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关键词:城市水体生态修复技术水质状况污染成因
中图分类号:F291.1文献标识码:A 文章编号:
城市水体污染的特点一般是水体富营养化严重,氮磷含量超标;水体滞流,多处于厌氧状态,复氧能力差;淤积严重,透明度低,甚至出现黑臭现象;河道生态系统退化严重,自净能力差等。城市河道往往需要进行综合整治,如调整产业结构、提高污水处理率和废水回用率、控源截污、清淤、水系沟通、护岸整修、完善调水设施、沿河绿化、水质修复等等,以达到标本兼治的目的。城市水体的治理受到地形、周围建筑物等空间限制以及防洪泄洪、行船、休闲等功能需要的限制,因此有必要从河道特点和污染特征出发,构建水污染控制和水环境改善的综合技术体系,从而达到流域水环境质量改善的最终目的。具体到水体修复方法来讲,主要包括物理法、化学法与生态修复法,其中生态修复技术由于具有安全、经济、实用、系统等诸多优点而成为河流污染治理的主要技术手段。
一、我国城市水体的水质状况及其污染成因
目前全国80% 以上的城市河流受到污染, 许多大江大河的城市段已达不到Ⅲ类水质的标准。据全国2 222 个检测站的统计, 在138 个城市河道中, 符合Ⅱ、Ⅲ类水质标准的仅占23%, 超过Ⅴ类水质的占到38%, 能饮用的地面水所剩无几。2003 年度全国七大水系407 个重点监测断面中, 只有34%适于直接饮用( 属Ⅰ类水质) , 24. 8% 适于渔业生产( 属Ⅰ、Ⅱ类水质) , 38. 1%适于游泳( 属Ⅰ 、Ⅱ、Ⅲ类水质) , 另有38. 1% 是没有任何用途的臭水( 属Ⅴ类、劣Ⅴ类水质)。
1、点源污染
随着改革开放的不断深入, 大量的人口涌向城市, 城市内的厂矿企业急速增加, 大量生活污水、工业废水未经处理直接排入河道, 河道生态环境遭到破坏。
据统计, 长江流域劣于Ⅲ类水河长占总评价河长的22. 5%。劣于Ⅲ类的水体主要集中在城市江河段和部分支流。主要超标项目为: 氨氮、高锰酸钾指数、化学需氧量、5 日生化需氧量、总磷、石油类等。长江流域的污废水排放量, 2003 年达到270×108 t以上( 其中不含火电厂直流式冷却水和矿坑排水230. 9 × 108 t) , 其中生活污水81. 3× 108 t, 工业废水192. 1 × 108 t, 较5年前增长了35%。2003 年黄河流域废污水排放量为41. 46× 108 t, 其中城镇居民生活污水排放量为9. 46×108t, 第二产业为29. 33×108 t, 第三产业为2. 67×108t, 火电厂直流式冷却水排放量和矿坑排水量为2. 18 ×108t。
大量的污废水排入城市河道, 而这些污废水远远超出了河道的自净能力, 河道内部生态系统产生“多米诺”效应, 水质急剧恶化。
2、面源污染
城市河道的面源污染主要是以降雨引起的雨水径流的形式产生, 径流中的污染物主要来自于雨水对河道周边道路表面的沉积物、无植被覆盖的地面、垃圾等的冲刷。污染物的含量取决于城市河道的地形、地貌、植被的覆盖度和污染物的分布情况。因此, 对面源污染的控制也可理解为对城市河道周边降雨径流污染的控制。
在诸多城市的市政建设中, 雨水排水管道和污水管道是不分的, 而且不具备雨水处理工艺。大量的雨水沿着排水管道未经处理直接进入城市河道, 给河道带来了严重地污染。
3、混凝土的“包装”
在城市河道治理工程中, 片面追求河岸的硬化覆盖,只考虑河道的防洪功能。为保护城市的安全, 河堤年年加高, 并大量建设钢筋混凝土、块石等直立式护岸, 河道完全被人工化、渠道化。失去自净能力的河道反过来又加剧了河道水体的污染。
二、城市水体生态修复技术分析
1、城市水体生态修复技术
(1) 污染源处理技术
城市水体污染的主要来源是生活污水的直接排放,尤其是分散生活污染源的排放,已经成为部分地区城市水体污染的重要原因。因此,研究开发小型的具有脱氮除磷功能的生活污水处理装置尤为重要。生活污水就地处理净化槽、土地沟渠净化系统等成为城市污水处理系统的重要配套设施。固定微生物技术、微生物载体技术、电解技术、厌氧好氧技术、水解技术及磷资源的回收技术成为上述装置的重要组成部分。尤其是发展新型磷资源回收利用系统技术为恢复有限磷资源奠定了技术基础。
(2) 水体生物修复技术
生物修复是利用特定的生物(包括微生物-土著或外源微生物以及植物等)在一定条件下进行消除或富集环境污染物,从而对污染环境进行恢复的生物过程。生物修复技术是新近发展起来的一项清洁环境的低投资、高效益、便于运用、发展潜力较大的新兴技术,已经成为一种新的可靠的环保技术,并得到各国环保部门的认可。植物的修复技术主要是使生态系统的退化得到遏止,生态系统的基本功能得到恢复。研究包括河流廊道、河网及岸坡的植物培育及生物群落的构建。
