方應(yīng)梅, 宋子奇, 方國(guó)華, 陳 于, 葉曉晶
(1.河海大學(xué), 江蘇 南京 210098; 2.南京市浦口區(qū)土地儲(chǔ)備中心, 江蘇 南京 211800;3.江蘇省農(nóng)村水利科技發(fā)展中心, 江蘇 南京 210029)
農(nóng)村河道作為農(nóng)村水環(huán)境的重要載體,與農(nóng)村居民的日常生活和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著密切的關(guān)系。近年來(lái)隨著城鄉(xiāng)一體化建設(shè)和農(nóng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施,農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)得到了快速發(fā)展,人們生活水平得到了顯著提高,而伴隨出現(xiàn)的農(nóng)村河道生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日趨嚴(yán)重,主要表現(xiàn)為岸坡坍塌、泥沙淤積、水面減小、水質(zhì)惡化、生態(tài)脆弱等。
農(nóng)村河道主要指直接為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)民生活服務(wù)的縣鄉(xiāng)河道,其中,縣級(jí)河道為縣域內(nèi)、流經(jīng)數(shù)個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、對(duì)鄉(xiāng)級(jí)河道有調(diào)節(jié)作用的河道,鄉(xiāng)級(jí)河道為溝通調(diào)節(jié)村內(nèi)溝河的干溝或支溝,具體劃分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。據(jù)統(tǒng)計(jì),江蘇全省共有縣級(jí)河道2 141條,2.56萬(wàn)km,鄉(xiāng)級(jí)河道21 803條,7.22萬(wàn)km[1],這些縣鄉(xiāng)河道不僅承擔(dān)著農(nóng)村防洪排澇、農(nóng)業(yè)灌溉、城鄉(xiāng)飲用水源保障等重要功能,也是農(nóng)村水生態(tài)環(huán)境的主要載體。
表1 農(nóng)村河道劃分標(biāo)準(zhǔn)
農(nóng)村河道較城市河道來(lái)說(shuō),存在著自身非常獨(dú)特的特點(diǎn),主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
由于農(nóng)村地區(qū)河道水源主要源于降水,而天然降水具有季節(jié)性的特點(diǎn)。我國(guó)大部分地區(qū)春夏兩季降雨相對(duì)比較集中,夏季降雨呈現(xiàn)出降雨密集、降水量大、區(qū)域分布差異大等特點(diǎn),故農(nóng)村河道水流量年內(nèi)變化較大,具有明顯的季節(jié)性特征。農(nóng)村河道周邊多散布著農(nóng)田村舍,河濱帶及河內(nèi)水生植物分布相對(duì)較多,大部分河段呈自然景觀狀態(tài),河道橫斷面結(jié)構(gòu)多樣。
農(nóng)村河道除承擔(dān)基本的農(nóng)業(yè)灌溉、生活供水及船舶運(yùn)輸功能外,還是地區(qū)行洪排澇、調(diào)蓄分洪的重要通道。同時(shí)農(nóng)村河道還承擔(dān)著納污的功能,不論是農(nóng)田污水、養(yǎng)殖污水還是生活污水,大多都排入河流,河道自凈能力與沿線污水排放強(qiáng)度的平衡與否,直接決定了沿線農(nóng)村的水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,農(nóng)村河道是生態(tài)和自然環(huán)境的重要載體。此外,農(nóng)村河道本身包含豐富的水資源、生物、礦物資源、景觀資源,很多農(nóng)村河道還是所在地區(qū)重要的飲用水水源地,與生產(chǎn)生活聯(lián)系緊密,影響著沿線地區(qū)居民的生活水平及經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿Α?/p>
