（环境科学专业论文）梯级生态浮床修复城市污染河道过程中浮游生物监测及评价研究.pdf

d e g r e ep a p e ro fm a s t e rc a n d i d a t ei n2 0 1 1 u n i v e r s i t yc o d e ：1 0 2 6 9 e n r o l l m e n tn u m b e r ：y s 5 1 0 8 0 8 0 2 0 4 4 ea s tch i n an o r m a l u n i v e r s i t y m o n i t o r i n go f p l a n k t o na n dr e s e a r c ho f e v a l u a t i o ni nt h ep r o c e s so fu r b a n p o l l u t i o nr i v e r r e s t o r a t i o nb y s t a g e d f l o a t i n gt r e a t m e n tw e t l a n d s d e p a r t m e n t ： p r o g r a m ： e n v i r o n m e n t a ls c i e n c e e n v i r o n m e n t a ls c i e n c e d i r e c t i o n ： 丛垒坠垦g 曼! 卫星坠! 垦坠亟b 曼墨! q ! 垦主i q 坠q 董 u r b a nw a t e r s u p e r v i s o r ：p r o f m i n s h e n ghuangervisor r o： c a n d i d a t e ：x i a o h u i m a y , 2 0 1 1 咖7洲4 iiiii50 9mm y 华东师范大学学位论文原创性声明 郑重声明：本人呈交的学位论文梯级生态浮床修复城市污染河道过程中浮游生物 监测及评价研究，是在华东师范大学攻读硬占危士( 请勾选) 学位期间，在导师的指 导下进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：邋 日期：瑚i 年箩月乡1 日 华东师范大学学位论文著作权使用声明 梯级生态浮床修复城市污染河道过程中浮游生物监测及评价研究系本人在华东 师范大学攻读学位期间在导师指导下完成的旗壬博士( 请勾选) 学位论文，本论文的研 究成果归华东师范大学所有。本人同意华东师范大学根据相关规定保留和使用此学位论 文，并向主管部门和相关机构如国家图书馆、中信所和“知网”送交学位论文的印刷版 和电子版；允许学位论文进入华东师范大学图书馆及数据库被查阅、借阅；同意学校将 学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和 摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。 本学位论文属于( 请勾选) ( ) 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部”或“涉密”学位论文半，于年 月日解密，解密后适用上述授权。 ( 力2 不保密，适用上述授权。 导师签名本人签名吴仆孽、本人签名圣! 全翼! 西u 年箩月l1 日 ，i “涉密”学位论文应是已经华东师范大学学位评定委员会办公室或保密委员会审定过的学位 论文( 需附获批的华东师范大学研究生申请学位论文“涉密”审批表方为有效) ，未经上 述部门审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用 上述授权) 。 昱尘萱硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 假氧高 教寺爱 嘎旦大嗤 主席 殳囊撵 叔谩 耳耻四耗犬屹 绍逢考电寺酲上徇屯呈1 媸 事鍪欠刃纫痃嶷。嗜圃嫩科垮研颀 鲰瓢嵇 敏辑 铆怫幽 华东师范大学硕士学位论文摘要 摘要 。 城市河道整治是一项长期、艰巨、复杂的系统工程，水质不稳定、黑臭反弹、 营养盐阻滞和水生态退化是城市河道长效治理中面临的现实难题。本论文以国家 科技重大专项( 2 0 0 9 z x 0 7 3 1 7 - 0 0 6 ) 城市黑臭河道外源阻断、工程修复与原位 多级生态净化关键技术研究与示范为依托，以上海市中心城区污染河道为研究 对象，模拟了水生植物在天然水体中的生态位分布，设计了一套梯级生态浮床系 统，通过中试系统及示范工程两种实验研究其修复城市河道过程中浮游生物群落 结构变化以及水质净化效果，为城市河道的环境治理与生态修复提供科学依据。 结果表明：中试系统( 2 0 0 9 年6 月- 2 0 0 9 年11 月) 与示范工程( 2 0 0 9 年6 月2 0 1 0 年5 月) 研究期间内水质得到明显改善。 其中中试系统实验中d o 浓度平均提高了1 3 2 6 ，n h 4 + - n 、t p 、c o d c ， 平均去除率分别为4 5 8 、5 0 2 、3 7 9 ；示范工程实验中d o 浓度平均提高 了1 2 3 9 ； n h 4 + n 、t p 、c o d c ，平均去除率为3 9 7 、5 3 7 、3 7 o 。 