种的同时也引进了大量的有害生物,如大米草、水花生、福寿螺等。这些入侵种由于被改变了物种的生存环境和食物链,在缺乏天敌制约的情况下泛滥成灾。全世界大多数的有害生物都是通过这种渠道而被引入世界各国的。再比如,20世纪70年代,我国将原产南美洲的水葫芦作为猪饲料引进,但现在水葫芦已遍布华北、华东、华中、华南的河湖水塘。连绵1000公顷的滇池,水葫芦疯长成灾,严重破坏了水生生态系统的结构和功能,已导致大量水生动植物死亡。
三
如此严峻的形势,使得越来越多的国家逐渐意识到单靠一国的力量根本无法阻挡外来物种的肆意入侵,而积极的国际合作才能更有效地解除外来物种对生物多样性的危胁。
我认为我国防治外来物种入侵的立法完善需从以下这些方面进行:
1.建立统一协调的管理机构
应成立包括检疫、环保、海洋、农业、林业、贸易、科研机构等各部门在内的统一协调管理机构。此机构应从国家利益,而不是部门利益出发,全面综合开展外来物种的防治工作。在外来物种引进之前,应由农业或林业或海洋管理部门会同科研机构进行引进风险评估,由环保部门作出环境评价,再由检疫部门进行严格的口岸把关,多方协调行动,共同高效开展外来物种的防治工作。
2.完善风险评估制度
要阻止外来物种的入侵,首要的工作就是防御,外来物种风险评估制度就是力争在第一时间、第一地区将危害性较大的生物坚决拒之门外。
澳大利亚建立的杂草风险评价系统值得学习。该评价系统根据待引进物种的有关信息、生物学特征、繁殖和传播方式以及气候参数等情况,设计49个问题,通过问卷的方式回答每个问题,再对每一问题的回答给出得分,将所有问题的得分相加,根据最终的得分与标准值的比较来决定是否引进该物种。
3.建立跟踪监测制度
某一外来生物品种被引进后,如果不继续跟踪监测,一旦此种生物被事实证明为有害生物或随着气候条件的变化而逐渐转化为有害生物后,面临的很可能就是一场严重的生态灾害。
因此我们首先应建立引进物种的档案分类制度,对其进入我国的时间、地点都作详细登记;其次应定期对其生长繁殖情况进行监测,掌握其生存发展动态,建立对外来物种的跟踪监测制度。一旦发现问题,就能及时解决。
4.建立综合治理制度
对于已经入侵的有害物种,要通过综合治理制度,确保可持续的控制与管理技术体系的建立。外来有害物种一旦侵入,要彻底根治难度很大。因此,必须通过生物方法、物理方法、化学方法的综合运用,发挥各种治理方法的优势,达到对外来入侵物种的最佳治理效果。
5.加强检疫工作力度并建立外来物种疫情报告体系和信息共享体系
一方面,检疫部门应加强检疫,严厉打击走私动植物和逃避检疫事件;在外来入侵物种最易集中进入的地区,加强人员配合,加强检疫力量。
另一方面,加强科研和信息交流,建立起省、市、县级的多层次的外来物种疫情的报告和分析系统,并建立外来物种疫情的查讯系统,实现信息共享。
总之,不同生态系统不同物种的引进给社会经济及生态环境带来了巨大的负面影响,随着各国不断完善现行的法律应对机制,随着国际合作的不断深入,防治外来物种入侵的工作必将会取得更大成效。
参考文献:
[1]世界科技研究与发展.
[2]中国害虫网.
[3]张润志,桑卫国等.生物入侵与外来入侵物种的控制.