伴隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,一個(gè)突出的問(wèn)題是我國(guó)農(nóng)村河道愈發(fā)嚴(yán)重的河流污染。農(nóng)村河道的污染物主要來(lái)自于農(nóng)業(yè)灌溉的排澇污水,以及沿線居民未經(jīng)處理直排的生活污水。目前農(nóng)村生活污水問(wèn)題已納入農(nóng)村人居環(huán)境整治行動(dòng),但在實(shí)際推行中,由于一些地區(qū)居民居住分散,雖也修建了部分小型污水處理設(shè)施就地處理,但實(shí)際應(yīng)用效果不甚理想,生活污水直排現(xiàn)象仍難以杜絕。同時(shí),鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)所排放的工業(yè)廢水,以及沿線地區(qū)水產(chǎn)及畜禽養(yǎng)殖的養(yǎng)殖污水也是重要的污染源。此外,河道沿線生活垃圾以及生活廢棄物的堆放也會(huì)造成農(nóng)村河道水域一定程度的水源污染。綜合起來(lái),導(dǎo)致河道污染的干擾因素較多,且呈分散化,較城市河道污染更難控制。
農(nóng)村地區(qū)河流多處于失管狀態(tài),河道岸坡和河濱帶多被農(nóng)田村舍或農(nóng)戶占用,河道自然景觀連續(xù)性受損,部分河道淤積現(xiàn)象嚴(yán)重,而淤積又導(dǎo)致流量減小,水體滯流,河道自凈能力降低,水質(zhì)不斷惡化。且河道內(nèi)普遍存在水生植物泛濫,河面垃圾漂浮等現(xiàn)象。由此引發(fā)的問(wèn)題直接關(guān)系到農(nóng)村地區(qū)的用水保障與安全,是影響農(nóng)村社會(huì)環(huán)境穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。
自2009年水利部、財(cái)政部發(fā)布《全國(guó)重點(diǎn)地區(qū)中小河流近期治理建設(shè)規(guī)劃》以來(lái),農(nóng)村河道的治理問(wèn)題逐漸得到了重視,全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展了大規(guī)模的農(nóng)村河道整治工作。江蘇的農(nóng)村河道治理工作開(kāi)展較早,2003年就已開(kāi)始農(nóng)村河道的疏浚整治工作。2009年結(jié)合全國(guó)重點(diǎn)地區(qū)中小河流近期治理建設(shè),進(jìn)一步加大農(nóng)村河道的疏浚整治力度,到2012年基本完成了對(duì)所有縣鄉(xiāng)河道的一輪疏浚。2013年,開(kāi)始組織實(shí)施農(nóng)村河道輪浚,加大河道清淤力度,增強(qiáng)農(nóng)村河道的引排能力。2018年開(kāi)始,以生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展的理念,重點(diǎn)開(kāi)展農(nóng)村生態(tài)河道建設(shè),主要通過(guò)采取河道疏浚、暢通引排、岸坡整治、生態(tài)修復(fù)、長(zhǎng)效管護(hù)等措施,連通鄰近宜連河湖水體,修復(fù)河道空間形態(tài),增強(qiáng)水體流動(dòng)性,進(jìn)一步提高河道行洪排澇能力。
經(jīng)過(guò)多年整治,農(nóng)村河道的水利功能不斷提升,水環(huán)境質(zhì)量也不斷改善,河道治理工作成效顯著,但當(dāng)前仍存在許多問(wèn)題亟待解決。通過(guò)對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)農(nóng)村河道的相關(guān)資料分析,以及對(duì)江蘇省蘇北和蘇南以及蘇中地區(qū)的阜寧、淮安、洪澤、如東、如皋、吳江、太倉(cāng)等7個(gè)代表縣市區(qū)的實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn),目前農(nóng)村河道還存在如下幾個(gè)方面的主要問(wèn)題。
