景观水体修复技术研究进展

张鸽 吴宏涛

湖北师范大学城市与环境学院（湖北黄石 435002）

节能环保

景观水体修复技术研究进展

张鸽 吴宏涛

湖北师范大学城市与环境学院（湖北黄石 435002）

随着城市建设的快速发展，越来越多的景观水体美化了城市，同时改善了城市居民的居住环境，然而景观水体易受污染的问题也较为突出。叙述了景观水体受污染的原因及特性，在现有景观水体污染修复技术的基础上，分析、比较了不同修复方式的特点及效果，并提出了景观水体修复的建议。

景观水体 修复 防治

中国分类号 X52

中国园林的美来自于山水之间，水作为“园林美”中的“灵动美”，不可或缺。随着城市建设的快速发展和设计理念的不断更新，人们对城市环境的要求日益提高，因此景观水体的建设和发展也越来越受到人们的重视。景观水体在美化城市、改善人们居住环境的同时，也因其面积小、水体自净能力差、环境容量低等因素，容易受到污染。为了使景观水体发挥其存在的价值，水体污染修复至关重要。本文阐述了景观水体污染的原因及特征，在现有修复技术的基础上，分析、比较了不同修复方式的特点及效果，并提出了景观水体修复的建议，以期为景观水体污染修复提供参考。

1 景观水体污染原因及污染特性

1.1 景观水体污染原因

景观水体污染类型可分为两种。一是外源污染，这种类型的污染主要来源于人类的生产和生活。以化肥在农业中的使用为例，氮、磷、钾等元素会因大气沉降、雨水冲淋等方式进入水体。此外，树叶、枯草等固体污染物也会进入水体，最后在底泥中富集[2]。二是内源污染，水体的扰动会使底层淤泥中的富营养盐和有机物进入水体。当水体被污染后，底层水体普遍呈现厌氧状态，因此底泥中富集的物质会快速释放。底泥是大量营养物质吸附和储存之处，当水环境总污染物质含量较高时，底泥的吸附作用可以使污染物慢慢积累，相反当水中污染物含量较低时，底泥又会不断向水体释放污染物质，成为破坏水质的内在因素[3]。

1.2 景观水体污染特征

物质和能量“易进难出”是景观水体的主要特征，表现为景观水体转化和产出效率较低，不能承担过大强度的有机污染物投入，过量外来能量和物质会随着时间的推移在水体内不断积累，使景观水体富营养化，最终造成水体污染[4]。

景观水体污染物种类较多，可概括为无机污染物、有机污染物和生物污染物。

无机污染物主要包括各种杂质、泥沙、重金属离子等各种无机化合物。水中的悬浮颗粒会吸附无机污染物并沉淀于水底沉积层中，进而长期污染水体，使其外观恶化（如色度增大、浑浊度增加等）。无机污染物主要通过配合作用、胶体形成、吸附-解吸等一系列物理化学作用进行迁移转化，参与和干扰各种环境化学过程和物质循环过程。

有机污染物主要包括可生物降解的合成有机物质，有机化学物质（如有机农药、多氯联苯、苯、硝基物、多环芳烃、合成洗涤剂等），以及天然有机物质（如脂肪、碳水化合物、蛋白质、氨基酸等）。有机污染物分解时会大量消耗水中的溶解氧（DO），使水体自净能力在原有基础上持续下降。当水中DO含量低于一定值时，有机污染物的分解便转为厌氧腐败状态，在此过程中会产生还原性气体（硫化氢、甲烷等），造成水中动植物大量死亡，使水体变混浊、变黑，产生恶臭气味，严重破坏景观水体水质[5]。

生物污染物主要指有害微生物（病原菌、病毒、炭疽杆菌及寄生性虫卵等）。这些微生物主要来源于医院废水、生活污水、工业废水等。生物污染物会引起景观水体中的动植物病害，破坏水体中的生物结构，造成水质恶化。人体接触或误饮含有毒微生物的水后，可能会引起疾病，严重时甚至会造成死亡[6]。