中试系统共鉴别出藻类4 8 种，示范工程共鉴别出藻类4 7 种。两系统内藻类 生物密度均显示水体为富营养状态，指示种研究中优势种也均为中污带指示种。 其中中试系统各项多样性指数有下降趋势，而示范工程则呈现上升趋势；两系统 s h a n n o n w i e n e r 多样性指数和m a r g a l e f 丰富度指数显示水质状况均与水质理化 指标结果相一致。中试系统中浮游植物种类数与c o d c r ( r = o 3 0 5 , p 0 0 5 ) 相关 性较大，其生物密度与d o ( f o 1 2 9 , p 0 0 5 ) 相关性较大；示范工程中浮游植物 种类数与t ( r = 0 9 11 刀 o 0 1 ) 和n h 4 + - n ( r = 0 3 9 2 护 0 0 5 ) 相关性较大，与d o ( ( f 0 3 3 5 ，萨o 0 5 ) 呈负相关；其生物密度与t ( r = 0 5 8 3 , p 0 0 5 ) 相关性较大。 中试系统共鉴别出原生动物3 5 种，示范工程共鉴别出原生动物5 0 种。两系 统以钟虫属做指示种发现，几乎所有进水中均有沟钟虫或念珠钟虫出现，但中试 系统部分出水中有钟形钟虫等清水指示种出现。两系统内各项多样性指数均有上 升趋势，s h a n n o n w i e n e r 多样性指数和m a r g a l e f 丰富度指数显示水质状况均与 水质理化指标结果相一致。中试系统原生动物种类数与各项理化指标相关性较 小，甚至负相关；其生物密度与n t h 4 + - n ( r = o 4 5 9 猡 0 0 5 ) 相关性最大；示范工 程原生动物种类数与各项理化指标相关性较小，甚至负相关；其生物密度与 n h 4 + - n ( r = 0 2 8 8 ，正o 0 5 ) 相关性最大。 中试系统共鉴别出轮虫1 5 种，示范工程中共鉴别出轮虫2 7 种。两系统内以 中污染指示种为主，中试系统部分采样点甚至无轮虫出现。中试系统内各项多样 华东师范大学硕士学位论文摘要 性指数均有上升，而示范工程内各项多样性指数均有下降趋势，s h a n n o n w i e n e r 多样性指数和m a r g a l e f 丰富度指数显示水质状况均与水质理化指标结果较相一 致。中试系统轮虫种类数与d o ( r = 0 3 1 5 , p 0 0 5 ) 相关性最大；其生物密度也与 d o ( r = o 2 6 2 , p 0 0 5 ) 相关性最大，示范工程轮虫种类数与t ( r = o 5 7 9 , p 0 0 1 ) 和n h 4 + - n ( 产o 4 7 8 0 0 1 ) 相关性显著；其生物密度也与t ( r ：0 3 4 5 , p 0 0 5 ) 相关性最大。 本文根据植物不同的生态位分布，构建了梯级生态浮床系统，将其运用到 城市污染河道的治理中，对其修复污染河道过程中的浮游生物群落结构进行了监 测和评价研究，旨在为河道治理提供理论基础和技术支撑。 关键词：梯级生态浮床，城市污染河道，浮游生物，评价 华东师范大学硕士学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t u r b a nr i v e rr e s t o r a t i o ni sal o n g ，a r d u o u sa n dc o m p l i c a t e ds y s t e m a t i cp r o j e c t ， t h e r e f o r e ，w a t e rq u a l i t yu n s t a b l e ，b l a c k o d o rr e b o u n d ，n u t r i e n t sb l o c ka n dw a t e r e c o s y s t e md e g r a d a t i o na r et h ep r a t i c a lp r o b l e m sw em e ti nt h ep r o c e s so fal o n g t e r m t r e a t m e n to fu r b a nr i v e r t h i sw o r kw a ss u p p o r t e db ym a j o rs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y p r o g r a mf o rw a t e rp o l l u t i o nc o n t r o la n dt r e a t m e n t ( 2 0 0 9 z x 0 7 317 - 0 0 6 ) ”r e s e a r c h a n dd e m o n s t r a t i o no ns e w a g ei n t e r c e p t i o n ，e n g i n e e r i n gr e m e d i a t i o na n de c o l o g i c a l r e s t o r a t i o no ft h em a l o d o r o u su r b a nr i v e r s ”，p o l l u t e dr i v e ri ns h a n g h a iu