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作者：王健陳曉東單位：山西省水利廳汾河中下游水務(wù)管理沈陽環(huán)境科學(xué)研究院

水源短缺加劇

導(dǎo)致汾河水源短缺情況加劇的主要原因一是降水減少、經(jīng)濟社會發(fā)展對水資源需求量增加等，引起汾河中下游干流河道斷流；二是工業(yè)和城市生活嚴重依賴地下水開采，以及農(nóng)業(yè)用水增加，致使地下水嚴重超采，造成水位急劇下降；三是污水垃圾處理水平低，中水價格不合理，回用規(guī)模小，加劇水資源的短缺；四是植被被破壞，土壤儲存水分能力下降；五是煤炭等礦產(chǎn)資源的過度開采，造成水資源的嚴重破壞。

生物多樣性急劇減少

汾河中下游流域的生物多樣性在人為因素影響下急劇減少，主要是河道喬灌木的過度砍伐，造成了大量動物、植物、微生物受到威脅；其次是為了提高糧食產(chǎn)量和加大畜牧業(yè)的發(fā)展，人們過度開墾和過度放牧，造成生物所需的食物大大減少；三是捕撈業(yè)的發(fā)展，人工過度的捕撈使得生物數(shù)量大大降低，很多種類已經(jīng)絕跡；四是山西工業(yè)化的發(fā)展造成環(huán)境污染，很多不能適應(yīng)環(huán)境的生物被很快淘汰。

生態(tài)修復(fù)技術(shù)概述

水環(huán)境生態(tài)修復(fù)技術(shù)是通過調(diào)控水生態(tài)環(huán)境中相互制約又相互促進的各環(huán)境影響因子，促使其形成平衡和穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)為目標(biāo)。生態(tài)修復(fù)技術(shù)包括利用培育的高等植物或培養(yǎng)、接種的微生物的生命代謝活動，對水體中污染物進行富集、轉(zhuǎn)化、吸收及降解，使水質(zhì)得到凈化的相關(guān)技術(shù)。該技術(shù)具有修復(fù)效果穩(wěn)定、低耗能或不需耗能、工程造價相對較低、運行成本低廉以及不形成二次污染等特點，主要用于受污染而失衡的自然水生系統(tǒng)的修復(fù)。這類水生態(tài)修復(fù)技術(shù)在發(fā)達國家已經(jīng)得到較為成功的應(yīng)用，在我國也開始大量的應(yīng)用，主要有土地處理、高效微生物固定化和人工濕地等技術(shù)。

1土地處理技術(shù)

廢水的土地處理，是將一、二級處理出水用于農(nóng)田、牧場或林木灌溉，或?qū)⒃瓘U水經(jīng)土壤滲濾后回注于地下水等處理技術(shù)的總稱。廢水中通常含有農(nóng)作物需要的各種營養(yǎng)成分。據(jù)我國一些城市污水的測定結(jié)果表明，污水中含T-N為30~90mg/L，NH3-N為20~50mg/L，P為3~4mg/L，K為5~40mg/L。上述養(yǎng)分經(jīng)一級或二級處理后只有少量被除去，而大部分隨出水排出。利用廢水灌溉，不僅解決了農(nóng)牧林業(yè)對水、肥兩大要素的需求，并通過其中的腐植性提高土壤肥力和地溫，可獲得十分顯著的增產(chǎn)效果，而且能除去人工生化處理難以除去的N，P營養(yǎng)物和難生化降解有機物，進一步降低COD，SS和病原菌，使廢水資源得到再生。

2高效微生物固定化技術(shù)

高效微生物固定化技術(shù)是近年來隨著廢水處理的不斷完善和需求而發(fā)展起來的新型技術(shù)。是指將經(jīng)過培養(yǎng)的高效微生物、酶或菌藻共生群限制在特定的材料區(qū)域內(nèi)部，達到提高微生物或酶的濃度，創(chuàng)造有利于生物代謝的環(huán)境，有效減少微生物流失，并使固液容易分離的目的。該類技術(shù)主要用于治理富營養(yǎng)化水體。

3人工濕地技術(shù)

人工濕地是在土地處理、穩(wěn)定塘和生物濾池等污水處理技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種人工構(gòu)建并控制的、主要利用天然凈化能力的污水處理和生態(tài)修復(fù)技術(shù)。它利用了微生物、濕生植物和動物等一系列生物的代謝活動，綜合了物理的、化學(xué)的和生物的復(fù)雜過程，使污水中污染成分得以降解，并將其無害化或轉(zhuǎn)化為可利用的物質(zhì)。