关键词:生态修复 生态护坡 河道
河道生态修复是利用生态工学原理、技术,通过河道水污染控制、水量和水流态的调节,河道河底和岸坡的形态结构的生态改造,恢复河道生物多样性,重建河道生态系统的结构和功能,使之达到良性的自然生态平衡。面对社会发展的需要,面对水利工程建设新的理念,如何更好的发挥与造就河道各项功能,使水环境、水景观、水文化更适应社会发展需求,并与其协调发展,在总结的基础上,值得我们进一步探讨。本文着重从生态护坡与水质生态修复两方面阐述河道的生态修复理念和措施。
1生奈护坡技术
生态护坡是一种新型的护岸技术,它集防洪效应、生态效应、自净效应和景观效应于一体,是融现代水利工程学、生物科学、环境科学、生态学、美学等学科于一体的水利工程。
1.1 河道生态护坡建设原则
河道生态护坡建设因地制宜,强调近自然特征,重建河道坡岸植被缓冲带,其建设原则为:(1)生态边坡必须能够营造一个适合陆生植物、水陆两生植物、水生动植物生长的生命环境;(2) 生态护坡应满足渠道功能和堤防的稳定要求,并降低工程造价,尽量采用自然材料,减少刚性结构,避免二次环境污染;(3)护坡栽种植物的选择应充分考虑到栽种植物与周边环境的协调、地域适应性及生态平衡的问题,选择对土壤要求低,抗病虫害能力强,易维护管理的品种【1】。
1.2生态护坡类型
生态护坡是既满足河道护坡功能,又有利于恢复河道护坡系统生态平衡的系统工程。生态护坡技术可以归纳为3种:
1.2.1全自然护岸
全自然护岸又叫全植被护岸,通常是指在经过平整处理的岸坡上,种植不同品种的护坡植物而形成的护岸,通过植被根系力学效应和水力学效应来固土保土、防止水土流失和绿化坡岸,具有生态和景观的双重功能【2】。可以采用土壤生物工程技术和水生植物全(半) 技术,对河道开展以生态修复和稳定坡岸为目标的全自然护岸技术,使河岸土壤侵蚀得到有效控制,坡岸的结构稳定性增强;同时河岸生境得到改善,本地植物快速恢复,生物多样性增加,河岸植物群落结构由单一结构向复杂结构转变,生态稳定性得到增强【3】。全自然护岸中植被防护能力有限,适用于护坡角度较小、河流流速平缓、防洪需求较低的河段。但这类护岸接近自然状态下的护岸,对坡岸平衡生态体系影响小,自然融合能力较强,完整地保留了陆地与河流的物质、能量、信息等交换能力,也为多种物种的生存和繁衍提供了栖息地, 施工快速、简便,造价也十分低廉。
1.2.2半自然护岸
半自然护岸是利用一定的工程措施,采用植被与石材、木材等自然材料相结合,使坡面既有一定的防洪能力,又为植被生长提供适宜的基质【4】。结合植被使用的天然材料通常有石块、卵石、木桩等,使用的组合形式多种多样。如安徽某农业观光园区河用草皮、水生植物、木桩营造了一个具有江南水乡特色的水景观,半自然的生态护坡为村民提供了休闲的地方,为发展旅游观光农业提供了良好的环境。如半自然护岸修复中,对坡面做削坡和压实处理之后抛石,抛石护岸是既省资金又施工方便的一种施工工艺。在半自然护岸中,石材、木材等自然材料的使用起到了一定的框架和加固作用,岸坡的稳定性和抗冲刷能力得到了提高,随后通过植被根系的加筋纠结作用,以及植被茎叶的缓冲吸能作用,使坡岸能有效抑制暴雨、径流对坡岸的冲刷作用。
1.2.3多自然护岸
多自然护岸是利用工程措施,较大规模地使用混凝土、高分子材料及药剂等人工材料与植物结合形成一个具有较大抗侵蚀能力的护岸结构【5】。随着材料科学的发展,多自然护岸出现了很多不同的结构类型。常用的有生态石笼和生态袋。生态石笼用网塑结构框将石块固定在河岸上,是集石笼结构的稳定性,卵石等填料的净水性、水生植物的保护性和净水性为一体的新型护岸结构,该新型护岸结构兼有景观功能、生态功能和亲水功能;生态袋是用高分子聚丙烯及其它材料制成,耐腐蚀性强,抗UV,不降解,对植物友善。具有透水不透土的过滤功能,既能防止填充物(土壤和营养成分混合物) 流失,又能实现水分在土壤中的正常交流,并且随着根系的生长,边坡稳定性加强,维护费用降低。多自然护岸对生态干扰较大,施工较为复杂,造价也相对较高,但护岸作用明显而牢固,也有相应的生态功能。多用于对护岸抗冲击能力要求较高,或坡岸陡峭不适合修建以上两种类型护岸的河道岸坡。
2水质生态修复技术
水质修复主要从生态一生物修复技术考虑。
2.1生态调水
