某市富营养化水体修复技术分析研究

某市富营养化水体修复技术分析研究

陈飞  

身份证号：320303197704301234

近些年来，在经济快速增长的同时，我国水体污染形势严峻。水体污染往往导致蓝藻水华的暴发，进而引起一系列的水环境问题。因此，水体污染治理并预防蓝藻水华已刻不容缓，已成为当前科学界和社会各界关注的重要研究课题。

一．研究背景

某市多年平均水资源总量约为35.63亿m3，人均拥有水资源量为394 m3，低于某省470 m3/人的平均水平，仅为全国平均水平（2190 m3/人）的17.99%，是我国典型的“水源性”缺水的城市之一。近年来，全市工业废水、生活污水和化肥进入水体，使地表水和地下水均受到不同程度的污染，多数重要水体如云龙湖、废黄河段和运河段，以及大量采煤塌陷水体均呈现出富营养化状态。因此，“水质型”缺水问题日益突出，进一步加剧了某市水资源短缺的状况。目前某市主要是通过引水稀释或水体置换的方式来防止蓝藻暴发，防止水质进一步恶化，这是“治标不治本”的修复方式，与科学发展观的理念和建设生态文明的发展趋势不相适宜，难以长久维持，当前和今后较长一个时期内，某市乃至全国对蓝藻水华的生态治理和富营养化水体的生态修复有迫切需求。

二．国内外研究状况

水体富营养化及其所导致的蓝藻水华暴发已成为全球性的重大水环境问题。因此，减少水体营养盐的输入并且逐渐降低水体中的营养盐负荷，被学术界认为是治理富营养化和减少蓝藻水华发生的最佳手段。科研工作者针对营养化水体的修复技术进行了大量研究，目前常用的修复技术主要包括物理修复、化学修复和生态修复技术三类。

（一）物理修复

1.底泥清淤，去除内源污染，水质在一定程度上得到了净化。该方法往往治理成本高，治标不治本，挖出的底泥存在二次污染的风险，需要耗费人力物力进行处理，适用于浅水水体的治理修复。20世纪70年代开始国外开始了底泥疏浚技术的研究和工程实践，如美国在伊利湖、安大略湖和奥基乔比湖等多个水体先后实施了以去除氮磷等营养盐、重金属和多环芳香烃等污染物的疏浚工程 。20世纪90年代中后期我国先后在云南滇池、长春南湖和安徽巢湖等实施了环保疏浚工程 ，取得了较好的工程效果。研究表明适当疏浚可在短期内改善水质, 但长期结果表明疏浚底泥不是控制水体富营养化的充分必要条件。

2.引水稀释或水体置换，是指从外部引入低营养的水体来稀释或者置换富营养化的水体。美国西雅图Green湖和位于东华盛顿的Moses湖都成功地进行过引水治理。国内的一些城市湖泊也有采用引水进行稀释和冲刷治理，如南京玄武湖、杭州西湖以及昆明滇池等。该方法主要通过水体置换，优点是见效较快，且调水过程会改善水动力，增加水体的含氧量，提高水体自净能力。但是缺点也较明显，首先，因为清洁水的来源在应用中受到限制，对于面积较大的水体来说，几乎无法实施，仅适用于小型水体。其次，引水的成本高，投资费用大，需要修建各种输水设施。还需要注意的是引水效果难以持久，需要持续补充外来清洁水源，否则水质将会很快恶化。此外，该方法是把污染物转移而非降解，大量污染物在较短时间内输送到下游，减少了原区域水体中的污染物的总量，很有可能加重流域下游的污染。总的来说，该方法不太适宜长期持续使用，尤其是在缺水的区域。

3.控源截污，是指通过修建大量基础设施，切断水体的外源营养物质的输入。目前的污染源主要表现为面源污染，面源污染对水体富营养化的影响已超过50%，难以控制。 

（二）化学修复

化学修复是向水体添加化学药剂以降低水体中污染物的修复技术，主要包括絮凝沉淀和化学氧化等方法。絮凝沉淀是向水体中投加铝盐、铁盐、钙盐等沉淀剂，与水体的营养盐结合在一起沉积到底泥中，但当水体被风或者鱼群扰动时，沉淀的营养盐会往往被再次进入水体。化学氧化是通过投加含氧量高的化合物，以增加水体和污染底泥中的含氧量，增加营养物质的有氧分解。缺陷是水体底部发生化学反应的同时，会对底栖生物造成较大的影响。总的来说化学修复的方法速度快，效果明显，但是成本高昂，需找出价格便宜安全的处理剂。

