劉大亮，焦奕程，蔣瀟

摘要：經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，我國(guó)十分重視河道治理問(wèn)題，目前多數(shù)河道工程能夠滿足景觀觀賞和基礎(chǔ)使用需求，但是仍缺乏生態(tài)效益。一個(gè)良好的生態(tài)系統(tǒng)能夠保持水體自凈能力，可以有效降低養(yǎng)護(hù)管理成本。文章以濟(jì)南市楊家河為例，從河道污染源頭、凈化策略和工程措施三個(gè)方面進(jìn)行分析，結(jié)合現(xiàn)狀加以配合利用，以期保護(hù)河道環(huán)境，構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的人居環(huán)境。

關(guān)鍵詞：河道治理;水質(zhì)凈化;生態(tài)修復(fù);濟(jì)南市楊家河

中圖分類號(hào)：TV85 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-9436（2021）24-0-03

0 引言

近年來(lái)，國(guó)家高度重視環(huán)境問(wèn)題，提出了“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念，而河流作為城市景觀的重要組成部分，肩負(fù)著景觀、生態(tài)、文化三大功能，對(duì)周邊的環(huán)境凈化、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、蓄洪排水都起著不可或缺的作用。河道治理工程此起彼伏，治理手段也多種多樣，但在治理的過(guò)程中都應(yīng)當(dāng)充分考慮生態(tài)環(huán)境的營(yíng)造。水體污染的源頭和類型也各不相同，都具有不同的特點(diǎn)，在實(shí)際情況中，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行合理分析之后再提出相應(yīng)的解決措施。文章從具體河道的研究出發(fā)，以濟(jì)南市楊家河河道為例，分析其水體受污染原因，通過(guò)工程技術(shù)手段恢復(fù)水體自凈功能并提升環(huán)境容量，提出相應(yīng)的解決措施，營(yíng)造一個(gè)良好的水生態(tài)環(huán)境，為其他相似的工程提供借鑒。

1 工程概況

楊家河位于山東省濟(jì)南市歷城區(qū)，河流發(fā)源于彩石街道辦事處西彩石村南，流經(jīng)歷城區(qū)和高新區(qū)，于臨港街道辦事處鴨旺口村東入小清河，河道全長(zhǎng)21.7千米，流域面積74平方千米。南高北低，河谷呈淺U字形，現(xiàn)河床寬5.1～12米，河床底高程33.2～53.9米不等，河道坡降較大，水體流速快，水體停留時(shí)間短，較難凈化。上游段為自然沖溝，兩岸無(wú)堤防，坡度較陡，下游段地勢(shì)低洼，坡度較緩，現(xiàn)河型萎縮，河口寬10～30米[1]。

調(diào)查河道現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)，河道的主要污染來(lái)源為周邊城中村及企業(yè)單位的散排偷排污水，周邊區(qū)域并未設(shè)置污水干管，導(dǎo)致污水無(wú)法排入城市的排水管網(wǎng)。村莊的農(nóng)田含有各種氮磷鉀和重金屬等農(nóng)藥殘留，在雨季會(huì)和城市下墊面累積的各種污染物一起沖刷進(jìn)入河道，造成河道的面源污染[2]。當(dāng)前水體本身清潔度及透明度較低，含有各類垃圾、淤泥、腐爛的水生動(dòng)植物遺體等，經(jīng)過(guò)自然分解形成黑臭底泥，導(dǎo)致水體發(fā)黑發(fā)臭。河道周邊有三處排水口，出水水質(zhì)要求為一級(jí)A類，而排水口附近水體的全氮全磷含量分別為26.6mg/L、2.67mg/L，均高于一級(jí)A類水的標(biāo)準(zhǔn)，存在嚴(yán)重污染和不達(dá)標(biāo)排放的現(xiàn)象。

2 技術(shù)路線

水體質(zhì)量是河道凈化的重點(diǎn)難點(diǎn)，需要根據(jù)當(dāng)前存在的問(wèn)題有針對(duì)性地提出解決策略。水體污染的治理手段主要分為三種，分別是物理方法、化學(xué)方法和生物—生態(tài)方法[3]。