r b a na r e a a st h er e s e a r c ho b j e c ta n ds i m u l a t e dd i s t r i b u t i o no fa q u a t i cn i c h ei nt h en a t u r mw a t e r ， d e s i g n e dac a s c a d ef l o a t i n gb e ds y s t e mt h r o u g hp i l o tp l a n ta n dd e m o n s t r a t i o np r o j e c t s t os t u d yt h ec o m m u n i t ys t r u c t u r eo fp l a n k t o na n dw a t e rq u a l i t yp u r i f i c a t i o ne f f e c ti n 。 t h ep r o c e s so fu r b a nr i v e rr e s t o r a t i o n ，p r o v i d e ds c i e n t i f i cb a s i sf o ru r b a nr i v e r e n v i r o n m e n t a lt r e a t m e n ta n de c o l o g i c a lr e s t o r a t i o n r e s u l t ss h o w ：i nt h ep e r i o do fp i l o ts y s t e m ( j u n e2 0 0 9 2 0 0 9n o v e m b e r ) a n d d e m o n s t r a t i o np r o j e c t ( j u n e2 0 0 9t o2 0 10m a y ) t h eq u a l i t yo ft h ew a t e ri m p r o v e d o b v i o u s l y t h e p i l o ts y s t e mi nw h i c ht h ec o n c e n t r a t i o no fd oi n c r e a s e d13 2 6 o na v e r a g e t h ea v e r a g er e m o v a lr a t e so fn h 4 + n ，t p , c o d e rw e r e4 5 8 ，5 0 2 ，3 7 9 t h e c o n c e n t r a t i o no fd oi nt h ed e m o n s t r a t i o np r o j e c ti n c r e a s e d12 3 9 o na v e r a g e t h e a v e r a g er e m o v a lr a t e so f n h 4 + - n ，t p , c o d e rw e r e3 9 7 8 ，5 3 7 ，3 7 0 t h ea l g a es p e c i e sw h i c hi d e n t i f i e di np i l o ts y s t e mw e r e4 8 ，w h e r e a s4 7w e r e i d e n t i f i e di nd e m o n s t r a t i o np r o j e c t i nt h et w os y s t e m s ，b i o l o g i c a ld e n s i t yo fa l g a e h a v es h o w nt h a tw a t e ri se u t r o p h i c a t i o n ，b o t hd o m i n a n ts p e c i e sw e r em i d d l ei n d i c a t o r s p e c i e so ft h es e w a g e s o m ed i v e r s i t yi n d e xo ft h ep i l o ts y s t e ma p p e a r sad o w n w a r d t r e n d ，b u td e m o n s t r a t i o np r o j e c th a v es h o w e da no p p o s i t et r e n d t h es h a n n o n - w i e n e r i n d e xa n dm a r g a l e fi n d e xi nt h et w os y s t e m sh a ds h o w nt h a tw a t e rq u a l i t ya r e c o n s i s t e n tw i t ht h er e s u l t so fp h y s i c a la n dc h e m i c a lw a t e rq u a l i t y p h y t o p l a n k t o n s p e c i e sa n dc o d c r ( 产0 3 0 5 ，p 0 0 5 ) h a v eag r