韩 萍，刘 健，郭静娴，张相忠，王 晋

(1.山东城市建设职业学院，山东 济南 250000；2.青岛市城市规划设计研究院，山东 青岛 266023；3.山东建筑大学 资源与环境创新研究院，山东 济南 250101)

1 引言

城市“因水而生、因水而兴”。城市河道不仅具有防洪行洪、渔业航运、供排水等功能，同时也具有调节微气候、改善环境、提供生境、休闲娱乐等生态功能，对社会经济生态的高质量发展具有重要影响[1]。然而近年来，随着我国社会经济的快速发展，城市污废水排放量持续增加，全国相当部分城市河段受到不同程度的污染(中国水网)[2]，部分河道甚至沦为黑臭水体[3，4]。据统计，2020年全国监测的1614个水质断面中，仅可用于一般工业用水、人体非直接接触的娱乐用水、农业用水及一般景观用水的Ⅳ、Ⅴ类水体断面310个，占17.9%；除调节局部气候外，几乎无使用功能的劣Ⅴ类水体断面11个，占0.6%(中国生态环境状况公报，2019)。

城市河道水体的污染不仅破坏了城市景观文化，损害了城市人居环境，更带来了水质恶化和河流生态系统失衡问题[5]。城市河道水体的污染已成为“十二五”与“十三五”期间多地公众强烈反映的水环境问题[6]。鉴于城市污染河道水体修复的重要性、必要性和紧迫性，党和国家高度重视，2015年发布并实施了《水污染防治行动计划》，将“全力保障水生态环境安全”作为重要内容。由此可见，系统修复城市污染河道水生态环境，是保障国家生态文明建设顺利实施的重要举措。

2 城市河道环境修复的发展

20世纪30年代，为最大限度发挥河道的运输功能，欧洲国家对河道进行了硬化处理，河水水质随之恶化，因而产生了最早的可追溯到的对河道修复的研究[7]。20世纪50年代，由于工业革命后欧洲工业的蓬勃发展，河流纳污远远超过其自身自净能力，60年代开始，欧洲国家开始对这些污染河流进行治理，当时重点关注的项目依然是水质指标[8]。20世纪80年代，美国提出水环境状态的优劣除考虑水质参数外，还应关注生态质量、栖息地情况和生物多样性等[9]。美国生态学家提出“生态工程”理论，即“对人工化的河道、水系进行遵循自然法则下的设计，以便生态与人类共存共荣”[10]。20世纪90年代后，美国形成了可持续的河流管理理念，认为城市河流应与自然相协调，为公众提供舒适体验，恢复河流整体生态功能[9]。日本90年代提出了“多自然河川工法”，强调采用生态工程的方法恢复河流生态环境等[11]。21世纪开始，各国家开始了流域尺度的生态修复。

3 城市河道环境修复技术

当前城市河道环境修复技术基于修复原理的不同，可分为物理修复技术、化学修复技术、生物修复技术和生态修复技术。

3.1 物理修复技术

物理修复是指采用物理的、工程的方法对城市污染河道水体及底泥进行净化和改善的技术，包含疏控底泥、引水稀释和水动力调控、机械除藻等过程。

疏控底泥是通过工程措施清除河道中污染底泥的过程，可快速去除底泥中埋藏的大量无机营养盐、有机污染物、重金属等，以减少对上覆水体水质的影响。俄罗斯的莫斯科河曾通过疏浚河段、清挖河床等措施实现了水质的净化[12]。污染底泥的疏控去除也是海绵城市建设中黑臭水体整治的有效手段[13]。但是疏控底泥往往造价较高，可能对底栖生态系统造成较大破坏，且清挖的底泥需作为固废进行处理，否则易造成二次污染。

引水稀释是通过引入外部清洁水源对污染水体进行稀释的过程，可大大降低污染物浓度。水动力调控是通过引入外部清洁活水或外加动力，增强河道水体流动性，提高流速，改善水体复氧和自净能力。通过闸门调度，珠海前山河引入5倍左右的清洁水源进入河道，对污染物进行稀释和排泄，明显改善了水质条件[14]。当外部水源能源源不断供给时，引水稀释能较快解决河道污染问题，但此法不能从根本上降低污染物总量，因而具有一定局限性。

机械除藻可通过人工或机械的措施将河道水体中的藻类去除。该方法不仅可防止藻类在水体中腐败耗氧，改善水体中氧气的含量；同时还可以防止大量藻类遮挡水面，影响水生生物生存。

3.2 化学修复技术

化学修复是通过向城市污染河道水体投加化学药剂或化学改良剂以促使水体中污染物分解、沉淀或转化的过程。对于河道中的重金属，真正对水体起负面作用的是其中的易溶性组分，可通过添加碱性化学物质促使重金属生成难溶性的沉淀，以减轻重金属对水体的影响。投加化学药剂处理河道污染水体，操作方便，见效快，对于处理突发性事故造成的河道污染效果显著。但因修复成本相对较高且存在二次污染风险,该技术一般不用作日常城市河道修复技术。

