《环境修复工程》课件-第8章污染水环境修复工程概论

第8章污染水环境修复

工程概论

2026/9/170:02第8章

污染水环境修复工程概论环境修复工程目录水环境与水污染8.1水环境修复8.2水环境修复工程8.3环境修复工程

2第8章

污染水环境修复工程概论8.1水环境与水污染

8.1.1水环境

水体（Waterbody）一般是指地面水与地下水的总称。在环境学领域中，水体的概念则是指地球上的水及水中的悬浮物、溶解物质、底泥和水生生物等完整的生态系统或完整的综合自然体，而水只是水体中的一部分。

水环境（Waterenvironment）是由水体（水文、水力和水质）、水体中的生物（水生植物、动物和微生物等）、水体下的沉积物、水体周围的岸边湖滨带以及水体上的空间构成的，在一定范围内具有自身结构和功能的有机体系。

水资源（Waterresource）水是地球上所有生命的生存之源，是生态环境中最活跃、影响最为广泛的因素，是人类社会进步和经济发展中无法替代的资源。

地球上的总水量约为1.386×109km3，其中海洋储水约1.35×109km3，占总水量的96.5%。在总水量中，含盐量不超过0.1%的淡水仅占2.5%，而其中68.7%以冰川和冰帽的形式存在于两极和高山之上，其余部分的2/3深埋在地下深处，都难以为人类直接利用，江河、湖泊等地面水的总量还不到淡水总量的0.5%。因此，人类可以直接利用的水资源极为有限，只有不足20%的淡水是易于人类利用的，而可直接利用的仅占淡水总量的0.3%左右。2026/9/170:02环境修复工程第3页第8章

污染水环境修复工程概论

通常，人们以全球陆地入海径流总量4.7×104km3为理论水资源总量，但是水资源在全球的分布是不均匀的，各国水资源丰缺程度相差很大。

某地区水资源的丰缺取决于多种因素，地理位置、地形、温度和太阳辐射以及地面植被和人类活动都会对水资源的运动和分配造成显著的影响。

近50年来，世界农业用水量增加了3倍，工业用水增加了7倍，生活用水增加的更多。2000年，全球用水总量已达6.11×103km3，占总径流量的13%。但是可供人类利用的水资源并没有相应的增长，反而由于人为污染等原因造成水资源质量和数量的下降。

据估计，全球范围内，可用水量与总需水量在2030年前处于供大于求，2030年为分界点，2030年后进入供不应求的水资源危机阶段。目前，全世界有100多个国家缺水，43个国家和地区严重缺水，占全球面积的60%。2026/9/170:02环境修复工程第4页第8章

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我国水资源总量丰富。流域面积在100km2以上的河流有5万余条，1000km2以上的有1500余条；面积1km2以上的湖泊有2300余个，约占国土面积的0.8%，湖水总储量约为708.8km3，其中淡水量为32%；我国还有丰富的冰川资源，共有冰川43000余条，集中分布在西部地区，总面积58700km2，占亚洲冰川总量的一半以上，总储量约为5200km3。

我国平均年降水量为6188.9km3，平均降水深648.4mm，年均河川径流量2711.5km3，合径流深284.1mm。河川径流主要靠降水补给，由冰川补给的只有50km3左右。

我国地表水和地下水的量分别为2711和829km3，扣除两者之间重复量728km3后，则我国多年平均水资源总量为2812km3，居世界第六位，但人均占有量为2200m3，只有世界人均占有量的1/4，排在世界第88位。

我国年总用水量已达7000多亿m3，占我国总水资源的20%以上，占总可用水量的60%，占实际可用水量的100%，占实际可用清洁水资源的175%。

由此，我国水资源面临的严峻形势可见一斑。2026/9/170:02环境修复工程第5页第8章

污染水环境修复工程概论8.1.2水循环

水循环（Watercycle）指自然界中各类水体相互联系的过程，又称作“水文循环”、“水分循环”。包括自然循环和社会循环。2026/9/170:02环境修复工程第6页第8章

