文章轉(zhuǎn)載自清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院-北控水務(wù)流域水環(huán)境綜合治理國際研討會官方網(wǎng)站

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面源污染型河流的治理是水環(huán)境綜合治理領(lǐng)域的聚焦熱點(diǎn)之一。本次論壇上，北控水務(wù)集團(tuán)南京市政設(shè)計院副院長、水環(huán)境設(shè)計院院長王阿華先生圍繞“面源污染型河流綜合控制與生態(tài)修復(fù)”主題，向與會者介紹了面源污染型河流的定義及污染特征、生態(tài)治理策略、面源污染物綜合控制和河流適用生態(tài)修復(fù)技術(shù)，并對未來的河流整治工作要點(diǎn)進(jìn)行了思考和總結(jié)，以期為水環(huán)境治理工作提供參考借鑒。

王阿華先生

北控水務(wù)集團(tuán)南京市政設(shè)計院副院長、

水環(huán)境設(shè)計院院長、教授級高級工程師

面源污染型河流的定義及污染特征

在我國的部分流域和河流中，其點(diǎn)源、內(nèi)源等污染程度往往較輕或已得到較好控制，河流黑臭化現(xiàn)象不存在或已明顯改觀，水生態(tài)系統(tǒng)得到了一定恢復(fù)，但水體有黑臭化的潛在風(fēng)險或仍難消除階段性黑臭現(xiàn)象，水體富營養(yǎng)化和健康水生態(tài)系統(tǒng)缺失等問題仍舊突出。事實上，對于上述類型的水體，面源污染物在總?cè)牒游廴疚镏械谋戎刂鸩教岣�，已成為主要污染源，上述類型的河流（流域）被定義為面源污染型河流（流域）。長遠(yuǎn)來看，面源污染型河流的綜合治理與生態(tài)修復(fù)工作應(yīng)引起大家的重視，其重要性將逐步凸顯。

面源污染物主要來源包括農(nóng)業(yè)農(nóng)村面源污染、雨水徑流及干濕沉降三大部分。其中，農(nóng)業(yè)農(nóng)村面源污染物主要源自養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)和農(nóng)村生活污水。雨水徑流污染物按照有無雨水管網(wǎng)分為雨水管網(wǎng)初期雨水和無雨水管網(wǎng)地區(qū)的初雨徑流。此外還包括直接進(jìn)入河流水體的干濕沉降污染物。

面源污染物的流失往往隨著降雨而發(fā)生，其污染特征為量大面廣、沖擊性強(qiáng)、來源復(fù)雜。通常，農(nóng)村與城鎮(zhèn)面源污染特征存在顯著差異，如城鎮(zhèn)面源污染物流失的峰值濃度高于農(nóng)村，且峰值的出現(xiàn)時間更早，這與城市的地表滯留作用更弱有關(guān)。面源污染物入河后，極易導(dǎo)致水體氮磷超標(biāo)而呈現(xiàn)富營養(yǎng)化，增加水華爆發(fā)風(fēng)險，并誘導(dǎo)產(chǎn)生一系列的負(fù)面生態(tài)效應(yīng)。

兩類面源污染產(chǎn)污差異

面源污染型河流生態(tài)治理策略

談及面源污染型河流的生態(tài)治理策略，王阿華院長指出，面源污染型河流的治理需針對區(qū)域特點(diǎn)的不同進(jìn)行全流域通盤考慮，同時根據(jù)農(nóng)業(yè)面源污染物的來源差異，對不同類型的面源污染物質(zhì)進(jìn)行分類、分區(qū)的綜合整治，這一治理策略已成為水環(huán)境治理領(lǐng)域的行業(yè)共識。

從流域的角度來看，河流通常依次經(jīng)過清水產(chǎn)流區(qū)、污控凈化區(qū)和出流緩沖區(qū)，而后匯入到受納水體江河湖庫中。其中，清水產(chǎn)流區(qū)位于流域的上游，污染程度往往較輕，自凈能力強(qiáng)，生態(tài)系統(tǒng)完整健康。污控凈化區(qū)內(nèi)人類活動頻繁，受農(nóng)村生活污水、養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)和初期雨水等面源污染嚴(yán)重，其污染負(fù)荷在嚴(yán)重時將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出河流的自身凈化能力，因此該區(qū)域應(yīng)該視為面源污染型河流的污染控制和治理重點(diǎn)區(qū)域。據(jù)最新科研成果顯示，污控區(qū)內(nèi)充當(dāng)“毛細(xì)血管”的低級別支流往往會遭受到更加嚴(yán)重的有機(jī)物污染，是農(nóng)業(yè)面源污染物流失入河的直接受納水體，因此建議優(yōu)先治理。此外，出流緩沖區(qū)位于流域下游，是流域治理的最后屏障，因此仍需要加強(qiáng)沿河兩岸面源污染物質(zhì)的流失控制，以及利用生態(tài)工程等多種措施對上游來水?dāng)y帶的面源污染物進(jìn)行消納阻截。

