硬质驳岸河湖水生态修复技术探索

蔡杭安，洪丽清，虞俊欢，刘轶鋆

（1.浙江正洁环境科技有限公司，杭州 310018；2.浙江尚格置业有限公司，浙江 金华 321017；3.杭州丽顺环境科技有限公司，杭州 310015；4.西南交通大学，成都 611756）

近年来，随着我国人民环保意识的不断提高，群众对生活居住环境提出了更高的要求，城市水体生态修复成为当下全社会关注的一个焦点。为此，我国多省市开展了涉及河湖污染治理的一系列行动。然而，很多城镇河湖水体早期建设时采用硬质驳岸，不利于受污染河道水体水生态系统的恢复。因此，在河道治理中，这部分河道的水质常常难以达到预期要求。

1 我国河湖驳岸现状

1.1 调研情况

根据笔者在浙江、上海、江苏、湖北、河南、重庆、四川、广西等地的调研结果，我国约有3/4的城镇河湖全部或部分采用硬质驳岸。在调研取样的36个河道与湖泊中，经过水样检测，有7个在地表水劣Ⅴ类水水平，有21个在地表水Ⅴ类水水平，5个在地表水Ⅵ类水水平，3个达到Ⅲ类水水平。在此，笔者选取5个具有代表性的河道与湖泊，其2017年9-12月的平均水质检测结果如表1所示。

表1 平均水质检测结果

1.2 案例研究

本文以西湖为例进行具体分析。直至20世纪末，西湖整个湖岸岸线基本采用硬质驳岸。新中国成立后，西湖相关管理部门先后采用清淤、截污纳管、投加微生物菌剂、从钱塘江引换水等措施，虽然起到了一定效果，但彼时西湖总体水质依然为地表水劣Ⅴ类且水质波动较大。直至21世纪初，西湖南线改造工程实施后，西湖水质才有了质的飞跃，此后逐年稳定提升。西湖南线改造工程的主要内容便是拆除西湖南线的硬质驳岸、构建半湿地生态驳岸、清除湖床底泥并栽植水生植被。相比于20世纪50年左右的水质改善历程，西湖水质从劣Ⅴ类上升至Ⅲ类在21世纪只花了10年左右的时间。

1.3 现状小结

调研结果表明，这些采用硬质驳岸的河道或湖泊均有采用不同程度的水质净化措施，但成效难以达到预期目标或恢复水生态系统需要较长的时间。应当指出，大部分中小城市并没有宽裕的资金去改造已建河道的硬质驳岸，因此在不改变现状驳岸的情况下，探索相对简便易行、投资经济的技术措施对恢复、完善、维持城镇河湖水体水生态系统具有重要意义。

2 驳岸的概念与分类

2.1 驳岸的概念

驳岸是指建于水体边缘和陆地交界处，用工程措施使其稳固，以免遭受各种自然因素和人为因素的破坏，在保护水体的同时也保护沿岸陆地的设施。

2.2 驳岸的分类

从环境工程的角度而言，驳岸可以分为硬质驳岸和生态驳岸两大类。硬质驳岸即以块石或叠石用水泥砂浆固定坡岸，将河湖临水部分完全或部分硬化，造成驳岸上不能生长植物的不透水或半透水设施。生态驳岸则是很少或不用块石固定坡岸，大量或完全采用植被护坡的驳岸类型。

3 硬质驳岸对河湖水生态系统的影响

相比于生态驳岸，硬质驳岸对河道水生态系统的影响主要体现在以下几个方面。

3.1 切断了驳岸土壤与河湖水体之间的物质交换

一方面，很多进入水体的污染物质无法被驳岸土壤吸附，只能停留在水体中；另一方面，地下水与水体的交换量被大大削减，甚至有些连河床都硬化的河道其河水与地下水之间无水体交换。

3.2 污染物降解途径减少

硬质驳岸的设置使得土壤微生物无法发挥作用，而这些土壤微生物本应是降解进入水体的污染物质的主力军。此外，驳岸上的乔灌木根系由于硬质驳岸的阻隔也无法参与吸收水体的富营养化元素。

3.3 初期雨水径流污染增加

初期雨水形成的径流夹带有地表沉积的污染物质，化学需氧量（COD）可达到600～1000 mg/L。生态驳岸可以依靠较宽阔的绿化缓冲带截留初期雨水的径流，而硬质驳岸则没有这个功能。

3.4 减少了水生植被的种植面积

由于硬质驳岸无法种植植被，因此很多河湖缺少足够的水生植被，自然难以建立完善的水生态系统，所带来的直接影响便是水体自净能力较低，不具备抗污染冲击负荷能力。

4 硬质驳岸河湖水生态修复技术探索

由于硬质驳岸不利于水体的自我净化，因此要在不改现有的硬质驳岸局面情况下恢复水生态系统。那么，所采用的水质净化措施就要达到以下要求：非生物性水质净化技术必须具有高效、快速降解污染物的特点；生物性水质净化技术必须可以不依附于驳岸独立发挥作用。