污染水环境修复工程概论

由自然力促成的水循外，称为水的自然循环。他是水的基本运动形式。海水蒸发为云，随气流迁移到内陆，遇冷气流凝为雨雪而降落，称为降水。一部分水沿地表流动，汇成江河湖泊，称为地面径流；另一部分降水渗入地下，形成地下径流。在流动过程中，地面水和地下水相互补给，最终复归大海。这种从海洋到内陆再回到海洋的水循环，称为大循环。水在小的自然地理区域内的循环，称为小循环。生物体内的水，也进行着从吸收到蒸腾或蒸发再到吸收的内外循环。水的自然循环如图8-1所示。2026/9/170:02环境修复工程第7页第8章

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由人的社会需要而促成的水循环，称为水的社会循环。他是直接为人们的生活和生产服务的。取之自然而直接供生活和生产（特别是工业生产）使用的水，称为给水；使用后因丧失原有使用价值而废弃外排的水，称为废水。为保证给水能满足用户的使用要求（水量、水质和水压）而采取的整套工程设施，称为给水工程（Watersupplyengineering）；为保证废水（有时也包括部分雨水）能安全排放或回用而采取的整套工程设施，称为排水工程（Drainageproject）。给水工程和排水工程构成了水的社会循环（图8-2）。完善的给水系统和排水系统是现代城市和工业区所必须具备的基础条件。2026/9/170:02环境修复工程第8页第8章

污染水环境修复工程概论8.1.3水污染1.水体污染

水体污染(Waterbodypollution)是指污染物进入河流、海洋、湖泊或地下水等水体后，使其水质和沉积物的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值和使用功能，并达到了影响人类正常生产、生活以及影响生态平衡的现象。

水体污染根据来源的不同，可以分为自然污染和人为污染两大类：①自然污染(Naturalpollution)是指自然界自行向水体释放有害物质或造成有害影响的现象。例如，岩石和矿物的风化和水解、大气降水以及地面径流所挟带的各种物质、天然植物在地球化学循环中释放出的物质进入水体后都会对水体水质产生影响。通常把由于自然原因造成的水中杂质的含量称为天然水体的背景值或本底浓度；②人为污染(Man-madepollution)是指人类生产生活活动中产生的废物对水体的污染，对水体造成较大危害的现象，包括工业废水、生活污水、农田水的排放等。此外，固体废物在地面上堆积或倾倒在水中、岸边，废气排放到大气中，经降水的淋洗以及地面径流挟带污染物进入水体，都会造成水污染。2026/9/170:02环境修复工程第9页第8章

污染水环境修复工程概论2.水污染源

水体污染源(Waterbodypollutionsource)是指造成水体污染的污染物的发生源，通常，指向水体排入污染物或对水体产生有害影响的场所、设备和装置。根据污染物来源的不同，水体污染源可以分为天然污染源和人为污染源两大类。其中，人为污染源是环境保护研究和水污染防治中的主要对象。

人为污染源十分复杂：按人类活动可以分为工业、农业、生活、交通等污染源；按污染物种类可以分为物理性、化学性、生物性污染源，以及同时排放多种污染物的混合污染源；按污染物排放的空间分布方式可以分为点源和非点源。

水体污染点源是指以点状形式排放而使水体造成污染的发生源。这种点源含污染物浓度高，成分复杂，工业废水和生活污水是重要的点源，其变化规律存在季节性和随机性。水体污染非点源，在我国多称为水体污染面源，是指污染物以面形式分布和排放而造成水体污染的发生源。坡面径流带来的污染物和农业灌溉水是重要的水体污染非点源。2026/9/170:02环境修复工程第10页第8章

污染水环境修复工程概论3.水中主要污染物

水体污染的污染物种类很多，根据污染物特性的不同，总体上可以分为物理性污染物、化学性污染物和生物性污染物三类（表8-1）。物理性污染包括悬浮物质污染、热污染和放射性污染等。化学性污染是指由化学物品污染造成的水体污染。化学污染物质包括无机污染物、无机有毒物质、有机有毒物质、需氧污染物质、植物营养物质和油类污染物质。生物性污染由病原微生物、病毒、寄生虫等引起的水体污染。2026/9/170:02环境修复工程第11页第8章

污染水环境修复工程概论4.水中主要污染物的危害（1）热污染

热污染是指高温废水排入水体后，使水温升高，物理性质发生变化，危害水生动、植物的繁殖与生长。造成的后果主要有：①水温升高，导致水中溶解氧浓度降低，造成水生生物的窒息死亡；②导致水中化学反应速度加快，引发水体物理化学性质的急剧变化，臭味加剧；③加速水体中细菌和藻类的繁殖。（2）色度

