污染河道流域综合治理与生态修复的探讨

汤江武，王 新，姚晓红，吴逸飞，柳 永，孙 宏

（浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所，浙江杭州 310021）

污染河道流域综合治理与生态修复的探讨

汤江武，王 新，姚晓红，吴逸飞，柳 永，孙 宏

（浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所，浙江杭州 310021）

水环境污染是我国当前面临的严重环境问题之一，针对城乡河道当前的污染及治理现状，阐述了其流域综合治理的必要性及可行性。在分析城乡河道生态修复的基础上，提出了城乡河道综合治理与生态修复的发展趋势与建议。

城乡河道；水体污染；生态修复；流域综合治理

文献著录格式：汤江武，王新，姚晓红，等.污染河道流域综合治理与生态修复的探讨［J］.浙江农业科学，2015，56（1）：15－18.

DOI 10.16178／j.issn.0528⁃9017.20150104

水是生命之源、生产之要、生态之基，关系经济社会发展、关乎百姓民生。但我国是一个严重缺水的国家，人均淡水资源仅为世界平均水平的1／4，其中人均可利用水资源仅为900 m3，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。而近20年来我国社会经济迅猛发展，水环境的污染造成了水资源短缺现象更加严重，水环境污染成为制约我国社会经济发展中的重大问题。2013年，我国10大流域国控断面中，Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类断面的比例为19.3%和9.0%。与全国相比，浙江省的水污染更为严重，221个省控断面的监测表明，Ⅴ类和劣Ⅴ类断面的比例为8.6%和12.25%［1］。河道是水环境的主要组成部分，在城乡生产、生活以及当地环境和气候的调节和改善中起到重要的作用，浙江省作为江南水乡，境内河网密布，河道对经济、社会的发展有着重要意义。随着人们生活水平的提高，对改善生态环境，修复污染水体，恢复青山绿水的呼声日益高涨。十八大将生态文明建设列入党章并做出阐述，使“生态文明”，提升到更高的战略层面，与经济建设、政治建设、文化建设、社会建设并列，构成中国特色社会主义事业“五位一体”的总体布局。国家环保局将水污染治理作为2014年工作的重中之重，并正在编制《水污染防治行动计划》，核心任务是改善水环境质量，重点是抓两头，一是坚决治理污染严重的地方，二是坚决保护水质较好的河湖，不能先污染再治理。浙江省委在2013年底的省委十三届四次全会做出了“五水共治”的重大决策，并以“治污先行”推动浙江省深化改革，促进经济转型升级，以走“绿水青山就是金山银山”的发展新路，来保护生态环境，促进社会和谐发展。因此，城乡污染河道水体的净化与修复已经成为一个全社会广泛关注、亟须解决的环境与社会问题。

1 城乡河道污染特征及其污染治理现状

1.1 浙江城乡河道的污染特征

浙江省作为全国著名的“江南水乡”，境内河湖星罗棋布，随着30多年来经济、社会的发展，城乡河道污染日益严重，生态系统严重退化，河道水质持续恶化，已基本处于Ⅴ类和劣Ⅴ类水质。河道水体处于缺氧状态，氨氮污染严重，多数河道总磷、COD、BOD严重超标，河道淤积深厚，底泥黑臭［2］。河道感官表现为水体混浊、发黑、发臭，水面垃圾漂浮。已有数据表明，浙江省河道总长13万km，其中黑臭河道约2.7万km，且大多是与人们生活紧密相关的城乡河道［3］。这些城乡污染河道的成因是一个由污染物引起水质恶化并导致水体生态失衡，甚至丧失生态功能的过程。河道的污染主要来自工业、农业和生活污水的排放，可分为点源污染、面源污染和内源污染几类，主要污染物为有机污染和氮、磷等营养盐污染。多年来污染物的累积，对河道生态系统产生持续的影响，在浙江省内河网形成区域性的水体污染与生态失衡，形成了当前浙江省水环境严重污染的形势。

1.2 河道水体污染的生态过程

河道水生态系统由水环境和其中的生物群落组成，水环境是河道生态系统中最重要的生境因子，对水生态系统有决定性的作用，生物群落是由植物、动物和微生物组成的，在特定环境中形成特定的生态功能，对水生态系统的物质循环和能量流动有着决定性的作用。自然的河道生态系统是一个完整的，具有自我更新、平衡和演替能力的体系，利用其物质循环和能量流动系统，使河道具有一定的自净能力［4－5］。多年来，浙江城乡河道岸、底硬化的趋势改变了天然河道的地形地貌和多样的水环境，河道生境恶化，使水生植物失去了赖以生存的基础，严重影响了微生物和微型动物的生存，导致河道生态链断裂，生物多样性降低，河道生态系统物质循环的能量流动等生态功能降低［6］。更为关键的是，多年来各类污染物的持续排入，远远超出河道生态系统的自净能力，引起水体的富营养化，导致水生态系统的失衡、破坏，最终水体呈现生物多样性降低或消失、水体缺氧、黑臭。