e a tc o r r e l a t i o ni nt h ep i l o ts y s t e m ， w h i c hb i o l o g i c a ld e n s i t yw i t hd op = o 1 2 9 ，p 0 0 5 ) s e e i n gt h es a m et r e n d i n a d d i t i o n ，p h y t o p l a n k t o ns p e c i e sa n dt ( f o 9 1 1 , p 0 0 1 ) 、n h 4 + - n ( 严0 3 9 2 , p 0 0 5 ) i nd e m o n s t r a t i o ne n g i n e e r i n gh a v eag r e a tc o e l a t i o nw i t hd o ( 厂一0 3 3 5 ，p o 0 5 ) 华东师范大学硕士学位论文 a b s t r a c t s h o w i n gn e g a t i v ec o r r e l a t i o n w h i c hb i o l o g i c a ld e n s i t ya n dt ( 严o 5 8 3 , p 0 0 5 ) a l s o a p p e a r i n gag r e a tc o r r e l a t i o n t h ep r o t o z o as p e c i e sw h i c hi d e n t i f i e di np i l o ts y s t e mw e r e3 5 ，w h e r e a s5 0w e r e i d e n t i f i e di nd e m o n s t r a t i o np r o je c t g e n u sc l o c ka c ta si n d i c a t o rs p e c i e si nt h et w o s y s t e mw h i c hn e a r l ya l lw a t e ri n f l o wa p p e a r i n gd i t c hb e l li n s e c to rb e a d sb e l li n s e c t h o w e v e r ，s o m eo f w a t e ro u t l e ti nt h ep i l o ts y s t e mh a v es h o w nb e l l s h a p e db e l li n s e c t a c t i n ga si n d i c a t o rs p e c i e so fw a t e r 。s o m ed i v e r s i t yi n d e xo ft h et w os y s t e ma p p e a r sa a s c e n tt r e n d t h es h a n n o n w i e n e ri n d e xa n dm a r g a l e fi n d e xi nt h et w os y s t e m sh a v e s h o w nt h a tw a t e rq u a l i t ya r ec o n s i s t e n tw i t ht h er e s u l t so fp h y s i c a la n dc h e m i c a l w a t e rq u a l i t y p r o t o z o as p e c i e sa n dp h y s i c a la n dc h e m i c a lw a t e rq u a l i t yh a v eal i t t l e c o r r e l a t i o ne v e nn e g a t i v ei nt h ep i l o ts y s t e m ，w h i c hb i o l o g i c a ld e n s i t ya n dn h 4 + - n ( r = o 4 5 9 , p 0 0 5 ) s e e i n g t h em a x i m u mc o r r e l a t i o n i na d d i t i o n c o r r e l a t i o no f p r o t o z o as p e c i e sa n dp h y s i c a la n dc h e m i c a lw a t e rq u a l i t yi nd e m o n s t r a t i o np r o j e c t a r ec o n s i s t e n tw i t ht h e p i l o ts y s t e m ：w h i c hb i o l o g i c a ld e n s i t y a n dn h 4 十- n ( r = 0 2 8 8 , p 0 0 5 ) a l s oa p p e a r i n gt h em a x i m u mc o r r e l a t i o n t h er o t i f e rs p e c i e sw h i c hi d e n t