城市污水，特别是有色工业废水（印染、造纸、农药、焦化和有机化工等排放的废水）排入水体后，使水体形成色度，引起人们感官的不悦。水体色度加深，使透光性降低，影响水生生物的光合作用，抑制其生长，妨碍水体的自净作用。2026/9/170:02环境修复工程第12页第8章

污染水环境修复工程概论（3）固体物质污染

水体受悬浮态或胶体态固体污染后，主要产生以下危害：①浊度增加，透光性减弱，影响水生生物的生长；②悬浮固体可以堵塞鱼鳃，导致鱼类窒息死亡；③由于微生物对部分悬浮有机固体有代谢作用，消耗了水中的溶解氧；④沉积于河底造成底泥沉积与腐化，恶化水体水质；⑤悬浮固体作为载体，可以吸附其他污染物质，随水流迁移污染。

水体受溶解性固体污染后，使无机盐浓度增加，如作为给水水源，水味涩口，甚至引起腹泻，危害人体健康，工、农业用水对此也有严格要求。（4）酸、碱污染

水体的酸、碱污染往往伴随着无机盐污染。酸、碱污染可使水体pH值发生变化，微生物生长受到抑制，水体的自净能力受到影响。渔业水体规定的pH值范围为6～9.2，超过此范围，鱼类的生殖率下降，甚至死亡；农业用水的pH值为5.5～8.5；工业用水对pH值也有严格的要求。2026/9/170:02环境修复工程第13页第8章

污染水环境修复工程概论（5）氮、磷污染与水体的富营养化

氮、磷是植物的营养物质，随污水排入水体后，会产生一系列的转化过程。硝酸盐在缺氧、酸性的条件下，可以还原为亚硝酸盐，而亚硝酸盐与肿胺作用，会形成亚硝胺，这是一种三致（致突变、致癌、致畸变）物质，这种反应也能在人胃中进行。

水体的氮、磷污染主要表现在对水体富营养化的促进上。富营养化是湖泊分类和演化的一种概念，是湖泊水体老化的自然现象。在自然条件下，湖泊由贫营养湖演变成富营养湖，进而发展成沼泽地和旱地，需要几万年至几十万年。但受到氮、磷等植物营养物质污染后，水体中藻类（主要是裸藻、甲藻）和其他浮游生物（如夜光虫）大量繁殖生长，呈胶质状藻类覆盖水面（因占优势的浮游生物的不同而水面往往呈现出蓝色、红色、棕色和乳白色等。在江河、湖泊和水库中称为“水华”，在海洋中称为“赤潮”），隔绝水面与大气之间的复氧，加上藻类自身死亡与腐化，消耗水中大量的溶解氧，藻类堵塞鱼鳃与缺氧，造成鱼类窒息死亡。死亡的藻类与鱼类不断沉积于水体底部，逐渐淤积，最终导致水体演变成沼泽甚至旱地，从而使富营养化进程大大加速。这种演变同样可以发生在近海、水库甚至水流速度较为缓慢的江河。2026/9/170:02环境修复工程第14页第8章

污染水环境修复工程概论（6）需氧有机物污染

这类有机污染物主要包括糖、蛋白质、脂肪、有机酸类、醇类等，他们易于生物降解，在此过程中，需要消耗水中的溶解氧。如果这类物质排入水体过多，会消耗大量水中的溶解氧，造成水中缺氧，从而影响鱼类和其他水生生物的生长。水中溶解氧耗尽后，有机物将在微生物的作用下进行厌氧降解，产生大量硫化氢、氨气、硫醇等难闻物质，使水质变黑发臭，造成水体及周围环境的恶化。（7）有机有毒物质污染

这类有机污染物大多属于人工合成物质，常见的有农药、酚类、芳香族化合物等。他们具有三个主要特征：①多数不易被微生物降解，在自然环境中可存留十几年甚至上百年；②危害人体健康，有的甚至是致癌物质，如联苯、3,4-苯并芘、1,2-苯并蒽等，具有强烈致癌性；③这类物质在某些条件下，能缓慢降解，也能消耗水中溶解氧。2026/9/170:02环境修复工程第15页第8章