農(nóng)村河道水質(zhì)普遍有待提高,主要表現(xiàn)為氨氮、總磷的污染物濃度較高,且存在一定的季節(jié)性特征。究其原因主要是河道污染源難以得到有效控制。農(nóng)村地區(qū)污染源復(fù)雜,農(nóng)業(yè)面源污染及生活、養(yǎng)殖、工業(yè)污水排放污染加之生活垃圾入河污染,而想要有效控制這些分散的污染源,不僅需要投入大量資金建設(shè)雨污分流、污水處理等配套工程,還需建立與城市河道一樣完備的長(zhǎng)效河道管護(hù)機(jī)制,并在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式、日常管理模式等方面做出革新,使之適應(yīng)于農(nóng)村地區(qū)的實(shí)際情況,但目前大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)還難以做到。
由于以前農(nóng)村水利建設(shè)欠缺流域宏觀整體上的考慮,河道岸線開(kāi)發(fā)利用管理狀況較差,多數(shù)農(nóng)村河道岸線上分布著大量菜地、養(yǎng)殖網(wǎng)箱等。很多沿線居民片面考慮眼前短期利益,盲目擠占河道和溝塘,與水爭(zhēng)地,甚至填河造地,導(dǎo)致河道岸線受到嚴(yán)重?cái)D占,水域面積急劇減少,河道流速降低,水體的自凈功能明顯減弱,河道淤積問(wèn)題加劇,區(qū)域內(nèi)的防洪和排澇能力也急劇下降。
盡管近年來(lái)通過(guò)國(guó)家中小河道整治計(jì)劃的推進(jìn),已對(duì)多數(shù)河道開(kāi)展了清淤疏浚工作,但仍有許多農(nóng)村河道存在淤積問(wèn)題,并在總體上呈現(xiàn)出“清”趕不上“淤”的特點(diǎn)[2]。這主要是由于河道沿線垃圾、污水傾倒現(xiàn)象未徹底杜絕,河道水質(zhì)難以得到持續(xù)的改善,使得水生動(dòng)物大量死亡,水草大量繁殖,腐敗后淤積河底,造成河道淤積問(wèn)題反復(fù)。而河道的嚴(yán)重淤積致使河床抬高、河道淤塞,農(nóng)村河道調(diào)蓄洪水的能力明顯下降,洪澇災(zāi)害發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)顯著增大。
農(nóng)村河道多為天然土質(zhì)河岸,河岸坍塌現(xiàn)象頻發(fā)。同時(shí)受到農(nóng)村土地承包經(jīng)營(yíng)政策的影響,部分河道兩側(cè)的河堤被劃入村民承包田,但沿線大部分農(nóng)戶多占地耕種,河堤水土保持所需的栽桑和植樹(shù)事實(shí)上并不能得到保證,河岸帶寬度也難以達(dá)到實(shí)現(xiàn)徑流過(guò)濾、水土保持功能的最低要求。兩者疊加導(dǎo)致河岸水土流失情況較為嚴(yán)重,在季節(jié)性洪水的共同作用下,岸坡極易發(fā)生突然崩塌,沿線地區(qū)存在很大的防洪安全隱患。
由于在農(nóng)村河道治理中過(guò)分強(qiáng)化河道行洪排澇功能,而忽略了河道自然形態(tài)改變對(duì)河道周邊環(huán)境的影響及河道功能因此產(chǎn)生的反饋,缺乏對(duì)河道生態(tài)系統(tǒng)的整體考慮,片面追求河道形態(tài)平直化、規(guī)則化,使得目前農(nóng)村灌溉河道多呈現(xiàn)“橫平豎直”的形態(tài),河道自然蜿蜒性被大幅降低。河道及河岸中部分動(dòng)植物的棲息地被破壞,部分生物鏈消失,最終導(dǎo)致河道生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性降低,河道生態(tài)系統(tǒng)自調(diào)節(jié)、自恢復(fù)能力減弱。
