（市政工程专业论文）西北地区城市景观水域水质改善技术的研究.pdf

西安建筑科技大学硕二 ：论文 西北地区城市景观水域水质改善技术的研究 专业：市政j t _ 程 硕士生：戴栋超 指导老师：黄廷林 教授 摘要 近年来，随着国家“西部开发”战略的实施，西北地区城市的经济得到飞速 发展、城市规模也不断扩大，人工构筑物的不断增加，造成生态需水量普遍难以 保证，再加上工业生产和居民生活的影响，使得城市内河水系逐渐萎缩、内湖富 营养化不断加重、城市水生态系统严重衰退，直接影响到城市景观和水环境质量。 本文针对西安市蛾市景观水域的水质状况和宝鸡淄河市区拦蓄段河流的水质现 状，从可持续发展的战略角度出发，同时考虑到城市防洪的要求，并将城市河湖 景观与河湖水质改善技术紧密结合，提出改善城市景观水体水质的方法措施，研 究开发高效、先进、实用的污染控制和水质改善关键技术。 主要开展了以下工作： ( 1 ) 对西安市主要景观水体进行现状调查取样分析，收集水质监测数据，并 进行水质评价。 ( 2 ) 对宝鸡渭河市区拦蓄河段进行实地考察，收集渭河宝鸡段的水文地质资 料，调查拦河闸的运行方式、蓄水范围、蓄水量及泥沙淤积情况。 ( 3 ) 进行生态浮床和生物接触氧化组合技术改善景观水体水质的静态试验。 ( 4 ) 研究不同类型的景观水体的特点，提出与之相适应的水质改善措施。 论文主要成果： ( 1 ) 西安市大部分景观水体水质状况不容乐观，其中莲湖公园湖水、兴庆湖 水为v 类水，护城河水为劣v 类水，均没有达到景观娱乐用水水质标准中c 类水质标准，而且有继续恶化的趋势，急需采取措旌进行水质改善。 ( 2 ) 宝鸡渭河- r b l 又_ 拦蓄河段水质只能达到国家v 类水标准，而且随着蓄水时 间的变长，拦蓄河水的水质在逐渐变差。为满足河道防洪的要求，并考虑到泥沙 淤积并不严重，建议采取喷泉曝气和重建沿岸植被缓冲带的措施来改善水质。 西安建筑科技大学硕士论文 ( 3 ) 通过试验得出生态浮床和生物接触氧化组合技术具有很好的水质净化效 果，特别是对水体中氮、磷等营养物质的去除效果明显。试验结果表明，采用组 合技术对水体中丁n 的去除率达到6 4 4 4 一6 6 4 9 ，n l 1 3 n 的去除率达到 8 90 8 一9 91 8 ，t p 的去除率达到6 09 8 8 75 7 ，c o d m 。的去除率达到 1 6 1 4 一4 6 1 9 。其中生态浮床与软性纤维填料的组合对水体的净化效果优于生 态浮床与弹性立体填料的组合。而且经济水生植物生长状况良好，生物量增氏迅 速。说明利用该技术改善城市景观水质的是可行的，值得推广。 ( 4 ) 针对西北地区水环境特点，提出生物一生态修复措施，其中对城市景观湖 泊和景观河道建议采用不同的技术组合对水质进行改善。主要的方法有水生植被 的重建和恢复、生物操纵、投加微生物、生态护岸、生态浮床与生物接触氧化组 合技术等。 关键词：景观水体水质改善生物一生态生态浮床生物接触氧化修复 i i 西安建筑科技大学顶二i 二论文 w a t e r q u a l i t yi m p r o v e m e n tt e c h n o l o g yf o ru r b a ns c e n e r y w a t e ri nn o r t h w e s tr e g i o n s p e c i a l t y ：m u n i c i p a le n g i n e e r i n g a u t h o r ：d a id o n g c h a o a d v i s o r ：p r o f h u a n g f i n g l i n a b s t r a c t 1 1 1r e c e n ty e a r s w e s td e v e l o p e d ”t h es t r a t e g i ci m p l e m e n t a t i o na l o n gw i t ht h e c o u n t r y ，t h ew e s t e r nr e g i o n se c o n o m ys t e pi n t o an i c es t a g e ，t h ec i t i e ss c o p ei s e n l a r g i n ga l lt h et i m e ，t h en u m b e ro fm a r l m a d eb u i l d i n g sa r ei n c r e a s i n gs t r a i g h t l y , a l l t h e s ef a c t o r sc o n t r i b u t et ot h er e s u l tt h a tt h ea m o u n to fw a t e rf o re c o s y s t e mn e e di s h a r d l ya s s u r a n c e ，i na d d i t i o nt ot h ei n f l u e n c eo ft h ei n d u s t r ya n dr e s i d e n t s ，t h ew a t e r s y s