景觀水體修復技術研究進展

張鴿 吳宏濤

湖北師范大學城市與環境學院（湖北黃石 435002）

節能環保

景觀水體修復技術研究進展

張鴿 吳宏濤

湖北師范大學城市與環境學院（湖北黃石 435002）

隨著城市建設的快速發展，越來越多的景觀水體美化了城市，同時改善了城市居民的居住環境，然而景觀水體易受污染的問題也較為突出。敘述了景觀水體受污染的原因及特性，在現有景觀水體污染修復技術的基礎上，分析、比較了不同修復方式的特點及效果，并提出了景觀水體修復的建議。

景觀水體 修復 防治

中國分類號 X52

中國園林的美來自于山水之間，水作為“園林美”中的“靈動美”，不可或缺。隨著城市建設的快速發展和設計理念的不斷更新，人們對城市環境的要求日益提高，因此景觀水體的建設和發展也越來越受到人們的重視。景觀水體在美化城市、改善人們居住環境的同時，也因其面積小、水體自凈能力差、環境容量低等因素，容易受到污染。為了使景觀水體發揮其存在的價值，水體污染修復至關重要。本文闡述了景觀水體污染的原因及特征，在現有修復技術的基礎上，分析、比較了不同修復方式的特點及效果，并提出了景觀水體修復的建議，以期為景觀水體污染修復提供參考。

1 景觀水體污染原因及污染特性

1.1 景觀水體污染原因

景觀水體污染類型可分為兩種。一是外源污染，這種類型的污染主要來源于人類的生產和生活。以化肥在農業中的使用為例，氮、磷、鉀等元素會因大氣沉降、雨水沖淋等方式進入水體。此外，樹葉、枯草等固體污染物也會進入水體，最后在底泥中富集[2]。二是內源污染，水體的擾動會使底層淤泥中的富營養鹽和有機物進入水體。當水體被污染后，底層水體普遍呈現厭氧狀態，因此底泥中富集的物質會快速釋放。底泥是大量營養物質吸附和儲存之處，當水環境總污染物質含量較高時，底泥的吸附作用可以使污染物慢慢積累，相反當水中污染物含量較低時，底泥又會不斷向水體釋放污染物質，成為破壞水質的內在因素[3]。

1.2 景觀水體污染特征

物質和能量“易進難出”是景觀水體的主要特征，表現為景觀水體轉化和產出效率較低，不能承擔過大強度的有機污染物投入，過量外來能量和物質會隨著時間的推移在水體內不斷積累，使景觀水體富營養化，最終造成水體污染[4]。

景觀水體污染物種類較多，可概括為無機污染物、有機污染物和生物污染物。

無機污染物主要包括各種雜質、泥沙、重金屬離子等各種無機化合物。水中的懸浮顆粒會吸附無機污染物并沉淀于水底沉積層中，進而長期污染水體，使其外觀惡化（如色度增大、渾濁度增加等）。無機污染物主要通過配合作用、膠體形成、吸附-解吸等一系列物理化學作用進行遷移轉化，參與和干擾各種環境化學過程和物質循環過程。

有機污染物主要包括可生物降解的合成有機物質，有機化學物質（如有機農藥、多氯聯苯、苯、硝基物、多環芳烴、合成洗滌劑等），以及天然有機物質（如脂肪、碳水化合物、蛋白質、氨基酸等）。有機污染物分解時會大量消耗水中的溶解氧（DO），使水體自凈能力在原有基礎上持續下降。當水中DO含量低于一定值時，有機污染物的分解便轉為厭氧腐敗狀態，在此過程中會產生還原性氣體（硫化氫、甲烷等），造成水中動植物大量死亡，使水體變混濁、變黑，產生惡臭氣味，嚴重破壞景觀水體水質[5]。

生物污染物主要指有害微生物（病原菌、病毒、炭疽桿菌及寄生性蟲卵等）。這些微生物主要來源于醫院廢水、生活污水、工業廢水等。生物污染物會引起景觀水體中的動植物病害，破壞水體中的生物結構，造成水質惡化。人體接觸或誤飲含有毒微生物的水后，可能會引起疾病，嚴重時甚至會造成死亡[6]。

