[科普中国]-生态工程净化水质

定义

生态工程净化水质技术从 20 世纪 70 年代始成为一种先进的净化水质理念，其目的是使受损生态系统的结构和功能恢复到正常的自然状况。生态工程净化水质技术有多种方法，按照工程措施可分为：生态河道、生态堤岸、人工湿地，按照生态工程的主导可分为：植物生态工程、微生物生态工程、动物生态工程以及植物微生物动物相结合的工程。主要技术措施有、缓冲区工程、植被工程等技术。缓冲区修复是通过沉淀、过滤、净化洪水中污染物以改善水质，达到净化水体的目的；植被工程是利用植物生长过程需要吸收大量氮、磷作为营养物质合成自身物质的这一生理生化特性，对河流的流动、河岸抗冲刷强度、泥沙沉积等产生良性影响，达到稳定水质的作用；通过生态工程净化水质技术，使得河流的水质得到净化。

种植水生植物，特别是大型水生植物作为改善水质的一种高效低耗的方法日益受到人们的重视，近年来已成为环境领域的研究热点之一，多种以大型水生植物为核心的生态工程技术被开发并应用到实际中来。

生态系统修复技术的应用可以使所在地野生动植物(包括水生和陆生植物、鸟类和鱼类等动物)更好的栖息繁衍。对水体的生态净化方法，即包括动物的吞食、吸收作用，植物对营养盐等的吸收作用以及微生物的分解作用等，通过动植物及微生物的共同作用，以及水体中污染物质的迁移和转化作用对水体进行生态修复1。

分类生态浮床生态浮床技术是利用农艺学中无土栽培技术，把高等水生植物或改良的陆生草本、木本植物，以浮床作为载体，种植到富营养化水体水面，通过植物根部的吸收、吸附作用和物种竞争相克机理，削减富营养化水体中的氮、磷及有机物质，达到净化水质和美化景观。

20 世纪 80 年代，德国首次将浮床技术应用于污染水体的净化，1995 年国际湖泊会议认可该技术后，该技术迅速在日本、欧美等发达国家得到推广应用，我国自 1991 年引进生态浮床技术，目前已广泛应用于湖泊、水库、河道等水体的治理中，如南京煦园上海徐汇区金家塘、闵行区杨树湾河道、闵行区宝华小区河道、青浦区跃进河等地进行的试验研究。2

人工湿地Hammer 等人定义人工湿地为：一个为了人类的利益，通过人工设计与建造的模拟自然湿地的复合体，由基质、挺水与沉水植被、动物和水体等组成。人工湿地的四个基本要素为水体、植物、微生物及基质，按照水体的流动方式，人工湿地污水处理系统可分为表面流人工湿地(SFW)、垂直流人工湿地(VCW)和潜流人工湿地(SSF)。

湿地应用于污水净化开始于 20 世纪 50 年代，但其进行污水净化的研究始于 20 世纪 70 年代末，目前它被广泛应用于处理生活污水、工业废水、矿山及石油开采废水、农业点源污染和面源污染以及水体富营养化的治理。2

植物处理塘植物处理塘是以某种水生植物占绝对优势而组成的特殊水生生态系统，这个系统通过水生植物群落的阻滤、沉降、吸附等物理作用以及植物体的吸收、积累等作用而达到对污水的净化效果。目前在利用水生植物净化污水时通常是以植物处理塘的方式，如凤眼莲净化塘、香蒲植物净化塘、耐寒植物伊乐藻和喜温植物凤眼莲及菱组建的净化塘等。2

研究现状国外研究现状上个世纪 70 年代，欧洲国家意识到水质的净化不仅要符合水利工程的施工要求，还要符合自然生态的原理，进而有效的保护水质。

上个世纪 80 年代末，德国、瑞士等国提出了“亲近自然河流”概念和“自然型护岸”技术，力争将河流水质净化至接近自然的状态；2000 年 12 月 2 日欧盟经欧洲会议通过《水框架指令》文件，英国、荷兰、奥地利、德国、意大利等国都在该文件指导下开展河流整治工作：英国的 Laver 河治理示范工程，荷兰的水、人与自然的和谐发展实现“安全与自然”，奥地利 LIFE 计划中的 Drava 河原河道修复和 Lech 河生态保护示范工程；德国的 ISAR 计划等，以及共同开展的“莱茵河行动计划”。

二十世纪九十年代日本借鉴欧洲等国的经验进行河道的治理，开展了“创造多自然河流计划”，2001 年提出将最大的湿地 Kushiro Miro 恢复到上个世纪 80 年代初的湿地状态，第九次治水五年计划中使用的此计划，目前已经取得了有效的成果，促进了地下水渗透和循环，提高了水体降解和去除污染物的能力；学者 Kobayshi 利用分离培养出高效降解苯酚的菌种治理污染水体，取得了较好的生态修复效果；美国于 20 世纪90 年代开始改造南佛罗里达州的人工河道和恢复湿地，目前已恢复曲流河道的状态。

总体来说，国外在河流修复、还河自然空间、维护自然河堤方面主要成功的技术措施很多，归结下来主要有：修建人工湿地；重建深潭；恢复缓冲带；重建植被；降低河道坡度；重建浅滩；修复沼泽地；还森林空间；修复池塘等。2

国内研究现状较国外而言，国内的相关研究与应用仍落后。由于国情不同，国外的先进方法和技术不能直接照搬，需要开发适合我国社会经济特点以及快速城市化区域特征的生态重整与水质改善技术，近年来，我国学者和有关部门积极吸取国外治理经验中成功的经验，结合我国国情展开河流水质治理工作的研究。

我国吸取了国外的经验，在城市河流中开展生态治理研究，一方面保护河道的生态环境，一方面兼顾城市的景观需求，力求还河流以自然风貌。京、浙、沪等大都市以遵循尊重历史为原则，以实现传统与现代风格共存为目标，开展河道治理；通过河流的生态修复与治理工作，北京的昆玉河、上海的苏州河、杭州的东河、绍兴的护城河等都以自然和生态的面貌呈现出来。

综上所述，国内外对于河道水质整治的研究已经开展，特别是对于河道生态修复的研究正不断深化，这些研究所形成的理论与技术对于河道水质整治工作的展开起到了积极的指导与推动作用。2