4.1 生物浮床技术

相对于栽植在驳岸、河床、湖床上的水生植被，生物浮床具有明显的可组装、可移动、可拆除的便捷性优势。该技术目前已在全国范围内得到推广和使用，成为采用硬质驳岸的河湖水体治理中的一种常规治理技术。但是，工程实践经验表明，仅仅采用生物浮床技术不足以恢复水生态系统，往往需要与其他多种技术联用才能起到一定效果。

4.2 水体有益菌构建

水体有益菌是指水体中存在的能够改善水体水质的一类微生物菌种。对此，章黎笋等人做了较详细的定性和定量研究，确定了由芽孢杆菌、嗜麦芽窄食单胞菌和死谷芽孢杆菌组成了复合微生物菌剂对水体COD、氮磷元素等有着非常好的去除效果[1]。

应当指出，微生物技术具有高效、无二次污染、可定点投加等优点，但是微生物菌剂通常为一次性消耗品，当水体处理完成后，微生物会因缺少可食用有机物而饥饿死亡。因此，当水体再次遭受污染时，仍需投加微生物菌剂。

4.3 联酶系统应用

联酶系统即联合性酶促反应系统，其联合性生物激活功能，对水体大环境下的土著微生物、水生植物起到解毒促生作用。联酶系统基本生物酶组成主要包括以下几种。

4.3.1 多酚氧化酶

吴卿、张岳等人从多酚氧化酶的应用角度出发，对维持河道生态环境进行细致的研究，结果表明，多酚氧化酶有助于水生植被的根系附着菌降解水体有机污染物并固定重金属离子[2]。

4.3.2 磷酸酶

磷酸酶是水解酶，可以从不同的有机磷底物上水解磷酸基团，供植物吸收利用，从而降低水体中的磷元素含量。

4.3.3 脱氢酶

脱氢酶为氧化还原酶类，可以作用于各种碳水化合物、有机酸、氨基酸、醇类和胡敏酸等物质，它能够促进水体尤其是底泥中微生物对有机污染物的降解。

4.3.4 纤维素酶类

纤维素酶为水解酶类，能酶促纤维素中的葡聚糖键的水解，最终分解成葡萄糖，促进底泥转化难降解的动植物残体，降低腐殖质等芳烃类物质的含量。

4.3.5 脲酶

脲酶为肽和氨基的水解酶，能酶促尿素的水解，使氮素氨化，可以促进底泥中含氮化合物的矿化作用，进而促进水中微生物及其胶团进行硝化和反硝化，也可直接被植物利用[3]。联酶系统的主要优点是为水体大环境提供高效、快速的污染物降解速率，提高水体自净能力，缺点是其活性受温度影响明显，适用水体温度为15～30℃。

4.4 石墨烯光催化技术

该技术是指在一张普通的聚丙烯编织网上附着石墨烯材料、光敏材料、量子材料等，借助石墨烯的导电性能，将太阳能转化为电能，再分解水制氧，产生氧化活性物质，增加水体中的溶解氧，同时将水体中的有机物分解成二氧化碳和水。

石墨烯光催化技术目前已在江苏、山东等地进行了试点工程应用，取得了非常不错的效果。该技术的优点是完全不需要动力能源且处理速度快、效率高，无二次污染。缺点是在应用时需要在河面上大面积铺设，因此不适用于有通航要求的河道和湖泊。

4.5 其他技术

根据笔者的调研情况，目前我国在河湖水生态修复工作中还涌现出很多其他投资经济、技术先进的治理措施，这些技术措施大多应用于市内河道，为硬质驳岸河湖水体修复提供了工程案例。例如，广西南流江、九洲江等流域应用的是异位联合处理技术；北京通惠河、玉渊潭等地应用的是细分子超饱和复氧越位处理技术等。

5 结语

采用硬质驳岸的水体可以通过多种技术措施来恢复水生态。当然，这些技术有各自的优缺点和适用范围，在实际应用中，人们应根据不同水体的特点，因地制宜地选择相应技术措施。

参考文献

1 章黎笋.治理城镇黑臭河道的复合菌剂开发及应用研究[D].浙江：浙江工业大学，2010.

2 吴 卿，张 岳，李东梅，等.复合污染底泥植物修复过程中多酚氧化酶活性变化[J].辽宁工程技术大学学报，2011，30（1）：131-134.

3 杨 磊，林逢凯，胥 峥，等.城市富营养化河道复合酶-原位生物修复技术研究[J].环境污染与防治，2005，27（8）：607-610.