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几类常见的有机有毒污染物：农药：根据化学成分的不同，可以分为有机氯农药、有机磷农药、有机汞农药、有机砷农药、氨基甲酸酯以及苯酰胺类。他们对环境、各种农畜产品、食用性植物会造成普遍性污染，并通过食物链进入人体，损害人体健康。酚类：化工、冶金、火电和煤气等工业都排出大量酚。酚类化合物中以苯酚毒性最强，苯酚、甲酚都能对人的神经系统造成严重伤害。环境中的酚中毒呈慢性状态，使人出现头昏、头痛、精神不安等神经症状以及呕吐、腹泻等慢性消化道症状。高浓度酚可引起急性中毒，甚至死亡。渔业、农灌用水对酚浓度都有严格要求。有机氯化合物：有机氯化合物被人们使用的有数千种，其中污染广泛的是多氯联苯（PCB）和有机氯农药。多氯联苯含氯原子越多越容易在人体脂肪组织和器官中蓄积，其毒性表现为：影响皮肤、神经、肝脏，破坏钙的代谢，导致骨骼、牙齿的损害，并有亚急性、慢性致癌和遗传变异的可能性。不少其他有机氯化合物也具有致癌作用。芳香族化合物：能损害人体的中枢神经，造成神经系统障碍，危害造血器官和生殖系统。2026/9/170:02环境修复工程第16页第8章

污染水环境修复工程概论（8）油脂类污染

含油废水的排放和石油产品的泄漏是这类污染的主要来源。水体受到油脂类物质污染后，会呈现出五颜六色，感官性状差。油脂浓度高时，水面上结成油膜，能隔绝水面与大气的接触，影响水生生物的生长与繁殖，破坏水体的自净功能。油脂还会堵塞鱼鳃，造成窒息。（9）水体的生物性污染及其危害

生活污水，特别是医院污水和某些生物制品工业废水排入水体后，往往带入大量病原菌、寄生虫卵和病毒等。某些原来存在于人畜肠道中的病原细菌，如伤寒、霍乱、痢疾性细菌等都可以通过人畜粪便的污染而进入水体，随水流动而传播。一些病毒，如肝炎病毒等也常在污水中发现。某些病源寄生虫病（如阿米巴痢疾、血吸虫、钩端螺旋体病等）也可通过污水进行传播。2026/9/170:02环境修复工程第17页第8章

污染水环境修复工程概论5.水体自净

水体自净(Waterself-purification)是指污染物随污水排入水体后，经物理、化学与生物化学作用，使污染物浓度降低或总量减少，受污染的水体部分的或完全的恢复原状的现象。水体所具备的这种能力称为水体自净能力或自净容量。水体的自净作用往往需要一定时间、一定范围的水域以及适当的水文条件。另一方面，水体自净作用还决定于污染物的性质、浓度以及排放方式等。若污染物的数量超过水体的自净能力，就会导致水体污染。

水体自净过程十分复杂，按其作用机制可以分成三类：（1）物理自净(Physicalself-purification)

物理自净是指污染物进入水体后，由于稀释、扩散和沉淀等作用，使水中污染物的浓度降低，使水体得到一定的净化，但是污染物总量保持不变。物理自净能力的强弱取决于水体的物理及水文条件，如温度、流速、流量等，以及污染物自身的物理性质，如密度、形态、粒度等。物理自净对海洋和流量大的河段等水体的自净起着重要的作用。2026/9/170:02环境修复工程第18页第8章

污染水环境修复工程概论（2）化学自净(Chemicalself-purification)

化学自净是指污染物在水体中以简单或复杂的离子或分子状态迁移，并发生化学性质或形态、价态上的转化，使水质也发生了化学性质的变化，减少了污染危害，如酸碱中和、氧化还原、分解化合、吸附、溶胶凝聚等过程。这些过程能改变污染物在水体中的迁移能力和毒性大小，也能改变水环境化学反应条件。影响化学自净能力的环境条件有酸碱度、氧化还原电势、温度、化学组分等。污染物自身的形态和化学性质对化学自净也有很大的影响。2026/9/170:02环境修复工程第19页第8章

污染水环境修复工程概论（3）生物自净(Biologicalself-purification)

