探讨河道水环境污染问题及治理措施

徐 岩 李一冰 李凤银 纪 宁

（1 中持水务股份有限公司 北京 100192 2 河北农业大学 河北保定 071000）

引言

河道水环境是一个小型生态系统，在排涝、补给地下水、改善局部气候、保护生物多样性等方面具有重要作用。近年来，伴随着城市化进程的加快，人口与环境之间的矛盾越来越突出，河道水环境污染问题频发，不但严重影响了城市景观，而且水中的病原体还危害着水生物和人类的健康。因此，为了防治水污染，采用综合技术手段恢复水生态结构和功能的生态治理理念应运而生。以下结合笔者实践，探讨了河道水环境污染的生态治理措施，为同业人员提供参考。

1 河道水环境及污染现状

1.1 河道水环境

某地河流总长度约1220km，其中劣Ⅴ类河流的总长度为301km，占比24.7%。2021 年1 月，调查数据显示黑臭水体总长约50km，污染面积达到18km2。其中，X 河道是当地水系的一条支流，总长度为1.5km，因水环境建设落后于城市的经济发展速度，导致河道水环境污染严重。检测结果显示，该河道符合劣Ⅴ类地表水标准，TP 平均值为4.6mg/L，COD 平均值为83.6mg/L，NH3-N 平均值为44.2mg/L，属于重度黑臭水体。

1.2 污染来源

1.2.1 雨水污染

人们的日常工作和生活中会产生很多垃圾废物，而且往往会被随意丢弃或堆放，在雨水地表径流的作用下，这些垃圾废物会移至河道内污染水体。另外，周围农业、工业用水与河道水汇合后，导致河道水质失衡，出现富营养化情况，从而降低水体自身的净化能力。

1.2.2 河道水源补给不足

城市河道多是当地水系的支流，由于水流量小导致水体循环速度慢，而且还具有季节性特征。一些河道在雨季容易发生雨水污染，在非雨季又会造成断流。总体来看，河道内水量不足，水位变化不大，水体无法实现自净，久而久之形成污染。

1.2.3 河道淤积

造成河道淤积的主要原因有3 个，即雨水携带、水土流失和废水排放。在这3 个因素的共同作用下，水体变得浑浊、富营养化，水中杂质、病原菌数量增多，在夏季还会产生腐质性的臭味。

1.2.4 截污不彻底

一方面，进入河道中的水体成分复杂，既包括自然水，又包括生活用水和工业废水；另一方面，城市水系统截污不彻底，单纯采用雨污分流模式已经不能满足实际需求[1]。一旦混杂污染物的水体进入河道内，就会加重水体的污染程度，最终形成黑臭水体。

1.2.5 河道管理不到位

河道水污染的形成还有一定人为因素。城市建设过程中，一般会对河道水体进行保护和适度开发，如沿岸绿化，为人们提供休闲场所，然而往往由于日常管理不到位，乱丢垃圾、随意排放废水污水，导致河道水体污染。

本项目中，实地调查发现河道水污染来源包括4 个方面，即①河道两岸植被稀疏，出现土壤侵蚀和水土流失；②河道内长期未清理，大量泥沙淤积，导致水流缓慢；③水生植物少、种类单一，削弱了水体的自净能力；④存在生活污水、工业废水排放的情况。

2 离子色谱技术在水环境污染检测中的应用

对于常见的亲水性分子，离子色谱检测的灵敏度高、检测效率高、适用范围广，目前在大气检测、土壤检测、水质检测中普遍应用。

2.1 检测流程

河道水体中的离子种类多，采用离子色谱法进行检测的工艺流程见图1。采集水样后置于输液泵中，经离子色谱选择阀对分离柱样本进行离析，检测酸碱度，划分离子成分，再经电导装置析出废液，对不同成分进行定量检测，最终生成检测报告。本项目中，采用离子色谱法对河道水体进行检测，主要用于划分水体的阴阳离子、测定水体的酸碱度，并与传统检测技术相配合。

