河流污染的现状 污染河流生态修复研究现状与进展
第34卷随着城市化步伐的不断加快，越来越多的工业废水和生活污水排入河流，造成河流水质不断下降。《2008年中国环境状况公报》显示，七大水系中一至三类水质断面比例占55%，四类占18%，五类及劣五类分别为6%和21%。说明全国水体污染严重，整体形势异
常严峻。
严重污染的河流不仅会散失自净化能力，还会引起河中生物的中毒死亡，破坏河流生态环境。因此，改善河流水质、对河流进行生态修复已迫在眉睫。
河流的生态修复是指使用综合方法，使河流恢复
因人类活动的干扰而散失或退化的自然功能[1]。
目前，国内外污染河流生态修复的方法主要有物理方法、化学方法和生物-生态技术，在污染河流治理方面均已
取得一定成果。
本文对河流生态修复的方法尤其是生物-生态技术进行了综合介绍，对近年来这些方法在河流两类污染（即营养物质污染和有机物污染）的修
复方面取得的进展和尚存的问题作一阐述，并就污染河流生态修复的发展方向进行探讨。1
营养物质污染生态修复研究
营养物质污染即水体富营养化，指因营养超量输入而导致初级生产者过度生长的现象，常表现为藻类水华爆发、
水质恶化、鱼类大量死亡等后果[2]。近年来，滇池、太湖等水域均出现蓝藻的大规模爆发现象，河湖富营养化形势严峻。金树权等[3]通过研究宁波农村地区河流污染特征发现村镇河流的NH 4+-N 和TP 有92.7%和65.6%的时间内断面为劣五类水质。孟令尧等[4]监测得到滹沱河流域各支流源头区地表水本底状态下的总氮浓度为0.223~5.631mg/L ，
总磷浓度为0.024~0.683mg/L ，说明滹沱河流域本底状态下非点源污染水平较高。水体富营养化现象的日益严重已引起人们
《环境科学与技术》编辑部：（网址）ｈｔｔｐ：／／ｆｊｋｓ．ｃｈｉｎａｊｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔ．ｃｎ（电话）０２７－８７６４３５０２（电子信箱）ｈｊｋｘｙｊｓ＠１２６．ｃｏｍ收稿日期：2010-02-14；修回2010-05-12
基金项目：水体污染控制与治理重大科技专项（2008ZX07101－006－08）；浙江省重大科技专项（2009C03006-3）
作者简介：江惠霞，（1987-），女，在读硕士，从事废水处理技术研究，（手机）150********（电子信箱）jianghuixia87@http://www.wendangku.net/doc/006ef29748d7c1c708a145fe.html ；*通信作者，（手机）130********（电子信箱）jbx958@http://www.wendangku.net/doc/006ef29748d7c1c708a145fe.html 。
Environmental Science &Technology
第34卷第3期2011年3月
Vol.34No.3
Mar.2011
江惠霞，肖继波.污染河流生态修复研究现状与进展[J].环境科学与技术，2011，34（3）：138-143.Jiang Hui-xia ，Xiao Ji-bo.Eco-remediation of polluted
rivers ：status quo and progress[J].Environmental Science &Technology ，2011，34（3）：138-143.