2、城市水体的维护
(1) 建立科学的水务管理体制
目前,我国的水资源管理涉及到水利、航运、渔业、矿产、城建、农业、林业和海洋,但没有一个真正的权力机构来统一管理水资源。长期以来在防洪减灾、城市供水、防止污染、保护水体生态环境等具体工作上都存在许多矛盾,严重妨碍了水资源的统一规划、统一调配和统筹兼顾。新的城市水务管理应具有对城市防洪、除涝、需水、供水、节水、排水、水资源保护、污水处理及回用、地下水回灌等统一管理的职能。通过建立统一的水资源管理体制实现城市水体规划、调度和水量水质的统一管理,进一步确保地区社会经济和环境的可持续发展。
(2) 加强水体生态保护
城市水体是城市的重要组成部分,赋有供水、防洪排涝、旅游娱乐及维护环境生态平衡的重要作用。因此,在城市规划、区域流域规划及水利工程规划、设计、管理、调度中应充分考虑这一特殊水体的作用与功能。通过建设调节水库、污水库、引水冲污水道或通过湖泊河道清淤减少水体污染源等,以达到保护和改善城市水体的目的。
通过引水来增加河道流量,是改善城市水体质量的有效方法。目前国内基本上采用生物处理工艺为主,辅之以曝气氧化的方法。利用天然河道和水工建筑物,按照污水处理要求加以人工曝气、拦污沉渣等措施,达到处理要求;或通过人工投放生物菌种的方法对河道水体和底泥进行生物降解,以恢复水体生态环境。此外,研究适合当地的城市二级污水处理厂尾水排放通道,是防止城市环境水体污染的重要方法。
(3) 综合治理暴雨污水
城市雨水一方面是一种可贵的水资源,另一方面会对城市水体造成污染,尤其是初雨中含有大量的污染物。随着城市化进程的加快,城市雨洪控制与利用显得尤为重要,我国已开始研究收集利用雨水的技术和方法,上海和北京等城市均在着手研究雨洪水的控制与利用方法,通过对降雨强度、降雨径流和初雨水质变化规律的研究,建立后续雨水收集、传输、调蓄、处理及利用系统。在工程措施上,可以结合生态工程建设,通过管、塘、池配套设施建设,溢流技术的完善,河湖岸边水生植物合理利用,雨水净化回用以及减少侵蚀作用等措施减少污染强度,从而达到保护水体的目的。
参考文献:
[1] 李艳霞, 王颖, 张进伟, 陈建峰. 城市河道水体生态修复技术的探讨[J]. 水利科技与经济, 2006,(11)
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[3] 单明军, 刘洋, 杨婷婷, 孙海峰. 微生物制剂净化富营养化湖泊的应用研究[J]. 生态环境, 2007,(05)
[4] 王海龙, 常学秀, 王焕校. 我国富营养化湖泊底泥污染治理技术展望[J]. 楚雄师范学院学报, 2006,(03)
摘要:就某化工污染事件,重金属污染底泥控制技术进行了分析,并对技术的可行性及可操作性进行了论述。
关键词:重金属污染;底泥疏浚;原位化学处理;生态修复
一、工程概况
某化工有限公司未经审批,擅自进行技术改造,扩大生产规模,在生产过程中,由于购进的矿石原料砷含量较高,其中硫铁矿中砷含量高达5760mg/kg,导致生产废水总砷含量严重超标,并直接外排入河道,造成河水严重污染。
二、砷污染底泥控制技术
重金属污染底泥控制技术主要包括:底泥疏浚、原位化学处理和原位安全固化、调水冲刷等。
(一)底泥疏浚
底泥疏浚是解决河流内源污染的重要措施,其主要是通过底泥的疏挖去除底泥中所含的污染物,清除污染水体的内源,减少底泥污染物向水体的释放。目前,江河湖库的底泥疏浚主要包括机械疏浚、水力疏浚和爆破等3种形式,共有挖、推、吸、拖、冲和爆等六种施工方式。
(二)原位安全固化
河流底泥中的重金属在一定条件下会以离子态或某种结合态进入水体,如果能将重金属结合在底泥中,抑制重金属的释放,则可降低其对河流生态系统的影响。调高pH值是将重金属结合在底泥中的主要化学方法。在较高的pH环境下,重金属会形成硅酸盐、碳酸盐、氢氧化物等难溶性沉淀物。加入碱性物质将底泥的pH控制在7~8左右,可以抑制重金属以溶解态进入水体。常见的碱性物质有石灰、硅酸钙炉渣、钢渣等,施用量的多少,视底泥中重金属的种类、含量及pH的高低而定,但施用量不应太多,以免对水生生态系统产生不良影响。
(三)调水技术
