中国江河湖泊水环境治理现状

我国江河湖泊水环境治理现状

当排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量或水体的环境容量，从而导致水体的物理、化学特征发生不良变化，破坏水中原有的生态系统，影响水体的功能及其在人类生活和生产中的作用，通常称为水体污染。这里既包含了水本身的污染，也包括了水生生物和底质的污染。水体污染使水体及周围的生态平衡遭到破坏，造成环境质量、资源质量、社会福利和人类健康的损失。

根据污染物的污染途径，可将水环境污染可分为点源污染、面源污染和内源污染三类。

1. 点源污染及其控制工程

1.1 点源污染的特点

点源污染具有确定的空间位置，废污水集中排入水体，主要是指大、中企业和大、中居民点在小范围内的大量水污染的集中排放。

我国水体点源污染主要来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。工业废水近年来经过治理虽有所减少，但城市生活污水有增无减，占水质污染的51%以上。据环境部门监测，1999年全国近80%的生活污水未经处理直接进入江河湖海，年排污量达400亿立方米，造成全国三分之一以上水域受到污染。

随着人口迅速增加和人民生活水平的日益提高，生活污水产生量大幅度增长。近年来，城市生活污水和工业废水排放量的比例已接近持平。但是，城市污水处理厂的建设远远不能适应经济社会发展的需要。一般情况下，城市污水处理厂的建设周期为3年。从目前的建设进度看，实现“九五”期间国家提出的全国50万人口的城市都要建设集中式污水处理装置的要求，还需要相当长的时间。以淮河为例，按规划，到2000年，淮河流域四省需要建设城市污水处理厂52座，

总投资60.8亿元，形成污水处理能力352万l/d。到1999年6月建成的污水处理厂只有3座，污水处理能力仅为44万l/d。集中式污水处理设施建设缓慢的原因，除了资金短缺外，现行管理和运行机制的掣肘也使城市污水处理厂的建设和运营陷于困境。由于没有真正落实“污染者负担”的政策，地方财政因无力支付污水处理费用，常常使建成后的污水处理厂不能正常运行，环境保护投资不能有效发挥环境效益。 1.2点源污染的控制

根据点源污染的特点，目前控制点源污染的措施主要是加强周边企业的排污管理，集中处理城市生活污水。将流域内的工业污染源负荷削减至总量控制分配的允许范围内，同时加强工业布局的调整，对重点排污单位要求限期整改，对部分企业采取关、停、迁、改、转措施。可根据城市的发展规划预测生活污水负荷量，健全城市排水系统，沿湖铺设污水管道，把沿湖生活污水引入城市总排污管网，对城市污水进行集中控制和处理，避免沿湖居民生活污水和第三产业的综合废水直接排入湖中。

将工业污水截污后在厂内进行处理，循环再利用，减少工业污染源；对于餐饮服务业和居民排放的生活污水要清浊分流在高浓度污水的排放点建沼气池，沼气作燃料，沼渣作为农作物有机肥。

2 面源污染及其控制工程

2.1 面源污染的特点

面源污染是指在降雨和径流冲刷作用下，污染物从非特定的地域进入受纳水体而引起的污染。

面源污染主要来自于①土壤侵蚀，②农田化肥、农药施用、农村家畜粪便与垃圾，③农田污水灌溉，④城镇、矿区、建筑工地和林区地表径流污染，⑤水体人工养殖，⑥大气干湿沉降，⑦底泥二次污染等。其主要特征为：发生区域的随即性、排放途径及排放污染物的不确定性以及污染负荷空间分布的差异性。

目前，全国农村经济发展带来的农药、化肥、畜禽养殖污染量大面广，有一定治理难度。从50年代到90年代，我国农药施用量增加近100倍，成为世界上农药用量最大的国家。我国每年因农药中毒的人数占世界同类事故中毒人数的50%。而且由于农药的大量流失，造成严重的水体污染。全国化肥使用量也在成倍增加。1995年是1978年的4倍。目前，偏施化学氮肥，使氮、磷、钾比例失调现象比较严重。而且化肥的利用率只有30%左右，大量化肥流失，进入河流、海洋、湖泊，成为水体面源污染的主要来源。同时，由于大量化肥的使用，农村畜禽粪便的农业利用减少，畜禽业的集约化程度提高，加重了养殖业与种植业的脱节。畜禽粪便的还田率只有30%多，大部分未被利用。1998年全国畜禽粪便产生量是当年全国工业固体废物产生量的3.4倍。这些畜禽粪便大部分未经处理直接排入江河湖海。同时，作为农村经济的重要组成部分，乡镇企业的发展也一直是困扰农村环境的一大难题。据1991年和1997年两次全国乡镇工业污染源调查，乡镇工业二氧化硫、烟尘、化学耗氧量和固体废物排放量分别增长了22.6%、56.5%、246.6%和552%；在全国主要工业污染物排放总量有所控制的情况下，乡镇企业排污量却在增长，这将对水环境构成严重威胁。 2.2 面源污染的控制

