河流生态系统修复的技术途径

（一）河岸的生态修复

护岸工程一般布设在水流冲刷严重的部位，主要是防止水流和波浪对岸坡基土的冲蚀和淘刷，可分为坡式护岸、坝式护岸、墙式护岸和复合形式护岸等。随着社会经济发展，人们逐渐认识到河岸是河流自然生态系统中的一个组成部分，它形成了从河道水流到陆地的一种转换。河岸不仅仅具有防洪、航运等基本功能，还应具有生态恢复、与周边环境相协调的功能。另外，河岸还应充分地表现出其亲水性。和水接触是在水边的人们的基本愿望，为此应精心构筑河岸。为了适应这种需要，河道整治中的护岸技术也应由原来的纯工程性措施逐步向生态型护岸技术发展。

常规护岸工程技术主要考虑河道行洪速度、河道冲刷、岸坡稳定等，环境因素考虑较少，主要有抛石、浆砌或干砌块石，预制混凝土块体、现浇混凝土、铰链混凝土沉排以及土工模袋等形式。由于采用了一层坚硬结构，阻断了动植物和微生物与陆地的生态循环，使河道中的生物和微生物失去了赖以生存的环境，致使河流生态系统遭到破坏，继而对人们的生活质量和身心健康带来不利影响。同时，混凝土等硬性结构的视觉效果与人们回归自然的追求相违背。生态型护岸技术在满足有效性的前提下，比常规方法投资、长期维护费用相对较低，并且比常规的抛石或混凝土结构能够提供更自然的外观，更具美学意义。

生态护岸的基本原则要求护岸结构形式及材料的选择应多方位考虑，有效性、环境、经济三方面都要兼顾。生态岸坡防护工程设计关键技术：①河道生态岸坡结构形式及植被结构稳定和工程安全；②适于本土植物的生长；③要适于鱼类的栖息和产卵，形成珍禽—鸟类—鱼类—植物的食物链，构成健康的水域生态系统；④衬砌应具有多孔性和适度透水性，利于微生物和昆虫等的生长。

（二）缓冲带的生态修复

缓冲带是指河道与陆地的交界区域，可以有不同的名称，如河岸区，如果这一区域带较宽，也可称之为河边湿地、河漫滩或洪泛平原。不同的名称反映这一区域的宽度、洪泛状况和土壤条件的差别。在河流两岸各设置一定宽度的缓冲带是重要的河流修复措施。

第一，防止河岸侵蚀。对于小型河流，岸边灌木、乔木和草地组成的15米植被带即可有效控制土壤侵蚀，如果河岸侵蚀严重或者相对较大的河流，需要20米以上的植被带才能有效对应。河岸侵蚀严重的大河，需要采取一定的工程来稳定河岸，植被种植也是有效的措施，但植被的构成应以乔木为主。

第二，泥沙沉降和吸附型污染物的减少。对于小于15度的岸坡，在15米的草地中大多泥沙就已沉降，但在坡度较陡的地带、植被以灌木和乔木为主和泥沙负荷量较高的条件下，需要的缓冲带的宽度相对较宽。

第三，对于营养盐和农药等污染物，在岸坡较陡或土壤透水性较差的情况下，缓冲带的宽度需要35米以上。一般来说，在35米的缓冲带内，溶解性的污染物可以被去除。

第四，保护鱼类。缓冲带的宽度也取决于鱼类种群类型，对于冷水型鱼类，整个河道应保持完全遮阴状态。

第五，保护野生动物。取决于要保护的物种，90米是最小的要求，缓冲带的宽度越生态价值就越大，大型的动物和林地中的生物需要较大的空间。

（三）陆生生态修复技术

陆生生态修复也称土地处理技术，它利用土壤—植物系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能对被污染河水进行处理。一般包括土地渗滤技术和污水灌溉技术，重点介绍土地渗滤修复技术。

完整的土地渗滤修复技术系统由预处理、水量调节与贮存、配水与布水、土壤—植物田间工程、排水与监测等部分组成。土壤—植物系统是土地渗滤技术的核心部分，修复河水的主要过程在这里发生，田间表层的颗粒是限制水迁移过程的主要因素。在土地渗滤系统设计中，应考察场地与植物的适宜性。

根据布水方式、水力负荷的大小、水力流动方向、处理水以及回收方式，土地渗滤可分为快速渗滤、慢速渗滤、地表漫流与地下渗滤等不同类型。(https://www.xing528.com)

第一，慢速渗滤系统（SR）。将河水投配到覆盖植物的土壤表面，河水在流经土坡—植物系统时得到充分净化。在慢速渗滤系统中，投配的河水一部分被植物吸收，一部分渗入地下。系统的水流途径取决于污水在土壤中的迁移及处理场地下水的流向。根据需要，SR可设计为处理型与利用型两种，前者可以在尽可能小的土地面积上处理尽可能多的河水，后者一般应用于水资源短缺地区，在较大的土地面积上利用被污染水资源，获取更大的植物生产量。在SR中，由于投配污水的负荷低，污水通过土壤渗滤的速度慢，在含有大量微生物的表层土壤中停留时间长，故可取得良好的水质净化效果。

