河流生态修复浅议

刘尚俭，邱建，安雅敏，蒋佳凌，徐瑞，彭图恒

(1.重庆工商大学环境与生物工程学院， 重庆　400067； 2.重庆工商大学环境保护研究所， 重庆　400067)



河流生态修复浅议

刘尚俭1，邱建2，安雅敏1，蒋佳凌1，徐瑞1，彭图恒1

(1.重庆工商大学环境与生物工程学院， 重庆400067； 2.重庆工商大学环境保护研究所， 重庆400067)

摘要：随着我国城市化和工业化的不断发展，水体的功能和作用也逐渐发生着变化，其中河流污染变得日益严重，对河流旁的居民健康及生活带来了危害，也对我国的社会发展起到了制约作用。如何治理河流污染、修复退化的水生生态系统、改善水体环境，变得日益重要。针对这些现象，本文主要介绍河流生态修复的定义及原则，以及国内河流的污染现状。从当今国内外对河流生态修复研究现状出发，介绍主要的河流生态修复技术以及对将来河流生态修复技术的展望。

关键词：河流生态修复；修复技术；修复原则

随着我国城市化和工业化的不断发展，我国河流水体的功能和作用也在不断发生着变化。目前，我国大部分城市和地区的淡水资源已经受到了污染物的污染，水质不断恶化，这不但对淡水资源的供给产生了很深的直接影响，而且对于农业、渔业生产及河流旁居民的健康状况带来了危害，也严重地制约着我国社会和经济持续健康发展[1-2]。如何有效治理日趋恶化的水环境，修复退化或受损的水生生态系统，是改善水体环境、提高区域生产力、实现水资源可持续发展的关键[3]。

1河流生态修复的定义与原则

1.1　河流生态修复的定义

河流生态修复是指利用生态系统原理，采取各种方法修复受损的水体系统的生物群体及结构，重建健康的水生生态系统，修复和强化水体生态系统的主要功能，并能使生态系统实现整体协调、自我维持、自我演替的良性循环[4]。美国土木工程师协会将河流生态修复定义为一种促使河流系统恢复到具有可持续特征的较为自然状态，并可提高生态系统价值和生物多样性的环境保护行动[5]。

20世纪80年代，德国、瑞士等国家提出了“重新自然化”概念，将河流修复到接近自然的程度，而英国在修复河流时强调“近自然化”时，同时优先考虑河流的生态功能[6]。

1.2　河流生态修复的基本原则

河流生态修复的基本原则一般包括自然原则、社会经济技术原则、美学原则3个主要方面。自然原则是生态恢复与重建的基本原则，只有遵循自然规律的恢复和重建才是真正的恢复与重建，否则只会事倍功半；社会经济技术原则是生态恢复与重建的后盾和支柱，在一定程度上制约着生态系统的恢复与重建的可能性，水平与深度；美学原则是指退化的生态系统的恢复重建应给人以美的享受。此外还包括以下指导性原则：(1)地域性原则；(2)生态学与系统性原则；(3)最小风险原则和效益最大原则[7]。

2我国河流污染现状

当前，我国水环境污染十分严重，尤其对于江河湖泊普遍遭到污染，而且呈现出更加严重的趋势。水利部对全国700余条河流约10万km河展开的水资源质量评价结果表明：其中受污染的水质不能用于灌溉(即劣于Ⅴ类)的河段约占10.6%，已经丧失了使用价值；受到污染(相当于Ⅳ，Ⅴ类)的河段约占46.5%[8]。

城市河流污染形势也较严重：如开封市由于工业废水处理率低，工厂排放的废水达标率也低，仅占总量的12.6%，绝大部分废水未经处理直接排放到附近的河道中。开封市西北工业区及陇海以北的工业废水，大部分排入黄汴河；西工业区的废水排入东护城河，造成了河流水的严重污染[9]。邓春光等[10]表明，三峡库区每条次级河流回水区每年都会发生富营养化现象，并且随着靠近坝首，富营养化有加重趋势。刘光德等[11]研究发现，三峡库区土壤重金属Cd、As 含量增加明显，同时，杨官仁[12]的研究表明，Hg、Cr、Cu、Pb 等在三峡库区将累积增加。