物理方法是通過(guò)人工進(jìn)行水體除藻、清理水底淤泥等，或者通過(guò)顆粒物的重力沉降、河道內(nèi)基質(zhì)或植物根部過(guò)濾去除。向水體中增加曝氣的方法由于見效快、投資少、無(wú)二次污染的特點(diǎn)而被廣泛使用。原理是人工向水體中充入氧氣，進(jìn)一步提高水體的溶解氧水平，加速水體中的污染物分解凈化。除此之外，設(shè)置高差、跌水、水壩等也可以提升水中的溶解氧水平，進(jìn)一步減少水底淤泥污染物。

化學(xué)方法則是通過(guò)向水體中投放電解鹽類物質(zhì)促進(jìn)水體中的污染物沉淀，與不同溶解物相結(jié)合生成不溶物，不穩(wěn)定的化合物會(huì)在氧化還原的條件下分解[4]，但這種方法并不能從源頭消除污染，只能暫時(shí)改善水體質(zhì)量，治標(biāo)不治本。

生物—生態(tài)方法是通過(guò)投放菌株以增強(qiáng)水體中微生物的活性，利用微生物去除膠體顆粒物和溶解性有機(jī)物，促進(jìn)對(duì)污染物的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化。這種方法雖然能提升水體質(zhì)量，但是不具有可持續(xù)性。較為常見的措施是選用生態(tài)護(hù)坡的形式，同時(shí)在河道中設(shè)置生態(tài)浮床、穩(wěn)定塘、生態(tài)滲流等，這些措施更加穩(wěn)定有效。

3 水生態(tài)修復(fù)策略

河道作為一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)，具有豐富的層級(jí)結(jié)構(gòu)，不同部分對(duì)污染物的凈化具有不同的效力和作用，其組成主要為基質(zhì)、水環(huán)境系統(tǒng)以及生物系統(tǒng)，其中最重要的部分是基質(zhì)、植物和微生物，這三方面對(duì)污水的處理具有重要作用。針對(duì)楊家河污染現(xiàn)狀，可從這三個(gè)方面提出策略。

3.1 基質(zhì)

基質(zhì)是河道占地面積最大的部分，主要由各種透水性材質(zhì)按照不同的鋪設(shè)厚度組成，較常使用的傳統(tǒng)基質(zhì)材料有土壤、沙石、礫石等。隨著人們的不斷研究探索，一些新型的基質(zhì)材料也逐漸被廣泛應(yīng)用到實(shí)踐中，如陶瓷、電弧爐鋼渣、礦渣、貝克砂等[5]?；|(zhì)在凈化水體時(shí)會(huì)產(chǎn)生物理和化學(xué)反應(yīng)，水體中的污染物能夠與基質(zhì)中的無(wú)機(jī)或有機(jī)膠體相結(jié)合，產(chǎn)生絡(luò)合、沉淀反應(yīng)，依附于基質(zhì)生長(zhǎng)的植物能夠?qū)ξ廴疚锲鸬焦潭?、轉(zhuǎn)化等作用。

每種基質(zhì)都擁有自己獨(dú)特的理化性質(zhì)，所以在處理污染物時(shí)也會(huì)有不同的選擇類型。例如，礫石、礦渣等顆粒直徑較大的基質(zhì)材料具有較強(qiáng)的滲透性，而土壤、細(xì)沙等的滲透性相對(duì)較弱。不同的污水中含有的污染物種類也不相同，以這樣具有針對(duì)性的材料為基質(zhì)，不僅能減少資金的投入，還能保證凈化效果和較長(zhǎng)的使用年限。

3.2 植物

河道的植物配置要根據(jù)實(shí)際的河道狀況來(lái)選擇，針對(duì)不同坡位的河道并結(jié)合喬灌草的原則搭配。楊家河河道水流速度較快，可在一定程度上沖刷駁岸及水底，因此要選擇具有較強(qiáng)耐沖刷性和凈化能力的植物。

植物在河道中占有較大比重，不僅具有美學(xué)特征，還能為生態(tài)系統(tǒng)提供重要保障。在降解處理污染物的時(shí)候需要大量的氧氣，而氧氣的來(lái)源除了大氣復(fù)氧以外，主要依靠植物的輸氧作用。當(dāng)植物的根系在向基質(zhì)傳送氧氣時(shí)，植物根毛附近會(huì)具有較高的氧氣濃度，形成一個(gè)好氧區(qū)域，隨著距離的增加，氧氣濃度逐漸降低，在植物根系附近形成好氧—缺氧—厭氧的單元體，這種小單元體為硝化反硝化細(xì)菌提供了良好的溫床，有利于進(jìn)行硝化—反硝化反應(yīng)[6]，進(jìn)一步降解濕地的污染物。