1.3 浙江省河道治理现状

河道治理是一个系统工程，在控制污染源的基础上，通过各种技术手段，实现对河道污染的治理和水体生态的修复是最根本的途径。当前浙江污染河道的治理措施，除清淤、引水等方法外，更多的是采用以生态工程为核心的技术来改善河道水质，河道曝气增氧、生态浮岛、人工湿地、人工水草与生态基、净水微生物菌剂投放、食藻虫等是常用的技术。近几年经过强化治理的河道，已基本实现对河道有机污染的控制，恢复了溶氧，消除了黑臭。但在水体氨氮、总磷、总氮等污染物的控制上，尚难以达到理想的目标，这与面源污染无法有效控制，积累的内源污染将长期存在有关。浙江省城乡河网呈现的区域性污染特征，将使得今后河道治理的污染控制由点源污染为主转变为以面源污染和内源污染为主，河道水体的污染治理由有机污染为主转变为以氮、磷等营养盐污染为主。

2 城乡河道污染的流域综合治理与生物修复

2.1 浙江水环境污染的流域综合治理

改革开放以来，尤其在近十几年经济、社会飞速的发展过程中，各类污染物的持续排放，形成了目前水环境严重污染的现状，水环境的区域性、流域性污染成为一个典型的特征。河道水环境的污染主要来源于工业、生活和农业生产，其中工业和生活污染主要是点源污染，近年来已经逐步得到有效控制。农业源污染主要是面源污染，长期以来未能得到足够的重视和有效治理，而2013年农业源污染物中化学需氧量和氨氮分别占排放总量的47.8%和31.7%。与此同时，长期以来污染物的淤积、沉淀形成的河道内源污染，也是不可忽视且难以有效处理的水体污染源。在这种状况下，对局部河道环境实施污染治理和生态修复，将面临污染物总量大、面源污染难以控制等困难，且污染物随河网在区域水环境中的转移，也使得既定的治理目标难以达到。国际上发达国家在水污染治理过程中形成了一系列行之有效的技术方法，但总体上呈多元化、集成化和系统化发展的趋势，主要是从流域污染特点出发，以流域为尺度构建水污染控制和水环境改善的技术体系，从而达到了流域水环境质量改善的最终目的。通过水环境污染的流域综合治理，有效控制进入流域水环境中的污染物总量，大幅减少水体中的污染物总量，将为河道水体生态系统的修复奠定基础。其要点在于，流域污染源的调查、监控、预警和应急处理，工业、生活污水的分类统一处理，农业生产模式升级和面源污染控制，不同功能用水的污染处理和中水回用，河岸带生态功能恢复，等等。

2.2 城乡河道污染的生物修复

在水污染治理技术中，生物修复技术因其投资低、效益高、环境友好、生态节能，成为迅速发展的水环境治理技术，其原理是利用培育的植物、微生物等生物，利用其生命活动过程，对水中污染物进行转移、转化及降解，从而达到治理水体污染，改善河道水质的目的。河道水体污染生物修复的实施，通常以环境生态工程的手段为主，如曝气复氧、生物接触氧化、多功能生态浮岛、人工水草、人工湿地、复合生态滤床、净水菌剂及微生物激活剂的投放等。微生物在水体物质转化和能量流动过程中具有关键作用，水体中的有机污染物降解，氮素类的无机污染物从水体中去除，均依赖于微生物的作用。水生植物能有效吸收水体中的无机污染物，并为微生物提供营养物质和微环境，是水体污染生物修复不可或缺的。水环境污染物控制与治理是水体生态系统恢复的第一步，生物修复的特点和特性使其具有其他任何方法都不可替代的优势，是城乡河道污染治理的核心技术，并为河道水体生态修复奠定了基础。浙江省城乡污染河道的治理，已初步完成了点源类污染的有效控制，未来无论污染流域综合治理，还是河道的生态修复，都将以面源污染和内源污染的控制为首要问题，以水体无机污染物的去除和水质提升为主要目标，生物修复无疑将成为最核心的技术方法。