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2 景觀水體修復技術

2.1 預防景觀水體污染的技術

根據景觀水體污染物來源的不同，預防景觀水體污染的技術可分為外源污染物控制和內源污染物控制兩大類。

（1）外源污染物控制。外源污染物控制是治理景觀水體污染的根本方法。從源頭限制污染物的進入是外源污染物治理的必要前提。根據景觀水體本身的特點可將外源污染物控制歸納為以下幾點：從源頭上控制入水水質，同時，嚴禁污水及垃圾排入景觀水體；在景觀水體周圍使用化肥和農藥時嚴格控制藥品類型、用量和使用時間；安排專人監管[7]。

（2）內源性污染控制。水體內源性污染物控制技術主要包括底泥疏浚、生態引水和水生植物修復等。湖泊底泥疏浚技術通過挖除表層污染底泥，并對其進行合理處置，達到控制底泥中污染物的釋放、營養物質的生物可利用效力以改善景觀水體污染狀況；生態引水工程是通過水利工程改善湖泊富營養化程度的新方法，通過合理配置水資源，恢復河湖相連體系，充分發揮水體的自然凈化能力，從而改善湖泊水體環境；水生植物修復治理工程指利用特定的水生物種對水體中的污染物進行吸收、富集、降解、轉移，其關鍵在于削減湖泊水體中的氮、磷、有機碳及其他污染物質的負荷[8]。表1從成本、效果、環境影響、限制性條件、適用范圍等方面對景觀水體內源性污染控制的各項技術進行了比較。

表1 景觀水體內源性污染控制比較

2.2 景觀水體污染治理技術

按照景觀水體規模大小，采用不同的治理方法，能有效提高治理效果。

2.2.1 小型景觀水體的治理

小型景觀水體面積較小、水源穩定、流動性差，適合采用相對簡單且經濟的物理和化學方法。

（1）定期補水。從經濟效益和操作難易程度的角度出發，該方法是一種有效的治理小型景觀水體的方法，能起到稀釋有害污染物、延緩水體水質變壞等作用[9]。

（2）循環過濾法。該法利用砂、石、土、粉煤灰等材料制成的過濾裝置，通過物理吸附和機械過濾的方式去除景觀水中的污染物。李翠等[9]在對校園景觀水進行慢濾處理時使用河沙裝填的慢濾柱，對色度、濁度、CODCr、總磷（TP）的平均去除率分別達到67%、80%、50%和77%。該法在實際應用過程中，會由于水中出現一定量的藻類造成過濾過程中堵塞和短流，導致處理效果下降[10]。

（3）滅藻法。將化學藥劑作用于藻類，通過破壞藻類的結構抑制其正常的生長發育，達到殺滅水體中藻類的目的，從而使水體中的DO增加，改善水質并恢復水體美觀性。常用的除藻劑有二氧化氯、高錳酸鹽、硫酸銅、漂白粉等。李星等[11]研究了復合藥劑的除藻率，結果表明：由高錳酸鹽、氯化鋁、氯化鈉及酸溶氯化亞銅制取的復合除藻劑效果明顯，其對葉綠素a和濁度的去除率最高分別達到97.87%和99.81%，并有效地把總氮（TN）和TP最低殘余量分別控制在1.010和0.021 mg/L。韓鐵軍等[12]采用銅電解組合技術滅藻，在第12天除藻率達到68.84%，渾濁度、COD、嗅閾值、氨氮分別下降57.14%、50.00%、48.44%和39.13%，DO增加了66.7%。

（4）混凝沉淀法。該法主要作用于水中的膠體雜質和懸浮物，是主要使用的物化方法之一。在實際應用中通過靜沉池處理衣阿華河水時，除藻率達到37%（硫酸鋁混凝）～97%（石灰軟化）；在處理泰晤士河水時，平均除藻率為59%[13]；應用澄清池處理波蘭河水時，平均除藻率為85%～86%（無預氯化）和95%～97%（預氯化），并且浮游生物量也分別下降了93%～96%和99%。

（5）加藥氣浮法。除混凝沉淀法外，加藥氣浮法是目前應用較廣的物化方式。該法主要用于去除水體中的藻類、細小懸浮顆粒和磷酸鹽等污染物，使水體中的DO大幅度提升，改善水環境質量[14]。

