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水环境修复中水生态修复技术应用发展

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摘要:近年来随着我国经济的高速发展,社会主义现代化建设取得了举世瞩目的成就。但是在综合国力快速增长的同时,我国的水生态环境也遭到了一定程度的破坏。目前我国的水生态环境污染状况十分严重,涉及了60%以上的水体。水生态修复技术是生态工程技术的一种,主要利用水生态学中自我修复的原理对受污染的水体进行修复。本文简要介绍了水生态修复技术的分类,分析了其在水环境修复中的重要应用,展望了水生态修复技术在未来的发展趋势。

关键词:水生态;保护与修复;关键技术;发展

1水生态修复技术及其应用现状

水环境指的是自然生态系统中湖泊、江河等水体和其湿地组成的河湖生态系统。水环境中的水域空间是水生生物群落和一些两栖生物群落的重要生存环境。近些年来随着科技的进步,人类的活动范围不断扩大,社会的经济增长方式也有所改变,对水资源的利用达到了空前的地步,对水环境造成了严重的损害,这对整个环境的生态平衡有很大的负面影响。水生态修复技术是生态工程技术的一种,利用恢复生态学和水生生态学来对受损的水生态环境进行结构和功能的修复,促进水生态系统的完整性恢复。目前,水生态修复技术主要有两类:一是采用生物生态方法来处理和修复受损水生态环境;二是利用生态水利技术来达到治理受损水生态环境的目标。我国尚属于发展中国家,经济发展对水资源较为依赖,国内的水生态环境污染严重,有报道表明,全国超过60%的河流、湖泊及湿地的生态系统受到了不同程度的损害。水资源的高效利用,已经成为我国经济可持续发展的必然选择。我国的江河湖泊数量众多,生态类型丰富多样,所以也面临着多种多样的水环境污染问题。为了实现经济的可持续发展,水利部在2008年开展了全国主要河湖水生态保护与修复工作,总结了我国当前面临的水生态环境受损问题,计划2020年之前在全国范围内基本落实水资源保护和健康修复体系。生态环境部也提出到2018年底,直辖市、省会城市、计划单列市建成区黑臭水体消除比例高于90%。到2019年底,其他地级城市建成区黑臭水体消除比例显著提高,到2020年底达到90%以上。鼓励京津冀、长三角、珠三角区域城市建成区尽早全面消除黑臭水体。黑臭水体治理刻不容缓,水生态修复技术在黑臭水体治理中有着极为广阔的应用前景。

2生物生态治理技术

这类技术利用特殊培育的微生物或植物的新陈代谢活动,对受损水体中的污染物进行富集、降解、吸收从而净化水体。这种技术清洁无污染,造价和运营成本较为低廉,是比较理想的水治理技术,已经在欧美等发达国家得到广泛的应用。

2.1生物修复技术

生物修复技术是利用生物的新陈代谢对受损水体中的有机物和氮、磷等营养素进行净化治理,是我国最常用的治理技术之一。生物修复技术包括人工湿地技术、土地处理技术、高效微生物固定化技术、水生植物处理和生物浮岛技术等。人工湿地技术即是在一定条件下对生活污水、工业生产污水、农业污染水源和富营养化水体进行吸附、降解、转化等程序后,高效降低水体中的金属元素、有机物和病原微生物等。人工湿地技术相对于天然湿地有许多优势,比如可靠性较高,对环境危害因素针对性较高等,缺点在于占用的土地面积较大,建设成本较高。土地处理技术是一种相对传统的处理方法,主要是将土地作为处理的基本单位,并利用土壤中的微生物和植物的根茎等来实现对水体的净化功能,该技术的操作步骤简单,成本较低,便于实施,但是缺点也非常明显,包括处理能力较低,整个污水处理过程耗时过长等。高效微生物固定化技术则是一种新兴技术,将特殊培育的微生物或者酶布置在水体处理的关键位置,使得这种特殊的微生物或者酶在某一区域内达到很高的浓度,以此来提高治理效率。水生植物处理和生物浮岛技术则是利用水生植物来对水体中的污染物进行降解与转化,现在常用的植物有凤眼莲、芦苇等,这种治理方法成本低廉,效果较好,缺点在于受植物的季节性影响严重,部分植物还有造成生物入侵的风险。

