城市河道污染分析及生態(tài)治理研究

李 新，黃 健，孫 威，付紅剛，張芝光，沈亞楠

(1.江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院江蘇建筑節(jié)能與建造技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 徐州 221116；2.徐州市水利工程建設(shè)有限公司，江蘇 徐州 221006；3.南京珍珠泉園林有限公司，江蘇 南京 211800；4.中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081；5.徐州市水利工程建設(shè)監(jiān)理中心有限公司，江蘇 徐州 221000；6.沂沭河水利管理局，山東 臨沂 276001)

1 污染現(xiàn)狀及原因

1.1 外源污染

外源污染包括各類(lèi)農(nóng)村生活排污、水產(chǎn)養(yǎng)殖中的魚(yú)塘排污、養(yǎng)豬直排污水以及工業(yè)廢水、降雨過(guò)程中帶入的面源污染等。

不同污染源的污染指標(biāo)情況見(jiàn)表1。

表1 污染指標(biāo)情況 mg·L-1

對(duì)河道水質(zhì)進(jìn)行采樣分析，各點(diǎn)位的現(xiàn)狀水質(zhì)見(jiàn)表2。由表1可以看出，COD、NH3-N、TP、TN等污染指標(biāo)中，養(yǎng)豬廢水均是外源污染最重要的污染源；由表2可以看出，除COD在河道下游呈現(xiàn)明顯的濃度增高外，其他污染指標(biāo)在流域內(nèi)無(wú)明顯的分布規(guī)律。

表2 現(xiàn)狀水質(zhì)情況 mg·L-1

1.2 內(nèi)源污染

河道的污染源還包括內(nèi)源污染，即在河道中底泥不斷地向河水釋放污染物。經(jīng)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)河道底泥中有機(jī)質(zhì)含量為1.25%～12.35%，平均值為5.83%；總磷含量為0.14%～1.60%，平均值為0.63%；總氮含量為0.07%～0.38%，平均值為0.20%；雖有3個(gè)采樣點(diǎn)底泥的有機(jī)質(zhì)含量在生態(tài)效應(yīng)安全限值內(nèi)，但所有采樣點(diǎn)中底泥的含磷量和含氮量均超出生態(tài)效應(yīng)安全限值。底泥分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 底泥分析結(jié)果

從表3可以看出，底泥的檢測(cè)結(jié)果中，有機(jī)質(zhì)均達(dá)標(biāo)，TP、TN均超標(biāo)，同時(shí)也說(shuō)明通過(guò)對(duì)底泥進(jìn)行處理，可以有效控制水體中總磷、總氮等污染物對(duì)水體的影響。

1.3 客源污染

客源污染是在本區(qū)以外的污染源，以河道上游鄰近區(qū)的養(yǎng)殖廢水為主，鄰近區(qū)有約20萬(wàn)頭養(yǎng)豬廢水通過(guò)各支流流入本區(qū)。

基于對(duì)河道內(nèi)污染源的分析，可以發(fā)現(xiàn)外源污染是河道污染的主要來(lái)源，要消除河道污染，必須切斷污染的源頭，是生態(tài)治理的前提和外部關(guān)鍵；內(nèi)源污染是河道污染的內(nèi)生源頭和長(zhǎng)期存在的負(fù)面因素，是生態(tài)治理的內(nèi)部關(guān)鍵；客源污染是河道污染的外圍因素，需要通過(guò)統(tǒng)一機(jī)制協(xié)調(diào)處理，是生態(tài)治理的決定因素。

2 污染影響分析

2.1 對(duì)水體的影響

養(yǎng)殖業(yè)廢水富含大量病原體，若直排進(jìn)入水體，在雨水的作用下，將對(duì)地表水及地下水造成嚴(yán)重影響。

2.2 對(duì)農(nóng)作物的影響

養(yǎng)殖過(guò)程中排放的廢水含有豐富的氮、磷、鉀元素，如能合理利用，將對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)起到促進(jìn)作用，但若未采取合理的措施就進(jìn)行施用，將對(duì)土壤及農(nóng)作物造成較大影響，降低農(nóng)作物產(chǎn)量，出現(xiàn)返青、倒伏等不良后果；土壤中有機(jī)物的聚集，可為真菌、有益細(xì)菌等提供豐富的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境，但也會(huì)造成病原菌的滋生，從而引發(fā)病害；當(dāng)有機(jī)物的累積達(dá)到一定程度時(shí)，將會(huì)影響農(nóng)作物根系的生長(zhǎng)發(fā)育，無(wú)機(jī)鹽的聚集還會(huì)造成鹽害。