i f i e di np i l o ts y s t e mw e r e15 ，w h e r e a s2 7w e r e i d e n t i f i e di nd e m o n s t r a t i o np r o je c t t h et w os y s t e mp r i m a r i l ya p p e a ri n d i c a t o rs p e c i e s i nc o n t a m i n a t i o n ，b u tt h ep a r to fs a m p l i n gp o i n t sh a v ee v e nn or o t i f e ri nt h ep i l o t s y s t e m s o m ed i v e r s i t y i n d e xo ft h ep i l o ts y s t e ma p p e a r saa s c e n tt r e n d ，b u tt h e d e m o n s t r a t i o ne n g i n e e r i n gh a v es h o w e da no p p o s i t et r e n d t h es h a n n o n w i e n e r d i v e r s i t yi n d e xa n dm a r g a l e fr i c h n e s si n d e xi nt h et w os y s t e m sh a v es h o w nt h a tw a t e r q u a l i t ya r ec o n s i s t e n tw i t ht h er e s u l t so fp h y s i c a la n dc h e m i c a lw a t e rq u a l i t y r o t i f e r s p e c i e sa n da n dd o ( r = 0 3 15 , p 0 0 5 ) h a v eam a x i m u mc o r r e l a t i o ni nt h ep i l o ts y s t e m ， w h i c hb i o l o g i c a ld e n s i t ya n dd o ( 严0 2 6 2 , p 0 0 5 ) s e e i n gt h es a m et r e n d i na d d i t i o n ， r o t i f e rs p e c i e sa n dt ( 产o 5 7 9 , p 0 0 1 ) 、n i - h + - n ( 产0 4 7 8 , p 0 0 1 ) i nd e m o n s t r a t i o n e n g i n e e r i n gh a v e as i g n i f i c a n tc o r r e l a t i o n ，w h i c hb i o l o g i c a ld e n s i t ya n dt ( r = o 3 4 5 , p 0 0 5 ) a p p e a r i n gt h em a x i m u mc o r r e l a t i o n b a s e do nt h ed i f f e r e n tn i c h eo fa q u a t i cp l a n t c o n s t r u c t e dac a s c a d eo fe c o l o g i c a l f l o a t i n gb e ds y s t e m ，a p p l i e dt ot h eg o v e r n a n c eo fu r b a np o l l u t e dr i v e r m o n i t o r i n ga n d e v a l u a t i o ni nt h ep r o c e s so fr e m e d i a t i o no fc o n t a m i n a t e dr i v e ro fi t sp l a n k t o n c o m m u n i t ys t r u c t u r e i no r d e rt op r o v i d eat h e o r e t i c a lb a s i sf o rf i v e rt r a i n i n ga n d 华东师范大学硕士学位论文 a b s t r a c t t e c h n i c a ls u p p o r k e y w o r d s ：s t a g e df l o a t i n gt r e a t m e n tw e t l a n d s ；u r b a np o l l u t i o n v e r ；p l a n k t o n ； e v a l u a t i o n v 华东师范大学硕士学位论文 目录 目录 1 绪论l 1 1 我国城市河流污染及其治理概况1 1 2 城市河道治理与生态修复技术研究现状2 1 2 1 人工湿地技术2 1 2 2 生物栅技术2 1 2 3 生态浮床技术。