河流水体污染的生态修复技术研究与应用

河流水体污染的生态修复技术研究与应用

程飞

中科阿斯迈（江苏）检验检测有限公司   江苏常州  213003

摘要：随着工业化和城市化的迅速发展，河流水体污染不断加剧呈现出多样化、复杂化的特征，给生态环境带来严重威胁，为了改善河流水体的生态环境，各国开展了大量的生态修复技术研究与应用工作。本文旨在探讨河流水体污染的生态修复技术研究与应用现状，总结各类生态修复技术的特点及其在实际工程中的应用效果，为进一步推动河流水体生态修复工作提供参考和借鉴。

关键词：河流；水体污染；生态修复技术

Research and application of ecological restoration technology for river water pollution

Cheng Fei

Zhongke Asmai (Jiangsu) Inspection and Testing Co., Ltd. Changzhou 213003, Jiangsu

Abstract: With the rapid development of industrialization and urbanization, river water pollution is becoming increasingly perse and complex, posing a serious threat to the ecological environment. In order to improve the ecological environment of river water, countries have carried out a large amount of research and application work on ecological restoration technology. This article aims to explore the research and application status of ecological restoration technologies for river water pollution, summarize the characteristics of various ecological restoration technologies and their application effects in practical engineering, and provide reference and guidance for further promoting the ecological restoration of river water bodies.

Keywords: River; Water pollution; Ecological restoration technology

河流是人类赖以生存和发展的重要载体，但是随着工农业生产的发展和人口的增长,工业废水、生活污水大量排入河流,导致了河流水体污染（图1），河流的自净能力下降，城市水体污染的主要来源是工业废水和生活污水，其中工业废水占据了大部分，据国内调查显示超过60%的城市水体受到了不同程度的污染，这种现象不仅对河流的水质和生态系统结构造成严重影响，而且给人类健康带来了巨大威胁，因此解决河流水体污染已成为一个亟待解决的问题。

图1：河流水体污染示意图

一、河流水体污染源分析

（一）点源污染

点源污染通常指的是由特定排放点如工厂、污水处理厂或农业排放等，直接排放到河流中的污染物，这些污染物包括化学物质、重金属、有机物质等对河流生态系统造成严重影响。

（二）非点源污染

非点源污染又称为面源污染，是指由降雨或融雪产生的径流，在流动过程中携带的来自不同下垫面的污染物如农田中的农药、化肥、畜禽粪便以及城市中的生活污水、垃圾和地面径流等，最终进入水体而造成的污染，这种污染具有随机性、广泛性、不易监测和难以量化等特点，因此治理难度较大，我国农田径流和渗漏排放的氮、磷等营养物质已超过工业和城市生活污水排放量的总和，成为河流、湖泊等水体富营养化的主要原因。

二、物理修复技术的应用

（一）人工增氧

河流水体污染的生态修复技术中，人工增氧作为一种重要的物理修复手段被广泛应用于改善水质和恢复河流生态系统中，通过向水体中增加溶解氧的含量，人工增氧技术能够有效地促进水生生物的呼吸作用和有机物的分解，从而减轻水体污染的压力。人工增氧技术通常采用机械增氧、化学增氧和生物增氧等多种方法，机械增氧通过水泵、气泵等设备向水体中注入空气或氧气，增加水体的溶解氧含量，化学增氧则是利用化学试剂与水中的物质发生反应产生氧气供给水体，而生物增氧则是利用微生物的呼吸作用，将有机物分解为二氧化碳和水同时释放氧气

[1]。

人工增氧技术存在一定的局限性和挑战，人工增氧需要持续投入设备和能源，成本较高（如：喷泉式曝气机、推流式曝气机、纳米曝气机、微纳米曝气机、太阳能曝气机和叠水式充氧等技术研发设备）。人工增氧的效果受到多种因素的影响如水温、水流速度、水体中的有机物含量等，因此在实施人工增氧技术时，需要综合考虑各种因素，制定科学的实施方案和监测机制。

（二）沉积物疏浚

沉积物疏浚主要针对河流底部沉积物中积累的污染物，通过机械或水力方式将其移除从而减轻底泥对水体的二次污染，沉积物疏浚技术的实施能够显著提高河流的自净能力，改善水质，恢复河流生态系统的健康状态。沉积物疏浚技术需结合河流的具体情况进行科学规划和设计，如在疏浚前需对河流沉积物进行详细调查，了解其污染程度、分布范围及特性，还需评估疏浚对河流生态系统可能产生的影响，确保疏浚活动不会对河流生态造成不可逆的损害。

在某些情况下过度或不合理的疏浚可能导致河流生态系统的破坏，（如:破坏河床底部硬化，无法使水生植物和底栖动物的栖息与生长，使水生态系统失衡）甚至引发新的环境问题，因此在实施沉积物疏浚时，需遵循科学、合理、适度的原则，确保技术与环境的和谐共生[2]。

（三）水体循环增强

水体循环增强不仅能够提高水体的自净能力还能有效减少污染物的积累和扩散，水体循环增强技术通常与湿地修复系统、生态护岸工程等综合修复技术相结合，形成一套完整的生态修复方案。以某河流为例，该河流长期受到工业废水和生活污水的影响导致水体富营养化严重藻类大量繁殖水质恶化，为了改善这一状况研究人员采用了水体循环增强的修复技术，他们通过增加水泵和导流设施提高了河流的流速和流量，使水体中的污染物得以快速稀释和扩散，结合湿地修复系统，利用湿地植物的吸收和转化作用进一步降低了水体中的污染物浓度，经过一段时间的修复该河流的水质得到了显著改善，通过对比修复前后的水质数据发现水体中的氮、磷等污染物浓度明显降低，透明度和溶解氧含量也有所提升，这不仅证明了水体循环增强技术在河流水体污染修复中的有效性，也为其他河流的污染修复提供了有益的借鉴和参考。