2.3 礦物及金屬污染

由于養(yǎng)殖飼料中含有大量以植酸磷形式存在的無(wú)機(jī)磷，而植酸磷不能很好地被動(dòng)物吸收，從而排出體外導(dǎo)致污染；大量的銅、鐵、鋅也被養(yǎng)殖場(chǎng)作為微量元素以添加劑的形式摻入飼料，由于其吸收量很低也易隨糞便帶入環(huán)境中，形成污染環(huán)境的公害。

2.4 藥物殘留

為了防止養(yǎng)殖過(guò)程中發(fā)生相關(guān)病原性疾病，飼料中常添加抗菌素等藥物，當(dāng)這些藥物參與動(dòng)物的消化及血液代謝時(shí)，大多數(shù)藥物在代謝過(guò)程中隨尿液等產(chǎn)物排出體外，只有少數(shù)殘留在動(dòng)物體內(nèi)。相關(guān)研究表明[1-3]，飼料中或多或少都有抗菌素的殘留。隨著研究的進(jìn)一步深入，飼料中抗生素對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響已不斷被發(fā)現(xiàn)。在養(yǎng)殖業(yè)污染中，包括養(yǎng)殖物體內(nèi)的耐藥病原菌以及抗生素等代謝產(chǎn)物，這二者的綜合作用使得環(huán)境中匯聚的耐藥病原菌進(jìn)一步產(chǎn)生，并反過(guò)來(lái)刺激養(yǎng)殖者在生產(chǎn)過(guò)程中加大藥量及新品種的使用，形成了“藥物污染、耐藥病原菌、加大劑量或更新藥物、環(huán)境污染加劇”的惡性循環(huán)。養(yǎng)殖污染物進(jìn)入環(huán)境后，在污染環(huán)境的同時(shí)，也對(duì)人體健康造成了威脅。

2.5 微生物病菌污染

養(yǎng)殖物在代謝的過(guò)程中主要以糞便的形式將微生物病菌排出體外，若糞便未經(jīng)處理，將對(duì)環(huán)境造成較為嚴(yán)重的微生物污染。另外，隨著大量有害病菌進(jìn)入環(huán)境，不僅會(huì)威脅養(yǎng)殖業(yè)自身，還會(huì)對(duì)人體健康造成嚴(yán)重影響。

從對(duì)河道污染影響的分析可以看出，水體污染的影響是多方面的，不僅會(huì)對(duì)受納水體造成污染，影響周?chē)h(huán)境，還會(huì)對(duì)人體健康及居民生活產(chǎn)生較大影響。對(duì)區(qū)域內(nèi)河道禽畜養(yǎng)殖污染治理、農(nóng)村生活污水處理迫在眉睫，對(duì)現(xiàn)狀河道進(jìn)行生態(tài)整治也非常必要。

3 生態(tài)治理對(duì)策

3.1 水環(huán)境治理

3.1.1 內(nèi)源治理

根據(jù)內(nèi)源污染分析，底泥的污染物指標(biāo)均有超出生態(tài)效應(yīng)安全限值的情況，為了較好地控制內(nèi)源污染，保證河道水質(zhì)達(dá)標(biāo)，需對(duì)底泥進(jìn)行水利清淤。通過(guò)將河道底泥清理并恢復(fù)至未受污染前的形態(tài)，符合環(huán)保清淤的要求。

3.1.2 客源治理

協(xié)調(diào)客源污染來(lái)源地，要求所有流入本區(qū)域水系水質(zhì)達(dá)到地表水Ⅳ類(lèi)。

3.1.3 外源治理

處理思路為源頭治理(主要針對(duì)養(yǎng)豬廢水)、河道原位治理和截污旁路治理(針對(duì)農(nóng)田面源、魚(yú)塘排水和生活污水)，且所有工業(yè)廢水要求達(dá)標(biāo)排放。