t e mi nt h ec i t yi ss h r i n k i n gg r a d u a l l y , e u t r o p h i c a t i o no fi n s i d e l a k e si sm o r ea n d m o r es e r i o u s ，t h ec i t yw a t e re c o s y s t e md e c l i n e ss e r i o u s l y , i n f l u e n c i n gu r b a ns c e n e r y a n dt h eq u a l i t yo ft h ew a t e re n v i r o n m e n td i r e c t l y t h i sp a p e rb a s eo nt h ec h a r a c t e r i s t i c s o f w a t e re n v i r o n m e n to f t h ec i t i e si nn o r t h w e s tr e g i o n ，b ea i m e da tt h ec o n d i t i o no f t h e q u m i t yo ft h el a n d s c a p ew a t e ri nx i a na n dt h ec u r r e n tw a t e rc o n d i t i o no fb l o c k i n g f i v e ri nb a o j i f r o mt h ev i e wo fs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ，c o n s i d e rt h er e q u e s to ft h e c i t yf l o o dc o n t r o la tt h es a n l et i m e ，c o m b i n et h eu r b a ns c e n e r yw a t e rs y s t e ma n dt h e t e c h n o l o g yo ft h ew a t e rq u a l i t yi m p r o v e m e n t ，s o m ec o n s t m c t i o np o l i c i e so fi m p r o v e t i mu r b a ns c e n e r yw a t e rq u a l i t yw e r eb r o u g h tf o r w a r d ，i n v e s t i g a t ea n de m p o l d e rt h e e f f e c t i v e ，a d v a n c e ，a n dv a l u a b l et e c h n o l o g yf o rp o l l u t i o nc o n t r o l a n dw a t e rq u a l i t y i m p r o v e m e n t m a i nw o r k ： ( 1 ) i n v e s t i g a t ea n da n a l y z eo fw a t e rq u a l i t ya c t u a l i t yo fm a i ns c e n e r yw a t e ri n x i a n ，c o l l e c tt h ew a t e rq u a l i t ym o n i t o r i n gd a t a , a n de v a l u a t et h ew a t e rq u a l i t y ( 2 ) f i e l di n v e s t i g a t i o na r ec a r r i e do u tt o w a r d st h eb l o c k i n gr i v e ri nb a o j i ，c o l l e c t t h eh y d r og e o l o g i c a li n f o r m a t i o no ft h ep a r to fw e ir i v e ri nb a o j i ，i n v e s t i g a t er u n n i n g m o d eo fg a t ed a m ：s t o r a g es c o p e ，w a t e rs t o r a g ea n dt h es i t u a t i o no fs e d i m e n t d e p o s i t i o n 西安建筑科技大学硕二 = 论文 ( 3 ) s t a t i ce x p e r i m e n t sv 4 e l ec a r r i e do i lb yb i o l o g i c a lf l o a t i n gb e da n db i o l o g i c a l c o n t a c to x i d a t i o nc o m b i n a t i o nt e c h n