（6）水動力驅動法。該法依靠射流或者曝氣的方式，使水體中的DO升高，從而提升水體自凈能力，實現對富營養化的控制，達到改善水質的目的。該法因不會對水體造成二次污染、操作簡單，得到了廣泛的應用，但該法也存在耗費成本較高、能耗較大、需要專人管理等缺點[15]。

2.2.2 大型景觀水體污染治理

大型景觀水體水量大、面積大、內外環境復雜，從經濟和操作角度來講，使用投加藥劑及換水的方法均不可行。大型景觀水體的污染治理可采用生態浮島、微生物絮凝、生物接觸氧化、人工濕地等技術。

（1）生態浮島技術。該技術指利用高分子材料作為漂浮載體，以其為種植基質的一種水面種植技術[16]。使用生態浮島技術達到凈化水體的效果來源于四個方面：（1）浮島植物對水中的氮、磷物質有吸收和吸附作用；（2）植物可以分泌大量的生物酶，其可促進水中有機物的分解，有效降低有機物含量；（3）浮島植物覆蓋在水面會占據一定的面積，阻擋了陽光，抑制了藻類的光合作用，從而使藻類數量下降；（4）某些浮島植物具有抑制藻類生長的作用，從而可延緩水質惡化[17]。高陽俊等[18]研究利用多種水生植物浮床系統凈化水質，結果表明：浮床區DO質量濃度比來水、進水分別提高了2.06，0.38 mg/L，透明度分別提高8.1，7.4 cm；浮床實驗工程對千墩浦來水TN，TP，COD和懸浮固體（SS）的去除率分別為14.9，0.9，58.3和64.4 g/(m2·d)，對浮床區進水的去除負荷分別為5.27，0.36，25.13，47.53 g/(m2·d)。相對于傳統技術，生態浮島技術作為一種新興的水處理技術有優勢，也存在缺點，如制作工藝復雜、成本高、易損壞、不易管理、廢棄浮床回收難，同時因浮體材料隔氣隔熱，使浮床下DO降低，水溫上升緩慢[19]。

（2）微生物絮凝技術。該技術指利用微生物自身產生的具有絮凝活性的次生代謝產物，使離散微粒（包括菌體細胞自身）之間相互黏附，形成絮狀沉淀而從反應體系中分離出去。馬放等[20]發現，復合生物絮凝劑與CaCl2復配，Ca2+可減少大分子與懸浮顆粒物的負電荷，壓縮雙電層，通過吸附與橋聯而絮凝。目前對該技術的研究集中在菌種的篩選上[21]。

（3）生物接觸氧化法（又稱“淹沒式生物濾池”）。該方法利用耗氧生物進行處理，同時兼具活性污泥法和生物膜法的優點。充氧后的污水浸沒氧化池中填有的填料，再以一定流速通過填料。在生物膜上布滿填料，待處理水在微生物新陳代謝的作用下，有機污染物被有效去除，水質得到凈化[22]。

（4）人工濕地處理。該技術為一種復合生態系統，即土壤填料-微生物-水生動植物，該技術通過化學、生物和物理的協同凈化，經過吸附、過濾、沉淀、微生物分解和植物吸收的方法實現對營養鹽及有機物的去除。美國研究人員將該法應用于大型淺水湖Apopka湖的治理，檢測結果顯示，經過處理，水中的懸浮物、氮、磷等污染物被有效去除[23]。該法連續運行29個月后，總懸浮物、TP、TN的去除率分別為89%～99%，30%～67%，30%～52%[24]。

3 結語

從景觀水體污染源頭的控制到污染后的治理，均要在明確水體污染原因的基礎上結合水體自身的條件來選擇滿足最優經濟和技術的修復方法。既要技術與管理相結合，也要治理與預防同行，多方面的結合才能有效控制和修復景觀水體污染。

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Research Progress of Remediation Technology for Landscape Water

Zhang Ge Wu Hongtao

With the rapid development of urban construction,more and more landscape waters beautify the cities while improving the living environment of urban residents.However,the problem of landscape water pollution is also more prominent.The causes and characteristics of landscape water pollution are expounded.Furthermore,according to the existing remediation technologies for landscape water,the characteristics and effects of these methods are analyzed and compared,and suggestions for remediating landscape water are also put forward.

Landscape water;Remediation;Prevention and control

2017年4月

張鴿女1995年生本科在讀