第二，快速渗滤系统（RI）。将受污染的河水有控制地投配到具有良好沙滤性能的土壤表面，污水在向下渗滤过程中通过生物氧化、硝化、反硝化、过滤、沉淀、还原等一系列作用而得到净化的污水土地渗滤工艺类型称为快速渗滤系统。RI的水流途径由污水在土壤中的流动和场地地下水流流向决定，RI通过淹水—干燥交替运行而使渗滤池表面在干燥期好氧条件下得到再生，同时有利于水的下渗。这种处理方式具有较高的处理效率，其再生水可回收利用。在干旱区，再生水可有效地缓解水资源不足问题；在沿海地区，可免除或减轻盐水对地下含水层的入侵。

第三，地表漫流修复（OF）。将污染的河水有控制地投配到生长有多年生牧草、坡度和缓、土地渗透性能低的坡面上，使污水在地表沿坡面缓慢流动过程中得以净化，从而形成地表漫流系统（OFS）。OF对预处理要求程度较低，出水以地表径流收集为主，对地下水影响较小。从工艺上看，OF对污染物去除机制与固定膜生物处理工艺有许多相似之处。但这种工艺在低水平预处理与节约污泥处理费用的前提下能达到较好的水质净化效果，并可利用污水与营养物质生产作物，取得较好收益，对有机污染及营养物负荷也能达到较高的处理水平，利于再生水收集与回用。

第四，地下水渗滤修复（SI）。地下渗滤系统是将污染的河（湖）水投配到具有一定构造和良好扩散性能的地下土层中，污水经毛管浸润和在土壤渗滤作用下向周围运动且达到处理或利用要求的土地处理类型。SI属于污水就地收集、就地处理、就地回用的小型土地处理系统，适合受污染的较小河流修复，可选择市政绿化、花木与草坪作为场地。

（四）水生生态修复技术

水生生态修复实质上是指氧化塘或稳定塘技术。它是利用天然水体的净化能力，将被污染的河水在一种类似池塘的处理设备内长时间缓慢流动和停留，通过生物的代谢活动降解有机污染物的修复技术。此技术可分为微生物稳定塘与水生生物塘两大类，微生物稳定塘分为好氧塘、厌氧塘、兼性塘、曝气塘四种，水生生物塘分为水生植物塘和养殖塘。但在修复中，厌氧塘一般不太常用。

1.微生物稳定塘

好氧塘是完全依靠藻类光合作用供氧的稳定塘，其水深应保证阳光透射到水底，使藻类在每个深度均能进行光合作用，为净化有机物提供充足氧气。实际应用中，一般均须形成一个塘系统或同其他修复技术结合成复合系统。一般由上层好氧区、中层兼氧区和底部厌氧区组成。在其相应部位形成了好氧菌群落、兼氧菌群落与厌氧菌群落，菌群种类较多，比只依靠好氧菌群的处理系统具有更广泛的净化性能，可有效地去除多种难降解有机物。

曝气塘是采用机械曝气装置补氧的人工塘，与好氧塘相比，所需土地面积较少。根据曝气程度，可分为好氧曝气塘和兼性曝气塘等。前者系统中的全部固体均处于悬浮状态，且全部液相中均有溶解氧存在；后者系统动力输入水平只能维持液相中有DO存在，固体颗粒不能保持悬浮状态，仍沉淀于塘底被厌氧分解。曝气塘实际上是没有污泥回流的活性污泥污水处理塘。有机污染负荷及去除率较高，且易于操作维护，但运行费用高于其他塘系统，出水中悬浮物质较高，往往需要配套建设兼性塘以改善最终出水水质。

2.水生生物塘

水生植物塘通过种植维管束植物于塘中组成，植物的作用为同化和贮存污染物，向根区输送氧气，为微生物存活提供条件。浮水植物净化塘是当前研究与应用最广泛的植物净化系统，其中最常用的浮水植物为风信子（俗称水葫芦），其次为水浮莲。水生植物塘的缺点在于植物生长的季节性，寒冷地区不能自然越冬。此外，收获水生植物用作农家肥或饲料时，所富集的有害物质应控制在允许范围之内。还要控制水生植物的生物量，避免因其疯长而带来的其他生态问题。

养殖塘利用稳定塘系统进行水产养殖，可在水体中形成由原生动物、浮游动物、底栖动物、鱼类、禽类等参与的多条食物链。它们与塘环境形成复杂的养殖塘生态系统。养殖塘将水处理与利用相结合，以太阳能作为初始能源，对进水中多种多样的污染物进行降解与净化，并通过多条食物链交错构成复杂的食物网迁移转化，参与各营养级生物的代谢过程，最后转变为可供人类使用的动物食品。但需要注意的是，当水中含有重金属和难降解有机物时，会对健康构成威胁，应严格控制进塘污水水质。

（五）湿地生态修复

湿地生态修复介于陆生生态与水生生态修复之间，是将被污染的河水有控制地投配到生长有芦苇、香蒲等沼泽生物的湿地上，使之经常处于饱和状态，污水在沿一定方向流动过程中，经过耐水植物和土壤（或其他基质）的作用得以净化。其修复机理是在人为调控的前提下，通过基质—植物—微生物复合生态系统的物理、化学和生物的综合作用使河水得以修复。根据湿地的性质特征，可分为自然湿地与构造湿地，与传统污水处理工艺相比，湿地修复河水需要的构筑物与设备较少，不需人工曝气供氧，基建投资与运行费用低，易于管理与维护，对营养物质也有较为明显的处理效果，并可间接产生其他效益，但其缺点是占地面积大，需要经过两三个植物生长季节，形成稳定的植物与微生物系统后才能达到设计处理要求，因此在土地资源紧张的地区不适合采用。