i q u ei no r d e rt oi m p r o v et h eq u n i vo fs c e n e r y w a t e r b o d y ( 4 ) s t u d i e dt h ec h a r a c t e r i s t i c so f d i f f e r e n tk i n d so fs c e n e r yw a t e rb o d ya n dg e tt h e s u i t a b l em e a s u r eo f w a t e rq i m l i t yi m p r o v e m e n t f r o mt h es t u d i e s ，t h ec o n c l u s i o n sw e r eg a t e d ： ( 1 ) t h eq u a l i t yo fm o s ts c e n e r yw a t e ri n x i a ni sn o to p t i m i s t i c ，l i a n h up a r k w a t e r , x i n g q i n gl a k ew a t e ra r et h ec a t e g o r yv ，x i a l lm o a tw a t e ri st h ec a t e g o r y i n f e r i o rv ，w h i c ha l ld o n tr e a c ht h ec a t e g o r yci n s c e n e r ya n de n t e r t a i n m e n tw a t e r q u a l i t ys t a n d a r da n dh a v et h et r e n do fb e c o m i n gw o r s et h e ya r ei nd i r en e e do ft a k i n g m e a s u r e st ob ei m p r o v e d ( 2 ) t h ew a t e rq u a l i t yo t 、t h eb l o c k i n gr i v e ri nb a o j io n l yc a l lr e a c ht h ec a t e g o r y vi nt h en a t i o n a lw a t e rq u a l i t y a n da l o n gw i t ht h et i m eg o e sb y , t h ef i v e rw a t e rq u a l i t y g r a d u a l l yb e c o m e sw o r s e i no r d e rt os a t i s l ，t h er e q u e s to ff l o o dc o n t r o la n di n c o n s i d e r a t i o no ft h es i l ts e d i m e n ti s n ts e r i o u s ；s u g g e s ta d o p t i n gf o u n t a i na e r a t e da n d r e c o n s t r u c t i n gt h ep l a n t so nr i p a r i a ng l a c i st oi m p r o v et h ew a t e rq u a i l t y ( 3 ) t h ee x p e r i m e n ts h o w st h a tb i o l o g i c a lf l o a t i n gb e da n db i o l o g i c a lc o n t a c t o x i d a t i o nc o m b i n a t i o nt e c h n i q u eh a sag o o de f f e c to i lw a t e rp u f f f l c a t i o n ，e s p e c i a l l yo n t h en u t r i m e n ts u c ha sn i t r o g e n ，p h o s p h o re t ci nw a t e r t h er e s u l to f t e s ts h o w e dt h a tt h e r e m o v a lr a t eo ft nr e a c h6 4 4 4 一6 64 9 t h er e m o v a lr a t eo fn h 3 nr e a c h 8 9 0 8 一9 918 ，t h er e m o v a lr a t eo ft pr e a c h6 0 9 8 - 8 7 5 7 ，t h er e m o v a lr a t eo f c o d m nr e a c h16 14 一4 6l9 a n dt h eg r o w t hs t a t u so fe c o n o m i ca q u a t i cp l a n ti s p e r f e