生物自净是指水体中的污染物经生物吸收、降解作用而发生浓度降低的过程。如污染物的生物分解、生物转化和生物富集等作用，水体生物自净作用也称狭义的自净作用。淡水生态系统中的生物净化以细菌为主，需氧微生物在溶解氧充足时，能将悬浮和溶解在水中的有机物物分解成简单、稳定的无机物（二氧化碳、水、硝酸盐和磷酸盐等），使水体得到净化。水中一些特殊的微生物种群和高等水生植物，如浮萍、凤眼莲等，能吸收浓缩水中的汞、镉等重金属或难降解的人工合成有机物，使水逐渐得到净化。影响水体生物自净的主要因素使水中的溶解氧浓度、温度和营养物质的碳氮比例。水中溶解氧是维持水生生物生存和净化能力的基本条件，因此，他是衡量水体自净能力的主要指标。2026/9/170:02环境修复工程第20页第8章

污染水环境修复工程概论

水体自净的三种机制往往是同时发生，并相互交织在一起。哪一方面起主导作用取决于污染物性质和水体的水文学和生物学特征。

水体污染恶化过程和水体自净过程是同时产生和存在的。但在某一水体的部分区域或一定的时间内，这两种过程总有一种过程是相对主要的过程。他决定着水体污染的总特征。这两种过程的主次地位在一定的条件下可相互转化。如距污水排放口近的水域，往往表现为污染恶化过程，形成严重污染区。在下游水域，则以污染净化过程为主，形成轻度污染区，再向下游最后恢复到原来水体质量状态。所以，当污染物排入清洁水体之后，水体一般呈现出三个不同水质区：即水质恶化区，水质恢复区和水质清洁区。2026/9/170:02环境修复工程第21页第8章

污染水环境修复工程概论6.水环境容量

水体所具有的自净能力就是水环境接纳一定量污染物的能力。一定水体所能容纳污染物的最大负荷被称之为水环境容量(Waterenvironmentalcapacity)，即某水域所能承担外加的某种污染物的最大允许负荷量。水环境容量与水体所处的自净条件（如流量、流速等）、水体中的生物类群组成、污染物本身的性质等有关。一般来说，污染物的物理化学性质越稳定，其环境容量越小；易降解有机物的水环境容量比难降解有机物的水环境容量大得多；而重金属污染物的水环境容量则甚微。

水环境容量与水体的用途和功能有十分密切的关系。水体功能越强，对其要求的水质目标越高，其水环境容量将越小；反之，当水体的水质目标不甚严格时，水环境容量可能会大一些。

水体对某种污染物质的水环境容量可用下式表示：2026/9/170:02环境修复工程第22页第8章

污染水环境修复工程概论8.2水环境修复

8.2.1水环境修复概念

由于自然变迁和人类不合适的生产、生活活动，造成了水环境不同程度的改变和损害，而且到目前为止受到损害的速率远远大于其自身的及人工的修复速率。同时，水环境的破坏必然导致水资源的损耗，造成人类生存环境质量的下降和生存空间的缩小。因此水环境问题已经成为超越国界的全球性问题。延缓、阻止乃至逆化水环境受损进程，是保证社会经济可持续发展的必要条件。国际上对修复受损水环境的重要性已形成共识，对受损水环境的修复技术研究十分重视。

水环境修复技术(Waterenvironmentremediationttechnology)是利用物理的、化学的、生物的和生态的方法减少水环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害化，使污染了的水环境能部分或完全恢复到原始状态的过程。

美国有关受损水环境的修复研究始于1970年。1989年美国国家研究委员会（NRC）委托水域生态系统恢复委员会（CRAE）开展水域生态系统恢复情况和形式的总体评价，并制定实施计划，以解决点源和面源污染问题，遏制野生生物物种和群落多样性的下降，恢复各种类型的生境。1990年提出和实施了庞大的生态恢复计划，将在2010年前恢复受损河流64万km2，湖泊67万km2，湿地400万km2。2026/9/170:02环境修复工程第23页第8章

污染水环境修复工程概论

欧洲一些国家也从1970年开展水环境治理和修复工作，并取得明显成效。德国首先推行被称之为“重新自然化”的水环境保护策略，随后周边诸国如瑞士、奥地利等也相继实行，力争将水环境恢复到接近自然的状况，使一度污染严重的欧洲诸河大有改观。丹麦已计划在数年内分别降低湖泊氮和磷的50%和80%。荷兰在1990年对AldeFeane地区进行水环境修复，水质得到很大改善。