河道管護(hù)方面,雖然目前河長(zhǎng)制已在全國(guó)全面實(shí)行,村鎮(zhèn)一級(jí)明確了河長(zhǎng)及責(zé)任,但實(shí)際履職情況并不到位,仍有一些鄉(xiāng)村河道“三亂”(亂建、亂占、亂排)現(xiàn)象屢禁不止,部分河道岸線管理保護(hù)范圍尚未全部劃定,或治理后因缺乏長(zhǎng)期管理保護(hù)再次污染。河道綜合整治是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作,不可半途而廢,需長(zhǎng)期堅(jiān)持,在擴(kuò)大整治范圍的同時(shí),保證整治的長(zhǎng)期效果。
治理理念方面,目前大部分的農(nóng)村河道整治工程多采取清淤疏浚、水系連通、清障、堤防加固、岸坡綠化等重在恢復(fù)河道防洪排澇和灌溉供水等水利功能的措施,系統(tǒng)修復(fù)河道及河岸帶水生態(tài)環(huán)境,充分發(fā)揮河道生態(tài)功能的舉措還很少。雖然在當(dāng)前河道環(huán)境整治中已普遍具有生態(tài)修復(fù)的意識(shí),但卻存在將生態(tài)修復(fù)完全等同于景觀綠化的錯(cuò)誤概念,滿足于“盆景”式的景觀河道[3],缺乏將河道沿線水文、污染、管理等方面情況協(xié)同考慮的整體意識(shí)。
農(nóng)村地區(qū)部分群眾河道保護(hù)意識(shí)淡薄,沒(méi)有定點(diǎn)投放、集中處理垃圾的習(xí)慣,時(shí)常將生活垃圾與污水私自傾倒在河堤或河內(nèi);不重視河岸保護(hù),常侵占河道進(jìn)行種植、養(yǎng)殖,不僅影響河道行洪安全,也對(duì)河道造成了污染。河道沿線地區(qū)保護(hù)意識(shí)的缺乏,導(dǎo)致目前河道長(zhǎng)效管護(hù)難以實(shí)現(xiàn),河道治理成果難以持續(xù),易陷入治理后再污染、再淤塞、再治理的惡性循環(huán)。
為有效解決當(dāng)前農(nóng)村河道存在的主要問(wèn)題,亟需對(duì)農(nóng)村河道水環(huán)境進(jìn)行修復(fù),加快農(nóng)村生態(tài)河道建設(shè)。下面從物理生境改造與河道生物修復(fù)兩方面,探討提出符合農(nóng)村河道實(shí)際的河道生態(tài)修復(fù)措施。
對(duì)農(nóng)村河道生態(tài)進(jìn)行修復(fù),首先要考慮改造河道物理生境,為河道生態(tài)功能的恢復(fù)創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。河道物理生境改造旨在以自然為導(dǎo)向,在滿足河道沿線地區(qū)防洪排澇要求的基礎(chǔ)上,通過(guò)生態(tài)工程措施增強(qiáng)河道自動(dòng)力過(guò)程,恢復(fù)河道生態(tài)服務(wù)功能[4]。河道物理生境改造主要包括河道地形地貌的改造,河道護(hù)岸的生態(tài)化改造以及濱水河岸帶的生態(tài)環(huán)境改造。
3.1.1 河道地形地貌改造
(1)向河道拋物
在河道中拋擲礫石、塊石、木樁等,改變水流條件,豐富河床結(jié)構(gòu),提高水體富氧能力,為動(dòng)植物棲息創(chuàng)造條件。清淤后鋪設(shè)碎石,平整河床,均勻河道斷面流量,為底棲動(dòng)物提供生長(zhǎng)環(huán)境[5]。在河道中布設(shè)塊石群形成急流,增加水體含氧量,產(chǎn)生的塊石間隙可為水生生物提供遮蔽場(chǎng)所。因地制宜在河道邊緣布設(shè)木樁,減少近岸水流沖擊力,同時(shí)為鳥(niǎo)類提供捕食落腳點(diǎn),吸引鳥(niǎo)類在周邊活動(dòng),增加河道生物多樣性。
(2)構(gòu)建淺灘和深潭
在河道中布設(shè)淺灘和深潭,可改變渠化河道形態(tài)單一的斷面形態(tài),豐富河道空間結(jié)構(gòu),為水生動(dòng)植物的生長(zhǎng)發(fā)育提供適宜場(chǎng)所。在河道中構(gòu)建淺灘和深潭有多種方式,在河道彎曲處開(kāi)挖深潭,其后堆積淺灘,根據(jù)河道的底質(zhì)及生物棲息特征選擇不同類型的人工淺灘(如細(xì)砂淺灘、粗砂淺灘、挺水植物淺灘等),并通過(guò)灘地設(shè)計(jì)恢復(fù)河道的自然蜿蜒形態(tài);在河床兩側(cè)利用石塊、木材建立丁壩,抬高河岸,使河道主流由平直變?yōu)閺澢?,在水流沖刷和泥沙堆積作用下,丁壩的迎水面和背水面將逐漸形成深潭和淺灘;利用天然材料橫跨河道設(shè)置堤堰,堤堰上游形成水流平緩的深水區(qū),而下游形成深潭,有效控制河道流速,豐富河床地貌。
