张乾铄

摘要随着社会经济的发展，河流污染问题日益引起人们的重视。目前，河流治理与修复主要有物理、化学、生物修复等技术。在工程过程中，生物修复往往与生态措施相结合，被称之为生物-生态修复。对生物-生态修复的原理、意义、技术措施等进行综述，并就其今后的发展进行了展望。

关键词环境—生态修复；河流污染治理；技术措施

中图分类号Q948.12文献标识码A文章编号 1007-5739（2009）06-0264-02

河流是人类最宝贵的一种自然资源，它为人类生存提供了稳定的水源和肥沃的土壤，最早的人类文明都是沿着河流和河谷发展起来的。由于人类活动排放的各种污染物进入河流，使河流水质和河流底泥的物理、化学性质或生物组成发生变化，从而降低了河流的使用价值，使河流失去了原有的意义。目前，河流污染主要包括氮磷等营养物和有机物污染两方面，污染源主要分为生活污水污染、工业污染以及农业污染三大类。人们应当对水体中的污染物进行处理，从而使水体得到净化，使人类对河流环境的干扰降到最小，与自然共生存，为生物栖息和繁殖创造良好的生态环境，造福于子孙后代。

1生物—生态修复概述

生物—生态修复是国外近年来发展十分迅速的一种新的河流污染处理措施。河流生物修复是指用微生物或微生物菌群来降解河流水体中的有机物或有毒有害物质；生态修复是指利用生态平衡、物质循环的原理和技术方法，对受污染或受破坏、胁迫的水体生物（包括生物群体，下同）生存和发展状态的改善、改良或恢复、重现。生物—生态有机结合的措施是按照自然界的自身变化规律去恢复自然界的本来面貌，以自然界的自净调控功能去治理被污染的河流，以人与自然协调发展为河流污染处理的基本思路，实现河流生态系统的自我修复。

生物—生态修复措施主要利用培育的植物或培养、接种的微生物的生命活动，对河流水体中的污染物进行转移、转化及降解作用，从而使水体得到净化，具有可持续性好、保持力强、工程造价低、耗能少等优点。它可以与河堤环境绿化及河岸景观生态工程相结合，创造人与自然相融合的河流区域生态环境。

河流的生物—生态修复严格来讲包括恢复和重建。恢复是针对受损而言的，受损就是生态系统结构、功能和关系的破坏，因而，生态恢复就是恢复生态系统合理的结构、高效的功能和协调的关系。其目标是把受损的生态系统恢复到它先前的或类似先前的甚至更好的状态。生态重建是将河流生态系统的现有状态进行改善，以增加人类的需要，使生态系统进一步远离它的起始状态，而到达适合人类需求的一种状态。河流生态修复是在遵循自然规律的前提下，控制待修复生态系统的演替方向和演替过程，把退化的生态系统恢复或重建到既可以最大限度地为人类所利用，又保持了系统的必要功能，并使系统达到自我维持的状态。通常没有必要将河流表水环境质量标准修复至完全自然的状态，而是根据经济技术条件修复至人类所需要的合适状态。达到修复或恢复受到污染、破坏或胁迫的水生生物的生存和繁衍的物理、化学和水文环境，及其食物链关系的目标。河流污染生物—生态修复措施主要优点在于不需要占用太多土地或优质耕地，只需河流沿岸即可；不需要高于专门污水处理程序等投资数倍的管道网络及其维护；距城市居民区一般相对较远，不扰民或者较少扰民，并且可以保证河流的景观功能、生产功能、休憩功能。

2生物—生态修复的技术措施

2.1人工补植技术

目前，由于对景观和可持续发展的追求，各级政府投入巨资对城市河流进行治理，企图使河流重新成为可亲近、可供玩赏的对象，以提升沿岸居住环境的质量。但河流并非仅仅是“水流”，它包含着丰富的生态系统，相互构成完整的食物链，维持着河流及其沿岸的生命和价值。早期的人工补植技术措施主要用于河流水土流失的治理，其具有良好的水土保持功能，对河流的水质净化也有一定的作用。近年来，越来越多的科研单位运用人工补植技术对河流污染进行治理，已经取得不少成果。而人工补植技术就是把植物操控技术和水生植物护岸技术有机结合，从而对河流污染物进行去除。

对河流污染而言，人工补植技术主要是对河流下游河岸天然植被进行恢复，通过试验筛选出适宜的灌溉方式和植被种植种类，建立生态堤岸。这种措施以河岸土地为处理设施，利用土壤—植物系统的吸附、过滤及净化作用和自我调控功能，达到某种程度上对水的净化。河岸土壤处理系统可分为快速渗滤、慢速渗滤、地表漫流、湿地处理等化合物，尤其是有机氯和氨氮等有较好的去除效果。