人工濕地技術(shù)的可行性分析

1人工濕地水質(zhì)凈化機理

人工濕地床基具有巨大表面積、特定的化學(xué)組成和無數(shù)的植物根系及其代謝產(chǎn)物（氧、生物活性物質(zhì)），為污染物的過濾截留、物理和化學(xué)吸附、化學(xué)分解和沉淀、生物攝取和氧化分解、礦化等提供了很好的條件。污水中的有機物主要依靠人工濕地床基內(nèi)的物理和生物、化學(xué)的綜合過程去除；不溶性有機物被過濾截留、水解、生物攝取和氧化分解；溶解有機物直接被水解、生物攝取和氧化分解；氨氮在床基中大部分通過硝化—反硝化生化過程被去除，部分氨氮和硝氮通過植物吸收而去除；有機氮主要呈懸浮狀，被床基過濾截留，并通過生化作用礦化為氨氮、硝氮，進而通過植物吸收和硝化—反硝化過程去除；污水中磷大多以正磷酸鹽形式存在，并主要通過人工濕地床基中的鈣、鐵、鋁離子沉淀固著，以及植物的吸收過程去除，沉淀固著在床基中的磷可通過床基料更換而移出；污水中一些微量的金屬通過人工濕地床基的吸附或沉淀作用去除，被濕地植物吸附、吸收去除。污水中大部分病原菌和病毒被人工濕地床基好氧微生物攝食分解，部分被植物根系分泌物殺滅。

2人工濕地的類型分析

從工程設(shè)計的角度出發(fā)，按照系統(tǒng)布水方式的不同或水在系統(tǒng)中流動方式不同劃分為表面流人工濕地（自由表流濕地和構(gòu)筑表流濕地）、潛流人工濕地（水平潛流人工濕地、垂直潛流人工濕地和復(fù)合式潛流濕地）。不同類型的人工濕地對特征污染物的去除效果不同，具有各自的優(yōu)缺點。表面流人工濕地和自然濕地類似，污水從濕地表面流過，在流動的過程中得到凈化。這種類型的人工濕地具有投資少、操作簡單、運行費用低等優(yōu)點，但占地面積較大，水力負荷率較小，去污能力有限。

垂直潛流人工濕地是指污水從濕地表面縱向流向填料床的底部，床體處于不飽和狀態(tài)，氧可通過大氣擴散和植物傳輸進入人工濕地系統(tǒng)。其硝化能力高于水平潛流人工濕地，可用于處理氨氮含量較高的污水。其缺點是對有機物的處理能力不如水平潛流人工濕地系統(tǒng)，落干/淹水時間較長，控制相對復(fù)雜，夏季有孳生蚊蠅的現(xiàn)象。水平潛流人工濕地因污水從一端水平流過填料床而得名，它由一個或多個填料床組成，床體填充基質(zhì)，床底設(shè)有防滲，防止污染地下水。與表面流人工濕地相比，水平潛流人工濕地的水力負荷較大，對BOD5、CODcr、SS、重金屬等污染指標(biāo)的去除效果好，而且很少有惡臭和孳生蚊蠅現(xiàn)象，有利于在北方地區(qū)的冬季運行。

沈陽環(huán)境科學(xué)研究院開發(fā)的復(fù)合流式潛流人工濕地技術(shù)（以水平流為主，與垂直流結(jié)合）中的復(fù)合流濕地結(jié)構(gòu)由底至上分別為防滲區(qū)、導(dǎo)淤區(qū)、主控區(qū)及種植區(qū)。與其他類型人工濕地相比，復(fù)合流式潛流人工濕地的水力負荷大，對BOD5、CODcr、SS、氮磷等污染指標(biāo)的去除效果好，而且很少有惡臭和孳生蚊蠅現(xiàn)象，特別是能有效地解決濕地系統(tǒng)的淤堵問題和北方地區(qū)的冬季運行問題。

3人工濕地生態(tài)修復(fù)適用性分析

從汾河流域亟待解決的主要生態(tài)環(huán)境問題來看，主要是水污染的治理、生物多樣性的恢復(fù)以及水資源的保護和利用問題。而人工濕地的技術(shù)特點正是以不同類型的濕地系統(tǒng)的營建和組合來實現(xiàn)河流水質(zhì)的凈化、生物棲息地的營建和水源涵養(yǎng)與保護，這從形式到內(nèi)容都與汾河生態(tài)修復(fù)的總體目標(biāo)相一致。再從該技術(shù)的經(jīng)濟可行性和技術(shù)成熟性來看，人工濕地技術(shù)是目前水質(zhì)凈化與生態(tài)修復(fù)技術(shù)中投資較低，且便于維護管理的實用技術(shù)。目前，我國已經(jīng)頒布實施了《人工濕地污水處理工程技術(shù)規(guī)范》，使人工濕地生態(tài)治污技術(shù)進入到標(biāo)準化、規(guī)范化的階段,在河道與湖泊水體凈化和生態(tài)修復(fù)方面已有很多成熟應(yīng)用的經(jīng)驗。從人工濕地類型特點的適用性來看,水平潛流人工濕地和復(fù)合流式潛流人工濕地的選用有利于處理污染負荷較高的水體,適宜凈化目前汾河中下游嚴重污染的水質(zhì)。表面流人工濕地處理負荷雖然較低，但便于在汾河灘地應(yīng)用，對河水水質(zhì)有較好的緩沖調(diào)整作用，有利于汾河流域生物多樣性的改善與營建。

