劉玉燦，田 一，蘇慶亮，趙 林，王青云，張 亮，張 坤

(1. 煙臺(tái)大學(xué)土木工程學(xué)院，山東煙臺(tái) 264005；2. 煙臺(tái)大學(xué)外國語學(xué)院，山東煙臺(tái) 264005)

水是生命之源，是地球上所有生物賴以生存和發(fā)展不可缺少的物質(zhì)。其中，地表水是河流、湖泊、水庫、沼澤、冰川等水體的總稱，是人類生活、生產(chǎn)的主要水源，其水質(zhì)直接影響人們的生活、工業(yè)的發(fā)展和人類社會(huì)的進(jìn)步[1]。

近年來，隨著我國城市化、工業(yè)化進(jìn)程的加快和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高，城市生活污水和工業(yè)廢水的排放量逐年增加，造成全國大部分城市河段均不同程度地受到了污染[2]。人類對(duì)水資源毫無節(jié)制的開發(fā)和利用，導(dǎo)致地表水體及水環(huán)境出現(xiàn)了越來越多的問題(如水資源匱乏、水體污染等)。因此，正確認(rèn)識(shí)我國地表水污染現(xiàn)狀并采取及時(shí)有效的防治措施，對(duì)于提高人民生活水平、發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)和保護(hù)生態(tài)環(huán)境均具有重要意義。針對(duì)目前我國地表水體污染現(xiàn)狀，有必要對(duì)其進(jìn)行源頭控制，并采取合適的技術(shù)方法對(duì)其進(jìn)行處理與修復(fù)。例如，可采用人工增氧、調(diào)水稀釋等物理修復(fù)法，化學(xué)除藻、營養(yǎng)鹽固定等化學(xué)修復(fù)法，土地處理、人工補(bǔ)植等生物/生態(tài)修復(fù)法。此外，為更好地開展地表水污染防治工作，還應(yīng)輔以行政、經(jīng)濟(jì)、法律和宣傳等相關(guān)手段?；诖?，本文全面分析了我國地表水污染的現(xiàn)狀及存在的主要問題，并提出了詳細(xì)的應(yīng)對(duì)措施和防治策略。

1 我國地表水污染現(xiàn)狀及警示

1.1 我國地表水整體概況

由于我國城市的擴(kuò)建和工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，地表水環(huán)境污染程度不斷加重，水源水質(zhì)受到了很大沖擊與影響，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展受到了水資源“量”和“質(zhì)”的雙重制約，隨著政府和公眾環(huán)保意識(shí)的提高，水環(huán)境狀況稍有改善，但污染程度仍不容樂觀。據(jù)中國生態(tài)環(huán)境部公布的《全國地表水環(huán)境質(zhì)量狀況》可知：2019年1月—9月，我國1 940個(gè)國家地表水評(píng)價(jià)斷面中(實(shí)測1 930個(gè))，水質(zhì)優(yōu)良(Ⅰ～Ⅲ類)斷面的比例為75.0%(圖1)，同比上升2.6個(gè)百分點(diǎn)；劣V類斷面的比例為3.4%，同比下降1.9個(gè)百分點(diǎn)[3]，主要污染指標(biāo)為化學(xué)需氧量(CODCr)、總磷(TP)以及高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)。本文介紹我國主要類型地表水體的污染情況。

圖1 2019年1月—9月我國地表水水質(zhì)類別比例Fig.1 Proportion of National Surface Water Quality Categories during January to September in 2019

(1)河流

根據(jù)《2019中國生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》可知，2019年1月—9月，我國長江、黃河、西北、西南、浙江、福建等7個(gè)主要流域III類水質(zhì)及以上截面比為78.6%，劣V類為3.3%，分別同比上升2.9個(gè)百分點(diǎn)和下降2.0個(gè)百分點(diǎn)[3]，表明我國河流水質(zhì)狀況(表1)較上一年度有所改善。

表1 2019年我國七大流域和浙閩片河流、西北諸河、西南諸河水質(zhì)狀況Tab.1 Water Quality of Seven Main Basins and Rivers in Zhejiang, Fujian, Northwestern and Southwestern Areas Rivers in 2019

(2)湖泊

伴隨流域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，過量氮(N)、磷(P)等污染物持續(xù)入湖，因湖水為相對(duì)靜止的水體，其發(fā)生的富營養(yǎng)化程度較河流更加容易，導(dǎo)致我國湖泊水污染及富營養(yǎng)化較為嚴(yán)重(表2)。

表2 2019年我國重要湖泊(水庫)水質(zhì)[4]Tab.2 Water Quality of Important Lakes (Reservoirs) in 2019[4]