在美国，火星失败的河岸防护而造成的河流处理不当使人们越来越重视人工补植，生态扩岸的方法，使水质和美学价值综合提高。国内塔里木河下游生态修复亦尝试采取此措施。

2.2人工湿地处理技术

人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的河堤生态系统，利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用来实现对河流污水的净化。这种湿地系统是在一定长宽比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵石等）混合组成填料床，污染水可以在床体的填料缝隙中曲折流动，或在床体表面流动。在床体的表面种植具有处理性能好、成活率高的水生植物（如芦苇等），形成一个独特的动植物生态环境，对污染水进行处理。人工湿地是一个综合的河流堤岸生态系统，它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进被污染河流中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，获得河流处理与资源化的最佳效益。人工湿地对有机污染物、氮、磷等都有较强的降解处理作用。

在人工湿地中氮主要是通过微生物的硝化和反硝化作用、植物的吸收、氨的挥发以及基质的吸附和过滤等过程而去除。废水中的氮以无机氮和有机氮2种形式存在，无机氮可以被人工湿地中的植物吸收，合成植物蛋白质，最后通过植物的收割形式从湿地系统中去除。人工湿地系统中氮去除效率取决于湿地植物根区附近土壤的氧化还原状况，因为硝化作用要求在好氧的条件下进行，而反硝化作用要求在厌氧的条件下进行。人为提高湿地中BOD与NO3--N之比（如添加秸秆或甲醇），氮的去除率会大幅度提高。

在人工湿地中磷主要是通过基质的吸附、络合及与Ca、Al、Fe和土壤颗粒的沉淀反应及泥炭累积、植物的吸收、微生物作用等去除。

人工湿地系统的出水质量好，适合于处理饮用水源，或者结合景观设计，种植观赏植物改善风景区的水质状况，其造价及运行费用远低于常规工程处理技术。目前，世界各国都投入大量精力以改良人工湿地技术，将一些传统的污水处理技术引入人工湿地的建造与控制运行。如北美湿地工程公司（NAWF）借鉴污泥回流技术和鼓风暴气开发了循环流湿地工艺，这些工艺已成功地应用于数年前还被认为不适宜采用人工湿地处理污水的地区（气候太冷或污水浓度太高）。

2.3人工浮岛技术

美国学者Gurney于1971年发表加拿大雁的水上漂浮人工巢论文，此论文的发表使他成为人工浮岛研究的先驱。之后以日本为代表的国家和地区成功地将人工浮岛应用于地表水体的污染治理和生态修复，成为一种新颖的河流污染处理技术措施。

人工浮岛技术是以水生植物群落为主体，应用物种间共生关系，充分利用水体空间生态位和营养生态位的原则，建立高效的人工生态系统，以削减水体中的污染负荷，结合绿化技术与漂浮技术，分为浮岛框架、植物浮床、水下固定装置以及水生植被几个部分。框架可采用亲自然的材料如竹、木条等，植物生长的浮体一般是由高分子轻质材料制成，质轻耐用，浮岛上植物一般选择各类适宜的陆生植物和湿生植物。它利用表面积很大的植物根系在水中形成浓密的网，吸附水体中大量的悬浮物，并逐渐在植物根系表面形成生物膜，膜中微生物吞噬和代谢水中的污染物成为无机物，使其成为植物的营养物质，通过光合作用转化为植物细胞的成分，促进其生长，最后通过收割浮岛植物和捕获鱼虾减少水中营养盐。通过遮挡阳光抑制藻类的光合作用，减少浮游植物生长量，通过接触沉淀作用促使浮游植物沉降，有效防止夏季“水华”发生，提高水体透明度。人工浮岛上的植物能够为鸟类栖息提供场所，其下部植物根系也可形成鱼类和水生昆虫生息环境，是一个有效的生态净水方法。

2.4生物膜法处理技术

生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。微生物附着生长于某种载体的表面，主要指天然材料（如卵石）、合成材料（如纤维）等，在其表面形成一定厚度的生物膜，生物膜表面积大，可为微生物提供较大的附着表面，有利于加强对污染物的降解作用，从而处理河流污水。生物膜主要由细菌、真菌、原生动物组成。生物膜自滤料向外可分为庆气层、好气层、附着水层、运动水层。河流污染的水体流经载体空隙时，废水中有机物被生物膜吸附，进而被微生物降解，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。该技术对于受有机物及氨氮轻度污染的水体有明显治理效果。它对水量、水质、水温变动适应性强，处理效果好，并具良好硝化功能，污泥量小且易于固液分离。此外，运行管理时没有污泥膨胀和污泥回流问题，耐冲击负荷。国外许多江河大水体修复工程都有成功实例。

3结语与展望

综上所述，各种生物—生态修复技术有自己的原理和特点。对于具体河道污染的治理和资源化生态修复，必须针对河道的具体特点、区域的具体情况，选择恰当的生物—生态修复技术与物理技术、化学技术有机结合，开发出最佳的河流污染处理措施。河流污染现在已是制约我国经济发展的最大阻力之一。生物—生态河流治理技术存在着许多可以挖掘的优点，将成为21世纪我国河流生态环境治理领域最具生命力的处理措施。

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