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2 景观水体修复技术

2.1 预防景观水体污染的技术

根据景观水体污染物来源的不同，预防景观水体污染的技术可分为外源污染物控制和内源污染物控制两大类。

（1）外源污染物控制。外源污染物控制是治理景观水体污染的根本方法。从源头限制污染物的进入是外源污染物治理的必要前提。根据景观水体本身的特点可将外源污染物控制归纳为以下几点：从源头上控制入水水质，同时，严禁污水及垃圾排入景观水体；在景观水体周围使用化肥和农药时严格控制药品类型、用量和使用时间；安排专人监管[7]。

（2）内源性污染控制。水体内源性污染物控制技术主要包括底泥疏浚、生态引水和水生植物修复等。湖泊底泥疏浚技术通过挖除表层污染底泥，并对其进行合理处置，达到控制底泥中污染物的释放、营养物质的生物可利用效力以改善景观水体污染状况；生态引水工程是通过水利工程改善湖泊富营养化程度的新方法，通过合理配置水资源，恢复河湖相连体系，充分发挥水体的自然净化能力，从而改善湖泊水体环境；水生植物修复治理工程指利用特定的水生物种对水体中的污染物进行吸收、富集、降解、转移，其关键在于削减湖泊水体中的氮、磷、有机碳及其他污染物质的负荷[8]。表1从成本、效果、环境影响、限制性条件、适用范围等方面对景观水体内源性污染控制的各项技术进行了比较。

表1 景观水体内源性污染控制比较

2.2 景观水体污染治理技术

按照景观水体规模大小，采用不同的治理方法，能有效提高治理效果。

2.2.1 小型景观水体的治理

小型景观水体面积较小、水源稳定、流动性差，适合采用相对简单且经济的物理和化学方法。

（1）定期补水。从经济效益和操作难易程度的角度出发，该方法是一种有效的治理小型景观水体的方法，能起到稀释有害污染物、延缓水体水质变坏等作用[9]。

（2）循环过滤法。该法利用砂、石、土、粉煤灰等材料制成的过滤装置，通过物理吸附和机械过滤的方式去除景观水中的污染物。李翠等[9]在对校园景观水进行慢滤处理时使用河沙装填的慢滤柱，对色度、浊度、CODCr、总磷（TP）的平均去除率分别达到67%、80%、50%和77%。该法在实际应用过程中，会由于水中出现一定量的藻类造成过滤过程中堵塞和短流，导致处理效果下降[10]。

（3）灭藻法。将化学药剂作用于藻类，通过破坏藻类的结构抑制其正常的生长发育，达到杀灭水体中藻类的目的，从而使水体中的DO增加，改善水质并恢复水体美观性。常用的除藻剂有二氧化氯、高锰酸盐、硫酸铜、漂白粉等。李星等[11]研究了复合药剂的除藻率，结果表明：由高锰酸盐、氯化铝、氯化钠及酸溶氯化亚铜制取的复合除藻剂效果明显，其对叶绿素a和浊度的去除率最高分别达到97.87%和99.81%，并有效地把总氮（TN）和TP最低残余量分别控制在1.010和0.021 mg/L。韩铁军等[12]采用铜电解组合技术灭藻，在第12天除藻率达到68.84%，浑浊度、COD、嗅阈值、氨氮分别下降57.14%、50.00%、48.44%和39.13%，DO增加了66.7%。

（4）混凝沉淀法。该法主要作用于水中的胶体杂质和悬浮物，是主要使用的物化方法之一。在实际应用中通过静沉池处理衣阿华河水时，除藻率达到37%（硫酸铝混凝）～97%（石灰软化）；在处理泰晤士河水时，平均除藻率为59%[13]；应用澄清池处理波兰河水时，平均除藻率为85%～86%（无预氯化）和95%～97%（预氯化），并且浮游生物量也分别下降了93%～96%和99%。

（5）加药气浮法。除混凝沉淀法外，加药气浮法是目前应用较广的物化方式。该法主要用于去除水体中的藻类、细小悬浮颗粒和磷酸盐等污染物，使水体中的DO大幅度提升，改善水环境质量[14]。