c t ，b i o l o g yq u a n t i t yi n c r e a s e dq u i c k l y i tp r o v e st h a tt h i st e c h n i q u et oi m p r o v et h e s c e n e r yw a t e rq u a l i t yi sv i a b l ea n dw o r t he x p a n s i o n ( 4 ) a i m e da tt h ec h a r a c t e r i s t i c so fw a t e re n v i r o m n e n ti nn o r t h w e s tr e g i o n ，p u t f o r w a r dt h eb i o l o g i c a l e c o l o g i c a lt r e a m e n ta n ds u g g e s tt oa d o p td i f f e r e n tt e c h n i q u e c o m b i n a t i o ni m p r o v et h ew a t e rq u m i wo fl a k ea n df i v e rl a n d s c a p ew a t e r , t h em a i n m e t h o d sa r et h er e c o n s t r u c t i o na n di n s t a u r a t i o no fh y g r o p h i l o u sv e g e t a t i o n ，b i o l o g y m a n i p u l a t i o n ，s p r a y i n gm i c r o o r g a n i s m ，e c o l o g i c a ls l o p ep r o t e c t i o n a n db i o l o g i c a l f l o a t i n gb e da n db i o l o g i c a lc o n t a c to x i d a t i o nc o m b i n a t i o nt e c h n i q u e k e yw o r d s ：s c e n e r yw a t e r ；w a t e rq u a l i 妙i m p r o v e m e n t ；b i o l o g i c a l - e c o l o g i c a lt r e a m e n t ； b i o l o g i c a lf l o a t i n gb e d ；b i o l o g i c a lc o n t a c to x i d a t i o n ；r e n o v a t i o n 声明 本人郑重声明我所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或其他 人在其它单位已申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一周工作的同 志对本研究所做的所有贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名： 关于论文使用授权的说明 日期：。k b 6 - q - 本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布 论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存论文。 ( 保密的论文在论文解密后 论文作者签名 注：请：海此页附在论文首页。 。手秭。6 。f 西安建筑科技大学硕士论文 第1 章绪论 1 1 城市景观水体的类型和功能 在探讨景观水体的之前，让我们先了解一下景观水体的类型。我们所研究的 景观水体，大致有以下四种类型：( 1 ) 小型的天然湖泊，如杭州的西湖等；( 2 ) 人造 湖泊，如各大中城市公园内的湖泊；( 3 ) 与房地产开发相配套的人造景观湖；( 4 ) 各种景观用的河道。 城市景观水体的功能主要有i 】“： 1 ) 城市景观水体可减弱城市热岛效应和洪涝灾害。水体具有高热容性、流动 性、以及河道风的流畅性，对城市热岛效应的减弱具有明显的作用，并且城市内 的河流、湖泊本身就具有最好的天然防洪、蓄洪和泄洪功能。2 1 城市景观水体是 城市生态建设的重要组成部分。例如河渠两岸、河心沙洲、湖塘周围均为城市绿 地建设提供了良好的自然条件和社会经济条件。3 ) 城市景观水体是城市景观多样 性的组成部分。城市景观多样性对一城市水体景观及其自然特性明显有别于以水 泥钢材为主要原料的街道、楼房、立交桥等人为城市景观，其物质特性、形态特 性、功能特性的介入将提高城市景观的多样性，为城市的舒适性、可持续性提供 一定的基础。4 1 城市景观水体是城市物种多样性存在的基地。例如许多鸟类可以 在城市内河心沙洲或公园湖塘四周生存、繁衍，体现了人类都市与自然的交融。 5 ) 水体景观是城市公众文体娱乐，亲近自然的场所。