调水通过水利设施(如闸门、泵站)的调控引入污染河道上游或附近的清洁水源改善下游污染河道水质。调水通过增大污染河道的水量,加速了河水流动,促进污水的稀释,河水在河道中的停留时间缩短,因而不宜在河道中滞留导致黑臭。同时,调水时河道水动力条件的改善使水体复氧量增加,有利于河道自净能力的提高。对于污染河道上游或附近具有充足的清洁水源、水利设施较完善的河网地区,利用调水改善河道水质是一种投资少、成本低、见效快的治理方法。
三、污染河道生态修复技术
污染河道水质改善技术主要包括:物理生物消浪改善生境技术、浮游动物改善透明度技术、水位调控生态重建技术、湖滨带水生植被恢复技术、仿生与水生植物镶嵌技术、入湖河口底泥疏浚技术、人工介质岸边生态净化技术等。
水环境治理应遵循自然规律,以修复水生态系统的氧传输链为切入点,建立或恢复水生态系统,同时优化水生生物种群结构,提高食物链的物质转化能力,以强化水体的生物自净能力。因此,结合社会对物质生产的需求,根据生态平衡原理,因地制宜地应用生物生态修复技术进行水环境治理就必然是主要手段和发展方向。
1.1生物生态修复的概念
水体的生物生态修复技术,是利用培养、接种微生物或培育水生植物和水生动物,遵循生态系统的能量流动和物质循环动态平衡的原则,对水中污染物进行吸收、降解、转化及转移作用,从而使水体得到净化的技术。该技术是对自然界自我恢复能力、自净能力的一种强化,具有以下优点:(1)处理范围广、污染物去除率高、时间短、效果好;(2)生物生态水体修复的工程造价相对较低,不需耗能或低耗能,运行成本低廉;(3)属原位修复,可使污染物在原地被清除,操作简便;(4)不产生二次污染,对周围的环境影响小。
1.2生物生态修复技术分类
根据净化水体的主体及其作用,生物生态修复技术分为微生物净化、植物净化、动物净化、生物净化等,就治理水体污染技术发展趋势而言,趋向于多种技术集成。而具体由哪几种技术集成,则要根据治理水域的污染性质、程度、气候、生态环境条件和阶段性或最终的目标而定。目前,在水环境治理实践中,经常应用的修复技术和工程措施见表1。
2适用的生物生态修复技术
根据国内外大量的实践表明,生物生态修复必须和污染源控制相结合,采取的技术线路可归纳为“高强度治污,自然生态恢复”。即先投入大量的物力、财力、人力对河湖流域的污水进行截流并统一进行处理,达标后排放,再利用河湖水体的自我调节机能进行生态修复。对于水体黑臭,除厌氧菌外,其它微生物无法生存,水体生态功能丧失殆尽的河道,则必须先采用生态调水、底泥生态疏浚、人工增氧、生物酶制剂和外源微生物投放等工程措施,改善水体质量,为后续生物生态净水技术的介入创造条件。天津市地处华北平原东北部,属暖温带半湿润大陆性季风气候,多年平均降水量550~720mm,且时空分布不均。而当地多年平均蒸发量850~1300mm,年蒸发量远大于降水量,加之冬季寒冷而漫长,期间生物净化作用大幅降低,河湖水体的水量、水质变幅较大;因此,在应用生物生态修复技术治理时,必须和工程措施相结合,而具体的工程措施则应根据河湖水体的水量水质、可引调水量、水系连通情况、施工难易、工程费用综合分析比较确定。
2.1城区水系
城区水系是一个开放的系统,承担着城市防洪、排沥任务。城区水系污染种类众多,来源复杂,在采取截污措施控制河道点源污染前提下,还受到城市雨水管道系统形成的面源污染和大气降尘污染,一般污染程度较重,主要包括有机物、无机盐、重金属等,污染物排入水体的速度远大于水体的自净速度;因此,在确保城市防洪和排沥安全的情况下,采用生物生态修复技术进行水环境治理,逐步形成生物群落多样动态稳定、可自我调节的水系生态系统,实现人与自然和谐,建立人—水—城市的可持续发展模式。
对于水体污染轻微城市河湖,在定期补水的基础上,采用生物滤坝、复合生态滤床、人工生物浮岛、水生植物栽植、水生动物投放等生物修复技术。其中,人工生态浮岛净水技术的应用至关重要,该技术把水生、湿生、陆生等植物完美地组合在一个系统上,把昆虫、蝶类、鸟类、两栖动物和谐地栖息在相对隔离的生态系统内。浮岛净水技术和沉水植物的生态修复相结合,水体可望长期保持清澈与洁净。根据有关资料,浙江慈溪长河镇生物浮床植物净水技术治理该镇主要穿镇河道,两岸设置了近1000m人工浮岛和400m塑料浮床,栽培水生美人蕉、再力花、菖蒲、水蜡烛等水生植物,水质透明深度达70cm以上,与没有经过试点的河道相比,其水质透明度增加了30多cm。人工生态浮岛需要循环操作管理,结合无土栽培技术的发展和陆生观赏、食用、药用等植物的改良,生物生态修复技术的应用前景将更为广阔。