(3)水系連通
通過(guò)自然或人工手段,在自然水系基礎(chǔ)上,調(diào)整河道水系連通關(guān)系,構(gòu)建生態(tài)健康的水系連通網(wǎng)絡(luò),以提高河道水體流動(dòng)性和連續(xù)性,充分發(fā)揮平原河網(wǎng)的調(diào)蓄能力,增強(qiáng)河網(wǎng)水系對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)能力,改善區(qū)域水生態(tài)環(huán)境。一般連通水系的方式包括打通斷頭浜,開(kāi)挖明渠,將部分河道與同級(jí)河道或上一級(jí)河道打通相連,實(shí)現(xiàn)不同水體間的良性水循環(huán);拆除沿岸違法建筑,拓展河道過(guò)水?dāng)嗝鎸挾龋謴?fù)河道水體流動(dòng)的暢通性;將河道中部分僅排水的閘站改造為引排兩用,提高河網(wǎng)水資源調(diào)配能力。
3.1.2 護(hù)岸生態(tài)化改造
(1)植物覆蓋護(hù)岸
植物覆蓋護(hù)岸即在河岸種植灌木、喬木或草本植物,利用植物根系的固土保水能力來(lái)維護(hù)岸坡穩(wěn)定,可減少天然土質(zhì)河岸水土流失,適用于坡度較緩、防洪要求不高的小型河道。而對(duì)于已硬化護(hù)岸,也可在其硬質(zhì)岸坡上敷設(shè)具有一定抗沖刷、保水能力的利于植物生長(zhǎng)的基質(zhì)材料后進(jìn)行植物覆蓋處理,目前噴射護(hù)坡綠化技術(shù)已較為成熟。
(2)塊石護(hù)岸
塊石護(hù)岸就地取材,利用天然石材,將其拋置、堆砌進(jìn)行護(hù)岸,可顯著提高岸坡抗沖刷能力,適用于水位不高、水流速度不大的小型河道。一般可在石塊縫隙間種植或扦插植物,以減緩河道水流速度,降低水流對(duì)河岸的沖蝕作用,同時(shí)為動(dòng)植物提供生物棲息地。砌石護(hù)岸保留了河道與岸坡的物質(zhì)交換能力,可將河流生態(tài)系統(tǒng)與非河流生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái),有助于提高河道生態(tài)系統(tǒng)的自調(diào)節(jié)能力。
(3)木樁護(hù)岸
木樁護(hù)岸即在岸坡坡腳排布固定木樁,以減少水流沖刷來(lái)進(jìn)行防護(hù),一般多與植物護(hù)岸相結(jié)合,既可有效穩(wěn)固河岸土壤,又可快速恢復(fù)河岸生態(tài)環(huán)境,適用于水流速度不大的小型河道,對(duì)河道走向的適應(yīng)性強(qiáng),與生態(tài)景觀相容性強(qiáng)。木樁間的縫隙使得河水與地表徑流可進(jìn)行正常交換,河道與河岸植被間的水汽循環(huán)得以保證,河道防洪排澇功能得到充分發(fā)揮,同時(shí)也較好地滿足了河道生態(tài)環(huán)境需求。
(4)生態(tài)混凝土護(hù)岸
生態(tài)混凝土護(hù)岸是一種將工程安全防護(hù)和生態(tài)綠化修復(fù)有機(jī)結(jié)合的新型護(hù)岸,適用于受侵蝕較為嚴(yán)重、穩(wěn)定性差的河岸[6]。生態(tài)混凝土以特定較大粒徑骨料作為支承,由生態(tài)膠凝材料(堿性低,包含適宜植物生長(zhǎng)的基質(zhì))和骨料包裹而成,播種養(yǎng)護(hù)后可完成岸坡的植被恢復(fù)。其強(qiáng)度與硬質(zhì)材料相當(dāng),但具有較多連通孔隙,可為植物的生存、生長(zhǎng)提供條件,同時(shí)其孔隙和表面還可附著棲息微生物、動(dòng)物及藻類,能夠有效提高河道水體自凈能力。
(5)生態(tài)袋護(hù)岸