通过水利设施(闸门、泵站等) 的调控引入污染水域上游或者附近的清洁水源冲刷稀释污染水域,以改善水环境质量。河道整治在治本的同时,治标的措施也各种开展,通过内河水闸积极引清调水,改善水质。
2.2曝气复氧
曝气复氧是人工向水体中充入空气或氧气,加速水体复氧过程,以提高水体的溶解氧,修复和增强水体中好氧微生物的活力,促进有机污染物的降解速度,从而改善受污染水体的水质,进而修复水体的生态系统。通过生物治理和曝气复氧逐步修复水生态系统,可以提高河水的自净能力,水质明显改善。具体方法为:一是采用“生态坝”的方法,对污水进行阻截过滤,营造出一个相对独立的水环境;二是在河中安上了曝气增氧的装置,增加水中的含氧量可以抑制藻类繁殖;三是在水边、水面和水下种植“三水植物”,发挥这些植物天然的自净能力,并放养了螺蛳、鱼虾蚌等生物,优化水体水生生物的多样性。
2.3底泥疏浚
底泥疏浚是水域污染治理中普遍采用的措施之一,一般而言,疏浚污染底泥意味着将污染物从水域系统中清除出去,可以较大程度地削减底泥对上覆水体的污染贡献率,进而解决内源释放而造成的二次污染。这种方法较为简单,而且应用已较多。生态疏浚仍处于研究和开发当中,但已经有一些生态疏浚的方法和技术被投入使用。这种疏浚技术充分遵循了自然界的自身规律,通过强化自然界自身的自净能力去治理被污染水体,这是人与自然和谐相处的治污思路,也是一条新的技术路线,是人们遵循生态系统自身规律达到治污目的的一种尝试。
2.4生物修复技术
生物修复指生物(特别是微生物) 对环境中的污染物进行吸收或氧化降解,从而减少或最终消除环境污染的受控制或自发的过程。污染水体的生物修复技术主要包括投加菌种、投加营养物、提高生物可利用性、人工投放动物或植入植物等修复方法。还包括生物操纵技术、人工生物膜技术、湿地净化技术等。
3结语
生态修复是河道治理的发展趋势和新需要,既要满足行洪防洪的基本需要,又要尽可能地从生态的、可持续的角度来看待河道的修复。河流生态修复具有多学科交叉性,修复方案要从多方面进行完善,今后对河道的开发和治理一定要在保护河流生态环境的前提下进行,坚决避免先破坏后修复的不合理模式。要用生态的手段来解决生态的问题,使可持续性发展的生态理念在河道建设中得到落实和体现。
参考文献
[1]顾秋平,徐乃文,徐国强.生态护坡技术在生态河道建设中的应用研究[J].上海水务,2008,(3).
[2]孙字.河道植物护岸技术[J].水科学与工程技术,2005,(1).
[3]赵广琦,奉树成,邵飞,毕华松.植物护坡及其生态效应研究[J].园林科技,2008,(4):31-38.
关键词 南湖生态水;富营养化;人工浮岛;分光光度计
中图分类号 X7 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2016)160-0126-03
随着工业的发展以及人们生活废水的排放,自然水体的富营养化及污染问题愈来愈严重,天然水体的污染不仅影响了人们的正常生活而且对城市的形象同样造成严重的损害,所以天然水体的有效治理迫在眉睫,在唐山南湖生态公园改造是开滦煤矿塌陷区形成后开始的并使其成为更完善的生态园的建设与发展。特别是将要迎接2016园博会的举行,所以本实验采用南湖实地取水的方法,以南湖水作为已受富营养化影响的受污染水的研究对象。人工浮岛[1]技术已在世界范围内进行了广泛的研究,它的净水原理是利用植物因自身生长需求对含N、P等元素进的营养物质行吸收[2]以及根部微生物对污染物质的降解从而达到净水的作用,该技术在净化水质同时又能美化生态环境[3],这为该技术的实际运行奠定了可行的基础,因为不同水生植物对环境的适应能力及对污染物的吸收能力的不同,所以选择能更好适应本地环境且有较好净水作用的植物至关重要。本实验经过反复试验研究最终选定水葫芦、水芙蓉和千屈菜3种植物进行不同组合研究浮岛对氮磷元素的去除能力以探索最好的最高效的浮岛构建植物。
1 材料和方法
1.1 植物
本实验采用水葫芦、水芙蓉和千屈菜3种植物作为实验植株,所用植物均来自土培苗且再经过3周水培保证各植株发育完善且根系发达后再用于实验。
1.2 仪器与材料
16L方桶8个;浮岛基质由聚苯乙烯发泡沫板制成[4],每个板上打孔4~6个;细铁丝20m,剪刀,油性笔;紫外分光光度计;高温消解锅。