对于水体变黑发臭、污染严重的城市河湖,要根据水底污染物淤积量、污染物构成等情况,采取底泥生态疏浚以削减底泥对水体的污染,或采取河道曝气增氧、生物酶制剂和外源微生物投放工程措施,加快水体中有机物降解速度,促使形成水生植物尤其是浮叶和沉水植物的生存环境条件。一旦水生植物介入,即可应用上述生物生态修复技术进行水环境治理,水生态系统就可望能够修复,鱼儿游水草漂、岸绿景美的良性城市水生态景观就会重现。近年来,生活污水生物生态处理技术发展迅猛,如SUNPOND-KOT生物处理技术、QBO人工湖泊水处理技术等,利用生物学、水生生态学原理,使人工河湖水域生态平衡,达到并保持地面水域景观水质标准,具有设备少、施工简单、工程建设费和运行养护费低等优点,对于推动城市水生态环境建设具有重要的启示意义。
2.2水系
受人为排放含营养物质的工业废水、生活污水以及农业面污染(化肥流失、禽畜养殖、渔业养殖)的影响,水系的水环境问题主要是水体富营养化。由于水系具有水量大且变化不稳定的特点,因而水环境治理难度大,还存在循环往复的特点。结合国内外水环境治理与生态修复经验和发展趋势,主要采用湿地系统、人工生物浮床、生物廊道等来进行治理和修复。湿地是自然环境中自净能力最强的区域之一,其净化机理主要是通过沉降、过滤、化学沉淀和吸附、微生物反应和植物吸收等反应过程除去水中的污染物,具有成本低、效率高、可持续的特点。天津市境内洼地众多,湿地资源丰富,拥有北大港、七里海、大黄堡洼、团泊洼等湿地,湿地面积达24.9万hm2,占全市土地面积的20.9%,具有水环境治理的天然优势。首先完善天津市境内的河道、湖泊、湿地水系连通体系,将河道流水引入湿地。其次,结合气候和水体环境的特点,由内到外培植栽种经过选择的耐污染、耐寒、去除力强的水生、湿生、陆生植物,同时放养水生动物,形成稳定的水环境生态系统,通过植物、微生物的吸收和生物降解等方式实现对污染物的过滤、拦截、吸收、移除,降低污染物浓度,达到净化水体改善水质的目的。
结合农业生产,应用生物浮床技术和生物调控技术对水系的局部性水质进行控制。生物浮床技术按照自然规律,在以富营养化为主体的污染水域水面利用特殊材料的浮床种植粮食、蔬菜、花卉或绿色植物等各种适宜的陆生植物,清理下来的水生植物可加工成饲料、绿肥或用于沼气,形成一个产业链。通过植物根部的吸收、吸附作用,削减富集水体中的氮、磷及有害物质,从而达到净化水质的效果,同时美化绿化水域景观。生物调控是用调整生物群落结构的方法控制水质,主要是投放、发展某些鱼种,抑制或消除另外一些鱼种,通过调整鱼群结构,保护和发展大型牧食性浮游动物,使水系中整个食物网适合于浮游动物或鱼类对藻类的食用和消耗,控制藻类过量生长,从而改善水系环境质量。岸边因素对于控制河流水质、维持河床的稳定和生物多样性等起着非常重要的因素。根据天津市河道沿岸滩地的分布情况,结合农业区划,利用植被覆盖河道两岸滩地,构成岸边水陆交错带、植被缓冲带、农田耕作带、堤防防护林带,建立生态廊道,为生物多样性创造条件,恢复河流的自我调控能力和自我修复功能,提高河道自然净化能力。
3结语
(1)天津市地处海河流域下游,水环境治理任务艰巨而又迫切,利用生物生态修复技术进行水环境治理,是“遵循自然、师法自然”具体应用,具有净化效果好、成本低的特点,是实现生态效益、经济效益、社会效益完美统一的最佳途径,是水环境治理的发展方向。
(2)水环境治理必须系统规划和综合治理。河湖水系及其生态系统具有完整性,因此需要系统规划,从全局出发,兼顾干支流、上下游、滞洪洼淀、河口、沿岸自然环境和社会发展等各个方面统筹考虑,同时将水环境治理与防洪、航运、城市用水、桥梁、景观等结合起来,进行综合治理,优化突出整体利益。
摘要:阐述采用生态修复技术治理污染水体的机理及其运用需应注意事项。
关键词:生态修复;食藻虫;水生植物群;水生态良性循环
中图分类号:S718 文献标识码:B随着我国经济的快速发展,湖泊、河涌及水库等水体的污染也日益严重,大量含氮、磷肥料的生产和使用,食品加工、畜产品加工等造成的工业废水和大量城市生活废水,使水中富含氮、磷等植物营养物质。有了充足的养料保证,藻类,特别是蓝藻(主要是铜绿微囊藻)泛滥成灾,严重污染水质。蓝藻细胞外面被一层厚厚的多糖类物质所包围,这些藻胶和多糖类物质几乎不能被任何高等动物的消化酶所分解,国内外许多工程案例都尝试采用高等动物包括鱼类治理蓝藻污染,均未获得理想的结果,蓝藻几乎成了食物链和生物链的盲端。由于蓝藻的爆发,会造成湖内缺氧,沉水植物不能进行光合作用,导致沉水植物灭种,各种水生物缺氧而无法存活,整个水生态系统失衡,藻类成为水体中的主导物种,最终导致水体变绿变黑。
本文介绍完全采用生态修复技术治理污染的水体
一、采用生态修复技术治理污染的水体机理:
1 采用食藻虫处理控制藻类
食藻虫是一种经长期改良驯化的可控制藻类污染的低等甲壳浮游物。