图1 离子色谱法对河道水环境污染检测的流程图

2.2 划分水体的阴阳离子

采用离子色谱法，将水体中的离子分离出来，如负一价的氟离子、负二价的氮氧离子、负四价的磷硫离子等，有助于判断阴离子的浓度。然后使用相同浓度的淋洗装置，对样本加热处理，采用元素梯度分离法，抑制阳离子与阴离子交换。实际操作时，使用低浓度盐酸、DAP 作为清洗液，对水体中的氮氢离子、钾离子、钙离子等进行分离，并交换盐酸和疏水性离子。淋洗样本后，一次性进样检测，引入阳离子分离柱，使析出的阴离子依附在分离柱上。一般情况下，只需15min就能完成阴阳离子的分离。相较于传统检测技术，离子色谱法操作简单，不需使用昂贵的检测装置，而且整个检测过程消耗少，有助于控制成本。

2.3 测定水体的酸碱度

河道水体污染离不开有机酸，划分水体的阴阳离子后，可进一步检测酸碱度。传统检测技术需对水样进行稀释，利用pH 试纸直接检测，若结果＞7，说明水中含有碱性物质；若结果＜7，说明水中含有酸性物质。采用离子色谱法，先获取乳酸、柠檬酸、丁甲酸、酒石酸等常见的酸，控制酸基中的空基生成气相色谱，建立新的离子团，用样本填充离子团的空隙，两者融合后形成具有强阳性酸基[2]。通过检测，可以明确水中酸性离子的游离形式，判断是否具有腐蚀性。结果显示，传统检测技术得到水样的pH 为6.5，离子色谱法得到水样的pH 为6.3，2 种方法的检测结果接近。

3 河道水环境污染的生态治理措施

3.1 截污清淤

对河道沿线仔细检查，对生活污水直排口进行封堵，同时清理河道底部的淤泥。当前常用清淤方法有3 种，即①干水作业，如干土挖掘、水力充填；②带水作业，如抓斗式、链斗式、绞吸式；③环保清淤。结合本项目实际情况，采用环保清淤法，配置环保绞吸式清淤船，使用专用的环保铰刀头具，1 次挖泥厚度达到20～110cm，清除率达到95%。另外，在现场监控系统、高精度定位技术的支持下，利用模拟动画观察淤泥的清理过程，并对绞刀进行重新定位或调整，提高清淤效率和质量。

3.2 行洪提升

3.2.1 延长水体的驻停时间

从上游起点向下游计算，分别在300m、450m、870m、1150m 处设置生态跌水，来延长水体的驻停时间，增强水体的净化能力。同时，在河道底部埋设管道，将污水处理厂的出水口改至400m 处。

3.2.2 改善水动力

改善水动力的主要方式有3 种，即①引水稀释冲刷；②人工曝气；③人工循环。结合本项目实际情况，采用第3 种方案，在河道上游建设循环水泵站、导流堤等设施，加快水体的循环流动速度，增强水体的交换能力、复氧能力和自净能力，在雨季还能有效排洪，避免出现城市内涝。

3.3 设置生态滤床

从上游起点向下游计算，在400m 处沿河道横断方向设置生态滤床，每间隔1m 设置1 道，规格为16m×1m×0.5m，共设置40 道。滤床内部填充过滤性材料，陶粒与砾石的比例为1:3。生态滤床的设置，对水体中污染物的去除效果好，不易堵塞，容易管理，既能实现污水废水的资源化与无害化，又能促进植物生长。

3.4 驳岸改造

对河道两岸进行改造，采用生态式河道断面，河底是清淤后的土质河床，两岸采用浆砌片石+生态袋护坡，超高部位进行景观设计。浆砌片石施工期间，砌体勾缝采用凹缝，勾缝前清除表面粘结的砂浆、灰尘、杂物，保持湿润。勾缝砂浆为1:3 的水泥砂浆，勾缝嵌入砌缝内2cm。生态袋护坡具有抗潮湿、抗腐蚀、抗生物降解、抗紫高分子等功能[3]。施工技术要点为码放生态袋时，相邻部位留出3～5cm 的空隙，保证压实后的袋尾与袋头相接，注意不要相互搭接，外侧平面要平顺圆滑，整体厚度为14～15cm。