污染河流生态修复研究现状与进展
江惠霞，肖继波*
（浙江林学院环境科技学院，浙江临安
311300）
摘要：随着工农业的迅速发展，大量的生活生产污水排入河流，造成河流严重污染。污染河流的治理已引起人们的广泛关注，生态修复作为一种比较新颖的河道治理方法，有很好的应用前景。目前主要的生态修复方法有：（1）物理方法：底泥疏浚、机械除藻；（2）化学方法：化学除藻、
絮凝沉淀；（3）生物-生态技术：河道曝气、土地处理技术、生态疏浚、生态混凝土、水生植物修复、微生物修复。文章从富营养化控制和有机物治理两方面对目前运用的生态修复方法加以阐述，重点介绍了生物-生态技术在河流生态修复方面的发展和运用，指出了我国在河流生态修复领域存在的问题，给出了对此领域的相关建议，并对其发展方向进行了展望。
关键词：污染河流；生态修复；生物-生态技术；植物修复；微生物降解中图分类号：X522
文献标志码：A
doi ：10.3969/j.issn.1003-6504.2011.03.032
文章编号：1003-6504(2011)03-0138-06
Eco-remediation of Polluted Rivers ：Status Quo and Progress
JIANG Hui-xia ，XIAO Ji-bo *
（School of Environmental Science and Technology ，Zhejiang Forestry College ，Lin ’an 311300，China ）
Abstract ：Methods for polluted rivers remediation used nowadays are reviewed ，including physical ，chemical and bio -ecological http://www.wendangku.net/doc/006ef29748d7c1c708a145fe.htmlanic pollution and eutrophication control of water bodies are highlighted ，for which a number of techniques ，especially biological ones such as phytoremediation ，are described.The authors also pointed out the problems involved in some of the techniques ，as well as the future trends in research and application in river eco-remediation.Key words ：polluted river ；ecological remediation ；biological and ecological methods ；phytoremediation ；biodegradation
第3期
的广泛关注，对此领域污染修复的研究也已进入一个新阶段，许多传统修复方法得到改进和完善，一些新治理方法和工艺相继被开发和运用。
1.1物理修复
目前河流治理领域使用的物理修复措施主要有底泥疏浚、机械除藻。底泥疏浚法能较快清除水体中的内源污染物，且操作简单，在富营养化河流的修复中运用较多。南明河[5]、苏州河[6]的治理均用到此技术。机械除藻在过去人工打捞藻类的基础上发展了臭氧/超声波除藻技术，此技术利用超声波的作用使藻类的细胞破裂，打破藻细胞内的气囊，使其失去浮动能力而沉淀。屠清瑛等[7]运用臭氧/超声波除藻法对北京什刹海后海进行实验，发现藻类的去除率最高可达80%，且总磷含量也相应递减。臭氧/超声波除藻法设备成本低、操作简便、无二次污染、不影响其它水生植物生长，已被广泛运用于河道除藻工程。物理方法虽能在短期内快速治理河流富营养化问题，但由于治理过程中污染物本身没有发生降解和转化，所以此方法往往治标不治本，不能彻底改善水环境。