三、化学修复技术的应用

（一）混凝沉淀

混凝沉淀法通过向水体中加入混凝剂，使悬浮颗粒和胶体物质发生凝聚和沉淀从而去除水中的污染物，（如：PAC、PAM等）这种方法具有操作简便、效果显著等优点，因此在河流治理中得到了广泛应用。混凝沉淀法的效果受到多种因素的影响，如混凝剂的种类和用量、水体的pH值、温度以及搅拌条件等都会对混凝效果产生影响，因此在选择混凝剂时需要充分考虑水体的特性和污染物的性质以确保达到最佳的混凝效果[3]。

（二）吸附法

吸附法主要利用吸附剂的吸附性能将水体中的污染物吸附到固体表面上从而实现污染物的去除，这种方法具有操作简便、效果显著、适用范围广等优点，因此在实践中得到了广泛应用。吸附法的核心在于吸附剂的选择，常用的吸附剂包括活性炭、磁粉、石墨烯光催化、沸石、硅胶等，它们具有较大的比表面积和良好的吸附性能，这些吸附剂能够有效地吸附水体中的重金属、有机物等污染物，降低水体中的污染物浓度，改善水质。

吸附法也存在一定的局限性，一方面吸附剂的吸附容量有限，当吸附剂饱和后需要及时更换或再生；另一方面吸附法对于某些特定污染物的去除效果可能不够理想，需要结合其他修复技术进行处理，因此在实际应用中需要根据具体情况选择合适的修复方案[5]。

（三）离子交换

离子交换法基于离子间的交换反应，通过特定的离子交换剂去除水体中的有害物质如重金属离子和有害阴离子，这一技术具有高效、环保和可再生的特点，离子交换技术通常与其他修复技术相结合，形成综合修复方案，例如在治理含有重金属离子的工业废水时，首先通过物理修复技术如沉积物疏浚去除部分污染物然后利用离子交换法进一步净化水体，这样不仅可以提高修复效率，还能降低修复成本。

四、生物修复技术

（一）微生物修复

微生物修复利用微生物的代谢活动，将水体中的有毒有害物质转化为无害或低毒物质恢复水体的生态平衡，通过构建合理的微生物群落结构可以实现对污染物的高效降解和转化，微生物修复技术还具有成本低、操作简单、无二次污染等优点，因此在河流水体污染治理中具有广阔的应用前景。

微生物修复技术也面临着一些挑战和限制，例如微生物对环境的适应性、污染物的种类和浓度、降解污染物的周期以及水体中的其他生物群落等因素都可能影响微生物修复的效果，因此在实际应用中需要根据具体情况进行技术优化和调整，确保微生物修复技术的有效实施[4]。

（二）植物修复（植物净化法）

植物修复（植物净化法）是一种利用植物吸收、转化或降解水体中污染物的生态修复技术（图2），这种方法基于植物与微生物之间的共生关系，通过植物的生长和代谢活动实现对水体中污染物的有效去除，植物修复技术具有成本低、环境友好、可持续等优点。植物修复技术通常与其他修复方法相结合形成综合修复体系，如在湿地修复系统中通过种植芦苇、香蒲等具有强大吸收能力的水生植物有效去除水体中的氮、磷等营养物质防止水体富营养化。

对于高浓度污染的水体，单一的植物修复可能难以达到理想的修复效果，需要结合化学修复或生物修复等其他修复技术，植物修复技术的长期效果也需要进一步研究和评估。

图2：水生植物修复

（三）生物膜法

生物膜是由微生物、原生动物、藻类等生物在载体表面形成的薄膜，具有高效的污染物降解能力，通过模拟自然水体的生态环境，生物膜法能够促进微生物的生长和繁殖，从而实现对污染物的生物降解。生物膜法通常与其他修复技术相结合形成综合修复方案，如，在湿地修复系统中可以利用生物膜法增强湿地对污染物的净化能力，通过构建湿地植被和微生物群落形成稳定的生物膜结构，湿地能够更有效地去除水体中的有机物、氮、磷等污染物，生物膜法还可以与生态浮岛技术相结合，通过在浮岛上种植水生植物和微生物培养形成生物膜，进一步净化水体[6]。

生物膜的形成需要一定的时间和条件，对于急性污染事件可能无法迅速发挥作用，生物膜法对水质的要求较高对于高浓度有毒有害物质的处理效果可能不佳，生物膜法还受到温度、光照、营养盐等环境因素的影响，这些因素的变化可能影响生物膜的稳定性和活性。

五、结束语

综上所述，河流水体污染的生态修复技术研究与应用对于保护水资源、维护生态平衡具有重要意义，未来需要进一步深入研究和推广应用各类生态修复技术，共同努力实现河流水体生态环境的可持续发展，促进人类和自然和谐共生。

参考文献：

[1]孙玉阳.河流水体污染的生态修复技术研究[J].环境科学与管理,2023,48(12):143-147.

[2]沙文沛,刘天天.植物生态修复技术在水体污染中的应用[J].园艺与种苗,2023,43(04):58-59+81.

[3]邱纪侠,何雯艳,杜静盛.生态修复技术在城市水体污染的应用研究[J].农家参谋,2018,(13):203.

[4]刘晓雨.城市河流水污染治理和修复技术:以新凤河流域为例[J].广东化工,2018,45(03):120-122.

[5]曲本庆,赵金林,施怀荣等.生物-生态修复技术在德州行政中心水体污染控制中的应用[J].资源节约与环保,2016,(10):160+171.

[6]李晋.河流生态修复技术研究概述[J].地下水,2011,33(06):60-62.