水质生态修复与湿地重建在城市水污染治理中的应用

李 宁，玄令宾

（1.国电银河水务股份有限公司，山东 青岛 266001；2.济宁银河水务有限公司，山东 济宁 272000）

引言

工业排放、生活废水和农业污染等源头导致水体出现富营养化、重金属超标等问题，严重威胁着城市水资源的可持续利用。同时，水污染对生态系统的破坏导致许多水生生物灭绝或濒临灭绝，生态平衡受到严重破坏。因此，迫切需要在城市水环境治理中探索可行、高效的方法，以还原水体生态系统的健康状态。本研究的意义在于寻找并推动一种可持续的城市水污染治理模式。水质生态修复注重通过生物修复、植物修复等手段提高水体自净能力，湿地重建则以其独特的自然过滤功能成为治理城市水污染的有效工具。

1 水质生态修复的理论基础

1.1 生态修复的概念

生态修复是一种通过人为手段恢复、改善或重建受到破坏的生态系统的过程，其核心思想是通过引入适当的生物、物理或化学手段，使受损生态系统重新达到一种相对健康、平衡的状态。在水环境中，生态修复的目标是修复水体的生物多样性、水质和生态平衡，从而提高水体的可持续性。水质生态修复作为生态修复的一个重要分支，更专注于水体的生物和化学特性修复[1]，该方法不仅考虑到水体的物理结构，还注重恢复和维持水生生态系统的功能，包括恢复水中的鱼类、底栖动物和植被，以及改善水中的氧气、营养物质和微生物的平衡。

1.2 水质生态修复的原理

1.2.1 生物修复

生物修复是通过引入适应性强、生态位适应广泛的生物种群，来消耗、转化或积累水体中的有害物质，以改善水质。例如，引入特定的水生植物和微生物能够吸附、吸收或降解水中的污染物质，促使水体中的有害物质得到有效清除。同时，引入适应性强的鱼类和底栖动物，可以通过摄食作用进一步促进水体中生态链的恢复，以形成相对稳定的水生生态系统。

1.2.2 植物修复

植物修复侧重于引入适应性强的水生植物，通过其根系、叶片等部分对水体中的污染物进行吸附、吸收和转化。植物的根系不仅可以固定底泥，防止再次悬浮，还能够吸收水中的重金属、营养盐等有害物质。同时，植物可通过光合作用释放氧气，提高水体中溶解氧水平，从而为水体中的生物提供更适宜的生存环境[2]。

1.2.3 微生物修复

微生物修复是通过引入特定的微生物群落，使其在水体中发挥降解、分解有害物质的功能。这些微生物可以是细菌、真菌等微生物体，具有降解有机物、去除氮、磷等能力。微生物修复在处理有机物质较为复杂的水体污染方面具有独特的优势，能够高效降解水体中的有机废物，促进水体的自净能力。

2 湿地重建与城市水污染治理

2.1 湿地重建的定义与分类

湿地是一种特殊的生态系统，通常包括沼泽、沼泽地、湿草地等。湿地重建是通过人为手段，修复和改善受到破坏或退化的湿地生态系统的过程，在重建过程中，工作人员不仅要关注湿地的生物多样性和生态功能，还涉及到湿地在水质治理中的关键作用。湿地可以根据其水源、水质、植被类型等特征进行分类[3]。常见的湿地类型包括自然湿地（天然形成的湿地）、人工湿地（经过改造或新建的湿地）以及不同类型的湿地（如沼泽、河流湿地等）。湿地的选择和分类在湿地重建中至关重要，不同类型的湿地对水质治理有着独特的贡献。