而且很多水体景观本身就是 极具社会经济效应的旅游观光胜地。 1 2 研究背景 我国西北地区气候干旱、降雨稀少，全区多年平均降雨量2 6 3 m m ，而蒸发量 高达1 0 0 0 2 6 0 0 n u n ，是中国唯一降雨量少于农田作物及天然植被需水量的地区。 且多年来平均水资源总量2 3 0 0 亿m 3 ，水资源总量仅占全国的6 5 ，水土流失、 河道断流、湖库淤积等问题严重。 目前西北地区水资源和生态环境现状，己制约了社会经济的持续发展，客观 上要求加强水资源和生态保护。同时，随着国力的增强，已可抽出一定量的财力、 物力用于水资源和生态环境的保护和补偿。近年来，西北地区已经开展了这方面 工作，并且在小流域治理、黑臭河流水质改善等方面取得了一定的经验，在部分 地区实现了生态环境和水资源的良性循环。然而，由于西北地区长期处于经济、 西安建筑科技大学硕士论文 教育欠发达的状态，对自然环境的保护和补偿赶不上破坏的速度，在总体上仍然 维持着自然环境质量不断下降的趋势i l “。 西安是一座典型的资源性缺水城市，景观用水极为短缺。城市供水主要来源 于黑河及石头河水库，通过8 0 多公里的供水管渠输入l h i 江和南郊两座自来水厂， 水厂的生产废水作为部分景观水体v , j _ 丰t - 充水源。城市现有的主要景观水体有：兴 庆湖、护城河、未央湖、 廿i 江池等大型景观河湖和其他c p d , 型公园、度假区内的 湖泊及池塘。这些城市景观湖泊的水源主要为：天然降水、渭河水、自来水厂外 排废水和氏安县的j l 座小型水库，生态需水量严重不足，水质状况普遍较差。作 为西北地区政治、经济和文化重要城市甚至在西部大开发进程中所起的作片j 将愈 来愈重要，防治水污染、改善水环境已是西安市环境综合整治的当务之急。 渭河是陕话的母亲河，养育着美丽富饶的关中平原，发源于甘肃，从宝鸡市 区中心穿过。2 0f ! ：! = 纪8 0 年代以来，渭河基本断流，河床裸露，尘土飞扬，严重 影n l 自5 市民的生产生活和城市形象。为迎接西部大开发，改善市区生态环境，达 到美化宝鸡市区段生态环境，提高城- w f f l 味，推动宝鸡经济全面发展的e l 的，宝 鸡渭河市区段- j 二2 0 0 4 年建拦河闸蓄水，形成面积1 4 0 万m 2 ，蓄水量2 3 8 万m 。 的城区人：| 二湖泊。但是，随着一系列水利工程的实施，对河流本身产生了很大影 响。河流拦截蓄水后，降低了水的流动性，使之成为流动性差的半封闭缓流水体。 加之居民生活污水、： 业废水、垃圾，特别是雨水的污染，导致水体不同程度的 污染。任其长期发展下去，必将严重影i 响周围的自然环境和居民的生活环境，成 为城市生态环境建设新难题。 1 3 本文研究的目的 本课题立足西北地区城市水环境的特点，针对西安市城市景观水域的水质状 况和宝鸡市渭河市区拦蓄段河流的实际情况，从可持续发展的战略角度出发，处 理好防洪与自然的各, f q ，关系，并将城市河湖景观与河湖水质改善技术紧密结合， 结合城市景观规划，提出改善城市景观水体水质的方法措施，研究开发高效、先 进、实用的污染控制和水质改善技术，用于改善城市软环境，控制河流水体中的 c o d 、b o d 、丁n 、t p 等污染物含量及藻类等的生长，保持水体的清澈、洁净， 提高城市水环境质量、改善城市生态环境。课题研究成果以实用技术为主，可以 广泛应用于城市景观水体的水质控制与水环境保护。发挥示范工程的辐射和示范 作用，促进技术应用和推广，改善城市特别是西北地区城市的生态环境。 西安建筑科技大学顶士论文 1 4 本文研究意义 各种天然湖泊和人： 湖泊是城市中最重要的自然景观之，是城市居民休闲 娱乐的主要场所。水体水质的好坏直接影响城市的总体形象和城建管理水平。城 市的良好景观形象不仅对城市的环境建设平| 】旅游事业的发展有着重要的作用，而 且对城市的社会发展和经济建设有着重大的意义。 ( 1 ) 社会效益 通过对城市景观水体的治理，消除污水列景区环境的污染，彻底改善旅游环 境。城市景观水体水质改善是一项关系到城市经济发展、人民生活质量提高、城 市功能增强的功在当代，造福千秋的战略性： 程。 ( 2 ) 经济效益 城市景观水体的水质改善工程，不仅可以加1 陕城市基础设施建设的步伐、带 动国民经济和社会事业的全面发展，改善投资环境，提高城市品位，为城市经济 的振兴创造条件。而且将使流域的面貌得以根本改变，为城市提供大片具有开发 潜力的土地，周边将相应得到充分的开发利用，蕴藏着极大的区域优势和商机。 ( 3 ) 环境效益 有利于城市生态环境的改善，即美化了市容市貌，可调节小气候，促进空气 流通、吸收和扩散城市热能及减少粉尘、可净化市区的空气，增强了城市载体功 能，消除了对地下水的污染，有利于城市生态环境的改善。 西安建筑科技大学硕士论文 第2 章研究内容和国内外研究现状 2 1 城市景观水体水质恶化原因及其特征 造成景观水体水质恶化的原因，总体上可分为以下j l f ，【5 “： ( 1 ) 水源的条件差。一般景观水的水源主要来自：自来水、河水、再生水以及 地下水。近年来，我国加大了对江河整治的力度，但由于河道受污染时间长且污 染物成份复杂，因此现在我国几个主要水系的水质情况还不能达到景观水的水质 要求。 ( 2 ) 面污染源多。