植物通常具有錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)狀根系，根系之間形成了許多微小的通道，促進(jìn)了空氣和水體在河道內(nèi)部的傳遞，提升了水體的傳輸能力，避免了基質(zhì)板結(jié)、淤積，還能促進(jìn)植物吸收小分子可溶性氮磷化合物。分析河道中含有的各種活性酶發(fā)現(xiàn)，微生物的含量和活性在不同季節(jié)或者基質(zhì)的不同位置存在顯著差異，通常是冬春季節(jié)較低，河道上層部位則高于河道中層和下層部位基質(zhì)。

由于植物與浮游藻類具有相似的生長(zhǎng)習(xí)性，河道植物會(huì)和浮游藻類發(fā)生種間競(jìng)爭(zhēng)，可以有意栽培根系發(fā)達(dá)、凈化能力強(qiáng)、抗逆性強(qiáng)的植物，搶奪河道內(nèi)的生存資源和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而抑制浮游藻類的繁殖。

3.3 微生物

微生物廣泛存在于河道環(huán)境中，河道中的污染物大多由微生物去除。河道中的微生物主要為細(xì)菌或真菌，而植物群落復(fù)雜的環(huán)境就是微生物生長(zhǎng)繁衍的溫床，微生物通過(guò)污染物吸取對(duì)自身生長(zhǎng)發(fā)育有用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，與此同時(shí)完成對(duì)污染物的降解。不同種類的微生物處理的污染物質(zhì)也有所不同，如好氧微生物會(huì)將有機(jī)物作為碳源，將其降解為二氧化碳和水;而厭氧生物則會(huì)將有機(jī)物進(jìn)行發(fā)酵處理，分解為甲烷和水。

4 修復(fù)性措施

4.1 水生態(tài)鏈技術(shù)

河道作為一個(gè)大的整體，含有眾多動(dòng)植物和微生物，不同區(qū)域和環(huán)境條件下可以形成多個(gè)小型生態(tài)系統(tǒng)，而動(dòng)植物在保護(hù)生物多樣性和維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定方面具有重要的作用。通過(guò)動(dòng)植物種類的投放引導(dǎo)，從而完善和調(diào)整原有動(dòng)植物結(jié)構(gòu)，增加物種多樣性，促進(jìn)生態(tài)鏈穩(wěn)定，形成一個(gè)個(gè)穩(wěn)定的小型生態(tài)群落，引導(dǎo)區(qū)域進(jìn)入良性循環(huán)，達(dá)到凈化環(huán)境的目的?？梢灾匦乱?guī)劃水體中的動(dòng)物群落，在水體中建立微生物—藻類—浮游生物—魚類的食物鏈[7]，通過(guò)不同物種間的捕食及攝取，有效防止植物的過(guò)度繁衍形成的水華現(xiàn)象，提升水體的自我凈化能力，能夠使水體長(zhǎng)期保持清澈，同時(shí)具有一定的抗干擾能力。

4.2 生態(tài)攔截技術(shù)

通過(guò)生物或者工程手段過(guò)濾、凈化和攔截外界流入濕地內(nèi)的水體，主要是防止外來(lái)水體中含有的氮、磷、鉀等元素的進(jìn)入，保護(hù)原有水環(huán)境結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定。其中使用的工程措施包括建立生態(tài)溝渠、設(shè)置植草溝和植草過(guò)濾帶、構(gòu)建生態(tài)沉降池等方法，搭配抗污染性較強(qiáng)和吸收污染能力較強(qiáng)的植物，結(jié)合自然做工攔截、凈化污染物，達(dá)到保護(hù)水環(huán)境的目的。

4.3 人工生態(tài)浮島技術(shù)

人工生態(tài)浮島又被稱為植物浮床、生態(tài)浮床等，其原理是在水體表面設(shè)置漂浮物，將其作為浮床，并在漂浮物上種植植物，通過(guò)植物在水體中的根系和根際微生物的吸收、吸附等作用，對(duì)流經(jīng)的水體進(jìn)行凈化，還原水中的氮、磷、有機(jī)物等，最終通過(guò)植物收割、移除水體中的污染物。浮床一般選擇環(huán)保型PE材料，具有穩(wěn)定性、耐久性、漂浮性等特點(diǎn)[8]。浮島上的植物，除了可以向水體中輸送氧氣外，還可以為各種微生物和動(dòng)植物種群營(yíng)造生存環(huán)境，提供其生長(zhǎng)、附著、繁衍的場(chǎng)所，有利于生物多樣性的穩(wěn)定。