2.2 湿地对水质的影响

湿地在水质治理中发挥着重要作用，其影响涉及多个方面，包括去除污染物的机制、生态系统的稳定性和韧性等。

2.2.1 去除污染物的机制

湿地作为天然的净水系统，拥有独特而高效的污染物去除机制。这些机制包括湿地植物、土壤微生物等多种生物和非生物过程，通过这些机制的协同作用，构成了湿地独特的净水功能。（1）植物的根系吸附：湿地植物的根系是污染物去除的重要媒介。植物的根系通过渗透和吸附作用，能够有效去除水中的有机物和重金属。植物根系的多孔性结构和生长代谢过程中产生的分泌物，可以吸附并稳定有机物，同时通过离子交换去除水中的重金属，实现对水体的双重净化。（2）微生物降解有机废物：湿地土壤富含丰富的微生物群落，这些微生物在湿地的有氧和缺氧条件下展开活动，对有机废物进行降解分解。微生物通过产生酶类物质，可以将有机物质转化为更简单、更稳定的物质，从而减少了水体中化学需氧量（COD）和有机物的浓度，提高了水体的水质。（3）湿地土壤的吸附和沉淀：湿地土壤是重要的污染物吸附和沉淀场所。土壤颗粒表面带有负电荷，可以与水中的正电荷离子结合，实现对重金属等离子的吸附。同时，湿地土壤颗粒对悬浮颗粒有很强的吸附能力，使其沉淀于湿地底部，从而有效地去除了水体中的悬浮固体和颗粒污染物。这些机制的协同作用，使湿地成为高效去除多种污染物的生态系统。而湿地植物、土壤微生物和土壤颗粒之间的复杂互动，决定了湿地的去污效能和稳定性。

2.2.2 生态系统的稳定性和韧性

（1）生态系统的多样性：湿地内的植物、微生物、动物等多样的生物群落形成了生态系统的多样性。这种多样性使湿地内的生物群体可以相互依存、协同演化，形成对多种环境变化的适应性。在面对外部压力时，生态系统内的不同生物种类能够发挥其独特的作用，从而提高了整体生态系统的抗干扰能力。（2）食物链的复杂性：湿地内存在复杂的食物链关系，各个层次的生物之间形成了相互依存的生态平衡。这种食物链的复杂性使得湿地内的生物群体对外界的变化具有一定的缓冲能力。当某个层次的生物受到冲击时，整个食物链能够通过相互关系的调节，维持相对平衡。（3）生态系统的适应性：湿地生态系统具有一定的适应性，能够在一定范围内调整其结构和功能以适应环境的变化。例如，在面对气候变化、人类活动干扰等压力时，湿地生态系统可以通过改变植被结构、调整生物群落组成等方式，维持其相对稳定的状态[4]。

2.3 湿地在城市水污染治理中的作用

2.3.1 城市雨水管理

城市湿地可以作为天然的雨水调蓄场所，降低城市降雨引发的洪涝风险。通过湿地的蓄水和渗透功能，雨水逐渐得到释放，减缓了雨水径流速度，防止城市排水系统因剧烈降雨而超负荷运行。同时，湿地可以过滤雨水中的污染物，提高城市降雨径流的水质。

2.3.2 湿地与城市河流生态恢复

城市湿地可以连接城市河流，形成生态走廊，为城市河流提供水质净化和生态恢复的空间。湿地内的植物和微生物可以有效地去除城市河流中的有机物、营养物质等污染物，促进水体的生态平衡[5]。通过合理规划和设计湿地，可以使其成为城市河流的自然过滤器，从而为城市提供清洁、健康的水环境。在城市水污染治理中，湿地重建不仅是一种技术手段，更是将自然系统与城市发展相融合的生态智慧。有效地利用湿地，不仅可以提高城市水体的质量，还能够改善城市生态环境，为城市的可持续发展注入生机。

3 城市水污染治理的挑战与问题

3.1 技术问题

3.1.1 技术成熟度与可行性

城市水污染治理面临的首要挑战之一是技术的成熟度与可行性。在一些新兴污染物治理领域，尤其是针对微污染物、持久性有机污染物等的治理技术尚未达到足够的成熟水平。此外，一些新技术大规模应用所需的投资与运维成本也较高，因而成为城市水污染治理可行性一个亟待解决的问题。因此，相关工作者需要加强科研与工程实践的紧密结合，推动先进技术在实际应用中的成熟性与可靠性。

3.1.2 复杂城市环境下的适用性

城市水污染治理涉及到多种污染源、多样的环境条件和复杂的排放途径，因此，治理技术的适用性成为一个关键问题。不同城市具有独特的地理、气候、产业结构等特点，使相同治理技术在不同城市的适用性存在较大差异。此外，在城市化进程中，一些老旧城区的基础设施相对滞后，治理技术的引入与适应性也需要充分考虑。因此，工作人员需要针对不同城市的特点，制定差异化的治理策略，提高技术的整体适应性。

3.2 管理问题

3.2.1 政策法规与标准不足

城市水污染治理中一个明显的管理问题是政策法规与标准的不足。虽然国家出台了一系列相关的法规，但在实际执行中，地方政府和相关部门对于城市水污染的治理标准和手段缺乏明确的指导，使不同地区实施治理措施时存在较大的差异性，难以形成统一的标准体系。因此，需要建立更加明确、全面的城市水污染治理法规体系，以推动城市治理工作的有序进行。

