硬質駁岸河湖水生態修復技術探索

蔡杭安，洪麗清，虞俊歡，劉軼鋆

（1.浙江正潔環境科技有限公司，杭州 310018；2.浙江尚格置業有限公司，浙江 金華 321017；3.杭州麗順環境科技有限公司，杭州 310015；4.西南交通大學，成都 611756）

近年來，隨著我國人民環保意識的不斷提高，群眾對生活居住環境提出了更高的要求，城市水體生態修復成為當下全社會關注的一個焦點。為此，我國多省市開展了涉及河湖污染治理的一系列行動。然而，很多城鎮河湖水體早期建設時采用硬質駁岸，不利于受污染河道水體水生態系統的恢復。因此，在河道治理中，這部分河道的水質常常難以達到預期要求。

1 我國河湖駁岸現狀

1.1 調研情況

根據筆者在浙江、上海、江蘇、湖北、河南、重慶、四川、廣西等地的調研結果，我國約有3/4的城鎮河湖全部或部分采用硬質駁岸。在調研取樣的36個河道與湖泊中，經過水樣檢測，有7個在地表水劣Ⅴ類水水平，有21個在地表水Ⅴ類水水平，5個在地表水Ⅵ類水水平，3個達到Ⅲ類水水平。在此，筆者選取5個具有代表性的河道與湖泊，其2017年9-12月的平均水質檢測結果如表1所示。

表1 平均水質檢測結果

1.2 案例研究

本文以西湖為例進行具體分析。直至20世紀末，西湖整個湖岸岸線基本采用硬質駁岸。新中國成立后，西湖相關管理部門先后采用清淤、截污納管、投加微生物菌劑、從錢塘江引換水等措施，雖然起到了一定效果，但彼時西湖總體水質依然為地表水劣Ⅴ類且水質波動較大。直至21世紀初，西湖南線改造工程實施后，西湖水質才有了質的飛躍，此后逐年穩定提升。西湖南線改造工程的主要內容便是拆除西湖南線的硬質駁岸、構建半濕地生態駁岸、清除湖床底泥并栽植水生植被。相比于20世紀50年左右的水質改善歷程，西湖水質從劣Ⅴ類上升至Ⅲ類在21世紀只花了10年左右的時間。

1.3 現狀小結

調研結果表明，這些采用硬質駁岸的河道或湖泊均有采用不同程度的水質凈化措施，但成效難以達到預期目標或恢復水生態系統需要較長的時間。應當指出，大部分中小城市并沒有寬裕的資金去改造已建河道的硬質駁岸，因此在不改變現狀駁岸的情況下，探索相對簡便易行、投資經濟的技術措施對恢復、完善、維持城鎮河湖水體水生態系統具有重要意義。

2 駁岸的概念與分類

2.1 駁岸的概念

駁岸是指建于水體邊緣和陸地交界處，用工程措施使其穩固，以免遭受各種自然因素和人為因素的破壞，在保護水體的同時也保護沿岸陸地的設施。

2.2 駁岸的分類

從環境工程的角度而言，駁岸可以分為硬質駁岸和生態駁岸兩大類。硬質駁岸即以塊石或疊石用水泥砂漿固定坡岸，將河湖臨水部分完全或部分硬化，造成駁岸上不能生長植物的不透水或半透水設施。生態駁岸則是很少或不用塊石固定坡岸，大量或完全采用植被護坡的駁岸類型。

3 硬質駁岸對河湖水生態系統的影響

相比于生態駁岸，硬質駁岸對河道水生態系統的影響主要體現在以下幾個方面。

3.1 切斷了駁岸土壤與河湖水體之間的物質交換

一方面，很多進入水體的污染物質無法被駁岸土壤吸附，只能停留在水體中；另一方面，地下水與水體的交換量被大大削減，甚至有些連河床都硬化的河道其河水與地下水之間無水體交換。

3.2 污染物降解途徑減少

硬質駁岸的設置使得土壤微生物無法發揮作用，而這些土壤微生物本應是降解進入水體的污染物質的主力軍。此外，駁岸上的喬灌木根系由于硬質駁岸的阻隔也無法參與吸收水體的富營養化元素。

3.3 初期雨水徑流污染增加

初期雨水形成的徑流夾帶有地表沉積的污染物質，化學需氧量（COD）可達到600～1000 mg/L。生態駁岸可以依靠較寬闊的綠化緩沖帶截留初期雨水的徑流，而硬質駁岸則沒有這個功能。

3.4 減少了水生植被的種植面積

由于硬質駁岸無法種植植被，因此很多河湖缺少足夠的水生植被，自然難以建立完善的水生態系統，所帶來的直接影響便是水體自凈能力較低，不具備抗污染沖擊負荷能力。

4 硬質駁岸河湖水生態修復技術探索

由于硬質駁岸不利于水體的自我凈化，因此要在不改現有的硬質駁岸局面情況下恢復水生態系統。那么，所采用的水質凈化措施就要達到以下要求：非生物性水質凈化技術必須具有高效、快速降解污染物的特點；生物性水質凈化技術必須可以不依附于駁岸獨立發揮作用。