3 1 3 污染水体治理中浮游生物的环境学意义及研究方法一4 1 3 1 污染水体治理中浮游生物的环境学意义一4 1 3 2 污染水体治理中浮游生物的研究方法5 1 4 本文的研究意义和内容1 0 1 4 1 研究目的和意义1 0 1 4 2 研究内容10 1 4 3 拟解决的关键问题1 0 1 4 4 研究的技术路线1 0 2 梯级生态浮床的设计一1 2 2 1 前言1 2 2 1 1 梯级生态浮床中试系统实验地点概况。1 2 2 1 2 梯级生态浮床示范工程实验地点概况1 3 2 2 梯级生态浮床中试系统实验设计一1 4 2 3 梯级生态浮床示范工程实验设计1 5 3 梯级生态浮床水质理化指标的监测及评价研究。1 9 3 1 前言19 3 2 研究方法19 3 2 1 梯级生态浮床中试系统水质理化指标研究方法1 9 3 2 2 梯级生态浮床示范工程水质理化指标研究方法1 9 3 3 结果与分析1 9 3 3 1 梯级生态浮床中试系统水质理化指标监测及评价1 9 3 3 2 梯级生态浮床示范工程水质理化指标监测及评价2 2 3 3 3 梯级生态浮床两种工况效应比较一2 5 3 4 本章小结2 7 3 4 1d o 2 7 3 4 2n h 4 + - n 2 7 3 4 3t p 2 7 3 4 4c o d c ，2 7 4 梯级生态浮床修复污染水体过程中浮游植物群落变化趋势及其评价研究2 8 4 1 前言2 8 4 2 研究方法2 8 4 2 1 梯级生态浮床中试系统浮游植物研究方法2 8 4 2 2 梯级生态浮床示范工程浮游植物研究方法2 8 4 3 结果与分析2 8 4 3 1 梯级生态浮床中试系统浮游植物群落的变化趋势2 8 4 3 2 梯级生态浮床示范工程浮游植物群落变化趋势3 2 4 3 3 梯级生态浮床两种工况效应比较3 7 华东师范大学硕士学位论文目录 4 4 本章小结一4 2 4 4 1 梯级生态浮床系统中试系统实验结果4 2 4 4 2 梯级生态浮床系统示范工程实验结果4 3 5 梯级生态浮床修复污染水体过程中原生动物变化趋势及其评价研究一4 4 5 1 前言4 4 5 2 研究方法4 4 5 2 1 梯级生态浮床中试系统原生动物研究方法4 4 5 2 2 梯级生态浮床示范工程原生动物研究方法4 4 5 3 结果与分析4 4 5 3 1 梯级生态浮床中试系统原生动物变化趋势4 4 5 3 2 梯级生态浮床示范工程原生动物群落变化趋势4 8 5 3 3 梯级生态浮床两种工况效应比较5 2 5 4 本章小结5 8 5 4 1 梯级生态浮床中试系统实验结果5 8 5 4 2 梯级生态浮床示范工程实验结果5 8 6 梯级生态浮床修复污染水体过程中轮虫群落的变化趋势一5 9 6 1 前言一5 9 6 2 研究方法5 9 6 2 1 梯级生态浮床中试系统轮虫研究方法一5 9 6 2 2 梯级生态浮床示范工程轮虫研究方法5 9 6 3 结果与分析一5 9 6 3 1 梯级生态浮床中试系统轮虫群落变化趋势5 9 6 3 2 梯级生态浮床示范工程水体的轮虫群落变化趋势6 2 6 3 3 梯级生态浮床两种工况效应比较6 7 6 4 本章小结。7 2 6 4 1 梯级生态浮床中试系统实验结果7 2 6 4 2 梯级生态浮床示范工程实验结果7 2 7 结论与展望7 3 7 1 结论7 3 7 1 1 梯级生态浮床水质理化指标一7 3 7 1 2 梯级生态浮床浮游植物群落变化趋势7 3 7 1 3 梯级生态浮床系统原生动物群落变化趋势7 3 7 1 4 梯级生态浮床轮虫群落变化趋势一7 4 7 2 创新7 4 7 3 展望7 5 附表7 6 硕士期间学术成果8 7 致谢8 8 参考文献：9 0 华东师范大学硕士学位论文 绪论 1 绪论 1 1 我国城市河流污染及其治理概况 城市河流是指与城市融为一个整体( 包括园林景观、生态环保、建筑艺术等 方面) 的人造河流及流经城市的那一部分天然河流，规模较小的一般称之为城市 河道。作为现代城市空间的一部分，城市河流所承担的自然和社会功能日益突出。 城市河流是城市内天然的生态廊道，与河滩、河岸植被一起控制着水和矿物质养 分的流动，可减少城市内涝、杂物淤积和土壤肥力的损失；同时，城市河流也是 动植物在城市景观中重要的迁移路径，为鱼类、鸟类、昆虫、小型哺乳动物以及 各种植物提供了良好的生存环境和迁徙廊道。另一方面，富有特色的人文景观往 往伴随着城市河流而生。 我国改革开放三十年以来，社会经济及城市建设迅速发展，但与此同时，一 方面城市人口的急剧扩张，城市生活污水和工业废水排放量大幅增加，而大多数 城市的环境基础设施建设严重滞后，污染物通过点源排放及地表漫流进入水体， 造成河流水质日趋恶化，特别是近年在兴建新的住宅小区时，生活污水未来得及 充分截流和有效处理，而老城区的市政排水设施大多是雨污合流，污染物直接排 入河内，导致河流城市段水污染加重；另一方面许多城市建起沿河道路和公路， 加高河堤，使天然湿地普遍消失，河流净化污染物的能力下降。有些城市河道因 纳污负荷过高，河水发黑，鱼虾绝迹，水生植物枯萎，水体丧失生态功能，河道 底泥沉积严重，水体富营养化明显，每到夏季，水色发绿，藻类大量繁殖，散发 腥臭味，严重影响了城市景观和人居健康。据报道，我国的城市河道和城市湖泊 8 0 已受污染或严重被污染，绝大多数河流水质属劣v 类，河流黑臭现象日益普 遍和严重【l 】。