3.5 重建生物系统

3.5.1 水生植物系统

从上游起点向下游计算，在420～1150m 处栽植大型水生植物，包括香蒲、水葱、千屈菜、黄菖蒲、睡莲、轮叶黑藻等，栽植密度平均为9.5 株/m2。

3.5.2 微生物系统

从上游起点向下游计算，在870m 处投放复合微生物制剂，浓度为1g/m3，平均活菌含量为2.0×1010CFU/g，投放复合生物酶，浓度为0.3g/m3，平均酶活性＞10000 U，投放时间共计60d。此外，在950m 处沿河道横断方向设置水下水草，每间隔1.5m 布置1 组，长度为8～10m，共布置30 组。

3.5.3 水生动物系统

以上治理措施均完成且水体运行稳定后，在870～1150m 处放养水生动物，包括鲤、鲢、鳙、田螺等。

3.6 完善管理体系

3.6.1 生活垃圾处理

对河道周围居民的生活垃圾进行分类、收集、运输，建立垃圾处理厂，禁止在河道及周围随意丢弃、堆放垃圾。

3.6.2 开展宣传教育

充分利用电视、广播、宣传栏、政府官网、短视频平台等媒介，介绍河道水环境保护的法律法规，宣传本次生态治理方案措施，提高居民的环保意识。同时，在河道显眼处设置管理公示牌，明确负责人的姓名、联系方式、管理范围。

3.6.3 加强执法监管

严格落实“河长制”，明确执法监管单位、负责人，设置合理的管理目标，建立部门沟通、协调与联动机制，实现河道水环境监管的常态化，严厉打击破坏水环境的行为[4]。

3.6.4 进行舆论监督

发动群众的力量进行监督，打造信息化管理平台，设立监督举报电话。同时，发挥出媒体的作用，对于破坏水环境、造成水污染的企业或个人，及时进行曝光，实现舆论监督的效果。

4 河道水环境污染的生态治理效果

2021 年3 月，生态治理设施施工完成，河道水环境进入修复期，为了评价治理效果，采用离子色谱技术、水质分析仪、pH 检测仪等进行监测，包括水温、pH、溶解氧、水生植物生物量，以及TP、COD、NH3-N 去除率。

4.1 水环境检测结果

水环境检测参考《淡水生物资源调查技术规范》（DB43/T 432-2009），时间范围为2021 年3 月至8 月，于每月20 日进行检测，结果见表1。分析可知，生态治理后，河道水体的水温回升至27～29℃，pH 维持在8 左右，溶解氧含量在4.6～4.9mg/L，水生植物生物量达到3.1kg/m2，水环境整体改善明显。

表1 生态治理后河道水环境检测结果

4.2 污染物去除率

水体污染物检测依据《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002），时间范围为2021 年3 月至8 月，于每月20 日进行检测，结果见表2。

表2 生态治理后河道水体污染物去除率

以TP 去除情况为例，研究段内河道水环境中的TP 去除率平均为38.96%，定量检测值从治理前的4.6mg/L 降低至治理后的2.2mg/L，从二级标准变为一级B 标准。TP 去除主要依赖3 点，即①生物滤床中的滤料（具有拦截、吸附作用）；②微生物系统（具有分解、吸收、转化作用）；③水生植物（具有分解、吸收作用）。如，聚磷菌在好氧条件下吸收水体中的正磷酸盐，合成聚磷酸盐并将其存储在细胞内；水生植物的根系周围是好氧环境，能增强除磷菌的活性，提高TP 去除率。

4.3 河道生态系统恢复情况

本河道治理前后生态系统对比结果见表3，生态治理完成后，河道水环境的表观特征、水文特征、河道形态、水质、生物丰度均有明显改善。一方面，河道生态系统的结构和功能恢复，有助于污染的防治、降解，提高水体的净化能力；另一方面，河道生态系统恢复后，有助于水生动物、水生植物的生存繁殖，提高生态稳定性。

表3 治理前后河道的生态系统对比结果

结语

综上所述，本文结合工程实例，分析了河道水环境污染的原因，从截污清淤、行洪提升、设置生态滤床、驳岸改造、重建生物系统、完善管理体系6 个方面介绍了生态治理措施，结果表明取得了良好的治理效果。希望本文能为类似污染水环境的防治工作提供借鉴，助于恢复水生态系统的结构和功能，改善城市河道景观。