因此，可根據(jù)汾河及其支流的不同河道特點、河床與灘地的可利用性、不同河段的水質(zhì)污染狀況和生態(tài)修復(fù)目標(biāo)，在不同河段將潛流濕地與表流濕地優(yōu)化組合，合理布設(shè)。對于汾河太原出境處的嚴重污染河段還可考慮適當(dāng)?shù)念A(yù)處理措施，以保證水質(zhì)達標(biāo)及濕地系統(tǒng)的入水要求。綜上，結(jié)合汾河流域的生態(tài)環(huán)境問題和人工濕地生態(tài)修復(fù)的技術(shù)特點，以人工濕地為主要技術(shù)手段實施該流域的生態(tài)修復(fù)是可行的。

汾河流域污染治理和生態(tài)修復(fù)的對策

1源頭治理調(diào)整布局和優(yōu)化結(jié)構(gòu)

對生活污水及工業(yè)廢水要進行源頭治理，堅決杜絕未經(jīng)處理直接向汾河排污。在沿岸幾個重點排污城市應(yīng)增擴建污水廠，擴大處理規(guī)模，中小城市也應(yīng)因地制宜地建設(shè)合適規(guī)模的污水處理廠或污水處理設(shè)施。工業(yè)廢水應(yīng)當(dāng)根據(jù)各個企業(yè)的產(chǎn)品及所產(chǎn)廢水性質(zhì)區(qū)別對待，經(jīng)過處理的廢水，有回用條件的應(yīng)該回用，不能回用的也要實行達標(biāo)排放，應(yīng)堅持“誰污染，誰治理”的原則，從污染源上治理汾河水污染。對于汾河中下游流域的污水治理，應(yīng)結(jié)合實際情況，建議污水先通過城市污水廠處理，再通過濕地系統(tǒng)處理后排放入河，這樣對于水環(huán)境容量較低、自凈能力較弱的汾河來講是十分必要的，有利于汾河的斷面達標(biāo)。特別是人工濕地技術(shù)，不但成本低，而且植物根系土壤可以涵養(yǎng)水分，大量植被的形成有利于生物數(shù)量與種類增多，同時可營建生態(tài)景觀，恢復(fù)人與自然和諧相處的生態(tài)環(huán)境。

2加快汾河支流流域治理

汾河支流是汾河全流域的重點水源補充，直接影響著汾河流域的水生態(tài)環(huán)境，與其生態(tài)修復(fù)息息相關(guān)，故針對汾河支流應(yīng)采取有效的治理措施。第一，對汾河支流流域內(nèi)的污染源進行治理，從源頭上對排入汾河支流的污水進行治理，降低入河的水質(zhì)指標(biāo)，為汾河支流的生態(tài)修復(fù)做準備；第二，以人工濕地技術(shù)為主，在汾河支流干線實施生態(tài)修復(fù)，提高水環(huán)境容量；第三，在汾河支流入汾河河口處營建河口人工濕地，利用潛流濕地、功能表流濕地和景觀表流濕地相結(jié)合的方式進一步改善汾河的支流水質(zhì)，同時營造濕地景觀環(huán)境，提高汾河流域河口環(huán)境質(zhì)量。

3落實汾河流域干流人工濕地生態(tài)修復(fù)工程

以汾河流域干流中特殊區(qū)域重點段生態(tài)修復(fù)為基礎(chǔ)，以人工濕地生態(tài)修復(fù)技術(shù)為依托，加快落實汾河整個流域干流人工濕地生態(tài)修復(fù)工程，改善汾河水水質(zhì)指標(biāo)，增強汾河的自凈能力。通過濕地工程的營建，流域內(nèi)的植被系統(tǒng)逐漸得到修復(fù)，野生動物系統(tǒng)也會隨之得到恢復(fù)，有效地提高了生物多樣性，從而使汾河流域生態(tài)環(huán)境從根本上得到修復(fù)。

4提高全民水憂患意識，依法保護水資源

水是生命的源泉，是人類生存的命脈。水利，是農(nóng)業(yè)的命脈，也是工業(yè)和整個國民經(jīng)濟的命脈，是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施。因此，必須加大宣傳力度，增強全民水憂患意識，強化水利基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的重要地位。加大環(huán)保宣教力度，提高環(huán)保法律法規(guī)的普及，提高全民的環(huán)境意識和法制觀念。公眾要通過擴展環(huán)境權(quán)益來提高環(huán)境意識，把個人的環(huán)境意識的提高過程與對人們切身利益的保護和改善聯(lián)系起來，自覺參與環(huán)境管理。

結(jié)語

汾河流域存在的主要生態(tài)環(huán)境問題是河水污染嚴重、水源短缺突出和生物多樣性急劇減少，實施流域生態(tài)修復(fù)勢在必行。人工濕地具有較強的應(yīng)用特點和技術(shù)優(yōu)勢，可作為汾河流域生態(tài)修復(fù)的重要技術(shù)手段。實施從源頭到支流和干流的全流域綜合治理，合理制定汾河流域各區(qū)段的生態(tài)修復(fù)方案與規(guī)劃，針對性的落實各階段生態(tài)修復(fù)工程措施，有效組織和協(xié)調(diào)各相關(guān)部門和單位積極配合，以及全社會的共同參與，是最終實現(xiàn)汾河流域生態(tài)修復(fù)總體目標(biāo)的關(guān)鍵。