1.3 水样
取自小南湖生态区,然后再配置并加入药品四水硝酸钙、硝酸钾、硝酸铵,磷酸二氢钾以达到水体富营养化的研究需求,配置完毕后水样的N、P含量如表1。
1.4 试验方法
首先构建人工浮岛,分别在16L水桶中注入2/3水,在事先打好孔的泡沫板上安置好各自植物确保每个浮岛有6个植株以控制变量,然后把构建好的浮岛在学校花房保护起来免除外界的干扰,为保证实验数据有更好的参照性设置空白水样和无植物组作为对照浮岛具体构建情况如下表2,构建浮岛实景如图1。定时采集水样并对采取指标进行测量并分析得出结论。
水质检测方法:测总氮(TN):碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法[5];
测总磷(TP):钼酸铵分光光度法。
2 实验结果与分析
2.1 TN的去除效果
测量并记录初始TN的含量,今后每隔5天测试各浮岛中水质的TN浓度,绘制图表并计算最后各个浮岛的对TN的去除率,各浮岛中TN含量随测量时间的变化如图2所示。
由图2可知所有浮岛中TN的含量均呈现由多变少的趋势,在实验开始前15天TN的变化率相对快一些,第10天以后TN的变化趋势相对减缓,最后基本达到平衡,在无水植物的浮岛中TN含量也呈下降的趋势,这是由于水体中微生物的降解作用,但有植物的其他浮岛与其相比最终TN含量能降至更低。另一方面从图中可以看出第4组及由3种植物组成的浮岛对TN的净化能力更好,其他由2种植物组成的浮岛对TN的消除能力基本相似。
计算各个浮岛最终对TN的去除率并绘制图3。
由图3可知就去除率而言有浮岛植物相比于无浮岛植物的去除率有显著提高,由水葫芦,千屈菜,水芙蓉3种植物组成的人工浮岛去除率最高,大概为85%,其他3组有两种植物组合的浮岛去除率相近大概在78%~80%,其中水葫芦+千屈菜>水葫芦+水芙蓉>水芙蓉+千屈菜。
2.2 TP的去除效果
测量并记录初始TP的含量,今后每隔5天测试各浮岛中水质的TP浓度,绘制图表并计算最后各个浮岛的对TP的去除率,各浮岛中TN含量随测量时间的变化如图4所示。
由图4可知类似于图2的结论所有浮岛TP的含量均呈现由多变少的趋势,在实验开始前15天TP的变化率相对快一些,第10天以后TP的变化趋势相对减缓,最后基本达到平衡,在无水植物的浮岛中TP含量也呈下降的趋势,这是由于水体中微生物的降解作用,但有植物的其他浮岛与其相比最终TP含量能降至更低且最终TP的含量非常低大概为0.01~0.03。另一方面从图中可以看出第4组也就是有三种植物组成的浮岛对TP的净化能力更好最终TP的含量大概为0.015,其他有两种植物组成的浮岛对TP的含量稍微高一些大概范围为0.023~0.031.。
计算个各浮岛最终对TP的去除率并绘制图5。
由图5可知就去除率而言有浮岛植物相比于无浮岛植物的去除率有显著提高,由水葫芦,千屈菜,水芙蓉3种植物组成的人工浮岛去除率最高,大概为97%其他三组有两种植物组合的浮岛去除率相近大概在93%~95%,接近100%说明这4种浮岛组合能够对TP有较强的去除作用。其中水芙蓉+千屈菜>水葫芦+水芙蓉>水葫芦+千屈菜。此外常常称磷为富营养化的限制因子[6],所以该组合非常有效。
3 结论
1)人工浮岛技术在前10天对自然水体中TN、TP的去除效果非常明显且效率高,之后25天左右去除效果缓慢最终达到平衡。
2)3种植物组合形成的浮岛对无论TN还是TP的去除能力最高,说明此3种植物组合构成的浮岛对南湖本地生态水有很好的去除效果,该研究结果在经过一些研究后很有可能运用于实践。
3)人工岛对TP的去除效果更极显著,当然对TN的去除能力也非常高。
参考文献
[1]IPCC,气候变化2007:综合报告[R].2008:104.
[2]由文辉,刘淑缓.利用人工基质无土栽培经济植物净化富营养化水体的研究[J].北京大学学报:自然科学版,1999,35(4):518-522.
[3]徐新华,王昕,姜虹,等.江浙沪地区废物温室气体排放及减排措施[J].污染防治技术, 1996,9(3):154-158.
[4]赵祥华,田军.人工浮岛技术在云南湖泊治理中的意义及技术研究[J].云南环境科学,2005,24(S1):130-132.