4.1 生物浮床技術

相對于栽植在駁岸、河床、湖床上的水生植被，生物浮床具有明顯的可組裝、可移動、可拆除的便捷性優勢。該技術目前已在全國范圍內得到推廣和使用，成為采用硬質駁岸的河湖水體治理中的一種常規治理技術。但是，工程實踐經驗表明，僅僅采用生物浮床技術不足以恢復水生態系統，往往需要與其他多種技術聯用才能起到一定效果。

4.2 水體有益菌構建

水體有益菌是指水體中存在的能夠改善水體水質的一類微生物菌種。對此，章黎筍等人做了較詳細的定性和定量研究，確定了由芽孢桿菌、嗜麥芽窄食單胞菌和死谷芽孢桿菌組成了復合微生物菌劑對水體COD、氮磷元素等有著非常好的去除效果[1]。

應當指出，微生物技術具有高效、無二次污染、可定點投加等優點，但是微生物菌劑通常為一次性消耗品，當水體處理完成后，微生物會因缺少可食用有機物而饑餓死亡。因此，當水體再次遭受污染時，仍需投加微生物菌劑。

4.3 聯酶系統應用

聯酶系統即聯合性酶促反應系統，其聯合性生物激活功能，對水體大環境下的土著微生物、水生植物起到解毒促生作用。聯酶系統基本生物酶組成主要包括以下幾種。

4.3.1 多酚氧化酶

吳卿、張岳等人從多酚氧化酶的應用角度出發，對維持河道生態環境進行細致的研究，結果表明，多酚氧化酶有助于水生植被的根系附著菌降解水體有機污染物并固定重金屬離子[2]。

4.3.2 磷酸酶

磷酸酶是水解酶，可以從不同的有機磷底物上水解磷酸基團，供植物吸收利用，從而降低水體中的磷元素含量。

4.3.3 脫氫酶

脫氫酶為氧化還原酶類，可以作用于各種碳水化合物、有機酸、氨基酸、醇類和胡敏酸等物質，它能夠促進水體尤其是底泥中微生物對有機污染物的降解。

4.3.4 纖維素酶類

纖維素酶為水解酶類，能酶促纖維素中的葡聚糖鍵的水解，最終分解成葡萄糖，促進底泥轉化難降解的動植物殘體，降低腐殖質等芳烴類物質的含量。

4.3.5 脲酶

脲酶為肽和氨基的水解酶，能酶促尿素的水解，使氮素氨化，可以促進底泥中含氮化合物的礦化作用，進而促進水中微生物及其膠團進行硝化和反硝化，也可直接被植物利用[3]。聯酶系統的主要優點是為水體大環境提供高效、快速的污染物降解速率，提高水體自凈能力，缺點是其活性受溫度影響明顯，適用水體溫度為15～30℃。

4.4 石墨烯光催化技術

該技術是指在一張普通的聚丙烯編織網上附著石墨烯材料、光敏材料、量子材料等，借助石墨烯的導電性能，將太陽能轉化為電能，再分解水制氧，產生氧化活性物質，增加水體中的溶解氧，同時將水體中的有機物分解成二氧化碳和水。

石墨烯光催化技術目前已在江蘇、山東等地進行了試點工程應用，取得了非常不錯的效果。該技術的優點是完全不需要動力能源且處理速度快、效率高，無二次污染。缺點是在應用時需要在河面上大面積鋪設，因此不適用于有通航要求的河道和湖泊。

4.5 其他技術

根據筆者的調研情況，目前我國在河湖水生態修復工作中還涌現出很多其他投資經濟、技術先進的治理措施，這些技術措施大多應用于市內河道，為硬質駁岸河湖水體修復提供了工程案例。例如，廣西南流江、九洲江等流域應用的是異位聯合處理技術；北京通惠河、玉淵潭等地應用的是細分子超飽和復氧越位處理技術等。

5 結語

采用硬質駁岸的水體可以通過多種技術措施來恢復水生態。當然，這些技術有各自的優缺點和適用范圍，在實際應用中，人們應根據不同水體的特點，因地制宜地選擇相應技術措施。

參考文獻

1 章黎筍.治理城鎮黑臭河道的復合菌劑開發及應用研究[D].浙江：浙江工業大學，2010.

2 吳 卿，張 岳，李東梅，等.復合污染底泥植物修復過程中多酚氧化酶活性變化[J].遼寧工程技術大學學報，2011，30（1）：131-134.

3 楊 磊，林逢凱，胥 崢，等.城市富營養化河道復合酶-原位生物修復技術研究[J].環境污染與防治，2005，27（8）：607-610.