城市河流作为城市生态系统的重要组成部分，不仅具有提供水源、 交通航运、防洪排涝等功能，还具有调节气候、削减污染等生态环境效应，还有 景观休闲等社会服务价值，其污染情况不仅阻碍着经济社会的可持续发展，还严 重影响了沿岸居民的健康和生活【2 】。 上海地处长江入海口、太湖流域东缘，境内水网密布，河流资源非常丰富， 属于典型的平原感潮河网地区。上海市的城市化进程和经济社会快速发展对河网 水环境的影响较大，区域水系的人工化程度较高、污染严重，城市河流的自然生 态环境功能部分丧失。近年来，上海市在黑臭河道治理上已取得了阶段性成效， 但是城市河道整治是一项长期、艰巨、复杂的系统工程，水质不稳定、黑臭反弹、 营养盐阻滞和水生态退化是城市河道长效治理中面临的现实难题。 ， 华东师范大学硕：i ：学位论文 绪论 1 2 城市河道治理与生态修复技术研究现状 在城市河流的治理中，一般按照“控源、减负、修复的原则和程序开展相 关工作。在外源污染得到有效控制的前提下，水体生境改善和生态修复已经成为 我国城市河道治理工作的重点任氖目前，城市内河生境改善和生态重建过程中， 常见的生态技术有人工湿地技术、生物栅技术、生态浮床技术等。 1 2 1 人工湿地技术 人工湿地技术是依据天然湿地净化污染物的原理，根据污染控制和治理需要 而开发并优化的一种近自然型环境工程技术。具有投资和运行费用低、处理效果 稳定、二次污染少等优点【3 1 。2 0 世纪7 0 年代s e i d e l 与k j c k u t h 提出“根区法后， 人工湿地技术在世界各地逐渐推广开来并得到了快速的发展，已被广泛的应用于 城市污水、农业径流、矿山废水及各种工业废水等领圳4 1 。 依据水的流动状态人工湿地技术可分为表面流人工湿地( s f w ) 、潜流人工 湿地( s s f w ) 和垂直流人工湿地( v f w ) 。表面流人工湿地的优点是投资少、 操作简单、运行费用低、能很好去除悬浮物( s s ) 及部分c o d ，但存在占地面积 大、水力负荷小、卫生条件差及氨氮去除效果不佳等缺点【5 】；潜流人工湿地相对 于表面流人工湿地，其去除水中b o d 、氮、磷、悬浮物的效率较高，对水力负荷 和污染负荷具有较强的耐受能力、卫生条件好，占地面积小等；缺点主要表现在： 建设成本高，控制相对复杂【6 】。垂直流人工湿地在上世纪5 0 年代由s e i d e l 首次设 计使用，该系统对水中耗氧有机物的处理能力和硝化能力较强，同时也提高了 c o d 去除率，但对s s 的去除效果较水平流人工湿地易堵塞，而且淹水时间较长， 控制相对复杂，建造要求高【7 j 。 针对传统人工湿地的处理能力不足，目前主要通过强化进水预处理、添加合 适填料和引入部分传统污水处理技术来提高工作效率，因而出现了一批组合工 艺。吴振斌等【8 】通过联通两段垂直流人工湿地底部，构建了上行流下行流的复 合垂直流人工湿地( i v c w s ) ，形成了好氧厌氧厌氧好氧的微环境，处理效果 明显提高。肖恩荣掣9 】将膜生物反应器( s m b r ) 与复合垂直流人工湿地( c w ) 组 合，研究发现，s m b r 单元的主要功能是去除有机物和硝化作用，而i v c w s 单 元的主要功能是反硝化脱氮和深度除磷等，两者相结合后，出水中c o d c r 、t p 、 n h 4 + - n 浓度均可达到地表水环境质量i 类标准。 1 2 2 生物栅技术 生物栅技术，从系统结构和作用原理上看，属于生物接触氧化的一种。核心 2 华东师范大学硕士学位论文 绪论 硬件为刚性支架及填料，主要由微生物载体填料和水生植物组成，利用微生物、 水生动物和水生植物等生态要素的协同作用完成生态修复功能，达到快速、高效 的处理效剁10 1 ，具有经济性、实用性、景观性及生态性等特点【1 l 】。日本在河流 治理中已建成并使用的生物栅设施有1 5 0 多个【1 2 “】。+ 黄民生【1 5 】等在苏州河污染支流绥宁河治理中应用生物栅开展了试验及实践 研究，水体c o d 平均下降5 0 以上、d o 平均增力1 2 m g l 以上、透明度平均提 高1 0 e m 。韩波波【1 6 】等在苏州河支流绥宁河的黑臭污染治理研究中，也发现利用 有机填料构建的生物栅处理稀释后的黑臭河水1 2 0h 后，水体综合污染指数由1 6 3 下降n 2 9 。李华芝【1 7 】等利用生物栅技术对上海市某一富营养化水体进行修复， 结果发现，与空白对照组相比，生物栅装置对水体c o d ，t n ，n h 4 + n 和t p 去除 率分别提高了4 7 6 5 3 4 ，2 4 9 4 8 3 ，6 3 5 - 7 4 3 和5 7 7 7 6 4 。 1 2 3 生态浮床技术 生态浮床又称人工浮床、生态浮岛，是运用无土栽培技术原理，以高分子材 料为载体和基质，综合现代农艺和生态工程措施对受损水体进行生态修复或重建 的一种生态技术 1 引。可分为干式浮床和湿式浮床。其对受损水体的生态修复和 重建作用主要体现在以下两个方面：净化水质和提高生物多样性。生态浮床通过 植物和微生物的作用对水质有良好的净化功能，通过遮光作用达到抑藻功能，还 可以为水生生态系统的物种提供栖息地，从而提高生物多样性增强水生生态系统 的稳定性，逐步恢复水体自净能力，达到长效持久的效果。 第一个生态浮床诞生于2 0 世纪8 0 年代，由德国b e s t m a n 公