景观水的周围往往种植草坪、花卉和树木，水中也常常饲养 一些水禽、鱼虾之类的动物，供人们观赏。由于雨水冲刷和浇灌水的渗透，会将 植物中的各种氮、磷、碳、钾等营养物和肥料、农药以及树叶、枯草等“绿化废 物”大量汇集到地势最低的景观水中，这些面源污染，使得水质进一步恶化。另 外，动物的代谢物质也会加速蓝绿藻的生长，使湖底呈厌氧状态，反过来又会伎 鱼虾因缺氧而死亡，腐烂的水生动物其蛋白质分解又使水质变臭，处于恶性循环 状态。而对于某些景观河道，由于周边居民和工厂的环保意识不强，经常会将一 些生活或： 业污水排入河道，造成水质污染。 ( 3 ) 人为的破坏。人们的不文明行为，也是导致水质恶化的原因之一。例如： 有些公园管理人员通过卖给游客鱼饵来达n c , j 收的目的。好奇的游客就毫无节制 地以投鱼饵来取乐，造成的后果是，鱼儿因撑食而死，多余的饵料和死鱼起成 为水质的污染源。s u i - ，我们经常能看见一些清洁工为了方便，直接用景观水洗 拖把或是冲洗地面上的污迹，用完后再直接将水倒回人工湖，这种行为也会严重 地污染景观水。 f 4 1 设汁的不合理。这种情况多出现在公园或小区中，由于设计的不科学，人 工湖中经常会出现死角，而死角中的水由于缺乏流动，往往最容易恶化。各种污 染物将会沉积在死角处，并慢慢地污染整个人工湖，这使得死角成为人工湖的一 个内部污染源，因此，在一个人工湖中如果死角越多，水质恶化得越快。 f 5 ) 地下水的污染。随着工农业的不断发展，越来越多的污染物( 如氮、磷、 重金属离子等等) 渗入了地下，污染了地下水。如今我国地下水的污染已经相当 普遍而严重，而大部分的景观水又是与地下水相通的，因此导致景观水的变质也 是显而易见的。 f 6 ) 蓝绿藻的入侵。蓝绿藻是景观水的头号公敌。由于蓝绿藻的孢子也可通过 空气传播，因此它们可以落户于任何有水的地方。这种藻类繁殖速度极快，基本 西安建筑科技大学硕士沦文 上每2 0 分钟就可繁殖一代，而且藻类的繁殖生长要消耗大量的溶解氧，这样将 会影响到各种水生动植物的正常生氏，严重时，还会造成生水动植物因缺氧而死 亡。但这种藻类真正的可怕之处是，它们可以从空气中获得繁殖生长所需的营养 物质，并提高这些营养物在水体中的含量，促进藻类快速繁殖，因此即使在没有 任何外来营养物进入水体的情况下，它们也会疯长。 2 2 国内外研究现状 目前国内外常见的城市景观水体水质改善技术主要有以下几方面措施 231 物理措施 ( 1 ) 底泥疏浚 污染水体的内源污染处理主要采用异位处理和原位处理两种技术。如底泥疏 浚是沿用最早，应用最广泛的一种异位处理技术，其目的是通过底泥疏浚去沉积 物中所含的污染物，减少底泥污染物向水体的释放，国内外均有采用该项措施的 成功范例。如瑞典的t n m a m e n 湖，清除表层】r n 厚的底泥后，水深增加】1 ，7 m ， 湖水的磷含量减少了9 0 ，平均生物量从7 5 m g l 减少至1 0 m g l i7 ，；我国滇池 草海疏浚一期工程已成功完成，疏浚污染底泥3 7 7 x 1 0 6m 3 ，工程实施后共去除 总氮3 9 6 0 0 t ，总磷7 9 0 0 t ，清除了大量潜在的内污染源，分别是外源治理工程每 年削弱氮、磷污染物的5 9 倍和7 o 倍；疏浚水体不再黑臭，水质明显好转，水 体透明度由原来小于0 3 7 m 提高到o 8 m 。安徽巢湖底泥疏浚工程拟将去除有 机质i3 j 0 s t ，总氮1 3 2 0 0 t ，总磷6 6 0 0 t ，届时将使巢湖水质得到明显改善。杭州 谣湖通过底泥疏浚去除了大量氮、磷等污染内源负荷，使得水质在疏挖后的一段 时问内得到很大的改善j 。范成新，张路等人对城郊污染湖泊五里湖和玄武湖底 泥疏浚前后内源负荷模拟研究和现场样品采集分析表明，疏浚可在短期内使内源 污染负荷得到一定程度的抑制，由于疏浚方法所造成的疏浚质量差异将对底泥内 源控制效果产生影响：随着颗粒沉降、动力扰动和生物转化等生物地球化学过程 的持续f l - q j ，内源污染回复现象将有可能逐步出现，沉积物本底中较高的营养物 和有机物含量对底泥界面过程和营养物再生起促进作用【】2 j ；疏挖底泥的厚度也缺 乏科学的依据。因此许多学者认为，疏浚底泥的治理工程与实施生态工程相结合 是治理富营养化水体的有效途径。在原位处理方面，日本的琵琶湖、瑞典的 l i l l e s j o n 湖采用原地化学处理技术处理后，发现底泥释放磷的速度大大下降i l 驯； 美国华盛顿d n n y 海港、e t 本k i h a m ai n n e r 湖、挪威e i t r h e i n 海湾采用原位物理 西安建筑科技大学硕士论文 处理技术有效的防1 l tj e 浙i 中p c b s 、p h a 及重金属进入水体造成二次污染i “ ( 2 ) 引水冲污 引水冲污也是一种改善水环境的快速有效途径。太湖的梅梁湖泵站经过6 8 天时问的引水，五里湖水质可达到稳定，各项水质指标明显的改善，c o d ，1 n ， + r i ，分别下降3 8 5 ，2 77 ，4 94 。惠州西湖从2 0 0 0 年开始每年补水 5 0 0 】0 4 m 3 ，加之底泥疏浚、截污大大降低了西湖的污染负荷，t p 从0 2 6 8 m g l 下降到01 2 m g l ，t n 从4 9 3 6 m 鲫。