根據(jù)《2019中國生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》可知，2019年1月—9月，在我國監(jiān)測的110個(gè)主要湖(庫)中，水質(zhì)達(dá)到Ⅲ類及以上的湖庫占比為68.2%，劣V類的湖庫占比為7.3%，分別同比下降了0.3個(gè)百分點(diǎn)和0.8個(gè)百分點(diǎn)[3]。在監(jiān)測富營養(yǎng)化狀態(tài)的107個(gè)主要湖(庫)中，7個(gè)湖(庫)屬于中度富營養(yǎng)化，21個(gè)湖(庫)為輕微富營養(yǎng)化，分別占比為6.5%和19.6%[3]。

1.2 我國地表水存在的問題及警示

目前，雖然我國城市生活污水和工業(yè)廢水的處理率已相對(duì)較高，但以農(nóng)村生活污水形成的分散式點(diǎn)源污染和降雨或灌溉形成的農(nóng)田地表徑流為主的面源污染仍較為嚴(yán)重，且尚無經(jīng)濟(jì)、有效的方法技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理和控制。由生態(tài)環(huán)境部公布的調(diào)查結(jié)果可知，我國2019年的水環(huán)境質(zhì)量與2018年相比，存在一定程度的改善，但不平衡、不協(xié)調(diào)的水污染防治工作問題仍十分突出；在一些地區(qū)，水環(huán)境污染問題依然嚴(yán)峻，今后水環(huán)境治理工作仍然十分艱巨。

2 我國地表水污染的主要特征

近年來，我國工業(yè)廢水排放量呈略微下降的趨勢，但生活污水排放量占比呈逐年緩慢上升的趨勢，CODCr及氨氮基本穩(wěn)定或稍有下降。當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)增長與發(fā)展方式仍較為粗放，工業(yè)源與農(nóng)業(yè)源污染尚未得到有效控制，城鎮(zhèn)污水收集和處理設(shè)施短板明顯，以國控?cái)嗝媪覸類水體、城市黑臭水體、水源污染等為代表的突出水環(huán)境問題整治依然面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[5]。

2.1 城市黑臭水體治理面臨巨大挑戰(zhàn)

我國環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)起步較晚，但又因城鎮(zhèn)人口密度較高，城市水系單位面積排污量是歐美城市的3～4倍，污染治理難度較大，河流黑臭問題較為突出。截至2019年5月，“水十條”實(shí)施后共有77個(gè)城市消除黑臭水體的比例小于80%，50個(gè)城市的消除比低于50%，還有19個(gè)城市的消除比甚至為0[6]。城市黑臭水體治理工作與城市規(guī)劃、基礎(chǔ)設(shè)施、監(jiān)督管理等因素存在密切關(guān)系，因此，我國地表水污染治理工作仍面臨巨大挑戰(zhàn)[7]。

2.2 農(nóng)村水污染狀況迅速惡化

農(nóng)村水污染問題是環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中長期存在的難題，且呈現(xiàn)惡化趨勢，主要表現(xiàn)為影響范圍廣、程度深、污染事件頻發(fā)等特點(diǎn)[8]。農(nóng)業(yè)區(qū)過度使用農(nóng)藥、農(nóng)膜、化肥等，導(dǎo)致水體中重金屬、有機(jī)物、營養(yǎng)鹽的含量持續(xù)升高。此外，城市化進(jìn)程的加快，導(dǎo)致許多未經(jīng)處理的城鎮(zhèn)生活污水和工業(yè)廢水直接排至農(nóng)村地區(qū)水環(huán)境中，造成農(nóng)村地區(qū)許多地表水體的水質(zhì)污染嚴(yán)重，水生態(tài)亦受到了較為嚴(yán)重的破壞。在對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)資料分析調(diào)查的基礎(chǔ)之上，本文對(duì)農(nóng)村水污染的原因進(jìn)行了如下綜述。

(1)生活污水和廢棄物的污染

以表面活性劑為主要成分的洗滌用品在日常生活中快速普及，且其使用量逐年增加,農(nóng)業(yè)廢棄物也在急劇增加。因缺少相應(yīng)的處理設(shè)施和污水收集排放管道，生活污水就地排放，生活垃圾隨處亂丟，農(nóng)田徑流雨水直接進(jìn)入地表、地下水體，這均加劇了地表水環(huán)境的污染程度和廣度。

(2)集約化養(yǎng)殖場的污染

在相關(guān)政策的推動(dòng)下，畜禽養(yǎng)殖業(yè)正由分散型向規(guī)?；?、集約化方向發(fā)展，在帶來巨大社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也產(chǎn)生了大量的畜禽糞便廢棄物[9]。畜禽養(yǎng)殖排放的廢棄物是我國農(nóng)村水環(huán)境中N、P等營養(yǎng)鹽及CODCr等污染物的主要來源之一。此外，畜禽糞便中還含有大量的致病菌，其經(jīng)雨水淋溶后可進(jìn)入地表水體，通過下滲作用進(jìn)入地下水體，從而造成天然水環(huán)境和飲用水源污染，進(jìn)而對(duì)人們的健康產(chǎn)生直接和間接的危害[10]。