(1)源頭治理。據(jù)調(diào)查，流域內(nèi)各養(yǎng)豬場(chǎng)管理水平低下，未配備相應(yīng)的污染防治措施，養(yǎng)豬場(chǎng)均采用水沖糞技術(shù)，豬的排泄物及豬場(chǎng)工作人員生活污水均未經(jīng)處理而直接排放到河道內(nèi)，對(duì)區(qū)域環(huán)境特別是地表水環(huán)境惡化起到主要作用。由于流域內(nèi)養(yǎng)豬場(chǎng)規(guī)模小、數(shù)量大、分布零散、且多為村民自發(fā)建設(shè)，監(jiān)控難度大，采用污水處理技術(shù)對(duì)養(yǎng)殖廢水進(jìn)行集中收集處理難度大，成本高。因此，對(duì)流域內(nèi)的畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)，需關(guān)停或拆除。

(2)河道原位治理。河道原位治理包括三種思路：①在河道內(nèi)投加優(yōu)勢(shì)微生物和激活本土的微生物來(lái)降解污染物。該方案受河水流動(dòng)性影響，需重復(fù)投加。②采用原位工藝處理河道污水，相當(dāng)于在河道內(nèi)建設(shè)污水處理廠。該方案需注意兩個(gè)問(wèn)題：一是影響防洪排澇；二是河道是開(kāi)放的環(huán)境，處理效果難以保證。③河道生態(tài)治理，即通過(guò)建立和恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)，從而恢復(fù)河流的自凈能力。該方案造價(jià)低、后期維護(hù)簡(jiǎn)單，適合微污染水體的深度凈化。

(3)截污旁路治理。在支流邊征地建污水處理設(shè)施，將污染的河水?dāng)r截納入污水處理設(shè)施進(jìn)行處理，處理后的污水達(dá)標(biāo)排放回河道內(nèi)，再流入主河道。

3.2 水生態(tài)修復(fù)

豬舍拆遷、底泥清淤和引水換水后，各水系水質(zhì)會(huì)得到極大好轉(zhuǎn)，但還有污染源進(jìn)入，需采用生態(tài)方法對(duì)河道水質(zhì)進(jìn)行凈化，同時(shí)輔助微生物措施使生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定。

以“生態(tài)”“仿自然”為理念，采用沉水植物、挺水植物以及微生物等措施，修復(fù)河流的生態(tài)系統(tǒng)，最終形成具有自凈功能的河流；根據(jù)河道現(xiàn)狀情況新建或改造泵站，在水位較低時(shí)采用補(bǔ)水泵站補(bǔ)水，保持河道生態(tài)水量及提供農(nóng)業(yè)灌溉用水；以駁岸植被恢復(fù)為主，同時(shí)結(jié)合當(dāng)?shù)匚幕丶案骱拥垃F(xiàn)狀，建設(shè)濱水節(jié)點(diǎn)、濱水景觀，打造可供居民、游人停留休憩的臨水生態(tài)景觀帶；加強(qiáng)日常維護(hù)，管理河流水系，規(guī)范流域范圍內(nèi)的排水達(dá)標(biāo)排放，防止隨意向河道內(nèi)傾倒垃圾，保持河道生態(tài)健康。治理思路如圖1所示。

圖1 治理思路

4 結(jié) 論

城市河道污染源主要包括外源污染、內(nèi)源污染、客源污染，其中外源污染是河道污染的主要來(lái)源，是生態(tài)治理的前提和外部關(guān)鍵；內(nèi)源污染是河道污染的內(nèi)生源頭和長(zhǎng)期負(fù)面因素，是生態(tài)治理的內(nèi)部關(guān)鍵；客源污染是河道污染的外圍因素，需要通過(guò)統(tǒng)一機(jī)制協(xié)調(diào)處理，是生態(tài)治理的決定因素。這些污染源會(huì)造成5個(gè)方面的影響，包括水體污染、影響農(nóng)作物生長(zhǎng)、礦物及金屬污染、藥物殘留、微生物病菌污染。可采取削減外源污染、生態(tài)補(bǔ)水、污水分片收集等措施進(jìn)行水環(huán)境治理，對(duì)水生態(tài)環(huán)境進(jìn)行構(gòu)建，恢復(fù)河道水體的自凈能力；同時(shí)可采取綠化河岸、景觀重點(diǎn)打造等措施，以“生態(tài)”“仿自然”為理念，修復(fù)河道生態(tài)系統(tǒng)，美化環(huán)境，提升城市整體形象。