食藻虫能够大量摄取蓝绿藻、腐屑、悬浮物与有害菌类,同时,其本身又是鱼虾蟹贝等水生物所喜爱的食物。这样,处于食物链盲端的蓝绿藻转化成为水产品的途径被有效地打通了,从而使水体的藻类污染得以根治。蓝藻适宜生长在弱碱性的水环境中,经驯化的食藻虫所产生的排泄物具备弱酸性,可有效降低水体的PH值,使蓝藻的生长受到抑制。食藻虫消除藻类后,水体透明度大大提高,有益于其它水生物的生长,同时,由于食藻虫的生物特性,可将微生物等带动在水体中的分布和生长,为沉水植物生长创造条件。食藻虫引导的沉水植被生态修复技术对水体净化效果的稳定性好(见图1)。
2 建立水生植物群,恢复物种多样性:
在水体中种植沉水植被、挺水植物、浮叶植物群落,并通过沉水植被的光合作用把大量的溶解氧带入底泥,使淤泥中的氧化还原电位升高,促进底栖生物及微生物的繁衍,进一步促进水体生态系统恢复多样化。
(1)挺水植物:主要靠根系吸收部分淤泥中的营养物质,光合所需碳源来自空气中的二氧化碳,产生氧气直接排入大气。
(2)浮叶植物:从根系和浮叶背面吸收水体和淤泥中营养物质,但碳源也主要来自大气,产生具备净化力的氧气通过浮叶大部分进入大气;对上层水体有 一定净化力。
(3)沉水植物:根系和整个叶面直接吸收水体和淤泥中营养物质,所需碳源直接从水体中吸收,产生的氧气直接对自下而上对整个水体产生巨大的净化力。 综上所述,恢复沉水植物――“水下森林和水下草皮”,是水域生态恢复自净能力的最优化模式。
目前使用较多的边坡驳岸挺水植物、浮叶植物湿地净化法――这种方法从水域立体造景上意义重大,但从城市景观水体净化意义上来分析,有较大偏差。不同水生植物水质净化作用与自身代谢(二次富营养)百分比:(敞开于屋顶的试验,包括空气污染),(见表1)。
在水体中种植沉水植被,如轮藻群落、篦子眼子菜群落、苦草群落、海菜花群落等,使水体产生制氧功能,水体中的有机物被氧化成无机盐而加速结晶下沉。沉水植物根系将有效吸收底泥养分,使底泥中有机物被矿化,形成表面的矿化层覆盖下部淤泥层,减少有机物进入水体,沉水植被替代蓝绿藻进行水下光合作用,释放出大量的溶解氧,吸收掉水中过多的氮、磷等富营化物质,能形成水域生态“水下森林”和“水下草皮”自净功能, 也能进一步抑制蓝绿藻。沉水植被恢复后,底泥氧化还原电位升高,有利于水生昆虫和水生底栖生物的大量滋生,在沉水植被共生作用下,“水下森林”和“水下草皮”形成底泥营养物质的封存和生态链自净(物质能量的逐步吸收转化)。食藻虫引导沉水植物进行生态修复有利于水体维持高透明度。
3 建立水生动物群,进一步恢复物种多样性:
在水体中投放优选、养殖的水生动物:如鱼、虾、本地螺、贝等水生物,促进水体的微循环,为其它水生物的生长创造更佳条件。水体及底泥中的营养被沉水植物吸收,当植物生长过快时,可以适当收割。同时水体中的鱼虾及螺、贝等水生动物能食用部分植物及食藻虫,当鱼类等过度生长时,可以适当捕捞,从而形成水体养分向水生动植物的转移。通过收获有机水产品把水体水中的氮、磷等富营养物质从水体中转移上岸,彻底降低水体水中的富营养化程度。
4 完整建立健康的水生态良性循环系统
(1)从已有的研究结果看,水生植物可以显著提高富营养水体的水质,对氮、磷污染也有明显的净化作用。同时水生植物能抑制浮游植物的生长,从而降低藻类的现存量。因此,恢复以水生植物为主的水域生态系统是净化水质的合理有效措施和保障生态系统良性循环的重要措施(2)。水体彻底消除水体富营养状态,能使修复后的水体具备了自净功能,一般少量污水(每日排入不超过5%修复水体总量)可以通过水体生态系统所具备的净化功能自净。沉水植物和水生动物成为水中的主导物种,藻类不再有生存空间,水体可以保持长期清洁(见图2)。
二、采用生态修复技术治理污染的水体的优点
1 全生态的水质净化技术体系,不使用任何化学药剂净化水质,不使用诸如杀藻制剂、杀草剂等,无任何生物的或者化学的二次污染;水质主要富营养指标在生态系统稳定后达到国家地表水三类标准,洁净的水体大大减少蚊蝇滋生,提升环境的舒适度。
2 不需要建设水体的净化设备用房(即不需要水域以外的占地)。
3 符合打造节能低碳社会的建设理念水质能持久保持地表水三类标准,终年不需换水,水体本身具有自净功能。修复完毕后,日常使用中不需采用任何电力设备来维持,水生植物本身可以吸收二氧化碳并产生氧气,实现“负碳”。
4 由于水生植被能够固化水底淤泥,吸收底泥中的养分,将底泥中富营养成分彻底转化成水生植物纤维素,所以无需清除水底淤泥,也不需排干水体。
5 景观优美:水底布满水草,鱼虾嬉戏其中,恢复自然优美水景,透明度可以达到2米,水质清澈,水下景观充满生机。