3 城乡河道的生态修复

3.1 河道生态修复技术与水污染治理思路

生态修复是利用生态学原理、技术，通过对河道水污染控制、水环境改造、水体生物调节，恢复河道生物多样性，重建河道生态系统的结构和功能，使其恢复具有自我更新、平衡和演替能力的自然状态［7－8］。与生物修复相比，两者是河道治理的不同阶段和不同层次，它们的目标、应用原理、技术手段、应用生物的种类和适应范围均有一定的差异。发达国家河流治理已经完成了污染治理的过程，水质得到较好的改善，莱茵河、泰晤士河的治理就是成功的案例。其河道治理理念，已由单纯的“污染控制”发展为“水生态的修复与恢复”，实现由以“水污染控制”为目标向以“流域水生态系统健康保护”为目标的转变。陆续开展了河道生态恢复技术的研究和应用，如日本的多木川、淀川等多条河流的生态修复，取得了良好的生态效益和环境效益［9－12］。我国在城市发展的初期，城市河道属于纯自然型的天然河流河道，具有完备的生态和景观功能。在工业化、城镇化的发展过程中，城市河道和河岸带的生态功能逐渐消失，河道成为行洪和纳污的沟渠。随着经济的进一步发展，人们生活水平的提高，逐渐认识到河道生态系统对城市生态环境、景观、文化和社会经济可持续发展的重要性，也促使人们关注水污染的治理和水生态系统的恢复。在河道水污染治理的思路上，生物治理和生态修复的理念深入人心。河道生态修复的根本思路是重建受损河道生态系统的结构和功能，恢复具有稳定群落结构、多样性和生态功能的生物群落，以及可提供相对稳定生态位，符合自然演替规律的生境的城市河道水生态系统。浙江省水环境的整治，在完成黑臭河道治理之后，将全面进入水质提升和水生态系统恢复的阶段，始终树立以生物治理和生态修复为核心的河道治理思路势在必行。

3.2 浙江城乡河道生态修复的关键问题

城乡河道生态修复的最终目标，是在满足河道基础功能的基础上，恢复河道的生态和景观功能，最终达到水清、岸绿、景美、亲水、易居的生态河道的要求。多年来浙江省城乡河道污染严重，现状复杂，尽管经过初期的治理，清除垃圾、疏浚河道、减缓黑臭，水体污染状况已有所缓解，但要最终完成河道的生态修复，还有较长的距离，仍有诸多需要考虑的关键问题。多年来城乡发展过程中对水环境的侵占使得多数河道较为狭窄，加之城乡地表硬化导致地表蓄水能力降低，排水、行洪等河道的基础功能，是河道生态修复设计和实施中必须考虑的关键问题之一。河道生态修复的进行需在河道水质恢复到一定阶段之后，对河道水体污染的治理和控制是非常重要的，与此同时，河道生态修复亦可促进河道自我净化能力。河道水体生物的多样性是河道生态恢复的一个典型特征，改变现有河道岸、底硬化，沟渠化的现状，造就多样河道形态和空间，形成多样的水体环境，将为生物多样性的恢复奠定基础。在河道生物多样性恢复的基础上，从河道生态系统的整体性出发，恢复河道生态系统的结构和功能，促进水体稳定、多样性生物链形成，恢复水体生态系统自我调节、平衡和演替能力的形成，将是极具挑战性的关键问题。此外，在河道生态修复中，要着力考虑水资源的可持续利用、水生态环境与城乡生态景观、人文景观的和谐发展，最终达到人、水、自然的和谐发展。

4 浙江城乡河道污染治理与生态修复的发展建议

4.1 河道污染治理与生态修复的和谐理念

水环境污染治理是一个政府主导、全民参与的重大社会问题，浙江省“五水共治、治污先行”工作的推进，是以治水为契机，深化改革，促进经济产业升级。仅污染的防治，就涉及不同层次、各个领域的复杂关系，无论是各类工业企业、各种农业生产，还是居民生活，任何一个方面的疏忽，水环境的污染防治就可能难以达到既定目标，或者进度大大拖后。因此，全社会树立人与自然和谐发展的理念是极其重要的。当前水环境区域污染的现状，使得河道污染的治理必然是以流域综合治理为核心。河道是水最终汇集后的体现，在污染流域综合防治的各个领域，以生态、节能、和谐的理念推进技术的实施是各项工作成功的关键。河道治理的理念，应在立足我国国情和发展现状的基础上，汲取先进国家的水环境治理经验，由单纯的污染防治向区域水环境生态治理的模式转变。