1.2化学修复
主要的化学修复措施有化学除藻和絮凝沉淀。化学除藻即向水体中投加硫酸铜等药剂以去除藻类。此方法快速高效，可作为河流富营养化治理的应急措施。絮凝沉淀法则通过向河流中加入药剂达到直接去除造成富营养化的N、P元素的目的，主要的治理措施有加入絮凝剂脱磷（化学强化一级处理）和投入石灰除氮。许春华等[8]利用絮凝剂对淄博市猪龙河和白家河进行污水治理，发现APAM、CPAM对水体中总磷的去除率达80%以上，处理效果较好。化学方法较之物理修复方法更快速，操作更简便。但大量投入药剂会对河流中的其它生物构成危害，造成二次污染，且药剂的多次投入会使水体中的藻类产生抗药性而影响处理效果。
1.3生物-生态技术
生物-生态技术是指利用培育的植物或培养、接种的微生物的生命活动，对水体中的污染物进行转移、转化和降解作用，从而使水体得到进化的技术[9]。
1.3.1河道曝气
河道曝气技术是在综合曝气氧化塘和氧化沟原理的基础上充分利用天然河道和河道已有建筑就地处理污水的一种方法[10]。曝气装置一般由固定式充氧站和移动式充氧平台组成。河道曝气技术装置简单，易于操作，而且处理废水效率高、速度快，已被广泛运用于黑臭河道的治理中。李开明等[11]对广州市朝阳涌黑臭河道进行曝气，发现水车式曝气机对氨氮的去除率达26%左右。王文林等[12]利用太阳能曝气技术对张家港市重污染河道浜河进行治理，结果表明设备运行一段时间后水体透明度明显改善，COD、TN、NH4+-N、TP的最大去除率分别为37.2%、16.9%、45.6%和33.5%，处理效果显著。天津市利用种植香蒲湿地与间歇曝气相结合的方法对一些富营养化河流进行治理。通过对地面植物生物量的分析表明，间歇曝气能促进氮、磷同化形成茎和叶，从而达到去除氮、磷的效果[13]。
1.3.2土地处理技术
土地处理技术即通过慢速渗流方式使用污水进行农业灌溉。污水中的N、P等营养元素可满足农作物生长的需求，同时又使水质得到进化。郑毅等[14]在霍林河慢速渗滤系统中运用土地处理技术处理污水，处理后水质的总氮含量由4.1mg/L降至0.6mg/L，总磷含量由0.19mg/L降至0.03mg/L，治理效果良好。近年来土地处理技术在国外发展很快，已取得一定成果。日本2002年发明的MSL技术（多级土壤渗滤系统）对传统土壤渗滤系统存在的水力负荷低、氮磷去除效率低及易堵塞问题进行了克服，并已得到广泛推广[15]。我国是一个水质型缺水的国家，应用土地处理技术不仅可以充分利用废水，还能为我国农业生产带来效益。故此法在农业灌溉方面应用前景广阔。
1.3.3生态疏浚
生态疏浚是湖库水生态系统中的底泥受到污染损益的背景下运用发展生态理论实施的生态修复工程。其本质是以工程、环境、生态相结合来解决湖泊可持续发展或称湖泊“生态位”修复[16]。王栋等[17]对太湖五里湖生态疏浚进行研究，发现疏浚后半年内水体中叶绿素a含量下降40%左右，总磷和溶解磷含量比疏浚前下降10%~25%左右，数据显示五里湖生态疏浚达到了一定效果。此方法在湖泊水库的治理中运用较多，近年来逐渐被运用于流速缓慢的城市污染河道治理。在苏州河的治理中，底泥生态疏浚即被作为三期工程的重点项目。
1.3.4生态混凝土
生态混凝土是一种理想的新型环保混凝土，具有独特的多孔结构和良好的促渗特性。依靠混凝土空隙的物理，化学及所形成生物膜的生物作用可以清除和降解污染物，达到净水作用[18]。国外于20世纪90年代初开始生态混凝土技术的研究，日本处于领先地位。1997年同济大学使用普通水泥和沙石等材料研制生态混凝土，标志着我国在此领域研究的开端。生态混凝土的透水多孔质性等结构特点，能有效减少环境负荷，故可将其应用于河流治理等环保事业中。纪荣平等[19]运用生态混凝土技术对太湖梅梁湾水源地水
江惠霞，等污染河流生态修复研究现状与进展139
第34
卷
质进行处理，发现其对总氮和总磷的去除率分别为36.1%和53.8%，处理效果良好。但由于没有与实际工程相结合，生态混凝土技术还没得到实质性的运用效果。如何提高其处理污水的有效寿命，避免生态混凝土的孔隙堵塞等将是生态混凝土技术推向实质性应
