水体修复技术讲解，包含黑臭水体、水华、菁苔问题治理等 - 海洋生态恢复技术

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在国民经济快速增长，人民群众生活水平显著提高的情况下，经过不懈努力，环境保护工作取得很大进展，但水环境严峻形势总体上仍没有根本改变。主要是污染物排放量超过水环境承载能力，河道水污染，湖泊富营养化，生态破坏严重，生物多样性减少，生态系统功能退化，制约经济社会发展，危害人民健康，影响社会和环境安全。

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水体修复的概念和原则

水体修复： 除了依靠水生生态系统本身的自适应、自组织、自调节能力以外，采取人工的物理、化学和生物的方法，使水体恢复到原有的生态功能的过程。

原则：简言之，经济上可行和技术上可行。

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修复最后要达到的目的是：

1.重建水体受损伤前的物理条件；

2.恢复水体的化学状况，截断或减少污染源，清除水中化学污染物；

3.生物种类，包括重新引进已消失的土著种类，使生物类群多样化。

水体修复分类

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按水体种类分：

河流水环境修复

地下水水环境修复

湖泊水库水环境修复

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海洋水环境修复

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湿地水环境修复………

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按水体所受到的污染可分为：

水体重金属污染修复

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水体富营养化修复

石油污染修复

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POPs污染修复

城市景观水体修复…

水体修复技术：

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物理修复技术

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物理修复技术包括引水稀释、底泥疏浚等。

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引水稀释

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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。

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我国的黄浦江曾使用过此方法， 而且效果较好。但引水稀释对引水水域和引入水水域有一定的负面影响，会导致两水域生态体系发生变化。因此，引水稀释只能是一种救急方法或水体污染治理的辅助手段。

底泥疏浚

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污染底泥是水体污染的潜在污染源，在水体环境发生变化时，底泥中的营养盐会重新释放出水体。对于类似太湖这种宽浅型湖体，底泥是不可忽视的重要污染源。

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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。

我国许多湖泊及中小河流， 如上海的苏州河、南京的秦淮河、云南的滇池及长江三角洲的太湖等，都使用过该技术。

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底泥清污存在的问题：⑴成本高 ⑵不能从根本上解决问题，控制外源污染才是关键。

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物理修复技术的发展趋势：

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。

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化学修复技术

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化学修复技术的研究现状：

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化学修复技术是指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。

例子：Bruning等利用EDTA（乙二胺四乙酸）和PDA（嘧啶－2,6－乙酰乙酸）来萃取底泥中的重金属，结果表明，利用0.1M的EDTA，对Zn的最高去除率可达70％，Pb的最高去除率为30％

化学修复技术的发展趋势：

化学修复技术具有费用高、易造成二次污染等缺点，如使用硫酸铜的化学除藻方法会大量杀死微生物而破坏水体的生物系统。 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。

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水体生物修复技术

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水体的生物修复技术是新近发展起来的一项清洁环境的低投资、高效益，便于应用、发展潜力巨大的新兴技术，它利用特定生物（主要是微生物）对水体中污染物的吸收、转化或降解，达到减缓或最终消除水体污染、恢复水体生态功能的生物措施。

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从生物的选择和培养应用上来分主要包括直接投加微生物技术、培养微生物技术和高等生物修复技术等。

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直接投加微生物技术

这种技术适用于当水体中污染物的降解菌很少甚至没有，在现场富集培养降解菌存在一定难度时的情况，它是通过向水环境中引入菌种来实现的。其微生物的来源有土著微生物、外来微生物和基因工程菌。

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培养微生物技术

这是一种污染水体的微生物强化修复技术， 它通过向水体中投加营养物质、无毒表面活性剂、电子受体或共代谢基质等物质来强化水环境中本身具有降解污染物能力的微生物(即土著微生物)的生存环境，从而达到激活土著微生物， 使土著微生物对污染物的降解能力充分发挥， 从而达到水体修复的目的。其中通过投加营养物激发水体微生物的技术效果非常明显，营养物(激活剂)的组分含有维生素、脂肪酸、氨基酸等，它们在微生物的新陈代谢中起到重要作用。

投加共代谢基质的方法:

传统的曝气充氧技术， 该技术根据污染水体缺氧的特点(这里氧为共代谢基质)， 人工向水体中充入空气(或氧气)， 加速水体复氧过程， 促使水体中好氧微生物大量繁殖， 快速的消耗水体中的有机物， 从而改善河流的水质状况。该技术由于设备简单、易于操作而被许多国家优先选用。

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厦门黑伟沉水式鼓风机

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厦门黑伟沉水式鼓风机安装现场

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厦门黑伟沉水式鼓风机曝气效果

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高等生物修复技术

由于水生植物对污染水体有一定的净化能力，因此，在污染水体中种植对污染物吸收能力强且耐受性好的植物， 能够对水体中的污染物进行吸附、吸收、富集和降解等作用， 从而实现将水体中污染物的去除或固定， 达到水体修复的目的。植物对污染物可通过根系吸收，也可以直接经茎、叶等器官的体表吸收。常用于水体修复的植物有凤眼莲(即水葫芦)、芦苇、香蒲、喜旱莲子草、水芹、浮萍、菱、菖蒲等等

