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水环境治理与水生态系统修复技术发展趋势

      水是基础性的自然资源和战略性的经济资源。在人均水资源拥有量日益减少的同时,因水环境恶化所造成的水质性和功能性缺水现象亦日益突出,已成为突出的、全球性的共同的问题。早在上世纪初,欧美有些国家就关注水环境的污染,并且开始研究与防治。近几十年来,各国为控制水环境污染进行了大量研究,并且耗巨资对有些主要湖泊和城市河道进行了大范围治理。大量实践证明,水环境的污染是可以治理的,但这种治理常常费时长及费钱多:国际上治理最成功的美国华盛顿湖,耗资1.3亿美元,前后经过17年治理才达到目标;而面积仅1km2的瑞典的Frumman湖,费时22年,耗资90万美元才治理完毕,等等。据于此,从上世纪七十年代起,尤其是近十余年来,日本、美国、德国、瑞士等发达国家纷纷对以往的水环境治理思路进行反思,提出了生态治水的新理念,尊重河湖系统的自然规律,注重对其自然生态和自然环境的恢复和保护,使河湖的综合服务功能能展现很好。
   就具体的技术发展趋势来看,生态/生物方法是修复水生态系统中最为推崇的举措之一。这种技术实际上是对水体自净能力的强化,是人们遵循生态系统自身规律的尝试。而在具体的实施时,更趋向于多种技术的集成。具体由哪几种技术集成,则需要根据目的水域的污染性质、程度、生态环境条件和阶段性或最终的目标而定,亦即在实施前要对目的水域作系统周密的论证,而后制定实施方案,才能达到预期的目标。
     大量实践证明,以相应的实验示范基地为平台,开展相应的应用基础研究与新技术开发,同时引进异地实用高新技术进行本地化研究与示范,是条有利于快出成果并且直接将其转化为生产力的可行途径。如日本在琵琶湖和霞浦湖等建立了针对流域水环境治理与生态修复的实验示范基地,取得了环境教育、新方法和新技术研究开发与技术成果展示效果,为提高市民的环境意识和科技成果的推广应用起到了积极的促进作用。
水环境治理与水生态系统修复技术现状
   大量研究表明,对水域的水环境污染进行有效治理的前提是控制污染源,只有外源得到了有效控制,作为末端治理技术的水环境污染治理才能见效,不然只能起到事倍功半的效果,甚至徒劳。通过大量研究与实践,已明确水环境污染实际上是典型的生态问题,因此,在对污染水域进行治理时,用生态学方法使生态问题得到最终解决。近年,强调治理与生态修复相结合,甚至更加强调生态修复的作用。
人工增氧
   人工增氧是在治理污染河道中较多采用的措施之一。这是因为污染严重的河道水体由于耗氧量远大于水体的自然复氧量,溶解氧普遍较低,甚至处于严重缺氧状态,此时河道的水质严重恶化,水体自净能力低下,水生态系统遭到破坏。人工增氧能较大幅度地提高水体中溶氧含量。
   人工增氧的结果:
   ◆ 能加快水体中溶解氧与臭污物质之间发生氧化还原反应的速度;
   ◆ 能提高水体中好氧微生物的活性,促进有机污染物的降解速度,这些作用对消除水体臭污具有较好的效果。
   人工增氧一般适宜于在以下二种情况下应用:
   ◆ 为加快对污染河道治理的进程;
   ◆ 作为已经过治理河道中的应急措施。
   人工增氧技术据原理属物理法分类技术。促进有机污染物降解,这是人工增氧技术主要作用所含有的内容。
植物净化
   植物净化技术据原理属生物/生态法分类技术。污染物迁移转化后外移,这是植物净化技术主要作用所含有的内容。相对于物理法和化学法而言,生物/生态修复技术的提出较晚,而生物/生态修复技术发展仅仅是近十多年前才开始的,尤其是其中的植物净化技术是近年来才开始得到重视。植物净化技术的最大优点是可以通过植物的吸收吸附作用,降解、转化水体中的有机污染物,继而通过收获植物体的形式将有机污染物从水域系统中清除出去,因此,可以达到标本兼治的效果。与此同时,植物的存在为微生物和水生动物提供了附着基质和栖息场所。某些植物的根系能分泌出克藻物质,达到抑制藻类生长的作用,庞大的枝叶和根系成为自然的过滤层,能截获大量的悬浮物质等,对水生态系统的物理、化学以及生物特性亦能产生重要响。
   水生植物技术用于生态修复阶段,其主要作用:
   ◆ 净化微污染的水体,即通过其的吸收吸附作用,降解、转化水体中的有机污染物水质得到进一步改善;
   ◆ 作为水生态系统的主要成员为其他生物的生存、繁衍提供场所和食物。
   水生植物尤其是其中的浮叶和沉水植物在污染严重的水体中因生境条件不具备,因而难以成活,而修复水生态系统时有水生植物的介入,生态系统就能修复。