(3)農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的污染

目前，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)仍屬粗獷型發(fā)展方式，高投入、高消耗、高污染的發(fā)展模式造成污染物的排放量仍隨產(chǎn)品數(shù)量的增加而增加[11]。此外，因城市對(duì)企業(yè)排放污染物的要求和標(biāo)準(zhǔn)較為嚴(yán)格，許多污染排放不達(dá)標(biāo)的企業(yè)不斷向城市郊區(qū)和農(nóng)村轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致農(nóng)村和小城鎮(zhèn)的水環(huán)境污染狀況明顯比城市嚴(yán)重。

(4)農(nóng)業(yè)化肥及農(nóng)藥使用不合理的污染

根據(jù)《2019中國生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》，全國三大糧食作物的化肥利用率為39.2%，農(nóng)藥利用率為39.8%[3]?；适┯迷跁r(shí)間、數(shù)量和方法方面的不合理，以及農(nóng)藥施用不當(dāng)，導(dǎo)致我國化肥和農(nóng)藥使用量大，但利用率較低。化肥中大量未被利用的N、P等營養(yǎng)元素通過地表徑流、地下淋溶等方式進(jìn)入地表和地下水體中，導(dǎo)致天然水體水質(zhì)惡化、水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象嚴(yán)重，同時(shí)未被利用的農(nóng)藥和農(nóng)藥降解產(chǎn)物通過降水、滲濾和徑流進(jìn)入水體，對(duì)水生態(tài)環(huán)境造成很大的危害[8]。

(5)水環(huán)境污染防治力度不足

“邊處理邊污染”和地方政府監(jiān)管不到位等問題在我國農(nóng)村水環(huán)境防治工作中依然普遍存在[12]。與城市相比，農(nóng)村生活污水處理有其特殊之處，主要表現(xiàn)：農(nóng)村居民住宅分散，無完善的排水管網(wǎng)系統(tǒng)，無法將農(nóng)村生活污水收集輸送到指定地點(diǎn)進(jìn)行集中處理；農(nóng)村經(jīng)濟(jì)薄弱，技術(shù)管理相對(duì)缺乏，無法采用運(yùn)行費(fèi)用高或管理要求復(fù)雜的工藝與設(shè)備，很難將污水處理達(dá)標(biāo)后再排放[13]。此外，農(nóng)村地區(qū)居民防治水污染的意識(shí)相對(duì)薄弱，很多地區(qū)的農(nóng)村生活污水直接排入村落溝渠中，然后匯流入河流、湖泊、水庫，造成當(dāng)?shù)厮h(huán)境污染。

(6)面源污染異軍突起

目前，我國點(diǎn)源污染雖在一定程度上得到了控制，但農(nóng)業(yè)面源污染對(duì)水環(huán)境的影響卻無根本改善，且因其具有分散性、隨機(jī)性、隱蔽性和難測性等諸多特點(diǎn)，給我國地表水環(huán)境污染防治工作帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和諸多困難[14]。

2.3 飲用水污染問題嚴(yán)重

截至2016年，我國仍有1/3的水源水質(zhì)低于地表水Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，只有7個(gè)省份未發(fā)生飲用水水質(zhì)超標(biāo)事件；在1 333處飲用水水源地中，有16處存在全年連續(xù)超標(biāo)問題[15]。有毒、有害污水和廢水的直接排放，造成我國很多地區(qū)飲用水水源受到不同程度的污染，且因許多地區(qū)農(nóng)村飲用水凈化、消毒工藝不合理或設(shè)施不完備，以及自來水輸送管網(wǎng)老化嚴(yán)重等問題，居民生活飲用水水質(zhì)受到了嚴(yán)重影響。因此，在現(xiàn)有凈水工藝條件下，為保證向用戶供給滿足要求的水質(zhì)，優(yōu)質(zhì)的水源是重要前提。因此，水源保護(hù)具有極其重要的意義，其也直接關(guān)系到我國農(nóng)村地區(qū)的生存和發(fā)展。

3 地表水污染防治策略

3.1 源頭控制

(1)減少污染物排放

2018年7月2日，國家發(fā)改委對(duì)污水處理收費(fèi)政策進(jìn)行了修訂與完善，目的是促使企業(yè)積極削減排污量，力求全面消除黑臭水體問題，實(shí)現(xiàn)地表水污染的源頭控制。