生態(tài)袋護(hù)岸是一種新型的柔性護(hù)岸,利用透水不透土的土工布袋堆疊形成固土滲水的具有一定穩(wěn)定性的邊坡,適于非城鎮(zhèn)區(qū)的河岸。土工布袋中裝滿植物生長(zhǎng)基質(zhì),其表面可進(jìn)行植物綠化,為微生物、小型動(dòng)物提供了良好的生長(zhǎng)發(fā)育環(huán)境。生態(tài)袋的物理化學(xué)性能優(yōu)越,可在潮濕環(huán)境中保持不變形,耐腐蝕能力強(qiáng),抗生物降解、動(dòng)物破壞能力強(qiáng),無(wú)毒零污染,對(duì)生態(tài)環(huán)境十分友好。
3.1.3 濱水河岸帶生態(tài)環(huán)境改造
(1)建立河岸植被緩沖帶,對(duì)陸域進(jìn)行生態(tài)綠化
建立河岸植被緩沖帶,增加河岸植被覆蓋率[7],因地制宜,確定河岸植被緩沖帶寬度、種植密度。緩沖帶寬度的大小決定了其截留沉積物的效率,是關(guān)系河岸帶凈化水質(zhì)、環(huán)境緩沖功能發(fā)揮的關(guān)鍵影響因素。栽種時(shí)應(yīng)參照區(qū)域自然條件及周邊區(qū)域植被種類,結(jié)合功能需求,選擇適宜在此生長(zhǎng)的植物群落、植被類型。同時(shí)還應(yīng)注意保證河岸帶物種的多樣性,遵循自然植被分布規(guī)律,建立喬木—灌木—草本多層次混交的群落結(jié)構(gòu),合理配置。
(2)河道斷面改造
在考慮河道水文條件及河岸地形限制情況的基礎(chǔ)上,應(yīng)盡量使河道橫斷面形式多樣化。在天然斷面難以滿足河道功能時(shí),選擇對(duì)天然斷面進(jìn)行改造,在條件允許的情況下應(yīng)盡量選擇過(guò)流能力、景觀性、生態(tài)功能均較強(qiáng)的復(fù)式斷面。但對(duì)于河灘相對(duì)窄小的農(nóng)村河道,復(fù)式斷面河灘占地相對(duì)較大,易受限,可選擇結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的梯形斷面。
生物修復(fù)利用生物(微生物、植物或動(dòng)物)的生命代謝活動(dòng),降低污染環(huán)境中有毒有害物的濃度或使其無(wú)害化,從而使被污染的生態(tài)環(huán)境和生態(tài)效應(yīng)能夠部分或完全恢復(fù)到原初狀態(tài)。生物修復(fù)旨在提高生態(tài)系統(tǒng)的自凈、自調(diào)節(jié)能力,通過(guò)完善、強(qiáng)化生態(tài)系統(tǒng)功能的方式對(duì)河道生態(tài)進(jìn)行修復(fù)[8],是對(duì)河道生態(tài)綜合治理的有力補(bǔ)充。生物修復(fù)措施,根據(jù)所利用的生物種類可劃分為生物修復(fù)、植物修復(fù)、動(dòng)物修復(fù)及聯(lián)合修復(fù)。
3.2.1 微生物修復(fù)
(1)投放微生物菌劑
向污染水體投加可高效降解污染物的微生物菌種,如硝化細(xì)菌、光合細(xì)菌等,可針對(duì)河流中超標(biāo)污染物類型選擇不同菌種,有針對(duì)性地提高特定污染物去除效率,實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的凈化。這種外源微生物投放技術(shù)成本低、凈化效果好,在我國(guó)黑臭河道治理中應(yīng)用廣泛,但投放外源菌種存在一定生物安全隱患,需對(duì)投放地區(qū)本土菌群進(jìn)行調(diào)查后科學(xué)投放使用。由于投放時(shí)一般采用人工投加法,即人工向河道表面噴灑微生物菌劑,而菌劑易隨水流流失,因此該方法更適于流速較緩的中小型河道。
(2)投加微生物促進(jìn)劑
向水體投加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、電子或共代謝基質(zhì)等微生物促進(jìn)劑,以提高水體中降解污染的原生微生物的活性,使微生物能夠快速繁殖生長(zhǎng),促進(jìn)生化反應(yīng)的進(jìn)行,提高水體溶解氧水平,從而達(dá)到凈化水質(zhì)、改善污染環(huán)境的目的,對(duì)河道生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)。與投放菌劑相比,投放促進(jìn)劑的方法投放成本更低,且未引入外源微生物,生態(tài)安全性更高,已在我國(guó)上海、廣州、南京等地區(qū)的河湖整治中得到廣泛應(yīng)用,生態(tài)治理效果較好。