3.2.2 社会参与及协调机制不完善

城市水污染治理涉及到多方利益相关者，包括政府、企业、居民等。在实际治理过程中，由于社会参与度不高、协调机制不健全，导致治理过程中缺乏有效的沟通与合作。政府与企业之间的合作机制尚未形成，居民对于治理工作的理解和参与程度也有待提高。要解决这一问题，需要建立更加开放、透明、民主的治理机制，加强各方之间的协调与沟通，形成社会共识，从而整体推进城市水污染治理工作。城市水污染治理所面临的技术和管理问题是一个系统性、综合性的挑战，只有这些问题得到解决，城市水环境的整体质量才能得到显著改善。因此，未来城市水污染治理需要更深入的技术创新和管理机制的完善。

4 水质生态修复与湿地重建的措施

4.1 新技术的应用

4.1.1 先进的生物修复技术

生物修复技术在水质生态修复与湿地重建中具有突出的地位。新一代的生物修复技术通过引入具有高度适应性和生态位广泛性的生物种群，实现更高效、更精准的水质净化。例如，利用转基因技术改良的植物，能够更快速地吸收重金属，降低水体的污染程度。此外，生物修复技术也包括对水体中微生物的调控，以提高水体生态平衡，促进有益微生物的繁殖，抑制有害微生物的生长，从而实现水体的自我净化。例如，转基因技术是生物修复领域的一项重要创新，通过改良植物基因，能够使其具备更强的吸附和积累能力，因为转基因植物能够更快速地吸收水体中的重金属等有害物质。例如，一些转基因植物能够与金属结合，使其根系能够更有效地吸附金属离子，从而降低水体的金属浓度。这种精准的修复机制不仅提高了修复效率，同时也减少了对周围生态系统的不良影响。

生物修复技术并不仅限于对植物进行改良，还包括对水体中的微生物进行调控。微生物在水体生态系统中扮演着重要的角色，对水体中的有机废物进行分解、降解，同时参与氮、磷等营养元素的循环。通过引入有益微生物并抑制有害微生物的生长，可以实现水体的自我净化。新技术通过基因工程能够改良微生物的降解能力，使其更具适应性和高效性，这种调控不仅有助于改善水体的生态平衡，还能够减少对外部环境的干扰。

4.1.2 智能监测与管理系统

随着信息技术的发展，智能监测与管理系统在水质生态修复中发挥着越来越重要的作用。先进的传感器技术、遥感技术和大数据分析手段的应用，使得对水体生态状况进行实时监测和远程管理成为可能。这些系统能够实现对水体各项指标的高精度监测，为科学决策提供了数据支持。工作人员通过实时获取水体信息，可以更快速、更精准地响应水质异常，采并取相应的修复措施，提高水质修复的效果。

4.2 政策与管理的完善

4.2.1 制定更严格的水质标准

水质标准是水质生态修复与湿地重建的基础性依据。为了提升水体质量，需要制定更严格、更科学的水质标准，包括对不同水体类型、用途的差异化标准，更全面地考虑生态系统的健康状况，而不只是化学成分的浓度。新一轮水质标准的制定应融入先进的水质生态修复理念，更好地反映水体健康状况，并具有实施可行性。

4.2.2 完善湿地保护政策

湿地是水质生态修复的重要载体，其保护与合理利用对整体水体生态系统具有深远影响。政府部门需加强湿地保护政策，建立湿地生态修复的长效机制，其中包括对湿地的合理规划与利用，确保湿地面积不断增加、湿地功能不断增强[6]。同时，建立湿地监测与评估体系，及时了解湿地生态系统的演变，为科学决策提供支持。通过新技术的应用和政策与管理的完善，水质生态修复与湿地重建将更好地适应复杂多变的环境，实现水体生态系统的可持续发展，这不仅对改善水体水质，还对保护生态平衡、促进可持续发展产生深远的积极影响。

5 结论

综上所述，水质生态修复和湿地重建作为治理城市水污染的关键手段，具有显著的生态效益。通过引入新一代的生物修复技术，特别是转基因植物和微生物调控，能够更有效地去除水体中的有害物质，提高水质净化效率。这一技术创新为保证城市水环境的健康提供了新的思路和可行性。智能监测与管理系统的广泛应用，则为治理工作提供了实时监测、精准管理的科学支持。通过这些系统，能够更及时地了解水体的健康状况，并对污染事件做出迅速响应，从而为城市水环境的长期保护奠定了坚实的基础。