(2)污水截排

對(duì)現(xiàn)有排水管網(wǎng)進(jìn)行升級(jí)改造，在經(jīng)濟(jì)允許的前提下，將舊的合流制排水管網(wǎng)系統(tǒng)改造為截流式合流制排水管網(wǎng)系統(tǒng)或分流制排水管網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)污廢水的截流，完善收集，并將其輸送至污水處理廠或處理站，待處理達(dá)標(biāo)后再進(jìn)行排放，以減少排入水體中的污染物總量，降低水體的自凈負(fù)荷。

(3)提高污水處理水平

提高污水處理率和污染物處理效率，必要時(shí)采用深度處理工藝(如膜處理技術(shù)、臭氧-活性炭聯(lián)用技術(shù)、高級(jí)氧化技術(shù)等)，保證污水廠出水水質(zhì)滿足相關(guān)要求，防止在污水廠排放口附近形成長期存在的點(diǎn)污染源，保護(hù)地表水環(huán)境和水生態(tài)。

(4)垃圾管理

推廣干濕垃圾分類制度，完善垃圾滲濾液處理工藝，即采用適宜的預(yù)處理工藝提高垃圾滲濾液的可生化性，或強(qiáng)化生物主體處理工藝(如反硝化系統(tǒng)結(jié)合MBR反應(yīng)器)，并輔以膜處理(如UF+RO)、高級(jí)氧化等深度處理工藝，實(shí)現(xiàn)垃圾滲濾液的妥善處理，防止因垃圾堆積和存放發(fā)生水體污染事件。

(5)加強(qiáng)農(nóng)村水環(huán)境污染控制

采用與農(nóng)村實(shí)際情況相適的水污染防治措施，如規(guī)范畜禽養(yǎng)殖作業(yè)、合理施用化肥和農(nóng)藥、提高污染型企業(yè)的準(zhǔn)入門檻等[16]。貫徹落實(shí)國家號(hào)召，嚴(yán)格執(zhí)行國家和當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)的環(huán)保規(guī)章制度，對(duì)農(nóng)村水環(huán)境污染加強(qiáng)控制和管理，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村水污染的源頭控制。

3.2 物理修復(fù)法

若將常用的水體污染物理修復(fù)法用于地表水體污染防治，需根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)、水質(zhì)水量、環(huán)境氣候、經(jīng)濟(jì)技術(shù)等實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，或?qū)μ幚碓O(shè)施、構(gòu)筑物和處理工藝進(jìn)行改進(jìn)、改良，以期能夠強(qiáng)化地表水體的生態(tài)修復(fù)效果。本文對(duì)目前常用的地表水體污染物理修復(fù)方法總結(jié)如下。

3.2.1 人工增氧

揚(yáng)水曝氣是近年來人工增氧的典型代表技術(shù)。黃廷林等[17]將改進(jìn)后的揚(yáng)水曝氣器用于多個(gè)水庫水質(zhì)的改善工程中，均取得了較好的效果。例如，該技術(shù)被應(yīng)用于周村水庫藻類的治理工程中，經(jīng)治理，2015年周村水庫生物量較2014年降低了50%，同時(shí)水中藻類的多樣性顯著提高，有效改善了該水庫的生態(tài)狀況。該技術(shù)用于水體的原位凈化成效顯著，其在流動(dòng)性較小水體修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用空間廣闊。

3.2.2 調(diào)水稀釋

調(diào)水稀釋是將符合要求的水調(diào)入污染較嚴(yán)重的水源中，通過物理稀釋、生物降解等手段，實(shí)現(xiàn)改善目標(biāo)水源水質(zhì)的目的。該方法常作為地表水體應(yīng)急治污的方法措施。例如，2012年初，廣西龍江河突發(fā)環(huán)境問題，水庫上下游河段鎘含量超標(biāo)約80倍，為保證下游居民飲水安全，在排查并切斷污染源后，采取了河道投藥和調(diào)水稀釋等應(yīng)急處理措施，處理后的污染河段水質(zhì)得到了有效改善[18]。調(diào)水稀釋可在一定程度上改善水質(zhì)，但該方法也存在一些問題，比如調(diào)水會(huì)影響當(dāng)?shù)鼐用竦霓r(nóng)業(yè)生活，亦會(huì)影響調(diào)水區(qū)域的地下水補(bǔ)給來源，可能對(duì)當(dāng)?shù)氐叵滤h(huán)境造成一定的影響。

3.2.3 底泥疏浚

底泥疏浚技術(shù)在許多工程中均已有應(yīng)用實(shí)例，然而該技術(shù)經(jīng)常達(dá)不到預(yù)期的治理效果，其原因是該技術(shù)在實(shí)施時(shí)需要綜合考慮多種因素，包括水體污染情況、底泥泥量、泥質(zhì)及含水率等。根據(jù)南淝河污水泵站排污口附近的河流底泥污染空間分布數(shù)據(jù)，計(jì)算得出：若將河岸清淤20 cm深度，污染負(fù)荷非但未削減，反而有所上升；若清淤至40 cm，氨氮污染負(fù)荷將會(huì)削減51%，TP污染負(fù)荷將會(huì)削減26%[19]。目前，因缺少大量的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)，很難針對(duì)某一具體工程協(xié)調(diào)各種因素，故仍需對(duì)此技術(shù)進(jìn)行深入的研究佐證。