从上述分析可以看出，河流的治理是刻不容缓的。

3河流生态修复的国内外研究现状

3.1　国外研究进展

欧洲、美国和日本等发达国家，自20世纪60年代就已认识到河流生态环境面临的诸多问题，积极开展生态修复的相关研究与实际活动。至今，经过半个世纪的时间，河流生态修复现状调查、科研、实践活动开展的较多，研究比较深入[13]。河流生态修复是一项清洁环境的低投资高效益便于运行发展潜力较大的技术，日本、美国等国家已广泛用于工程实践[1，14-15]。美国开展了对Kissimmee河、Mississipp河以及Missouri河均进行了生态修复工程；欧洲的“莱茵河行动计划”，并在此基础上指导了“莱茵河2020计划”。

Pabst强调溪流的自然特性要依靠自然力去恢复。KernK等[16]研究了河道生态修复途径,建议改变传统水利工程的结构形式，减缓人类活动对天然生态系统的影响。Bemhardt 等[17]从修复的范围上解释了河流生态修复不光包括河道本身，还应扩展到河漫滩乃至流域。Miseki和Takazawa[18]借鉴景观生态学的等级思想，分别以河岸带与流域2个尺度开展研究，并提出了与各自尺度相对应的群落组织和景观组织水平的修复措施。Ludwing和Bezirksamt[19]针对Hamburg河直线化严重、生物多样性消失的现状，采用非政府组织、公众参与的方式，对该河中鲑鱼的生活习性进行了研究，以期通过改善其生活条件来到达修复河流生态的目的。Chick等[20]对密西西比河上游鱼类的时空分布进行了研究，得出了鱼类空间分布与河流的透明度、水温、流速和植物繁茂度有关。

3.2　国内研究现状

我国在河流生态修复方面的研究起步较晚，早期的研究中主要注意到了河流生态系统某个方面和基于水污染治理的角度。近年来，河流生态修复的研究和应用推广十分火热。郑天柱等[21]应用生态工程学理论，探讨河道生态恢复机理,指出满足河流生态需水量是缺水地区恢复河流生态的关键。杨海军等[22]也提出退化水岸带生态系统修复的主要内容应包括适于生物生存的生境缀块构建研究、适于生物生存的生态修复材料研究以及水岸生态系统恢复过程中组织机理研究。针对各国学者对河流生态恢复目标有不同的见解和定义，根据我国的国情，董哲仁[23]提出在研究和实施河流生态恢复时，要立足河流生态系统现状,积极创造条件，发挥生态系统自我恢复功能，使河流廊道生态系统逐步得到恢复。陈庆伟等[24]分析了筑坝对河流生态系统的影响及水库生态调度。

从国内外河流生态修复的研究看，对河流的生态修复已经得到了认同。对于河流生态修复是对于水体本身和河岸带生态恢复综合作用的结果。对于我国河流生态修复的首要任务还是要遏制河流流域生态系统退化的水污染[25]。

4河流生态修复技术

4.1　调水

通过改进水库调度，来改变水体水质，恢复河流丧失的生态功能和保持自然径流模式。另外，也可以通过水利设施的调控引入上游的清洁水改善下游污染河道的水质，减少河道的污染总量。该技术也是一种投资少、成本低、见效快的治理方法，如已开展的引江济太、引江济巢、引黄济津济淀等一系列生态调水工程。但是，调水不能从根本上削减污染物总量，长期调水还可能会导致其他流域水资源紧缺。

4.2　河道曝气

当河流水体受到有机物污染时，就会消耗水体中的溶解氧，有机物的分解就会从有氧分解转换到无氧分解，生成H2S、NH3和FeS等致黑致臭物质，从而引起自然水体发生黑臭现象[26]。基于这种情况，可以人工向水体中连续或间歇式充入空气(或纯氧)，加速水体复氧过程，提高水体的溶解氧，使得恢复水体中好氧生物的活力，改善水体的自净能力。该技术主要应用于过渡性措施使用和对付突发性河道污染使用。