植物修复不足之处：一些植物在富营养化水体中生长迅速，若收集不及时，可降低水体中的溶解氧，加剧水体富营养化，产生负面效应。

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与传统的物理化学修复技术相比， 生物修复技术具有以下特点：(1) 费用省，仅为现有环境工程技术的几分之一；(2)环境影响小， 不会形成二次污染或导致污染物的转移；(3)可最大限度地降低污染物浓度。

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生物修复技术的发展趋势：

高效、无二次污染的生物处理技术及产品的开发研究，尤其是对具有特殊分解能力的菌种的培养筛选也将成为河流湖泊防治技术的发展趋势。另外，随着河流湖泊水体富营养化问题的日趋严重，以脱氮除磷为主要目标的植物修复技术将成为河流湖泊污染治理的热点， 尤其在城市内河污染水体的治理中将发挥重要作用。

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水体修复中若干常见问题

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黑臭问题

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1、现象

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水呈黑色或棕黑色；有严重的腥臭味；透明度很低、溶解氧也很低甚至为零、PH也很低，水面上常会冒气泡，并常会漂浮着一块块黑色的底泥表层的剥离物、严重时水体缺乏脊椎动物甚至软体动物的生存条件或者引起大量死亡。

2、原因

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水体发臭主要是有机污染物发生生物作用的结果。当水中有机碳、有机氮及有机磷极为丰富时，无论水中是否有充分的溶解氧，只要在合适的水温下，都将受到好氧或厌氧微生物的降解，产生各种不同的发黑发臭物质。发生这种现象的水域一般说来是：

①、缺乏固定的补充水源，一潭死水；

②、有外来的污染源（点源或面源）

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③、由于受严重的有机污染，而有机物的分解消耗大量的氧气，常使这类水体处于缺氧的状态，污染物在厌氧条件下分解产生一些低价的氧化物如亚铁类、亚锰类、低价硫盐等棕黑色的悬浮颗粒及硫化氢、甲烷、游离氨等带臭味的气体，水质发生恶性循环；

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④、因水体环境条件恶劣，使水中的菌相和藻相都不合理，有益微生物群处于弱势。

3、措施

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①、切断污染源；

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②、引水换水；

③、去除上层浮泥。

若无清洁水源及无法去除上层浮泥的情况下，可采取下列办法:

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①、污染源必须切断

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②、若水的PH值偏低，应先调节PH值，使之上升到7.5-8.0、因为此范围的PH值能使微生物维持在较高的脱氮水平。

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③、增氧：特别是底层增氧，为好氧微生物创造生存条件。酸性及厌氧环境容易促进底泥磷的释放。增加水体中的营养负荷。

④、投加水改剂：如强力去氨氮剂、天然有机物螯合剂、复合微生物制剂、水质澄清剂、去磷、去氮剂等

⑤、采用浮岛技术及适当移入水生动植物，实现营养物质的转移。

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⑥、使用多功能水质净化机。

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⑦、采用生物膜技术。

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⑧、投加合适的微生物制剂。

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水华问题

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1、现象

水体呈现浓厚的深绿色或棕黑色，水体表面复盍着一层绿色、棕色或棕红色的藻类层。使水体的景观效果丧失殆尽。

2、原因

水中营养物质极为丰富，造成藻类过量繁殖。形成水华的藻类有微囊藻、鱼腥藻、水花束丝藻、裸藻、硅藻等。因形成水华的藻种不同所呈现的颜色也不同。微囊藻、鱼腥藻形成的水华呈绿色；水花束丝藻形成的水华暗绿色；裸藻水华呈红棕色等。

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3、措施

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①、消除外来污染源：

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②、使用多功能水质净化机。

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③、化学除藻法或使用生物型艾可清控藻剂，使用一次效果可保持2.5-3个月，对兰藻形成的水华效果特别明显。因为控藻剂中的生物能吞食兰藻。

④、配置适当的水生植物包括挺水植物、浮叶植物、沉水植物以及建造浮岛。

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⑤、采用絮凝过滤装置（包括过滤床），脱磷，除藻。

⑥、运用生物膜技术，

⑦、运用生物投菌技术

⑧、合理放养滤食性鱼类和螺、蚌类等水生动物。据研究白鲢对鱼腥藻的利用率可达35%以上。

⑨、采用气浮技术

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菁苔问题

1、现象

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在水质较清、水深较浅又不太流动的水域或者是在水草上面着生一种丝状的，形如棉花一样的绿色藻类。

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2、措施

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①、在无水草又无鱼类的水体可直接投加硫酸铜或杀菌灭藻剂（用量需准确计算）

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②、在有鱼类而无水草的水体，可按比例投加杀菁苔剂

③、在有水草需要保护的水域，可用石灰加草木灰合剂或泼石膏水。

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④、遮阴避光

总结

（1）国内成功修复底泥、水体的例子还不多见，仿效发达国家那样花大量资金用于疏浚和污泥处理来修复底泥还不现实，而化学修复又容易造成二次污染，不利于环境治理的可持续发展。

（2）生物修复技术以其特有的优点引起了人们的极大关注。大力发展生物修复技术如高等植物对重金属的累积、开展生物菌工程的研究是一条切实可行的途径。

（3）集多种修复手段为一体，将物理、化学、生物修复技术有机结合。

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