3.2.4 機(jī)械除藻

機(jī)械除藻技術(shù)主要包括機(jī)械撈藻、氣浮除藻、超聲波除藻及曝氣混合法等，該技術(shù)可有效緩解水體富營養(yǎng)化等問題。最新研究表明，機(jī)械聯(lián)合除藻工藝對(duì)水中藻類的去除具有顯著效果。其中，聚硅鋁鐵-凹凸棒石工藝對(duì)葉綠素a的去除率可高達(dá)99.43%，聚硅鐵鋅-陶瓷膜工藝對(duì)葉綠素a的去除率可高達(dá)99.38%。鑒于該技術(shù)良好的除藻效果，可將其應(yīng)用于富營養(yǎng)化湖庫的污染治理工程中[20]。

3.3 化學(xué)修復(fù)法

化學(xué)修復(fù)技術(shù)在河道污泥處理應(yīng)用方面已經(jīng)較為成熟，但在地表水污染治理中，因化學(xué)藥劑的投放劑量難以控制，還未得到普遍應(yīng)用。若化學(xué)藥劑投放量不當(dāng)，可能會(huì)造成水體的二次污染，故該技術(shù)一般只作為應(yīng)急措施使用[21]。本文介紹了目前常用的2種化學(xué)修復(fù)技術(shù)。

3.3.1 營養(yǎng)鹽固定技術(shù)

對(duì)于含有高N、P污染水體的治理工程，常采用營養(yǎng)鹽固定技術(shù)，即向水體中投加鋁鹽、鐵鹽等化學(xué)藥劑，使水體中的溶解態(tài)P轉(zhuǎn)移至底泥中，進(jìn)而將其從水中去除。

3.3.2 化學(xué)除藻技術(shù)

化學(xué)除藻通常是直接往水中投加除藻劑，或與混凝劑配合使用。但是，化學(xué)除藻的效果與除藻劑的投加量密切相關(guān)，過少則去除效果不佳，過多則易造成水體二次污染。此外，廣泛應(yīng)用于殺菌除藻的BAC，本身亦是消毒副產(chǎn)物(DBPs)的潛在前驅(qū)物。最新研究發(fā)現(xiàn)，若將苯扎氯銨與活性氯和紫外線照射聯(lián)合使用，可將新型DBPs的濃度控制在1 μg/L內(nèi)[22]。

3.4 生物/生態(tài)修復(fù)技術(shù)

位于北京市副中心的碧水下沉式再生水廠，將污水處理設(shè)施與地上生態(tài)環(huán)境進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，地面以上區(qū)域用于建設(shè)人工濕地，在豐富地表景觀、為居民和游客提供旅游場所的同時(shí)，兼具進(jìn)一步改善水質(zhì)的作用[23]。該項(xiàng)工程是生物/生態(tài)修復(fù)技術(shù)在地表水體污染治理領(lǐng)域的一次成功應(yīng)用，其集污水處理、城市景觀、休閑游憩等功能于一體，不僅可以保障良好穩(wěn)定的地表水體生態(tài)，還能有效減少土地(尤其是優(yōu)質(zhì)耕地)占用率，提高水資源利用率，緩解水資源危機(jī)。本文對(duì)目前常用的生物/生態(tài)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了如下綜述。

3.4.1 土地處理技術(shù)

土地處理技術(shù)是借助土壤-微生物-植物生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)廢水中的污染物進(jìn)行物理、化學(xué)和生物凈化，從而實(shí)現(xiàn)廢水資源化、無害化和穩(wěn)定化的方法。該技術(shù)包括慢速滲濾、快速滲濾、地表漫流、濕地處理和地下滲濾處理這5種系統(tǒng)類型。宿程遠(yuǎn)等[24]系統(tǒng)地研究了土地處理技術(shù)對(duì)CODCr、氨氮及總氮(TN)的去除情況。研究發(fā)現(xiàn)，高有機(jī)負(fù)荷條件下，對(duì)CODCr和氨氮的去除率分別達(dá)到了99.2%和99.1%，但對(duì)TN的去除率僅為29.9%。土地處理技術(shù)的運(yùn)營成本較低，且能夠?qū)崿F(xiàn)廢水中CODCr和氨氮的高效去除，故適用于處理畜禽養(yǎng)殖污水。但隨著環(huán)保政策的日趨嚴(yán)格，如何提升該技術(shù)TN的去除率或?qū)⒊蔀樨酱鉀Q的重要技術(shù)問題。

3.4.2 人工補(bǔ)植技術(shù)