面源污染型河流生態(tài)治理策略

基于上述生態(tài)治理策略，王阿華院長提出，面源污染型河流的綜合治理工作應(yīng)遵循“源頭控制-過程攔截-末端處理”+“水體生態(tài)修復(fù)”的理念，重點(diǎn)從農(nóng)業(yè)面源污染控制、雨水徑流面源污染控制、河道水質(zhì)提升和河道生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建方面開展工作。

面源污染型河流綜合治理與生態(tài)修復(fù)技術(shù)路線圖

河流面源污染物綜合控制技術(shù)

針對養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)、農(nóng)村生活污水和雨水徑流等，王阿華院長向與會者介紹了上述面源污染物的治理技術(shù)體系及相應(yīng)的工程實踐案例。具體包括：

• 養(yǎng)殖業(yè)

養(yǎng)殖廢棄物的最終目標(biāo)在于實現(xiàn)養(yǎng)殖廢棄物的資源高效循環(huán)利用和廢棄物的區(qū)域排放最小化。通�？蓪�養(yǎng)殖場的廢棄物進(jìn)行固液分離，分離到的廢水一部分通過高效厭氧產(chǎn)沼技術(shù)生產(chǎn)沼氣用于發(fā)電和供暖，另一部分廢水則通過養(yǎng)殖廢水高效凈化工藝進(jìn)行處理。對于固態(tài)養(yǎng)殖廢棄物，可在區(qū)域范圍內(nèi)實現(xiàn)生態(tài)化利用，如水稻有機(jī)肥施用和多功能生物有機(jī)肥的生產(chǎn)等。通過上述綜合治理措施從源頭上嚴(yán)控養(yǎng)殖業(yè)面源污染物的排放。

• 種植業(yè)

針對目前種植業(yè)生產(chǎn)過程中存在的化肥施用過量、水肥管理水平低、氮磷徑流流失負(fù)荷高等問題，可利用環(huán)保型肥料、節(jié)水灌溉、適度施肥和氮磷生態(tài)攔截等措施和技術(shù)，從源頭、流失過程及末端環(huán)節(jié)全方位控制面源污染物的無序排放。以水稻生產(chǎn)為例，施用水稻緩釋肥可有效控制養(yǎng)分的釋放速率，延長肥效，既充分滿足水稻全生育期的養(yǎng)分需要，又切實吻合水稻生長需求線，避免肥料的過量施用，提高肥料利用率。此外，可利用水稻葉片比色卡及田面水灌溉水位監(jiān)測筒等簡易工具，實現(xiàn)精準(zhǔn)施肥及適度灌溉的效果，從而大幅降低氮磷養(yǎng)分的流失風(fēng)險。最后，可在農(nóng)田退水區(qū)域視水量大小建設(shè)生態(tài)溝渠或生態(tài)滯留塘進(jìn)行氮磷的末端截留。

• 農(nóng)村生活污水

農(nóng)村生活污水具有分散性強(qiáng)，集中收集處理難等特點(diǎn)，已成為影響河流水體環(huán)境質(zhì)量的重要污染源。目前常見的處理方式包括集中式污水處理和分散式污水處理，常見的處理技術(shù)則包括日本的凈化槽等，以“厭氧+多介質(zhì)土壤層”耦合處理技術(shù)為例，該技術(shù)將污水通過化糞池和厭氧池的處理后，再導(dǎo)入由多介質(zhì)土壤混合層和透水層組成的人工強(qiáng)化多介質(zhì)土壤層系統(tǒng)進(jìn)行凈化，該技術(shù)水力負(fù)荷高，脫氮除磷效果好，成本低、無能耗，適應(yīng)性強(qiáng)，已得到成功應(yīng)用。