4.4 生物膜技術(shù)

生物膜凈化原理是利用附著在濾料表面的微生物所形成的生物膜，接觸流經(jīng)表面的水體，通過(guò)好氧和厭氧微生物攝取、吸收水體中的有機(jī)物等物質(zhì)，進(jìn)而達(dá)到凈化水體的目的[9]。

對(duì)河道進(jìn)行人工或行船潑灑復(fù)合液體微生物菌劑以調(diào)控水質(zhì)，用微生物對(duì)水質(zhì)進(jìn)行干預(yù)，能夠有效降低水體中氮磷鉀的含量，進(jìn)一步抑制水體中的藍(lán)綠藻，提高水體安全。除此之外，還能有效提高水體中的溶解氧含量和微量元素，促進(jìn)水生動(dòng)植物生長(zhǎng)，達(dá)到藻相平衡。潑灑完畢之后，微生物也能夠長(zhǎng)期與河道共存，既能改良水質(zhì)又能防控疾病，同時(shí)提升河道生態(tài)系統(tǒng)的抗污染能力，凈化水體，提升水體透明度。

4.5 河道底質(zhì)改良

楊家河河道為人工新開挖的河道，其河底的土壤為粉質(zhì)黏土，顆粒較小，土質(zhì)細(xì)密，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量低，可投放底質(zhì)改良劑對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。底質(zhì)改良劑是一種載體化的微生物，應(yīng)用廣泛且易于操作，成本低廉，無(wú)污染，只需要潑灑即可起到作用，潑灑后能夠快速與底泥結(jié)合，不被水流沖走，同時(shí)形成覆蓋層，抑制淤泥中污染物的釋放，凈化水質(zhì)，降低氮磷鉀含量，有利于沉水植物的生長(zhǎng)。

5 治理效果

通過(guò)一系列工程措施治理?xiàng)罴液又?，河道狀況明顯改善，水體透明度顯著提升，水下植被森林初具規(guī)模，水中動(dòng)植物生長(zhǎng)狀況良好，溶解氧濃度提升，河底淤泥及懸濁物凈化完成，已具備自我凈化能力。河道兩岸的植被景觀層次也得到了提升，增強(qiáng)了景觀效果。對(duì)改進(jìn)后的河道進(jìn)行勘察發(fā)現(xiàn)，附近已有水鳥棲息，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的繁衍，生態(tài)系統(tǒng)將對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的改善發(fā)揮更大的作用。這種具有完整生態(tài)系統(tǒng)的凈化體系，具有比單純的藥劑措施更加穩(wěn)定可持續(xù)的效果，為楊家河周邊景觀群的形成奠定了基礎(chǔ)，對(duì)未來(lái)開發(fā)旅游業(yè)具有積極意義。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)調(diào)研濟(jì)南市楊家河河道現(xiàn)狀，提出了微生物修復(fù)、構(gòu)建生態(tài)鏈等方法，同時(shí)根據(jù)河底現(xiàn)狀提出底質(zhì)改良措施，凈化水體內(nèi)源污染。楊家河水體情況通過(guò)科學(xué)的治理已經(jīng)有了明顯好轉(zhuǎn)。治理前期，要對(duì)河道進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查分析，弄清河道污染源、周邊環(huán)境的影響等。根據(jù)河道的實(shí)際功能，制定一河一策的實(shí)施方案，結(jié)合水利、水務(wù)部門要求，種植合適的植物，利用水生植物吸收、凈化水體中的污染物和富營(yíng)養(yǎng)元素。

實(shí)踐證明，選用合理的工程措施搭配水生植物凈化，能夠有效改善水質(zhì)狀況，保證水生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。生態(tài)修復(fù)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工程，應(yīng)當(dāng)統(tǒng)籌規(guī)劃，充分考慮實(shí)際情況，搭配技術(shù)輔助，維持河流的良性循環(huán)和健康發(fā)展，進(jìn)而將河道建設(shè)為功能多樣且能可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)美景觀。

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作者簡(jiǎn)介：劉大亮（1980—），男，山東威海人，碩士，副教授，研究方向：風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)。

焦奕程（1997—），男，山東濟(jì)南人，碩士在讀，研究方向：風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)與理論。

蔣瀟（1997—），女，山東濟(jì)南人，碩士在讀，研究方向：風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)與理論。