近年來，人工補(bǔ)植技術(shù)被逐漸用于地表水體污染治理工程中，且取得了較為顯著的成效。該技術(shù)常與生態(tài)護(hù)岸技術(shù)相結(jié)合，通過試驗(yàn)選取適宜當(dāng)?shù)厣L的植物種類，并采用相適的灌溉方式，在修復(fù)河岸生態(tài)的同時(shí)，達(dá)到去除地表水中污染物的目的。寧夏回族自治區(qū)陽洼流域水利風(fēng)景區(qū)就是該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的典范案例。

3.4.3 生態(tài)堤岸建設(shè)技術(shù)

生態(tài)堤岸建設(shè)技術(shù)是利用傳統(tǒng)生態(tài)混凝土(TEC)所構(gòu)建的人工生態(tài)護(hù)坡，實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的低影響開發(fā)(LID)，但其對(duì)污染物的去除效率相對(duì)較低。目前，已有學(xué)者設(shè)計(jì)了一種新型的多集料生態(tài)混凝土(IMAEC)，其主要成分為火山巖、陶粒和活性炭，可明顯增強(qiáng)生態(tài)護(hù)坡的凈水能力[25]。隨著我國人們生態(tài)環(huán)境意識(shí)的提高，未來城市防洪工程對(duì)護(hù)岸建設(shè)的要求亦會(huì)越來越高，新型生態(tài)護(hù)岸的改進(jìn)必將成為護(hù)岸工程建設(shè)的研究熱點(diǎn)。

3.4.4 微生物強(qiáng)化技術(shù)

投菌法類似于污水處理工藝中的活性污泥法，其是通過人工培育馴化,得到可處理某一類污染物的菌群。該技術(shù)中使用的微生物菌劑可以是外源的，也可以是經(jīng)富集和培養(yǎng)后的原始水體微生物菌劑，或是通過加入“生物促進(jìn)劑”，來促進(jìn)河道中原有土著微生物的生長[26]。該項(xiàng)技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，不但可以有效削減水中污染物的濃度，且對(duì)環(huán)境的影響較低，不易發(fā)生二次污染。與其相關(guān)的生物反應(yīng)器技術(shù)，借助反應(yīng)器中所裝備的載體，無需在短周期內(nèi)更替微生物群落，可有效提高治理水污染的效率，或?qū)⒊蔀樯飶?qiáng)化技術(shù)的核心研究方向之一。

3.4.5 生物除藻技術(shù)

生物除藻包括水生動(dòng)物、植物和微生物除藻3項(xiàng)技術(shù)方法。其中，微生物除藻主要依靠溶藻細(xì)菌的作用，可實(shí)現(xiàn)直接接觸溶藻或間接溶藻。孫朋飛等[27]已成功申請(qǐng)了“一種微生物復(fù)合除藻劑的制備方法”的專利，原理是將溶藻細(xì)菌制備的菌劑和利用溶藻活性物質(zhì)制備的殺藻劑相結(jié)合。實(shí)踐證明，利用溶藻細(xì)菌制備低成本、低污染的生物殺藻劑是可行的。隨著該技術(shù)的不斷成熟，其或?qū)⒊蔀槲磥砩锍寮夹g(shù)發(fā)展的熱門方向。

3.4.6 生態(tài)塘處理技術(shù)

該技術(shù)是在塘中種植水生植物的同時(shí)，養(yǎng)殖水產(chǎn)、水禽形成人工水生生態(tài)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以太陽能為原始動(dòng)能，通過食物鏈的物質(zhì)遷移和能量流動(dòng)將地表水中的污染物降解和轉(zhuǎn)化，且以水產(chǎn)、水禽和再生水的形式進(jìn)行資源回收，實(shí)現(xiàn)廢水的資源化。該技術(shù)可直接利用河邊的低洼，或筑堤攔截中小型河流(即蓄水塘)中的水，構(gòu)建方便，應(yīng)用廣泛。近年來，該技術(shù)在國內(nèi)外地表水污染治理方面已有許多應(yīng)用案例。例如，黑龍江安達(dá)生態(tài)塘、山東東營生態(tài)塘處理系統(tǒng)、蘇杭龍泓澗生態(tài)塘、埃及蘇伊士塘系統(tǒng)、德國Hattignen污水處理系統(tǒng)等，均是利用生態(tài)塘處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)地表水污染治理的案例。

3.4.7 凈化湖技術(shù)