日本从1980年开始积极推进旨在不断恢复自然的水边环境建设，在确保河流防洪和水资源利用功能的同时，创造出优美和谐的自然环境。我国对内陆水环境修复技术的探索和实践有悠久的历史，但是有关科研工作则是近30年来发展起来的。中国科学院水生生物研究所在20世纪70年代就对污染严重的湖北鸭儿湖地区进行治理，并使当地水环境得到很大改善。中国科学院生态环境研究中心、地理研究所和动物研究所、中国环境科学研究院也在不同地区开展了水环境治理和修复的研究和实践。目前，我国在“三湖”、“三河”进行重点治理外，各地也在其他河流、湖泊的治理和修复中投入了大量人力、物力，获得许多成功经验，但仍有许多工作有待提高和改进。

2026/9/170:02环境修复工程第24页第8章

污染水环境修复工程概论8.2.2水环境修复目标与原则1）修复目标

水环境修复一般不可能达到完全恢复水环境的原始状态，因此，水环境修复的目标是，在保证水环境结构健康的前提下，满足人类可持续发展对水环境功能的要求，其目标可由图8-3所示。2026/9/170:02环境修复工程第25页第8章

污染水环境修复工程概论2）修复原则

环境修复工程所遵循的原则不同于传统的环境工程学。在传统环境工程领域，处理对象能够从环境中分离出来例如废水或者废弃物，需要建造成套的处理设施．在最短的时间内，以最快的速度和最低的成本，将污染物净化去除。

而在水环境修复领域，所修复的水体对象是环境的—部分，在修复过程中需要保护周围环境，不可能建造能将整个修复对象包容进去的处理系统。如果采用传统治理净化技术，即使对于局部小系统的修复，其运行费用也将是天文数字。

因此，水环境修复比传统环境工程需要的专业面更广，包括环境工程、土木工程、生态工程、化学、生物学、毒理学、地理信息和分析监测等，需要将环境因素触入技术中。2026/9/170:02环境修复工程第26页第8章

污染水环境修复工程概论

水环境修复的原则包括：①水体的地域性

根据地理位置、气候特点、湖泊类型、功能要求、经济基础等因素，制定适当的水环境修复计划、指标体系和技术途径；②生态学原则

根据生态系统自身的演替规律分步骤分阶段进行修复，并根据生态位和生物多样性原则构建健康的水环境生态系统；③最小风险和最大效益原则

水环境修复是一项技术复杂、耗资巨大的工程，对水环境的变化规律和机理的认识还有待提高，往往不能准确预计修复工程带来的全面影响，因此需要对工程仔细论证，降低风险，同时获得环境效益、经济效益和社会效益的统一。2026/9/170:02环境修复工程第27页第8章

污染水环境修复工程概论8.2.3水环境修复基本内容（1）水环境现场调查

任何一个水环境修复工程，都需要对修复现场进行科学的调查。水环境现场调查的主要目的是确定污染程度，包括污染区域位置、大小、污染区域特征、形成历史、污染变化趋势和程度等。现场调查内容包括外部污染源的范围和类型，内在污染源的变化规律，底泥土壤环境的形态和性质，水动力学特征等。（2）水环境修复设计1）设计原则①制定合理的修复目标以及遵循法律法规方面的要求；②明确设计概念思路，比较各种方案；进行现场研究；③考虑可能遇到的操作和维修方面的问题，公众的反应，健康和安全方面的问题；④估算投资、成本和时间等因素的限制，结构施工容易程度以及编制取样检测操作维修手册等。2026/9/170:02环境修复工程第28页第8章

污染水环境修复工程概论2）设计程序

水环境修复的设计程序主要包括：①项目设计计划

综述已有的项目材料数据和结论、确定设计目标、确定设计参数指标、完成初步设计、收集现场信息、现场勘察、列出初步工艺和设备名单、完成平面布置草图、估算项目造价和运行版本；②项目详细设计