(3)底泥生物氧化
該方法對(duì)土著微生物進(jìn)行定向擴(kuò)增,利用土著微生物與各種電子受體、共代謝底物等氧化組合生產(chǎn)出靶向藥物,將藥物以注射的形式作用于底泥表面,對(duì)底泥進(jìn)行生物氧化,通過(guò)硝化和反硝化作用去除底泥中的氨氮即耗氧有機(jī)物,從而減少底泥污染排放,減輕河道生物降解負(fù)荷,有效改善河道生態(tài)環(huán)境。底泥生物氧化的水質(zhì)凈化效果不易受水體流動(dòng)、置換作用影響而減弱或消失,可從根本上消除河道內(nèi)源污染物的排放,是最為治本的底泥污染處理措施。
(4)人工增氧
通過(guò)一定的增氧設(shè)備人工向水體中充入空氣,增加水體溶解氧含量,改變水體缺氧狀態(tài),為水體中微生物分解污染物提供良好環(huán)境,提高微生物凈化活力,以改善水質(zhì)。在充氧的同時(shí)也增加了河流垂向流動(dòng),有利于底泥污染物遷移、分解[9]。所以人工增氧曝氣措施具有水質(zhì)凈化效果較好、投資運(yùn)維成本低的特點(diǎn),適用于相對(duì)較窄(<30 m)的河道,但不宜在低水位(<0.3 m)、通航的河道中使用。目前常用的人工曝氣措施主要有葉輪增氧機(jī)、微泡增氧機(jī)、噴泉式增氧機(jī)、跌水壩溢流增氧、鼓風(fēng)微孔增氧設(shè)備等。
3.2.2 植物修復(fù)
(1)種植水生植物
河道植物修復(fù)涉及的植物以水生植物為主,包括挺水植物、浮水植物、沉水植物等,這些高級(jí)水生植物不僅可直接吸收水中的氮、磷元素,還能與藻類形成生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,并向水體中釋放化感物質(zhì),抑制藻類的生長(zhǎng),有效控制水華,降低水體富營(yíng)養(yǎng)化程度。不同水生植物對(duì)水中主要污染物的去除效果不同,在不同程度污染環(huán)境下的去除效率也存在差異,因此在栽種前應(yīng)根據(jù)河道實(shí)際污染情況,選擇合適的水生植物及植物組合,以達(dá)到最佳的修復(fù)效果。
(2)布置生態(tài)浮島、浮床
生態(tài)浮島、浮床,利用無(wú)土栽培技術(shù)將水生植物及部分改良的陸生植物種植浮于水面的載體基質(zhì)上,建立高效的小型人工生態(tài)系統(tǒng),通過(guò)植物根系凈化作用,對(duì)河道水環(huán)境進(jìn)行修復(fù)。同時(shí)浮島上的植物為鳥(niǎo)類提供了棲息地,浮島下部植物根系形成了魚(yú)類和水生動(dòng)物的生存空間。由于生態(tài)浮床直接利用水面面積,無(wú)需工程開(kāi)挖占地,生態(tài)友好無(wú)污染,浮體形狀多樣,易于栽培管理,凈化效率高,成本及后續(xù)維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),在城市、農(nóng)村的水體污染治理中十分常見(jiàn)。
3.2.3 動(dòng)物修復(fù)
動(dòng)物修復(fù)是指向河道中投放小型動(dòng)物,利用動(dòng)物對(duì)污染物的直接吸收、轉(zhuǎn)化、分解以及調(diào)控作用,對(duì)河道生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)。一般以增加濾食性動(dòng)物數(shù)量為主,如貝類、螺類、魚(yú)類等,其主要原理是利用食物鏈關(guān)系調(diào)整生物群落結(jié)構(gòu),通過(guò)濾食性動(dòng)物對(duì)藻類的過(guò)濾攝取,嚴(yán)格控制藻類的生長(zhǎng),維持水體溶解氧水平,促進(jìn)河道生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán),從而改善河道水環(huán)境,提高水體透明度。最后還可通過(guò)對(duì)投放動(dòng)物的捕獲,將水體中污染物遷移出河湖生態(tài)系統(tǒng),最大限度地降低河道中污染物濃度。目前河道生態(tài)動(dòng)物修復(fù)已被應(yīng)用于一些河湖的富營(yíng)養(yǎng)化治理,實(shí)踐證明,治理效果較好的動(dòng)物有水蚤、河蚌、螺螄、鳙魚(yú)、鰱魚(yú)等。