凈化湖技術(shù)通常是借助投放高效的沉淀劑，使其與水中或泥漿中的污染物發(fā)生化合反應(yīng)，將其持久地凝固在湖底沉積物中。該技術(shù)對(duì)水體中的懸浮物(SS)和SS上吸附的重金屬均有良好的去除效果。例如，英國泰晤士河流域的LeaMarston凈化湖在平均流量時(shí)，SS、有色金屬和BOD的去除率分別為70%、50%和40%[28]。該技術(shù)除可凈化河流水質(zhì)外，還可利用湖泊生態(tài)景觀發(fā)展水產(chǎn)業(yè)或建設(shè)游樂設(shè)施，以降低后期的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，提高其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值。但是，該技術(shù)尚存在一些問題，污染物沉淀后可能會(huì)在微生物的作用下重新釋放出來，造成二次水體污染。針對(duì)這一問題，可聯(lián)合原位覆蓋技術(shù)等，阻斷沉積物與上覆水體及水體中微生物的接觸；也可改良化學(xué)沉淀劑，使其沉降到水體底部后在沉積物的表面形成底泥保護(hù)覆蓋層，從而防止底泥中的污染物重新釋放到水體中[29]。

3.4.8 人工濕地處理技術(shù)

目前，人工濕地處理技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于污水處理項(xiàng)目中，其優(yōu)點(diǎn)是成本低、效果好，且具有使用壽命長、抗沖擊負(fù)荷效能強(qiáng)的特點(diǎn)[30]。但是，該技術(shù)的缺點(diǎn)是占地面積大，由于現(xiàn)今土地資源較為緊缺，應(yīng)設(shè)法提高系統(tǒng)的水力負(fù)荷。同時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化復(fù)合型人工濕地處理效率模型，提高其對(duì)水體中病原體的去除能力。

3.4.9 人工浮島技術(shù)

烏梁素海水質(zhì)改善工程是人工浮島技術(shù)的一次成功應(yīng)用，該技術(shù)對(duì)水體富營養(yǎng)化具有顯著的凈化改善效果。同時(shí)，若將該技術(shù)與水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)相結(jié)合，可增加居民收入，具有非常重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境雙重效益[31]。目前，將生物浮島技術(shù)與微生物技術(shù)方法相結(jié)合，充分發(fā)揮其最大優(yōu)勢成為了最新研究熱點(diǎn)與方向[32]?，F(xiàn)階段人工浮島技術(shù)雖已有應(yīng)用，但仍處于不斷發(fā)展與完善的潛力階段。

3.4.10 生態(tài)濾床技術(shù)

北方地區(qū)典型支流的治理工程——條子河生態(tài)整治工程，是以人工強(qiáng)化生態(tài)濾床為核心技術(shù)建立的一個(gè)綜合生態(tài)治理體。經(jīng)治理后，條子河水中的溶解氧(DO)提高了86%，CODCr、TN和TP分別下降了72.3%、35.6%和66.9%[33]。工程實(shí)踐證明，人工強(qiáng)化生態(tài)濾床技術(shù)具有較強(qiáng)的可行性，在地表水污染治理領(lǐng)域具有良好的效果和較強(qiáng)的實(shí)用性。

3.4.11 底泥原位生物處理技術(shù)

底泥原位生物處理技術(shù)通常是多種修復(fù)技術(shù)的協(xié)同耦合體。謝丹平等[34]采用生物修復(fù)制劑和微生物制劑對(duì)河流底泥進(jìn)行修復(fù)后，CODCr降至20 mg/L，氨氮降至0.1 mg/L，TP降至2.5 mg/L，原位生物處理效果顯著。劉曉朵等[35]在投加菌劑的基礎(chǔ)上又投加了生物促生劑，底泥中TN的去除率為14.8%，總有機(jī)碳(TOC)的去除率為14.9%，處理效果明顯優(yōu)于單獨(dú)投加菌劑的處理效果。但是，目前關(guān)于各類底泥原位生物協(xié)同處理技術(shù)及其劑量配比對(duì)微生物群落組成、底泥酶活性、底泥修復(fù)效果的影響尚不明確，在實(shí)際工程應(yīng)用中還缺乏理論支撐。

在目前提倡可持續(xù)發(fā)展的大背景下，生物/生態(tài)修復(fù)技術(shù)的選用應(yīng)遵循以下原則。

(1)技術(shù)有效性

結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，因地制宜地選用合適的地表水污染治理技術(shù)，在自然力量的基礎(chǔ)上輔助以相應(yīng)的人工措施，同時(shí)對(duì)多方案的技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較，在降低工程投資和運(yùn)行費(fèi)用的前提下，選擇合適的技術(shù)并對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和完善，以提高生物/生態(tài)修復(fù)治理的效果，充分發(fā)揮技術(shù)的有效性，達(dá)到去除污染物、減少和避免污染物的轉(zhuǎn)移、防止水體二次污染的目的。