用必须解决的问题[20]，
也是今后研究的重要方向。1.3.5以水生植物修复为核心的生物/生态技术
水生植物的根、茎等器官能吸收和同化大量污染物，特别是对水体中的N 、P 等元素有很强的吸附作用。恢复水生植物能抑制藻类生长，并能吸附某些污
染物而间接提高水体透明度。
且水生植物的根系可作为载体被大量微生物吸附，并为其提供丰富的营养物
质，起到生物膜的作用。
基于以上优点，水生植物修复成为水体生态修复中不可或缺的重要方法。丹麦于1998年实施了一个国家湿地修复项目，旨在通过湿地植物的作用改善水质[21]。我国对此领域修复也投入了越来越多的关注。
（1）生物浮床技术。生物浮床技术是依据水生植
物修复机理将浮床作为载体，把一些对N 、
P 等营养物有强烈吸附作用的水生植物栽植在水面上，从而达到削减富营养化的作用。后来发展起来的人工浮岛、浮床无土栽培等技术也是基于此原理设计而成的。1999年在杭州市南应加河治理中首次运用此技术，发现经五个月左右的治理，水体透明度从原来的4.9cm 提高到较长时间内维持在1m 以上，DO 从施工前的几近于零，增加到植物移摘一个月后一直维持在4mg/L 以上，氨氮和总磷含量也有较大削减[22]。王耘等[23]运用生态浮床对上海城区中小河道黑臭水体进行治理，发现其去污效果良好，去污率达到总去污率的70%。生态浮岛在治理河流富营养化的同时，还可带来景观效应，且浮岛上由于缺乏地表条件而不适合很多地面昆
虫的生存[24]。因此考虑在浮岛上种植经济作物，
可作为浮岛技术今后研究的一个方向。
（2）人工湿地技术。人工湿地技术是20世纪70年代发展起来的一种污水生态处理技术。它构成了填
料-水生植物-微生物三者的协同作用系统，
通过一系列物理、化学和生物过程（如过滤、沉淀、吸附、生物转
化及水生植物吸收微生物降解作用）[25]
达到去除N 、P ，高效净化污水的效果，并在治理河流重金属污染方面
也卓有成效[26]。此技术由于运行简便、
管理费用低、无二次污染等优点而得到广泛应用。我国自1990年建立起第一个人工湿地处理系统—白泥坑人工湿地污水处理系统以来，在人工湿地处理和运用方面已取得快速的进展。陈源高等[27]利用表面流湿地治理技术对抚仙湖入湖河道窑泥沟污水中氮的去除效果进行实
验研究，结果表面湿地的除氮效果非常显著，对污水
中硝酸盐及亚硝酸盐、
NH 4+-N 、TON 、TN 的去除率年平均分别为62.7%、53.8%、62.4%、57.5%。和丽萍等[28]对马料河复合人工湿地的除磷效果进行分析结果表明，整个系统的TP 和PO 43-去除率约为40%，湿地系
统的最佳水力负荷为0.1~0.4m 3/（m 2·d ），TP 最佳污染负荷为0.1~0.3mg/L 。李先宁等[29]对农村生活污水进行净化处理，发现当水力负荷为0.3m 3/（m 2·d ）时，污水的COD 、TN 、TP 的平均出水浓度为41.02mg/L 、12.58mg/L 、0.44mg/L ，低于国家城镇污水处理厂排放标准一级排放A 标准，处理效果良好。Tuncsiper ，
Bilal [30]对三种类型（水平潜流式、表面流式、自由水表流式）的人工湿地进行试点规模研究，发现三种湿地系统对NH 4+-N 的平均去除率为49%~52%，表面流湿地系统对NO 3-的平均去除率达58%，水平潜流式人工湿地对TP 的平均去除率达60%，处理效果显著。（3）稳定塘技术。稳定塘技术是一种利用细菌和藻类共同处理污水的自然生物技术。目前，在原有稳定塘技术的基础上已发展出许多新型组合塘工艺，如美国的高级综合稳定塘[31]。此技术被广泛运用于城市污水治理，同理在河道治理中也适用。河道滞留塘[32]即根据稳定塘原理在河道上建坝拦截水，形成滞留塘，利用其中的水生植物的拦截、稀释、沉淀以及微生物降解达到净化水质的效果。这项技术有机统一和协调了水生植物和微生物等的功能，构成微型生态系统，增进整个河流生态系统的稳定，且综合物理、化学及生物方法三者的作用，具有净化效果良好、投资小、操作简便等优点，在国外已开始运用于实际河流治理中。