（三）生态修复

生态修复是利用生态学原理，使用植物、动物和微生物等生物对水体中的营养物质和污染物进行吸收、迁移、转化和降解，从而达到净化水质的目的，同时有利于生物多样性恢复，生态系统结构和功能的重建。目前常用的生态修复技术包括植被缓冲带、人工湿地、生态浮岛和水下森林等。植被缓冲带是指在邻近受纳水体布置的具有一定宽度的植被带；人工湿地是相对于自然湿地的概念，为了处理污水而人为设计和建造的湿地；生态浮岛技术是一项原位生态修复技术，主要应用无土栽培技术，以高分子材料为基质，将改良或驯化的陆生植物和水生植物栽植到水面；水下森林即大型沉水植物能有效吸收和吸附水体及底泥中的氮磷营养，还能有效降低沉积物悬浮和内源污染的释放。

三．某市水体修复技术分析研究

目前某市主要是通过引水稀释或水体置换的方式来防止蓝藻暴发，防止水质进一步恶化，这是

“治标不治本”的修复方式，难以长久维持。当前和今后较长一个时期内，某市对蓝藻水华的生态治理和富营养化水体的生态修复有迫切需求，在此背景下，建议水体修复路径如下：

（一）利用现有文献资料数据、现场调查和实验室分析，调查某市主要水体水质状况，水生生物多样性的本底情况。

（二）探讨“生态陷阱治理蓝藻水华”的技术途径。利用风场、水体流场和蓝藻自身水平迁移规律，在蓝藻水华暴发的早期，识别出大面积水体蓝藻控制的关键区域，在这些关键区域内利用水流流量调控，结合食物链控藻，建立一个蓝藻与滤食性鱼类、底栖动物等之间的生态位高度重合模式，提高滤食性动物的摄藻效率，达到有效完全地控制蓝藻水华灾害的目的。

（三）形成富营养化水体的生态修复的集成方案，构建由植被缓冲带、人工湿地、生态浮岛和水下森林等组成的立体式水体生态修复和防护体系。在河岸带和湖滨岸带设置植被缓冲带，在水体的入口处、弯角水流较缓处和岸边水深较浅处设置人工湿地，在较深的水域设置生态浮岛，选择苦草种群设置水下森林。

（四）构建基于复合硅酸铝治理蓝藻水华和修复富营养化水体的快速净化技术体系试点。复合硅酸铝水处理剂是高吸附功能的自然活性物质（稀土），与经过纳米化工艺特殊处理的镧系化合物复合而成的多功能新材料。根据水质的污染途径、污染特征、污染物浓度等确定复合硅酸铝水处理剂的配合比，达到处理污染水的效果。研究对象包括坑塘、水库和一些流动水体。

四．某市水体修复技术路线

（一）尝试探讨分步骤、分阶段的解决治理蓝藻水华及修复富营养化水体的两大难题的新思路。水体富营养化的危害主要是由于富营养化引起的蓝藻水华所导致的，如果能有效控制和预防蓝藻水华，已可以解决相当部分的水环境问题。在治理初期，引进复合硅酸铝水处理剂技术，能有效预防和治理蓝藻的爆发；在中长期的时间尺度上，集成植被缓冲带、人工湿地、生态浮岛和水下森林等多种技术，构建多目标、立体式水体生态修复和安全防护体系。形成水体富营养化生态修复的集成技术方案，逐步修复和优化水环境。

（二）形成适用于某市的富营养化水体的生态及水处理剂控藻技术和生态修复的集成技术，并可为其他地区提供相应的技术参考和理论依据。构建某市水环境的双重防护体系，打造某市水生态安全的立体式防护体系，为某市水环境的生态治理和城市生态文明建设提供理论依据和科技支撑。

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