根据河湖所处环境的不同, 其外源性污染负荷的主要来源有农业面源污染和城市面源污染。 （1）农业面源污染控制

对于湖泊水体，农业面源污染造成的危害范围最大、程度最重，已成为湖泊富营养化的主要污染源。据中科院南京地理所对湖泊富营养化的研究指出，农田肥料污染的负荷平均为47%。如，农业面源污染物中的总磷、总氮分别占滇池水污染物总负荷的46%和53%，占太湖水污染物总负荷的37%和13%。

农业面源污染控制的途径包括建设生态农业工程, 推进农业新技术研究和应用, 改进施肥方式、灌溉制度, 及合理种植、推广新型复合肥料等措施。我国是农业大国, 化肥施用量已达1亿吨, 而肥料利用率仅为30%-50%的水平, 大量氮磷成分通过各种途径排入水体。有研究表明，通过保土耕作、作物轮作、节水灌溉、控制施肥等手段，可以减少农田径流带走的氮和磷达60%以上，可大大缓解水体氮磷污染。近年开发的膜控制释放肥料—控释肥，可大大降低营养流失，对源头

控制农业面源污染具有很大的潜在价值。 （2）城市面源污染

采用源头分散控制和在汇流口实施集中控制的双重方法来控制城市面源污染。源头分散控制，即在各个污染源的发生地采取措施将污染物质截留下来，避免污染物在降雨径流输送过程中的溶解和扩散，同时降低水流的流动速度，延长水流的流动时间，减轻后续处理系统的污染处理负荷和负荷波动。

源头控制措施初步处理后的降雨径流，汇流后经固定排放口排入河湖中，少量未经处理的径流漫流至湖中。要彻底控制该地区的面源污染，必须在排放口处实施集中控制，进一步减少进入湖中的污染物量。在各个排放口处，可以根据周边的环境，利用空闲的土地构建人工湿地、植种草坪或其他生态处理措施。采用在人工湿地前，构建一些简单的预处理装置，如滞留池、前置库和小型人工水塘，并采用多种形式优化组合而成的人工湿地，增强其净化能力。沿湖设置一定范围的绿化带，对进入湖中的径流作最后的过滤净化处理并有利于保护湖岸。

城市面源污染控制措施除了强化工业污染源的控制, 推行清洁生产, 削减或消除污染物排放, 还需根据城市面源污染特点采取控制措施。

城市居民的生活消费对水环境污染负荷具有很大影响, 推广使用不含磷洗涤剂将会大大减少含磷营养盐的污染。完善城市垃圾处理工程, 减少污染来源 和渠道也是控制城市面源污染的重要途径。同时, 配合城市管网建设对不同水质的城市径流采取多形式、多途径处理, 既保证现有的集中式污水处理的设备运 行, 也根据条件建设分散式高效污水处理工程, 从而达到降低运行成本, 实现就地治理的目标。

科学施肥、蓄类集中饲养等手段减少污染源外,初期雨水收集处理是一种控制面源的有效手段。外源污染物的控制对减少浅水湖泊浊度,恢复水生生态具有重要的作用。

面源污染的控制主要还是加强地面径流雨水的入湖控制，建立河湖两岸的截污工程，把以往直接排入河道的雨水绝大部分截入污水管道,市区污水管道铺设到拦河闸以下的市郊污水处理厂,污水经处理达标后再排放到下游的河流中。还可结合湖泊的美化、亮化工程在湖边路面修筑较低的保护墙，把路面的雨水和污染物拒之于湖外。

建造湖岸生态防护堤工程，通过恢复河岸植被,恢复河流湿地,种植芦苇、浮萍、睡莲、水草等湿地水生植物,提高水域净化能力。种植适应本地气候条件并具有观赏价值的花草（美人蕉、杜鹃等）。就地拦蓄部分降水、涵养水源，减缓径流，截流部分地表污水。

3 底泥污染及其控制工程

3.1底泥污染与特点

底泥是水中各种污染物的源和汇，污染物通过大气沉降、废水排放、雨水淋溶等方式进入湖泊，大部分沉积于底泥中，富集成为水体内源污染物，其中积累的主要污染物有机物、氮磷化合物、重金属等，其含量比背景值高出几个数量级，对生态环境构成了严重威胁。