2.2生态修复技术

生态修复技术的原理是对水体中缺少的成分进行恢复重建,从而有效的提高水生态环境的完整性,通过修复水生态的结构来实现水体的功能的恢复,当前使用最为广泛的技术有生物操纵技术和沉水植物重建技术等。生物操纵技术就是通过引入特定的鱼类来吞食过多的藻类以避免水体的富营养化,沉水植物重建技术即选取合适的本地沉水植物,并种植在一些需要修复的水域,并充分的融入到该水域中,成为该水域的组成部分之一。生态修复技术的优势在于这种治理措施与当地待修复的水体联系紧密,对我国严重的浅水富营养化问题有很好的治理效果。我国已经把此项技术应用于太湖流域,取得了喜人的治理效果。但是此项技术较为复杂,无论是生物操纵技术还是沉水植物重建技术都是通过后天的操作来对自然水体进行修复,是一个长期的过程,必须做好统筹规划工作,而且由于是直接对自然水体进行处理,计划受到的影响也会大大增加,稍有不慎,治理计划就可能产生波折甚至造成水生态系统的崩溃。

3生态水利工程技术

这项技术是上世纪80年代由西方发达国家提出并率先应用,通过建设各种水利工程,来完成水生态修复技术的作用。对于一些新建的工程,因为工程建设和周围环境的开发,有可能对水生态环境造成危害,就需要实施一系列补救措施。而对于一些已经投入运行的工程项目,需要对受损水生态环境技术进行深入的分析和研究。一般来说,生态水利工程技术主要是对河道、河道内和流域内栖息地、河岸等方面进行修复。

3.1河道修复

针对采矿工程、水利工程建设等造成的河道结构变动进行的修复。要实现河床再造,就要控制淤积段河水流量,力求让河水自行调整河床的形状。通过模拟河道水文的自然周期,将洪水中的污染物进行沉淀和净化,给野生生物提供生活场所,再结合河漫滩和横断面的修复,完成河道空间再造。

3.2河道内和流域内栖息地修复

河道内是鱼类等生物的生存场所,流域内还生活着许多半水生动物和涉水鸟类生物。水生态环境的恶化,严重影响了这些动物的生存。河道内和流域内的栖息地修复措施主要包括了鱼道、林间水库、食物斑块、湿地修复等。

3.3河岸修复

河岸修复的目的是提高河岸的稳定性,主要使用植物、透水材料等来加固河床,达到既提高河岸的稳定性,又不影响水体中与河岸边物质交换的目的。具体方式包括河岸栽种成活枝条、使用可透水的鱼巢砖等材料达到固定河岸的效果。

3.4流域内土地利用修复

由于人类的活动对水体等自然环境造成了破坏,导致绿色植被数量大量减少,流域内水土流失严重等恶果。通过恢复流域内的植被数量,可以减少地表径流和水土流失,大大改善河流的水质,修复生物的栖息地,恢复流域内的水生态环境,具体技术手段包括季节性封禁、人工种植等。

4水生态修复技术在未来的发展趋势

我国当前水资源污染严重,中央水利工作会议上也提出了要坚持可持续发展路线,大力推动水生态系统的保护与修复工作。近些年来,水生态修复技术的理论研究发展十分迅速,在我国有着广阔的发展前景。我国已经开始向有成熟治理经验的国家取经,并结合实际情况来进行污染水体的修复工作,成功建设了许多人工湿地,但是治理效果并不突出。在未来,生态水利工程将不再仅仅着眼于某一段河流的局部结构修复,会把重心转移到整个流域系统结构和功能的综合修复。水生态技术将会不断推陈出新,生态水利工程技术也将会结合各个工程领域的新进展,形成一个水生态治理的综合集成系统,为今后的决策工作提供有力的支持。

5结语

本文介绍了水环境和水生态修复技术的概念,我国当前水资源的污染状况十分严重,超过六成的河流、湖泊及湿地的生态系统已经受到了不同程度的损害,治理形式十分严峻。现行的水生态修复技术主要有两种,生物生态治理技术和生态水利工程,生物生态治理技术分为了生物治理技术和生态治理技术;生态水利工程则分为了河道修复、河道内和流域内栖息地修复等方法。这些方法已经在我国得到了一定的应用,并取得了很好的效果,但是由于我国的水域众多、生态环境类型复杂,距离完成修复目标还有不小的距离,因此水生态修复技术在我国有广阔的应用发展空间,必将走向一个多学科交叉,技术手段不断革新的明天。

参考文献:

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[2]廖文根,杜强,谭红武,朱瑶,李国强.水生态修复技术应用现状及发展趋势[J].中国水利,2006(17):61-63.

[3]李明传.水环境生态修复国内外研究进展[J].中国水利,2007(11):25-27.

[4]朱党生,张建永,李扬,史晓新.水生态保护与修复规划关键技术[J].水资源保护,2011,27(05):59-64.

作者:王越博 刘杰 王洋 李双泉 单位:中交河海工程有限公司

水环境修复中水生态修复技术应用发展责任编辑:张雨    阅读:人次
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