重新审查初步设计、完善设计概念和思路、确定项目工艺控制过程和仪表、详细设计计算、绘图和编写技术说明相关设计文件、完成详细设计评审；③施工建造

接收和评审投标者并筛选最后中标者、提供施工管理服务、进行现场检查；④系统操作

编制项目操作和维修手册、设备启动和试运转；⑤验收和编制长期监测计划。2026/9/170:02环境修复工程第29页第8章

污染水环境修复工程概论8.3水环境修复工程

8.3.1物理修复工程

目前，在水环境修复中所采用的主要物理措施有引水冲刷/稀释、曝气、机械/人工除藻、底泥疏浚等。（1）冲刷/稀释

冲刷/稀释(Scouring/dilution)是采取引水冲污稀释污染水体，增加流域水资源量，加快污染水体流动，加强水体自净功能，提高水环境承载能力。引水的直接作用是加快水体交换，缩短污染物在水体中的滞留时间，降低污染物浓度指标，使水体水质得到改善。同时，水体流动性的加强对沉积物-水体界面物质交换也有一定影响，增加河流下层溶解氧含量，对底泥污染物释放产生一定的抑制作用，有助于水体生态系统的恢复。引水冲刷/稀释在国内外水污染控制中得到广泛运用，取得良好的效果。（2）曝气

污染水体接纳大量的有机污染物后，有机物大量分解造成水体溶解氧浓度急剧降低，甚至出现厌氧状态，导致溶解盐释放以及嗅味气体产生。通过人工曝气(Aeration)，使水体底层溶解氧得以恢复，水体中溶解铁、锰、硫化氢、二氧化碳、氨氮以及其他还原组分浓度大为降低，改善水生生物的生存环境。同时，人工曝气可以有效限制底层水体中磷的活化和向上扩散，限制浮游藻类的生产力。2026/9/170:02环境修复工程第30页第8章

污染水环境修复工程概论（3）机械/人工除藻

用机械/人工方法收获水体中的藻类(Algae)，可在短期内快速有效地去除藻类及藻华。在某些特定环境，利用自然动力收获藻类可有效地减轻富营养化的危害。例如，在太湖水环境修复中，利用风力、湖流在水源区域建造富集藻类的专门设施来收集藻类，避免了“水华”阻塞取水口井而引起的水质恶化，取得良好的效果。（4）底泥疏浚

水体沉积物为水生生物提供重要的栖息生境，是水环境生态系统中重要的组成部分。一方面，沉积物是水环境中污染物的主要蓄积库，进入水环境的污染物大部分会迅速转移到沉积物中。在一定条件下，沉积物中的污染物可能向水体重新释放，导致水体污染。另一方面，沉积物在很大程度上影响了污染物在水生食物链中的转移和积累，尤其是底栖生物可能从沉积物中富集重金属及其他污染物。因此，采取环境疏浚(Environmentdredging)等手段，可以降低水体的内源污染负荷量和底泥污染物重新释放的风险。对于沉积物中的重金属和持久性有毒有机污染物而言，只能通过环境疏浚方法从湖泊中去除。2026/9/170:02环境修复工程第31页第8章

污染水环境修复工程概论8.3.2化学修复工程

进入水体中的污染物，在水环境中发生复杂的化学反应，污染物形态和化学性质不断发生变化。因此，根据水体中主要污染物的化学特征，可以采用化学方法改变污染物的形态（化学价态、存在形态等），从而降低污染物的危害程度。目前采用的化学方法主要包括化学沉淀法、钝化法、酸碱中和法、化学除藻等。（1）化学沉淀

化学沉淀法(Precipitation)通过向水体透加铁盐或铝盐，通过吸附或絮凝作用与水体中的无机磷酸盐产生化学沉淀，降低水体磷的浓度，控制水体的富营养化。同时，铝盐能够形成氢氧化铝沉淀，而氢氧化铝在沉积物表层形成“薄层”，可以阻止沉积磷的释放。（2）钝化

钝化法(Deactivation)是根据铝盐、铁盐、硫酸铝铁、钙盐、泥土颗粒和石灰泥等能与无机和颗粒磷产生沉淀，从而减少水体中磷的含量，修复富营养化水体。美国有一种称为CLEAM-FLOLAKE-CLEASETm的产品，是硫酸钙、硫酸铝和硼酸的混合物，可以沉淀水体中的铁和磷，同时也可以降低亚硝酸盐和锰的水平，在许多不同湖泊和水库的应用中，成功地去除藻类和其他水生植物。2026/9/170:02环境修复工程第32页第8章