河湖富营养化是指河湖水体在自然因素和(或)人类生产、生活活动的影响下，大量营养盐输入河湖水体，出现藻类以及其它水生生物过度繁殖，水呈绿色或混浊呈褐色，水体透明度下降，溶解氧降低，造成水质恶化等污染现象。底泥中氮和磷向上覆水的大量释放会造成水体富营养化，水生态系统退化。底泥中难降解的有机物除腐殖质和纤维素外，大多是毒性比较大的有机物，沉积于底泥后容易积累，导致长期的毒理效应。难降解有机物中的多环芳烃PAH、多氯有机物、有机氯农药、有机染料等化合物的处理，目前仍然是国际上亟待解决的研究课题。这些污染物毒性大，难以生物降解，在自然界中存在时间长，易在生物体内富集滞留，导致人类和动物癌变、畸变、突变及雌性化。有效降低并去除难降解有机污染物毒性，成为生物修复研究的关键。通过各种途径进入水体的重金属很容易被水体悬浮物或沉积物所吸附、络合或共沉淀，从而在水底的沉积物中富集，重金属的富集对水生态系统威胁很大。

当外部污染源得到有效控制后，底泥对上覆水体的影响作用就突显出来，成为潜在的污染源。国内外实例证明，外源得到控制后，内源的影响仍然会使水体的污染状况持续下去。 3.2.底泥污染控制工程

底泥污染相应的控制方法主要有底泥疏浚、底泥覆盖和营养盐固定等。 （1）底泥疏浚

底泥疏浚指对整条或局部沉积严重的河段、湖泊进行疏浚、清淤，恢复河流和湖泊的正常功能。底泥覆盖是指将清洁物质放置于污染的底泥上面以有效地控制底泥对上覆水体影响的技术。

底泥疏浚可以快速去除积累在其中的有毒有害物质, 而且不增加外来物质, 是湖泊水库治理的一项常用技术。疏挖方式一般有种排水挖泥和带水作业。前者因要将水抽干, 底部脱水后才可机械化作业, 因此多用于小型水库。带水作业方式在湖泊修复中应用较多, 已开发了多种技术, 主要有机械式疏挖和水力式疏挖, 还可根据情况采取特殊措施。疏挖成本则受许多因素影响, 包括设备类型、项目大小、堆放场、底泥密度、输送距离和底泥的综合利用等。美国64个湖泊的底泥疏挖工程统计表明, 机械疏挖成本为0.24～14美元/m3, 水力疏挖成本为1.25～1.75美元/m3。如果底泥含有需要额外处理的有毒有害物质, 疏挖及处理成本将更高。

底泥疏浚工程中需要注意防止底泥泛起而导致有害物质进入水体还需注意底泥的合理处置, 防止二次污染。此外, 疏挖深度也是需要考虑的问题。由于营养盐在沉积物中的沉积规律, 一定深度下的沉积物中可溶性磷和氨氮可能高于表层, 疏挖后可能造成水体富营养化程度反而增加的现象, 不一定能达到预想的水环境修复目的。因此疏挖前需调查沉积物的分布和特征, 并合理设计工程量。

（2）引水稀释

引水稀释就是通过工程调水对污染水体进行稀释。使水体在短时间内达到相应的水质标准．该方法能激活水流，增加流速，使水体中DO增加，水生微生物、植物的数量和种类也相应增加，从而达到净化水质的目的。 （3）底泥覆盖

常见的底泥覆盖系统所采用的材料包括清洁的沉积物、沙子、、卵石和粘土等，底泥覆盖的目的主要包括: (1)物理性地分开污染底泥和底栖环境: (2)使污染底泥固定，阻止底泥的再悬浮和迁移: (3)降低进入上覆水体的溶解性底泥污染物的释放通量。