（6）水动力驱动法。该法依靠射流或者曝气的方式，使水体中的DO升高，从而提升水体自净能力，实现对富营养化的控制，达到改善水质的目的。该法因不会对水体造成二次污染、操作简单，得到了广泛的应用，但该法也存在耗费成本较高、能耗较大、需要专人管理等缺点[15]。

2.2.2 大型景观水体污染治理

大型景观水体水量大、面积大、内外环境复杂，从经济和操作角度来讲，使用投加药剂及换水的方法均不可行。大型景观水体的污染治理可采用生态浮岛、微生物絮凝、生物接触氧化、人工湿地等技术。

（1）生态浮岛技术。该技术指利用高分子材料作为漂浮载体，以其为种植基质的一种水面种植技术[16]。使用生态浮岛技术达到净化水体的效果来源于四个方面：（1）浮岛植物对水中的氮、磷物质有吸收和吸附作用；（2）植物可以分泌大量的生物酶，其可促进水中有机物的分解，有效降低有机物含量；（3）浮岛植物覆盖在水面会占据一定的面积，阻挡了阳光，抑制了藻类的光合作用，从而使藻类数量下降；（4）某些浮岛植物具有抑制藻类生长的作用，从而可延缓水质恶化[17]。高阳俊等[18]研究利用多种水生植物浮床系统净化水质，结果表明：浮床区DO质量浓度比来水、进水分别提高了2.06，0.38 mg/L，透明度分别提高8.1，7.4 cm；浮床实验工程对千墩浦来水TN，TP，COD和悬浮固体（SS）的去除率分别为14.9，0.9，58.3和64.4 g/(m2·d)，对浮床区进水的去除负荷分别为5.27，0.36，25.13，47.53 g/(m2·d)。相对于传统技术，生态浮岛技术作为一种新兴的水处理技术有优势，也存在缺点，如制作工艺复杂、成本高、易损坏、不易管理、废弃浮床回收难，同时因浮体材料隔气隔热，使浮床下DO降低，水温上升缓慢[19]。

（2）微生物絮凝技术。该技术指利用微生物自身产生的具有絮凝活性的次生代谢产物，使离散微粒（包括菌体细胞自身）之间相互黏附，形成絮状沉淀而从反应体系中分离出去。马放等[20]发现，复合生物絮凝剂与CaCl2复配，Ca2+可减少大分子与悬浮颗粒物的负电荷，压缩双电层，通过吸附与桥联而絮凝。目前对该技术的研究集中在菌种的筛选上[21]。

（3）生物接触氧化法（又称“淹没式生物滤池”）。该方法利用耗氧生物进行处理，同时兼具活性污泥法和生物膜法的优点。充氧后的污水浸没氧化池中填有的填料，再以一定流速通过填料。在生物膜上布满填料，待处理水在微生物新陈代谢的作用下，有机污染物被有效去除，水质得到净化[22]。

（4）人工湿地处理。该技术为一种复合生态系统，即土壤填料-微生物-水生动植物，该技术通过化学、生物和物理的协同净化，经过吸附、过滤、沉淀、微生物分解和植物吸收的方法实现对营养盐及有机物的去除。美国研究人员将该法应用于大型浅水湖Apopka湖的治理，检测结果显示，经过处理，水中的悬浮物、氮、磷等污染物被有效去除[23]。该法连续运行29个月后，总悬浮物、TP、TN的去除率分别为89%～99%，30%～67%，30%～52%[24]。

3 结语

从景观水体污染源头的控制到污染后的治理，均要在明确水体污染原因的基础上结合水体自身的条件来选择满足最优经济和技术的修复方法。既要技术与管理相结合，也要治理与预防同行，多方面的结合才能有效控制和修复景观水体污染。

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Research Progress of Remediation Technology for Landscape Water

Zhang Ge Wu Hongtao

With the rapid development of urban construction,more and more landscape waters beautify the cities while improving the living environment of urban residents.However,the problem of landscape water pollution is also more prominent.The causes and characteristics of landscape water pollution are expounded.Furthermore,according to the existing remediation technologies for landscape water,the characteristics and effects of these methods are analyzed and compared,and suggestions for remediating landscape water are also put forward.

Landscape water;Remediation;Prevention and control

2017年4月

张鸽女1995年生本科在读