3.3 微生物修复技术

微生物修复是利用微生物对水体中的污染物进行吸收、分解、转化以达到水体净化目的的技术。该技术通过管道曝气、建设水车、喷泉增强水体流动等人工增氧技术提高水体中微生物的活性，促进水体中有机物和氨氮等污染物分解，实现水质净化。赵振等[15]通过曝气技术对黑臭河水进行处理，发现水体中的化学需氧量、氨氮和总氮均有明显去除。微生物可以是水体中自然存在的菌种，也可是人工投放的优势菌种。已有研究证明利用实验室研发微生物制剂修复西坝河污染水体，使五日生化需氧量、总氮、总磷下降达40%以上[16]。

3.4 生态修复技术

生态修复技术是利用自然生态系统、植物、微生物等分解和转化水体中污染物的技术，包括生态浮岛技术、人工湿地技术、稳定塘技术等。

生态浮岛又称为生态浮床，是利用植物无土栽培技术和生态工程措施对污染水体环境进行修复的技术。生态浮岛通常适宜于富营养化且没有航运要求的景观河道[17]。生态浮岛技术建设和运行成本低廉，同时又具有美化河道的作用，因而在当前的河道修复技术中应用较为广泛。但目前对于生态浮床的管理维护，如植物的选择和栽培、定期收割和更换、病虫害预防治理等方面存在不足，可能会造成生态浮床使用期限缩短，甚至达不到预期处理效果。且由于生态浮床仅仅浮于水面，植物根系很难对深层水进行净化，为突破这一限制，国内很多学者对生态浮床及其他技术进行复合和改良，以提高生态浮床的净化效果[18～20]。

人工湿地是指由人工建造和控制运行的水环境净化系统。人工湿地是一种典型的旁位处理技术，将部分被污染的河道水体分流至人工湿地进行处理，待净化后再返回河道。人工湿地建造费用较低、运行维护简便并兼具美观效果，适用于周边空间充足的城市河道。但人工湿地技术也存在一定局限，如温度较高的夏季植物生长迅速，净化效果较好，而冬季由于低温净化效果往往较差，因而需要筛选耐寒植物来净化水质。近些年大规模低能耗的人工湿地技术已经成为一种趋势，未来还需要全生命周期的研究和管理来维护系统的健康良性运行[21]。

4 关于河道环境修复的几点思考

4.1 城市河流水环境精细化和差异化特征识别

不同城市河流具有不同的水环境特征，如河流水动力条件、水质状况、水生态环境、接纳污染物种类和方式等[22]。同一河流在不同时期，如不同季节、丰水年和枯水年等，水环境参数也存在较大的差异[23,24]。河道水环境特征的差异和变化必然要求修复措施的适应和动态调整，因而精准识别目标河流的水环境特征是进行河道环境修复的关键。对于河流水动力条件调查，至少应收集河流丰水期、平水期、枯水期和丰水年、枯水年的水深、比降、流速、含沙量、底质稳定性等，以及污染物入河后的分布、迁移、转化规律等资料。对于水质状况和水生态环境，应至少收集月际变化的目标污染物演变规律。对于污染源，应包含不同季节或月份的点源污染情况，如排污口的分布和数量、生活污水、工业废水排放量和性质变化等；线源污染情况，如航运污染等；面源污染情况，如大气沉降污染物类型和通量、地表径流类型和通量等。

4.2 河道修复技术层面和社会经济层面兼容性和冲突性问题

当前对于城市河道环境修复所采用的治理技术，多注重于某一河道在某一时期内的治理措施[25]。这是因为河道修复工程项目通常复杂、体量大，若要达到良好的治理效果需要长周期的运行维护和调整。然而，河道环境修复不仅是技术层面的问题，还涉及到社会、经济、文化、历史、政治等多层面。这些层面之间往往既存在兼容性，也常常相互冲突。因而探索河道环境修复技术层面和社会经济等各个层面组合的可能性，认识冲突并减缓冲突，促进河道修复全过程的兼容性，是河道环境修复成功完成的重要保障。

5 结论与展望

城市污染河道环境修复是城市绿色、高质量与可持续发展的重要组成部分。近年来，已有众学者对城市污染河道环境修复技术进行了多方面研究，且部分相关技术已完成可观的成果转化。未来，对待修复河流进行精细化和差异化调查，获得月际变化的水环境特征演变规律，厘清水体污染来源及迁移转化规律，可大大提高河道修复技术的针对性和有效性。在关注修复技术层面的同时，妥善考虑社会经济等各个层面之间的兼容性和冲突性，以实现技术层面和社会经济层面的联动发展，对实现生态长效、可持续、高质量发展有至关重要的意义。