3.2.4 聯(lián)合修復(fù)
(1)構(gòu)建氧化塘(穩(wěn)定塘)
選擇河道適宜河段或河道附近水塘進(jìn)行改造,種植水生植物,進(jìn)行水產(chǎn)和水禽養(yǎng)殖,形成具有生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者的完整人工生態(tài)系統(tǒng),通過(guò)塘中多條食物鏈物質(zhì)能量的遷移、轉(zhuǎn)化,降解去除水體中的有機(jī)污染物,顯著改善河流水質(zhì)。且在改善水環(huán)境的同時(shí),塘中水生植物形成了生態(tài)景觀,水產(chǎn)、水禽帶來(lái)了一定的經(jīng)濟(jì)效益,塘底累積的少量污泥也可作為有機(jī)肥用于附近農(nóng)業(yè)生產(chǎn),尤其適用于農(nóng)村河道的生態(tài)治理。
(2)構(gòu)建人工濕地
在河道集中排污口附近區(qū)域,人工構(gòu)建類似于沼澤地的地面,并于其上種植各類濕生植物,建立人工濕地生態(tài)系統(tǒng),利用土壤的接觸沉淀過(guò)濾,基質(zhì)養(yǎng)分的積累吸收,植物根莖的吸附降解,微生物的氧化分解及各類動(dòng)物的同化吸收等,對(duì)污染水體進(jìn)行凈化處理。建設(shè)人工濕地投資和運(yùn)行費(fèi)用較低,但占地面積大,在植物經(jīng)過(guò)2~3個(gè)生長(zhǎng)周期后才能達(dá)到較好的凈化效率,且需定期對(duì)植物腐敗殘?jiān)M(jìn)行清理,以免造成反向污染。因此,該措施適用于水量不大、管理水平不高的農(nóng)村地區(qū)。實(shí)際應(yīng)用中可結(jié)合農(nóng)村地區(qū)發(fā)展情況,在人工濕地上選種一些具備凈化效果、經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的水生植物,在周邊規(guī)劃構(gòu)建具有地方特色的臨水棧橋、觀景平臺(tái)、濱河跑道等形式多樣的親水空間,在凈化水質(zhì)的同時(shí),發(fā)揮人工濕地可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)效益。
(3)設(shè)置生物柵
生物柵是在固定支架上設(shè)置了繩狀生物接觸材料的柵欄裝置,這些生物接觸材料為參與污染凈化的微生物、原生動(dòng)物、小型浮游動(dòng)物等生物提供了固著生長(zhǎng)空間,使其表面附著生物不易被吞食或隨水流流動(dòng)而消失。在河道中設(shè)置生物柵,可顯著提高水體中生物數(shù)量,強(qiáng)化水體自凈能力,改善河道水質(zhì)。同時(shí),生物柵上各生物要素的協(xié)同作用可有效改善水體富營(yíng)養(yǎng)化環(huán)境,抑制藻類生長(zhǎng),在短時(shí)間內(nèi)提高水體透明度,美化河道景觀。將生物柵與水體曝氣設(shè)施相結(jié)合,可達(dá)到更佳的凈化效果。
農(nóng)村河道在行洪排澇、灌溉供水以及農(nóng)田排水等方面發(fā)揮著重要的作用,它是農(nóng)村人居環(huán)境的重要組成部分,近年來(lái)隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展,農(nóng)村河道生態(tài)環(huán)境破壞越來(lái)越嚴(yán)重。農(nóng)村河道問(wèn)題復(fù)雜,污染嚴(yán)重,需因地制宜,選擇合適的修復(fù)措施和手段,多種措施相結(jié)合,改善河道水生態(tài)環(huán)境。河道治理是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工程,不僅要治理好,更要管理好。實(shí)現(xiàn)河道長(zhǎng)效管護(hù),農(nóng)村人居環(huán)境質(zhì)量將會(huì)進(jìn)一步提升,從而滿足人民群眾對(duì)美好生活的向往。