4.3　水生植物修复技术

水生植物对水体营养物质具有吸收分解作用，对于重金属等污染物质具有一定的吸附净化作用，同时水生植物的光合作用能够增加水体中的溶解氧。水生植物具有经济性好、能源消耗小、管理费用低、可持续发展等优点，在很多受污染河道治理中已有较多的应用。

4.4　底泥疏浚

氮和磷是水生生物系统中重要的营养限制因子，来自内源释放的氮和磷营养物质对上覆水营养物质的贡献率可以达到甚至超过外源污染的贡献率[27]。底泥疏浚可以将富含营养物质的底泥从水体中永久去除，能够控制内源污染物的释放或减少污染物生物有效性，因而被认为是河流湖泊治理中的重要工程措施而被广泛应用[28]。如在我国太湖，西湖以及广州等地均有实际应用，并且取得了很多宝贵的实践经验。

4.5　生态护岸技术

生态护岸是结合治水工程与生态环境保护而兴起的一种新型护岸技术，在治理水土流失、水土污染、加固堤岸、增加动植物种类、调节微气候和美化环境方面都有着巨大作用[29]。主要包括植被护岸、木材护岸和石材护岸三种类型。基于这些理论研究，开展了生态修复示范工程建设，包括浙江省海宁市辛江塘河道整治工程、深圳市田下河和观澜河生态修复工程、重庆市苦溪河生态修复工程，通过这些工程示范发展和完善了河流生态修复的理论和技术方法，同时也取得了可观的环境效益和社会效益。

4.6　人工湿地技术

人工湿地是生态修复污水的重要技术之一，其基本原理是利用湿地水体中的微生物和湿地植物降解、吸收和截流污水中的污染物，从而达到修复污水的目的[30]。人工湿地技术的不足在于当进水悬浮性污染物及有机物浓度过高时容易产生堵塞和严重厌氧化而造成植物根系腐烂最终死亡。

5结语

总的来说，河流生态修复作为我国一种新技术，仍处在起步和技术研究阶段。在整治工作中对于景观建设，生态系统栖息和传统水利结合还不完善。在今后的研究中，需要将河流生态修复工作与水利工程规划、建设、运行过程和生态学相关学科相结合，通过大量资料和长期的监测，掌握相关的生态因子变换规律；通过不断的长期监测，可以了解生态修复后的动态变化过程，吸取经验，为以后的河流生态修复进行指导，形成生态修复的完整指标体系，以便准确把握河流生态修复问题。

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Ecological Restroration of Rivers

LIU Shang-jian1, QIU Jian2, AN Ya-min1, JIANG Jia-ling1, XU Rui, PENG Tu-heng1

(1.School of Environmental and Biological Engineering of Chongqing T&B university, Chongqing 400067, China;

2.Environmental Protection of the Institute of Chongqing Technology and Business University, Chongqing 400067, China)

Abstract:With the continuous development of urbanization and industrialization in our country, the function and role of water is gradually changing.The river pollution has become increasingly serious,which brings harm to residents' health and life bdside the river,also play a restricted role to our country’s social development.How to control river pollution, repair the degeneration of aquatic ecosystem,improve water environment, are becoming increasingly important.In view of these phenomena. This paper mainly introduces the definition and principles of river ecological restoration, and the domestic current situation of the pollution of rivers. From today on river ecological restoration research current situation at home and abroad, this paper introduces the main technology of river ecological restoration and river ecological restoration technology outlook about the future.

Key words:river ceological restoration; restoration techniques; restoration principle

作者简介：刘尚俭(1988—)，男，甘肃人，硕士研究生，主要从事水污染控制规划与技术、河流生态修复等方面的研究，E-mail： 15123338181@qq.com

收稿日期：2014-04-28

中图分类号：X52

文献标识码：A

文章编号：2095-6444(2015)01-0082-04

DOI:10.14068/j.ceia.2015.01.021