4.2 河道污染治理与生态修复的总体策略

河道治理是一个系统工程，在控制污染源的基础上，通过各种技术手段，实现对河道污染的治理和水体生态的修复是最根本的途径。当前浙江污染河道的治理，限于行政区划下政府和部门之间的责任关系，更多的是一种局部治理，难以改变区域污染的现状。但无论是当前的局部污染治理，还是在流域范围内实施综合治理，都应在“减少外源污染，控制内源污染，降解水体污染”的总体策略下进行方案设计、技术研发和工程实施。在流域综合治理中，“减少外源污染”主要是点源污染的截污纳管和统一处理，面源污染的综合控制。在河道局部治理中，既要考虑点源、面源污染，更要关注河网上游水体带来的污染。“控制内源污染”是水质改善和提升的关键措施，过去通常采用清淤的方法，未来将更多采用生物⁃生态的方法来进行治理。“降解水体污染”是河道水体污染治理的关键步骤，是诸多技术方法的集成和应用，当前生物修复技术已经广泛应用。

4.3 河道污染治理与生态修复的技术体系

在流域污染综合治理的思路下，实施河道的污染治理和生态修复，对技术将有较高的要求，是诸多技术方法的集成，是涵盖不同领域的技术体系，主要包括以下内容。

河道水污染控制技术，即通过截污实现对点源污染的控制，通过清淤减少河道内源污染，通过生物修复技术对水体污染和面源污染进行控制和治理。

河道生态环境改造和调节，即恢复河道的天然状态，调节水流，使河道生境呈现多样性，适合各类生物的定植和生物群落的形成，并促进河道水生生物群落的生物多样性。

河岸生态缓冲带构建，即恢复河岸植被，形成具有控制和消减面源污染、地表径流营养盐等作用，可美化和调节河岸带景观的生态河岸。

生态护岸构建，河岸护坡是河道生态系统的重要组成部分，同时也影响着河流的稳定性及行洪能力，改变多年来城乡河道河岸硬化的现状，构建自然的生态护岸，利于河道生态的恢复。

河道生物群落恢复和演替控制，河道修复相关措施的最终目的，是要为水、岸生物群落恢复奠定基础，从而逐步恢复河道和河岸带生态系统，恢复河道的天然自净能力。

［1］ 中华人民共和国环保部.2013中国环境状况公报［EB／OL］.（2014⁃05⁃27）.http：／／wenku.baidu.com／link？url＝dHfHt4876R82w0HcVRYrksmYov3o_dO4W⁃rGAjO_0OBs6⁃IXnV5xOgg1ZcQ0rAn2kEOYkV4IcDXbAAE2a9OYwhVqc4Eabk8xS mQOD⁃tRnwS.

［2］ 卢卫，应聪慧.浙江省农村河道水环境评价及水利保护对策［J］.人民长江，2009，40（15）：16－18.

［3］ 浙江省环保厅.2013浙江省环境状况公报［EB／OL］.（2014－06－24）.http：／／www.zjepb.gov.cn／hbtmhwz／gzfw／hjzl／.

［4］ SzekelyAJ，BergaM，LangenhederS.Mechanisms determining the fate of dispersed bacterial communities in new environments［J］.ISME Journal，2013，7（1）：61－71.

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［6］ 乐茂华，刘军，胡和平.深圳河道生态修复理念及其治理技术［J］.中国农村水利水电，2010（2）：25－28.

［7］ 董哲仁.试论河流生态修复规划的原则［J］.中国水利，2006，13：11－13.

［8］ 董哲仁，孙东亚，彭静.河流生态修复理论技术及其应用［J］.水利水电技术，2009，40（1）：4－8.

［9］ Azad M A K，Amin L，Sidik N M.Genetically engineered organisms for bioremediation of pollutants in contaminated sites［J］.Chin Sci Bull，2004，59（8）：703－714.

［10］ 谷勇峰，李梅，陈淑芬，等.城市河道生态修复技术研究进展［J］.环境科学与管理，2013，38（4）：25－29.

［11］ 王文君，黄道明.国内外河流生态修复研究进展［J］.水生态学杂志，2012，33（4）：142－146.

［12］ 张长滨，范欣.国内外近自然河道生态修复初探［J］.森林工程，2013，29（6）：40－43.

（责任编辑：袁醉敏）

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0528⁃9017（2015）01⁃0015⁃04

2014⁃11⁃13

农业部“948”项目（2011－Z34）；浙江省“生物三药”重点创新团队项目（2011R09027－11）；浙江省农科院创新提升工程项目

汤江武（1971－），浙江青田人，研究员，从事应用微生物研究工作。E⁃mail：tangjiangwu＠sina.com。