• 雨水徑流

雨水尤其是初期雨水的污染物濃度高、負(fù)荷大，其導(dǎo)致的徑流污染對受納水體的水質(zhì)具有極其重要的影響。針對雨水徑流的面源污染控制，主要措施包括雨水調(diào)蓄池、高效水力旋流分離裝置、低影響開發(fā)設(shè)計（LID）和生態(tài)緩沖帶等。例如，雨水調(diào)蓄池可攔截初期雨水，后期雨水則通過棄流井直接排放到自然水體，待晴天時污水處理廠處理量富余時，再利用潛污泵將調(diào)蓄池中暫存的初期雨水輸送至污水廠進(jìn)行處理，通過上述措施可極大削減初期雨水入河量。高效水力旋流分離技術(shù)基于物理分離原理，可將雨水徑流中的顆粒物、浮渣和油脂等污染物進(jìn)行有效的分離。低影響開發(fā)（LID）和生態(tài)緩沖帶技術(shù)，則是利用生態(tài)攔截的原理，極大增強(qiáng)了對面源污染物質(zhì)的攔截效應(yīng)，從而降低流失量并改善受納水體水質(zhì)。

面源污染型河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)

在面源污染物的排放得到有效控制的同時，開展污染水體的生態(tài)修復(fù)與生物多樣性恢復(fù)工作，是面源污染型河流治理的主要研究方向和重要的工程措施。面源污染型河流的水質(zhì)提升和生態(tài)修復(fù)是保證水域生態(tài)系統(tǒng)能否長期維持健康發(fā)展的重要舉措。

按照工程措施的實施位置差異，水質(zhì)提升技術(shù)可分為原位修復(fù)、半原位修復(fù)、異位修復(fù)三類。原位修復(fù)是在天然水體中設(shè)置一些人工增氧措施、人工水草和生態(tài)礫石床等，以增加水體氧含量，為水體生物提供充足的棲息場所，從而起到增強(qiáng)水體水質(zhì)凈化的作用。半原位修復(fù)技術(shù)是針對“兩面光”和“三面光”的河道，將受污染的河道水體提升到駁岸頂端，再流經(jīng)鋪設(shè)在岸坡上的高效凈化介質(zhì)，利用介質(zhì)上生長的微生物和附著藻類群落凈化水質(zhì)。異位修復(fù)技術(shù)則是將河道水體轉(zhuǎn)移至岸上的其他位置進(jìn)行處理后，再排放至河流中的過程。常見的異位處理技術(shù)有氣浮除污、磁分離除污和旁路強(qiáng)化濕地技術(shù)等。

王阿華院長強(qiáng)調(diào)，河道健康水生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建是維持整個系統(tǒng)健康穩(wěn)定發(fā)展的前提，水生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建離不開生物群落，完整的生物群落包含挺水植物、沉水植物、浮水植物、漂浮植物、底棲動物和魚類等。其中，挺水植物可攔截面源污染，削減入河污染物，沉水植物可促進(jìn)氮、磷和重金屬的吸收，有機(jī)物的降解和吸收，抑制藍(lán)藻暴發(fā)，完善食物鏈結(jié)構(gòu)等。投放特定的浮游動物和底棲動物則可有效提高水體的透明度，為沉水植物的恢復(fù)提供適宜的光照條件，從而誘導(dǎo)構(gòu)建出清水草型水域生態(tài)系統(tǒng)。

健康水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成元素、作用及生態(tài)關(guān)系

思考與展望

最后，王阿華院長指出，隨著國家對水體污染治理與生態(tài)修復(fù)工作的不斷推進(jìn)，面源污染型河道的治理需求和重要性將逐步顯現(xiàn)。全國河流治理市場必然從“全面消除黑臭階段”向“水質(zhì)全面達(dá)標(biāo)，健康水生態(tài)系統(tǒng)營造階段”升級過渡，因此需要各級政府部門、科研機(jī)構(gòu)及環(huán)保企業(yè)引起足夠的重視，并及早開展相應(yīng)的各項工作。

此外，面源污染型河道的治理工作應(yīng)該圍繞“源頭控制-過程攔截-末端處理”+“水體生態(tài)修復(fù)”的技術(shù)路線開展。縱觀國內(nèi)外的治水情況，面源污染物治理與河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)呈現(xiàn)出多元化、集成化和系統(tǒng)化的發(fā)展趨勢，但仍處于不斷實踐、驗證與創(chuàng)新的階段，故亟需同行們不懈的努力。

致謝：針對本報告的部分內(nèi)容，感謝浙江大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)及上海太和水環(huán)境科技發(fā)展有限公司等生態(tài)環(huán)保公司研究實踐成果的技術(shù)支撐。