(2)技術(shù)長效性

出于管理和經(jīng)濟(jì)方面的考慮，技術(shù)的持續(xù)有效性(長效性)是選擇合適技術(shù)的先決條件。為達(dá)到長效性的目的，需結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r和水體特征，通過移植具有高凈化能力的植物物種，同時(shí)減少水體底部污染物質(zhì)的釋放，形成抗污染、耐沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)的生態(tài)系統(tǒng)，進(jìn)而持續(xù)地、長效地凈化和修復(fù)地表水體，以達(dá)到改善地表水水質(zhì)的目的。其中，人工濕地技術(shù)和人工浮島技術(shù)能達(dá)到較好的長效性效果[36]。

(3)技術(shù)生態(tài)相容性

為治理受污染的地表水體，所采用的技術(shù)必須與地表水體生態(tài)系統(tǒng)相容?？赏ㄟ^水質(zhì)水量調(diào)控、污染退化及水體修復(fù)等技術(shù)，改善地表水體的環(huán)境質(zhì)量，增強(qiáng)水體的自凈能力[37]，恢復(fù)并發(fā)揮水體自身生態(tài)系統(tǒng)的功能，以實(shí)現(xiàn)對(duì)受污染地表水體的長期凈化，達(dá)到技術(shù)生態(tài)相容性的目的。

(4)技術(shù)景觀協(xié)調(diào)性

在技術(shù)選用時(shí)，需考慮充分利用景觀元素(如景觀植物、景觀建筑等)，并結(jié)合污染源控制、水質(zhì)凈化和生態(tài)技術(shù)，達(dá)到污水治理與景觀建設(shè)相互促進(jìn)的目的。

與物理技術(shù)、化學(xué)技術(shù)相比，生物/生態(tài)修復(fù)技術(shù)不僅具有連續(xù)凈化河流污染的特點(diǎn)，在物能投入和人為管控方面也更加經(jīng)濟(jì)，且具有對(duì)自然無害或危害較小的優(yōu)點(diǎn)，其亦可與親水景觀的構(gòu)建相結(jié)合，在未來地表水體污染治理和生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用空間。

4 地表水污染政策防治手段

面對(duì)地表水污染，除采取相關(guān)技術(shù)措施外，還需采取一定的政策防治措施和手段，從行政、經(jīng)濟(jì)、法律和宣傳方面進(jìn)行了介紹。

4.1 行政手段

2019年，全國生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作會(huì)議指出，環(huán)境部正著力打好碧水保衛(wèi)戰(zhàn)，在2018年已完成全國1 586個(gè)集中式飲用水水源地環(huán)境整治任務(wù)，問題整改率高達(dá)99.9%[38]。由此可見，行政手段將是治理我國地表水污染、改變當(dāng)今水污染現(xiàn)狀最強(qiáng)有力的保障措施之一，故應(yīng)建立、健全政策體系，為地表水污染防治工作做好行政保證。

4.2 經(jīng)濟(jì)手段

可通過建立稅收和排污權(quán)交易等機(jī)制的經(jīng)濟(jì)手段，降低污染物對(duì)排污受納水體的影響，還可通過提高環(huán)境資源的投入成本，促使公司、企業(yè)更加有效地利用資源。對(duì)于污染嚴(yán)重的企業(yè)，可提高其排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，以激發(fā)企業(yè)治污動(dòng)力。

4.3 法律手段

以法律作為強(qiáng)制約束手段，建立和完善相關(guān)懲罰措施，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)法律、法規(guī)，加大對(duì)水污染行為的執(zhí)法力度。對(duì)于違法排放的企業(yè)，可先予以警示，令其限制生產(chǎn)并整改，若整改后仍未達(dá)標(biāo)，則對(duì)其實(shí)行停業(yè)關(guān)閉[39]。

4.4 宣傳手段

建立信息發(fā)布制度，不僅有助于政府推進(jìn)水資源保護(hù)及污染治理工作，亦可保障公眾的知情權(quán)，讓公眾能夠更好地參與到資源保護(hù)的監(jiān)督中[40]。宣傳手段與以上3種手段相結(jié)合，對(duì)地表水污染防治的成效將會(huì)更好。

5 總結(jié)

本文深入分析了地表水污染修復(fù)中物理技術(shù)、化學(xué)技術(shù)和生物/生態(tài)修復(fù)技術(shù)的利弊。應(yīng)根據(jù)特定水體和地區(qū)的具體條件，借鑒國內(nèi)外治理經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)適合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況和水體特征的地表水污染防治方法和資源化綜合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地表水污染的有效治理。

地表水污染治理和水環(huán)境的綜合改善是一個(gè)長鏈系統(tǒng)過程，需要從多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合把控。由于我國地表水污染控制和生態(tài)修復(fù)起步較晚，河湖治理方法成本相對(duì)較高，且易反復(fù)，在制定適合我國地表水污染特征的處理技術(shù)路線時(shí)，需綜合考慮處理技術(shù)的有效性、長期性、經(jīng)濟(jì)性和生態(tài)相容性。