污染水环境修复工程概论（3）酸碱中和

酸碱中和法(Neutralization)是向水体中添加石灰进行酸碱中和，调整水体酸碱度，以适应水生态系统的物种生长、繁殖的需要。石灰材料包括石灰石（CaCO3）、生石灰（CaO）和熟石灰（Ca(OH)2）。同时，加入熟石灰（Ca(OH)2）能够促进磷酸盐形成稳定的磷酸钙沉淀，控制水体中的磷酸盐浓度和叶绿素水平。该方法在美国、加拿大、挪威和瑞典等国已广泛运用。（4）化学除藻

化学法除藻(Chemicalalgaeremoval)主要采用各种化学除藻剂进行除藻，其效果最显著，但也最具有危险性。因为这些除藻剂的化学成分均为易溶性的铜化合物（硫酸铜），或者螯合铜类物质，这些化合物对鱼类、水草等生物产生一定程度的伤害甚至导致死亡，并且有致癌作用，还会产生其他一些不可预测的不良后遗症。所以，化学除藻剂在使用时要非常慎重，严格按照要求的用量操作，否则会造成严重后果。2026/9/170:02环境修复工程第33页第8章

污染水环境修复工程概论8.3.3生物修复工程

生物修复(Bioremediation)是利用生物（特别是微生物）催化降解有机污染物，从而去处或消除环境污染的过程，即利用培育的植物或培养、接种的微生物的生命活动，对水中污染物进行转移、转化及降解，从而使水体得到净化的技术，目前已成功应用于底泥、地下水、河道和近海洋面的污染治理。在水体的生物修复过程中，各种生物会在不同层次互相影响，互相结合而起到不同的净化作用。与传统的化学、物理处理方法相比，生物修复技术有以下优点：污染物可在原地被降解；修复时间较短；就地处理操作简便，对周围环境干扰少；较少的修复经费，仅为传统化学、物理修复经费的30%～50%；人类直接暴露在污染物下的机会减少；不产生二次污染，遗留问题少等。

按照场地来划分，生物修复技术分为原位微生物修复和异位生物修复两种。原位生物修复是对受污染的介质（土壤、水体）不作搬运或输送而在原位污染地进行的生物修复处理，其修复过程主要依赖于被污染地自身微生物的自然降解能力和人为创造的合适降解条件。异位生物修复是植被污染介质（土壤、水体）搬动或输送到他处进行的生物修复处理。在处理位置上，前者强调污染物存在的初始空间分布，后者则稍作迁移；处理过程中，后者有更多的人为调控和优化处理。2026/9/170:02环境修复工程第34页第8章

污染水环境修复工程概论

地表水环境的主要污染特征是水体富营养化、重金属、有毒有机物物以及有机污染，根据污染物的主要特点，地表水环境生物修复技术可以分为生物操纵法、植被群落恢复和生物除藻等类型。（1）生物操纵

20世纪80年代开始，欧美各国在富营养化湖泊的治理中，开始尝试采用生物操纵(Biomanipulation)来调整湖泊的营养结构和促进水质的恢复。水体富营养化主要是外源营养物质的大量输入引起藻类异常繁殖，进而使水质恶化的过程。湖泊生态系统的结构和功能是“营养盐-浮游植物-浮游动物-鱼类”的“上行效应”和与之相反的“下行效应”共同作用的结果。“上行效应”决定湖泊系统可能达到的最大生物量，而生物量的实现不仅与营养盐的可得性有关，同时还受食物链下行效应的控制。因此在湖泊管理中，通过放养凶猛鱼类来控制食浮游动物鱼类，减少食藻动物的牧食压力，增大浮游植物的牧食压力，从而控制了藻类的异常繁殖，改善富营养化状况。2026/9/170:02环境修复工程第35页第8章

污染水环境修复工程概论（2）植被群落恢复

通过水环境的生境调控和植被的人工重建促进水生植被的自然恢复，逐步恢复受损水体的生态系统的结构，包括生产者（主要是水生植物）、消费者（鱼类）、分解者（细菌）等，在生产者、消费者、分解者等之间建立有效的食物链，促进系统的物质循环，恢复水体的功能，达到水体生态系统恢复的目的。目前，生态系统恢复的首要目标是恢复水体的水生植物，包括沉水植物、挺水植物、浮游植物