德国人用方解石为主要成分的泥灰和少量水混合喷洒到湖中, 以共沉淀磷和藻类, 同时降低营养盐丰富的底泥中磷释放。高聚物材料也可用于覆盖底泥以

控制底泥营养盐的释放, 这些材料包括高密度聚乙烯、聚氯乙稀、聚丙烯和尼龙等。这种措施虽有一定效果, 但成本较高, 且安装困难, 易被刺破, 耐久性不够。

（4）营养盐固定

营养盐固定技术是通过投加化学试剂，固定水体和底泥中的营养盐(主要是磷)，并使底泥表面上部形成覆盖层，阻止底泥中磷再次进入水体。因此通过投加药剂可控制水环境中的营养盐迁移，常用药剂包括硝酸钙、氯化铁、石灰和铝盐等。。硝酸钙的作用机理是通过反硝化作用降解底泥有机物，并且还可以阻止了Fe3+和 S042-的减少，另外还可以促使Fe3+的生成，进而达到控制底泥磷释放的目的。氯化铁用来与硫化氢反应，以及形成更多的氢氧化铁，提高对磷的钝化作用。氢氧化钙常用来调节pH值，使其维持在适宜微生物脱氮的水平。

第一个较为完善的原位化学修复记录是Ripl所作的，Ripl 将铁或硝酸盐注入底泥中，有效地降低了磷的活性，从而降低了底泥中磷再次进入水体的机会。Murphy T.P，等采用硝酸钙对日本Biwa湖的底泥进行了处理，结果发现采用硝酸钙可以沉淀孔隙水中97%以上的磷，并且通过现场试验还发现投加硝酸钙使得表层底泥(0-11.5cm)约79%的孔隙水磷得到沉淀，以及93%的硫化物得到去除。加拿大国家水研究所则采用Ca(NO3)2和有机调理剂对汉密尔顿港受污染底泥进行了原位处理，发现197天之内底泥中78%的油和68%的PAHs被生物降解。硝酸钙的投加方式可以是直接注入底泥或者直接向底部水体投加溶解性或者颗粒态的硝酸钙。硝酸钙还可以与三价铁离子混合投加。

虽然该技术自20世纪70年代就开始发展起来了，然而目前还没有被广泛运用。这可能跟该技术对水环境的不利影响尚没有完全清楚有关。

显然, 药剂投加法既要考虑实施成本, 又需考虑所会造成的长期生态影响, 因此一般只用于应急措施。

3.4 河湖水体修复技术及其控制工程

河流与湖泊都面临着由于未经处理的生活污水及工业废水排放所造成的严重水污染问题, 因此又都迫切需要引入能使已污染了的水环境得以改善修复的水处理技术。

河湖水体修复技术主要包括物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术。 （1）物理方法

物理方法包括引水稀释、底泥疏浚等方法。引水稀释就是通过工程调水对污染水体进行稀释。使水体在短时间内达到相应的水质标准．该方法能激活水流，增加流速，使水体中DO增加，水生微生物、植物的数量和种类也相应增加，从而达到净化水质的目的。底泥疏浚指对整条或局部沉积严重的河段、湖泊进行疏浚、清淤，恢复河流和湖泊的正常功能。

由于物理修复技术存在暂时性、不稳定性以及治标不治本等缺点，所以与生物和化学技术相结合是物理修复技术以后的发展趋势。

（2）化学方法

通过化学手段处理被污染水体达到去除水体中污染物的一种方法．如治理湖泊酸化可投加生石灰，抑制藻类大量繁殖可投加杀藻剂。如除磷可投加铁盐等．化学净化法由于投加的是化学药剂，因此不仅治理费用较高，而且还易造成二次污染．目前该方法主要用于酸化湖泊的治理。

化学修复技术具有费用高、易造成二次污染等缺点，故高效、廉价、安全的药剂的研制（如絮凝剂的研制）和与生物技术相结合是化学修复技术现在以及将来的发展方向。

但物理和化学两种修复方法对生态环境的破坏较大，随着生物技术和生物科学的不断发展, 生物修复已经成为修复污染环境的热点, 具有广阔的市场前景。

（3）生物方法

与传统的化学、物理处理方法相比，生物修复技术有以下优点污染物在原地被降解；修复时间较段；就地处理操作简单，对周围环境的干扰少；较少的修复资金，一般只为传统的物理化学方法的30%到50%；人类直接暴露在这些污染物下的机会减少；不产生二次污染，遗留问题少的特点，是未来水体修复的重点发展趋势。

生物修复在狭义上指微生物修复，随着生物科学技术的发展，生物修复的内

涵也不断扩大，除了传统的微生物修复外，植物修复方法也越来越广泛的被应用。

微生物修复是指:在原地通过投加具有高效降解作用的微生物和营养物，有时还需外加电子受体或供氧剂,以减少底泥的容积、污染物的量或污染物的溶解度、毒性或迁移性。植物修复技术是利用植物对某种污染物具有特殊的吸收富集能力，将环境中的污染物转移到植物体内或将污染物降解利用，对植物进行回收处理，达到去除污染与修复生态的目的。

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