6 效果持久:水体修复后经过合理维护,目前最早完成的项目已长达6年多,仍然保持良好状态。
7 维护简便:运用“食藻虫”治理水体富营养化污染,依靠生态系统食物链关系,形成生态系统良性循环。生态系统建立后,景观得以构建和保持,后期只要加以适当维护,调整物种种类和数量,维持自净的生态,效果即可长期保持。
三、采用此技术治理污染水体的适用范围及应注意事项
1 仅适合相对封闭的水体,一般补充水量不宜超过总体水量的5%,且水质为一级排放标准的A类。如果总水体量很大,可以适当的加大补水量。
2 水体面积的适合范围不宜小于1000平方米,因为水体总容量太小,建立起来的水生态平衡抗冲击能力较弱,且投资成本较高。
3 对水深的要求,水深宜为为0.8~3米之间,最小水深不得小于0.5米。对于我国的南端如三亚,水深不得小于1米,因三亚的气温常年较高,避免水草热死;我国的北端如长春,水深是冰冻深度加上水草要求的生存水深度。因此各地的气候条件也决定了水深要求也也不同。
4 由于我国地缘辽阔,南北气温相差大,相对应的水草习性也有不同。例如在北方的水沉草就需冬眠,当水结冰后,冰下水温一般在2~3℃左右,冰层融化后,水草又可从冬眠状态苏醒;而南方的水草需选用需耐水草。因此根据不同的气候及水质条件,应选择不同的水草种群进行搭配,同时对投放食藻虫的时间和数量都需根据实际情况进行设计调配。
5 整个水生态系统的生命周期,理论上可达到数十年,有待项目运行验证,现目前已运行的水域仅为6年(北京圆明园―凤麟洲64000 水深:0.8-2m 竣工时间:2008年)。
6 比传统污水处理方法一次性投资高,建立一套完整水生态体系,所需费用约250元/ m2,但其后期维护费用较低。
7 应注重水生态体系的维护及保养,对于连续水域,一般10000平方米需配置一名专业的水域保管员。
广州麓湖公园(聚芳园)
施工面积:1300完工时间:2011年5月效果保持至今(见图3-图5,表2)。
结语
在全球气候变化的背景下,“低碳经济”、“低碳技术”日益受到世界各国的关注,所以在条件许可的情况下,应积极广泛的采用生态修复技术治理污染水体。
参考文献
关键词:生态修复技术;现代园林艺术;应用
我国一直在研究有效解决环境资源以及水土流失问题的方法,生态修复技术实质上是一种结合实践总结得出的有效方法。将生态修复技术应用在现代园林艺术中,可以找到其中存在的问题并探索其原理规律,从而实现最佳的生态修复状态。
1 生态修复技术概念
当前,我国管理园林的相关人员进行了自然的规划以及设计,整个过程始终遵循基本的生态修复理念。在构思以及规划之后,应用合理以及科学的生态修复技术进行设计,设计内容主要包含以下3个方面:①在修复自然生态环境的同时,需要保障生态自然体系的和谐性以及稳定性。②在修复自然生态环境的过程中,需要保障生态自然体系拥有多样化的自然物种,维持均衡的生态体系。③需要更加合理化地规划自然环境结构,合理地调配好存在于生态自然环境中的各种生物,较好地维持自然生态之前的风貌,防止发生环境衰退等问题。为了让生态保持均衡状态,恢复和谐的自然生态环境,就应遵循相关的科学管理原则,树立可持续发展的理念,更好地改善遭受破坏的生态环境,并且在恢复生态环境的基础之上,有效地发展以及提升自然环境。
2 生B修复技术在现代园林艺术中的应用
2.1 生态修复技术与现代园林艺术的关系
随着经济的飞速发展以及工业化进程的加快,城市园林的设计与建设也日益增多。我国园林艺术逐步提出“城市园林生态化”这一理念,但是随着资源过度地开发和环境破坏程度的增加,使得现代园林环境不断恶化,因此,生态修复技术应运而生。
2.2 应用时遵循的原则
一方面,更加全面地看待生态环境问题,在规划环境的过程中,不仅需要考虑规划的方法以及原理是否符合实际状况,还需要更加密切关注以及重视当前的设计项目,项目设计的理念需要和国家政府的理念保持一致,同步发展环境。
另一方面,可以增加绿化面积,提高修复生态水平。目前,全球气温正处于持续上升的状态,但是植物借助光合作用能够将空气中的CO2转换为O2,因此,增加绿化面积具有十分重要的作用。绿化面积的大小和生态修复的水平有着紧密联系,然而由于我国近年来利用土地的面积越来越多,亟需找到有效方法扩增植被绿化面积。
与此同时,在规划植物的过程中,管理人员可以借助空间优势完成这一目标,合理分布空间以及分配植物,增加绿化面积。此外,针对不同环境状况可以应用合理的措施,在修复生态环境时,设计者应针对规划的不同类型采取不同的修复措施。例如,居民区、工业园区以及街道绿化等,在规划设计街道时,不但需要考虑生态修复效果,还需要考虑到城市的整体视觉效果,以此制订更加合理的设计方案。在规划设计工业园区时,需要针对环境污染等实际问题,制定有效的解决措施。在规划设计居民区时,需要构建和谐氛围以及减少环境污染。