生物-生态技术作为一种生态、无害的治理方法，结合了生物方法、生态方法两者的优点，操作简便、投资少、无二次污染，但也存在着一些严重的问题。前期施工时间与物理、化学方法相比较漫长，且很多工艺如人工湿地技术等见效慢。水生植物修复方法中大量的水生植物死亡后如不及时清理掉易堵塞河道，植物残体腐烂后会造成更大的河流污染。这些都是使用生物-生态技术需要解决的问题。2
河流有机物污染生态修复研究
随着工业快速发展，大量工业污水排入河流，导致城市河流中有机物污染越来越严重。王青海等[33]研究发现青海省湟水河流域近年来污染监测断面的超标因子主要为氨氮、六价铬、五日需氧量和高锰酸盐指数、石油类，呈现为有机型污染。朱彦卓等[34]对城区河流水体有机物进行监测，以四类水质限值为标准发
现水中COD 、
BOD 5、高锰酸盐指数和挥发酚超标严"
140
第3期
重，并有增长趋势。河流中有机物因种类多、难降解、毒性大等特性，在污染治理问题上已倍受关注。传统的物理方法有人工增氧，化学方法有加入化学药剂絮凝沉淀等，它们虽能很快的降低河体中有机物含量，但其存在的问题已如前文所述。目前，以微生物修复为主的微生物强化技术和生物膜技术及生物接触氧化工艺在河流有机物修复方面起着重要的作用。
2.1微生物强化技术
微生物强化技术是向污染水体中投放大量微生物来强化污染物降解，将有毒的有机污染物转化为无毒的无机物。微生物强化技术操作简单，可在短时间内发挥作用，故经常作为河流污水处理的应急措施。薛维纳等[35]利用复合微生物菌剂处理漕河污水，发现微生物的加入对水质因子有一定的影响，水中的COD、NH4+-N、PO43-含量均有一定程度的上升再下降趋势，当复合微生物添加到0.8g/L时，COD和氨态氮的去除量最大。
2.2生物膜技术及生物接触氧化工艺
生物膜技术是指利用附着于某些固体表面的微生物所形成的生物膜与污水接触，使膜上的微生物摄食污水中的有机物作为营养物质，将其同化吸收转化为无机物质，达到净化水质、处理污水的效果。近年来生物膜技术发展的主要方向是生物膜载体材质的研究。根据载体材质不同，可将生物膜分为无机生物膜、有机合成高分子生物膜和天然可降解高分子生物膜。邢海等[36]利用自行设计的生物接触氧化装置对城市河道污染水体进行处理，发现装置正常运行后对COD、BOD5的去除率达70.45%、85.57%。徐乐中等[37]发现原位生物膜对藻类去除效果良好，去除率稳定在80%左右。
生物接触氧化工艺是在生物膜基础上发展起来的一种新工艺，其原理是利用生物膜上附着的微生物来降解有机物，并采用类似曝气池的曝气方法为微生物提供氧气，同时起到搅拌混合的作用[38]。生物接触氧化法作为利用生物膜技术最多的工艺，是国内外治理水域污染开发的重点技术，它结合生物膜法和活性污泥法的优点，达到占地少、投资小、处理效率高、接触停留时间短等效果，在河道治理中发挥着重要作用。黄海真等[39]利用四段式生物接触氧化池对微污染的珠江原水进行预处理，发现末端出水的氨氮、高锰酸盐指数、浊度的平均去除率分别为92.03%、47.85%、61.09%。
微生物修复技术能快速高效的处理河流污染物，且不造成二次污染。但不足之处仍然存在：生物膜技术只在中小河流污水治理方面发挥了一定作用，并不适合大型河流的污染治理。目前运用的很多微生物污水处理工艺功能比较单一，如何推进多工艺组合技术的研究，将是微生物修复今后要解决的问题。
3展望
随着我国对河流生态修复的重视，河流生态修复技术将不断得到改进。今后河流生态修复的研究将更注重水中动物、植物、微生物的联合作用，并结合传统物理、化学方法的优点，发展多工艺结合的综合工艺。在强调治理方法的同时，河道形态修复也将更受关注，多自然型河流构建技术理念在我国今后的河流生态修复中将会得到越来越多的认同和运用。
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