下降到0 9 2 m g l ，c o d 从1 1 6 4 m 叽下降到 5 1 3m g l m 】。当然，此法存在污染物向下游转移的问题，所换水的受纳水体须具 有足够的环境容量方可采用该方法。定期换水是有效的方法，但其成本更是可观， 许多水资源紧缺的地方无法采用。 ( 3 ) 掩蔽法 掩蔽是在污染的底泥上放置一层或多层覆盖物，使污染底泥与水体隔离，防 止底泥污染物向水体迁移。采用的覆盖物主要有未污染的底泥、沙、砾石或一些 复杂的人造地基材料等。最早的掩蔽技术是1 9 7 8 年在美国进行的，随后其他几 个国家也相继使用。如日本( 1 9 8 3 年) 、挪威( 1 9 9 2 年) 以及加拿大( 1 9 9 5 年) 都纷纷采用了这一技术。相比别的修复技术，掩蔽花费低适合有机、无机处理， 对环境潜在危害小，现在已得到普遍应用；大量试验结果表明，掩蔽能有效防止 底泥中p c b s 、p a i l 及重金属进入水体而造成二次污染，对水质有明显的改善作 用 1 ”。薛传东等人选取天然红土添加适量的粉煤灰及石灰粉作为掩蔽覆盖物，对 滇池富营养化水体进行现场修复实验。结果表明：用天然矿物材料有助于消减底 泥中t p 、t n 的释放量，还可提高对藻类等浮游植物繁殖的营养基础和对藻、藻 细胞及其胚胎上浮生长的控制效率，最终达到除藻的目的，为滇池及类似湖库富 营养化水体的修复提，f j t t 崭新的思路【j 。 掩蔽存在的问题是工程量大，需要大量的清洁泥沙等，来源困难。同时掩蔽 会增加底泥的量，使水体库容变小，因而不适用于河流、湖泊和港口。主要适用 深海底泥修复。掩蔽作为底泥的一种原位修复技术，效果明显，还常常与疏浚同 时使用，如疏掉一l 层淤泥后，在一l 面盖一层沙，以防止下层底泥的再悬浮和污染 物的迸一步释放。掩蔽宜和固体废物处理相结合，可采用惰性固体废物或废物的 固化体作为掩蔽材料，既达到了掩蔽的目的，又处置了团体废物。最近一些高聚 合覆盖材料如聚乙烯被采用，而且也证明是非常有效的，但技术成本较高。 西安建筑科技大学硕：f _ 论文 232 化学措施 ( 1 ) 投加除藻剂 这是一种简便、应急的控制水华的办法，可以取得短期的效果，常用的除藻 剂有硫酸铜f i n p _ _ q 玛三嚷等。当除藻剂与絮凝剂联合使用时，可加速藻类聚集沉淀。 在滇池外草海约为11 0 k m 2 的开放型水域内，曾利用化学药剂b c 一6 5 5 开展过蓝藻 清除试验。为j 9 l - + 个月的水质监测表明，实验水域透明度由投药前的02 9 m 上升 至o 6 8 m ( 最高达111m ) ，c h l a 由投药前的2 5 07 3 m g m f 降至1 6 4 2 5 m g m 3 ( 最 低达2 0 7 8 m g m 3 ) ，且试验水域水质总体优于未投药水域参照点的水质，基本消 除水华现象i i 。值得注意的是，化学除藻剂有一定的副作用，应根据水体的功能 要求慎重使用。而目杀死的藻类要及时捞出。 ( 2 ) 投加沉磷剂 常采用的沉磷化学药剂有三氯化铁、硝酸钙、明矾等。投加这些药剂，与水中 的磷结合，絮凝沉淀进入底泥。当水底缺氧时，底泥中有机物被厌氧分解，产生 的酸环境会使沉淀的磷重新溶解进入水中，若加入适量的石灰可以增加磷酸钙的 稳定度：同时凋：话底泥p h 值达7 0 7 5 ，以达到脱氮的目的。如果加入足量的 硫酸铝，则底泥表层还会覆盖一层厚3 - 6 c m 富含a i ( o h ) 3 的污泥层，钝化底泥中 的磷。 加入化学物质会对河道底栖生物产生较大影响，对河流环境的不利影响尚不 完全清楚，而且投加化学药品，公众可能难以接受，因此此种方法一般只作为改 善水体水质的应急措施。 23 3 生物措施 ( 1 ) 投加微生物 投菌技术是直接向污染水体中接入外源的污染降解菌，然后利用投加的微生 物激活水体i = 原本存在的可以白净的、但被抑制而不能发挥其功效的微生物，并 通过它们的迅速增殖，强有力地钳制有害微生物的生长和活动，从而消除水域中 的有机污染及水体的富营养化，消除水体的黑臭，而且还能对底泥起到一定的净 化作用。目前国内外常用的有集中式生物系统( c b s ) 、高效复合微生物菌群( e m ) 及固定化细菌等技术。 重庆桃花溪在2 0 0 0 年3 - 4 月间曾使用c b s 技术净化河水【2 0 j 。结果显示，b o d 5 西安建筑科技大学硕：f 二论文 的去除率为8 3 1 8 66 ，c o d 的去除率为7 43 一8 0 9 ，氮的去除率为 5 3 一6 82 ，磷的去除率为7 4 3 8 09 ，净化效果十分明显。李捍东等口】j 利用e m 对污水进行处理，向水而定期投放e m 菌液，b o d 5 的去除率达7 0 7 ，c o d 的 去除率在6 0 以上，e m 还能将造成水体富营养的氮转化成j i f 硝酸盐或硝酸盐， e m 对磷的去除效果也很不错，去除率可达7 5 。李正魁等1 2 t l 应用固定化氮循环 细菌技术对富营养化湖泊修复的研究显示，固定化氮循环细菌技术能在被修复水 体中人为营造一种具有良好水气通道和硝化反硝化微孔立体结构界面的微环境， 从而大大增加了水体的硝化一反硝化能力，使水体中过量的氮污染物被不断地去 除。 ( 2 ) 人工湿地 人工湿地是一种人为的将石、砂、土壤、煤渣等一种或几种介质按一定比例 构成的基质，并有选择的植入植物的污水处理生态系统。它融合了自然净化和生 物膜法优点，将污水净化、污水资源化及美化环境有机结合起来，因而被受到广 泛关注。人工湿地自2 0 世纪7 0 年代作为一种新型的污水处理工艺蓬勃兴起以来， 在欧洲得到推广应用，美国和加拿大等国得到迅速发展1 2 2 , 2 3 。我国于“七五”期 问才正式开始较大规模的人：【湿地研究，我国第一座规模最大的人工湿地为深圳 白泥坑人： 湿地，处l l ! 规模达3 1 0 0 m 3 d ，之后北京的昌平、天津、深圳、武汉和 成都等陆续建立了人：i ：湿地试验基地f 2 4 2 ”。湿地的生态服务价值较高，田刚等人 对北京市人工草地与人：i ：林木、人工景观水面与人工湿地的生态服务价值进行了 估算和对比分析结果显示北京地区的人工草地和人工景观水面的生态服务价值 皆为负值，而人工林木和人工湿地的生态服务价值较高，所以种草不如种树，造 水面不如建湿地【2 6 】。且其对污水的净化效果也己得到证实：已有研究结果显示， 1 0b o d “c o d 、s s 、f n 和t p 的去除率分别为8 5 一9 5 、 8 0 、 9 0 、 6 0 1 1 1 9 0 ，对污水中的藻毒素和酚酸酯的去除率分别达9 0 和9 9 9 5 “。 苯二甲酸二丁酪( d b p ) 亦有较好的去除效果。由于湿地占地面积比较大，对于 我们国家土地资源相对紧张的现状，在今后的湿地建l 发中应该注意其建设的综合 成本和运行效率，因地制：直的加强耐污、抗污植物的筛选和高效去污基质及人工 湿地构造的研究。 ( 3 ) 生态护岸 护岸是水体和陆地的景观边界，是在特定时空尺度下，水、陆相对均质的景 观之间所存在的异质景观1 2 ”。在自然条件下，护岸形态的分布通常表现为与水边 西安建筑科技大学硕二【二论文 平行的带状结构，在生态的动态系统中具有多种功能，主要表现在：( 1 ) 通道和廊 道作用。护岸是水陆生态系统或水陆景观单元内部及桎i 互之f h j 生态流流动的通 道。( 2 ) 过滤和障碍作用。在水陆景观单元之间生态流的流动中，护岸犹如细胞膜， 起着过滤作用。护岸的障碍作用主要体现在植物树冠降低空气中的：悬浮二e 壤颗粒 和有害物质，地被植物吸收和拦阻地表径流及其中的杂质，降低地表径流的速度， 并沉积来自高地的侵蚀物，使吸附在沉积物上的n 、c a 、p 和m g 等被有效截留 ，护岸带的泥二i 二、生物及植物根系等可降解、吸收和截留来自高地地下水中携 带的大量营养物质和农药，有研究表明1 6 m 宽的河岸带可使硝酸盐浓度降低5 0 ，5 0 m 宽的河岸带则能有效地截留来自农田的泥沙和养分1 2 9 l 。生态护岸坡面的 多孔隙结构形成不同流速带和紊流区，有利于氧从空气中传入水中，增加溶解氧， 帮助好氧微生物、鱼类等水生生物的生长，促进水体自净。( 3 ) 环境作用。护岸把 水体、水畔植被连在了一起，具有自己特有的生物和环境特征，是水生、陆生、 水陆共生等各种生态位物种的栖息地。洪水和干旱在时间和空间上的交替出现， 沿水岸带创造了许多丰富多彩的小环境，为大量的植物、无脊椎动物和脊椎动物 提供了生存和繁衍的空间、场所。同时也是许多水生、陆生生物某个生活阶段的 停留处1 3 。滇池、太湖也正在着手生态护岸工程建设。 ( 4 ) 生物操纵 针对富营养化这一“水体癌症”，近年来水生生物学家开始在水生生物种群 结构调节方面进行探索l 生研究，提出了一种生态型富营养化湖泊管理概念一生物 操纵理论。生物操纵最初是由s h a p i r o 等在b r o o k s 和d o d s o n 所做的启发性的前 期： 作的基础上提出来的，它是通过去除食浮游生物者或添加食鱼动物降低浮游 生物食性鱼的数量，使浮游动物的生物量增加和体型增大，主要是枝角类，从而 提高浮游动物对浮游植物的摄食效率，降低浮游植物的数量，进而提高透明度， 改善水质。具体方法多为减少5 0 一1 0 0 的浮游生物食性鱼类，或高密度放养鱼 食性鱼类来减少浮游生物食性鱼类口。”】。武汉东湖，谢平等研究者利用放养鲢、 鳙的方法控制了蓝藻水华的发生，至今效果长达十余年之久。巢湖工作者也采取 大量放养鲢、鳙“食藻鱼”的措施，取得了显著除藻的效果| 3 4 。”j 。研究证明，如 果放养的鱼种类或数量不合适，可能进一步提高水体的富营养化程度，因为鱼类 通过消化和代谢行为，排泄富营养化物质，从而影响水体质量。还有可能破坏有 益水生植物，引入寄生虫，改变原有的生物群落，可能导致藻华发生。 ( 5 ) 水生植被恢复 西安建筑科技大学硕士论文 大型水生植物是水体生态系统的初级生产者，吸收水体中的营养物质的同 时，不仅对藻类有抑制作用，且对有毒有害物质也有一定的净化作用，还能通过 促进微生物对有机物的降解。水生植被的恢复也备受人们的关注，同时也取得了 一些有价值的经验。 李文朝报道1 3 7 】1 9 9 2 1 9 9 3 年在富营养湖泊五里湖中组建了半封闭式围隔 区，利用植伊乐藻、菹草等耐寒型沉水植物，与菱、风眼莲等夏季净化能力较强 的喜