2.3 具体的应用方法
在开展实施修复现代园林艺术前,首先应熟练掌握生态修复技术应用特点,使得其更加符合实际要求。在现代园林艺术中,有效应用生态修复技术的具体方法有以下3个:
2.3.1 排水方面。当前很多绿化主要是借助排水设备以及地表排水发挥其排水功能。在规划排水设施的过程中,一般会种植大量植物,以缓解水流对地面的影响。在铺设排水设施时,需要在适当的位置应用挡水工具或种植铺地植物,降低水流速度,更加有效解决出现的问题。
2.3.2 水景护坡方面。实际操作过程中,就是在水景护坡中增加能够靠边岸的水面,借助护坡以及驳岸更好地保护坡面。护坡上一般选用各种性能的植物进行栽培,避免出现水流渗入等不良状况。
2.3.3 设置道路方面。一般选用多种防护效果较好的植物进行混栽,可以避免出现水土流失的情况,以更好地保护路面。
关键词:河流;整治工程;生态修复技术
中图分类号:S891+.5 文献标识码:A 文章编号:
随道我国对河流整治观念认识的不断深化,更注重生态,基于人与自然和谐发展,减轻人为活动对河溪的压力,维持河溪环境、物种多样性及其河溪生态系统平衡。河道治理不仅仅是利用水利工程满足人类社会需求,而且兼顾水域生态系统健康性需求,促进人类与自然相和谐,保证水资源可持续利用。各地在进行防洪工程建设和河流整治工程中,已经采取了一些新技术和新材料加强河流的生态建设。
1 当前河流生态系统所面临的问题
1.1 人为影响河流自然形态
我国现有的大部分江道平面图形、断面、河相关系以及河底与水面纵向比降均失去了天然河道的特点,主流和江道总体保持稳定,江道形态是人工建筑物控制下的河床变形。
例如人工构筑物改变了上下游主河槽的宽度, 改变了天然滩地的形状甚至位置。人为的对河道进行裁弯取直和河道断面矩形化也极大的改变了河流的形状。
1.2 湿地功能退化
湿地主要包括沼泽、泥潭、水域带等。湿地中的水体指水深不超过六米,可为静止的,也可为流动的,可以是淡水,也可以是咸水。湿地因拥有许许多多的对人们有益的功能而被人们誉为“地球之肺”。大面积的湿地可以滞留洪水,延缓洪水过程,同时湿地中的水还可以减缓土壤的沙化过程。湿地中的植物不仅可以滞留沉积物, 还可以分解转化有毒物质,同时植物还可以转化碳元素,减少温室气体的产生,改善生态环境。因此湿地是人类健康、可持续发展的必要物质基础。然而自上世纪80 年代以来,由于过度围垦、鱼塘开发、取土挖沙等人为的不合理开发,湿地面积明显萎缩,湿地生境破碎化,湿地水体受到污染,生物多样性下降,湿地功能退化。
1.3 水体污染严重
水体污染是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和自净能力即水体的环境容量,使水环境质量逐步下降,水体的使用价值降低从而导致水体的物理特征、化学特征发生不良变化,破坏了水中固有的生态系统,破坏了水体的功能及其在人类生活和生产中的作用。
1.4 水生生态系统遭到破坏
生态系统遭到破坏是指在一定的时空背景下,生态系统受自然因素,人为因素或两者的共同干扰下, 使生态系统的某些要素或系统整体发生不利于生物和人类生存要求的量变和质变, 系统的结构和功能发生与原有的平衡状态或进化方向相反的位移。水生态系统主要功能是生物生产力、能量流动、物资循环和信息传递。但近几十年,由于人类受利益的驱动,大量排污、过度开垦、不合理工程建设,使得水生生物多样性下降,水生生态系统退化。
2 传统河流治理对生态系统的影响
传统的河流治理, 主要考虑的是河流的抗洪、排涝、航运等功能。在岸坡处理上注重抗冲刷防坍塌的措施, 而对河流周边及河流本身的生态环境考虑不多。在方法上,主要采用混凝土、砌石等硬质材料建造护岸工程, 这对于提高抗冲能力、抗侵蚀性及耐久性作用明显, 但负面影响也较显著。这些硬质材料切断了水、空气、土壤、植物、生物之间的有机联系, 破坏了生态系统。
自然河流的渠道化是传统河流治理对生态系统造成胁迫的一个主要方面, 渠道化包括河流形态直线化、横断面几何规则化及河床材料的硬质化。形态直线化改变了河流蜿蜒型的基本形态, 使急流、缓流、弯道、浅滩相间的格局消失; 横断面几何规则化使水域生态系统的结构与功能发生改变, 生物群落多样性降低, 鱼类的产卵条件发生变化, 鸟类、两栖动物和昆虫的栖息地改变, 可能造成物种的数量减少和某些物种的消亡; 河床材料的硬质化, 切断或减少了地表水与地下水的有机联系通道, 本来存在的沙土、砾石或黏土中的大量微生物再也找不到生存环境, 水生植物和湿生植物无法生长, 使得植食两栖动物、鸟类及昆虫失去生存条件。
渠道化的后果, 可能会使本来复杂的食物链在某些关键物种和重要环节上断裂, 对于生物群落多样性的影响不是局部的, 而是全局性的。因此, 美国、荷兰、日本等许多发达国家陆续开展了河流复原工程, 对河流实施生态修复并且取得了较好的效果。
3 生态恢复技术在河道治理工程中的应用
河流进行生态修复, 其目标是在满足人类需求的前提下, 使工程结构对河流的生态系统冲击最小化, 不仅对水流的流量、流速、冲淤平衡、环境外观等影响最小, 而且要适宜于创造动物栖息及植物生长所需要的多样性生活空间。
3.1 重现蜿蜒曲折的水流形态
改变长期已惯用的治河方法,裁弯取直,制造丰富多变的河底线、河坡线,在有可能与河边绿地相结合的地方,可修建蜿蜒曲折的水路、水塘,创造较为丰富的水环境,改变原来呆板、单调的河道模式。
在需要护岸的地段, 宜采用鱼巢、生态混凝土等岸坡防护结构, 充分利用乱石、木桩、芦苇、柳树、水葱等天然材料与植物护坡, 避免河流岸坡的硬质化。常见的生态护坡断面如图1。
图1 生态护坡断面示意图
3.2 修建主槽与滩地相结合的断面型式
大多数的河流属于季节性河流,只有在汛期才可能发生较大流量的洪水,平时和汛期对河道断面的需求差别很大。因此,有条件在河中修建主槽,平时使少量水体在主槽内流动,在滩地修建湿地或进行绿化,甚至可以提供人们休憩的场所,充分发挥河道的多项功能
3.3 采用新型生态材料护坡
不再大量使用现浇混凝土、混凝土板、浆砌石等阻断水和空气交换的硬质护坡材料,改用干砌石、卵石笼、大块石等更为通透的材料来防止水流的冲刷,并可在这些材料之间和表面复土,促进植物的生长。同时,适当开发利用“生态混凝土”、“双绞格网结构”等近年来逐渐兴起的新型材料。生态混凝土是由特殊级配的集料和胶结材料制成,其力学性能在满足工程需要的同时,具有蜂窝状结构,多孔且连续的特点及良好的透水性和透气性,使得植物能在其中生长。而且植物的垂直根系穿过坡体表层,锚固在较稳定的岩土层上,起到预应力锚固的作用,植物的根系在土中盘根错节,使边坡土体成为土与草根的复合材料,而草根可视为带预应力的三维加筋材料,使得土体强度提高。植物通过吸收和蒸腾坡体内水分,降低土体的空隙水压力,提高土体的抗剪强度,有利于边坡稳定。双绞格网网箱、网垫和网袋具有生态环保性、整体性、柔韧性、耐久性、透水性、造价低及良好的消浪性能等优势,非常适合于河道护岸工程,可用于河流生态修复。
3.4 开发采用植物护坡做法
植物护坡的实践历史久远,但作为一种工程技术方法进行系统研究,形成一门学科,仅有几十年的历史。早在1591 年中国最早将柳树等应用于河岸边坡的加固与保护,17 世纪利用植被护坡的技术保护黄河河岸。20 世纪50 年代,国内植被护坡技术主要用于水土保持和防风固沙,从70 年代开始,景观改善已逐渐成为植物护坡的重要方面。液压喷播技术自20 世纪50 年明并用于植被护坡。20 世纪80 年代初以来,发明了三维网植草护坡、液压喷播植草护坡、土工格室植草护坡等。植被护坡在增加边坡稳定、减少水土流失等方面有着很大的作用,而且可以抑制土壤侵蚀,提高土层对滑移的抵抗力。此外,边坡植物的存在使人工环境逐渐恢复为自然环境,为生物的生存和繁衍提供有利的场所。可采用木桩与植物梢、辊相结合的护岸型式,或在坡面分层栽种柳条等当地土生植物,形成植物为主的护坡工法。采用草坪草和野生草种相结合的做法,草坪草对管理要求高,需水量大,适宜在人群比较集中的场所栽种,野生草种生命力强,适宜各种不同的河边环境,可在普通河段采用。
4 结束语
总之, 河道生态治理工程不单单是满足人们对水的需求, 同时也是改善和恢复河道生态系统的工程, 是有利于保护自然环境和使社会发展可持续的工程, 是以人为本和人与自然和谐相处的工程。
参考文献
相关知识
微生物修复技术原理范例6篇
土壤修复范例6篇
广东衡东退耕还林还湿试点入选湖南国土空间生态修复十大范例
水生态修复技术,水环境生态修复
生物生态修复技术
生态恢复的原理与实践范例6篇
生态环境保护与生态修复技术基础知识及技术深圳景浩生态修复技术有限公司
土壤污染生态修复实验技术
生态修复理论与技术.docx
植物生态修复技术(精选5篇)
网址: 生态修复技术范例6篇 https://m.huajiangbk.com/newsview347256.html
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