發(fā)揮濕地功能 凈化河湖水質(zhì)
.jpg)
水專項(xiàng)淮河項(xiàng)目河流水生態(tài)修復(fù)課題負(fù)責(zé)人、南京大學(xué)安樹青教授獲“杰出濕地科學(xué)家”獎。
.jpg)
◆童克難
2016年9月，第十屆國際濕地大會在江蘇省常熟市成功召開。本屆大會特設(shè)國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)（簡稱“水專項(xiàng)”）報告專場，水專項(xiàng)管理辦公室相關(guān)負(fù)責(zé)人系統(tǒng)介紹了水專項(xiàng)支持我國濕地保護(hù)助力河、湖水生態(tài)修復(fù)的相關(guān)工作與成效。會上，水專項(xiàng)淮河項(xiàng)目河流水生態(tài)修復(fù)課題負(fù)責(zé)人、第十屆國際濕地大會主辦人南京大學(xué)安樹青教授獲頒國際生態(tài)學(xué)協(xié)會授予的“杰出濕地科學(xué)家”獎，成為亞洲獲此殊榮的第一人。安樹青教授的科學(xué)成就得到世界濕地學(xué)術(shù)界認(rèn)可，是水專項(xiàng)在治理河流與湖泊污染等世界性難題取得成果的一個縮影。
為實(shí)現(xiàn)中國經(jīng)濟(jì)社會又好又快發(fā)展，緩解我國能源、資源和環(huán)境的壓力，解決制約我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大水污染科技瓶頸問題，根據(jù)《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006～2020年）》，我國從“十一五”開始設(shè)立水專項(xiàng)，下設(shè)河流主題、湖泊主題等6個主題。10年來，在國家水專項(xiàng)的持續(xù)支持下，我國河流、湖泊水生態(tài)保護(hù)與修復(fù)技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用取得重大突破。遼河“摘帽”，南四湖入選國家首批生態(tài)良好湖泊……，水專項(xiàng)針對不同區(qū)域、不同濕地存在的關(guān)鍵問題，進(jìn)行技術(shù)、工藝、工程、材料與設(shè)備的聯(lián)合攻關(guān)，相關(guān)技術(shù)成果在全國20余個省市進(jìn)行推廣，在改善河流、湖泊水生態(tài)環(huán)境方面取得顯著成效。
突破河流水體凈化創(chuàng)新技術(shù)，助推河流水質(zhì)升級改善
由于地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)之間存在較大差距，導(dǎo)致河流自凈能力下降，水質(zhì)惡化，成為納污河道。
針對河道黑臭與河流水體凈化能力不足，水專項(xiàng)緊密結(jié)合河流綜合整治的實(shí)際需求，研發(fā)了生態(tài)河道、多級人工濕地水質(zhì)凈化耦聯(lián)、近自然河道與河灘地－土壤側(cè)滲聯(lián)合、工業(yè)園區(qū)控源減排與面源徑流污染協(xié)同控制等關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)一步削減河道上游達(dá)標(biāo)排放的城鎮(zhèn)生活污水和工業(yè)廢水污染物濃度。
“欲治淮河必先治沙穎河，欲治沙穎河必先治賈魯河”。針對淮河流域的環(huán)境治理，水專項(xiàng)研發(fā)技術(shù)在賈魯河的重要支流——索須河開展了全長約19km的河道工程示范。工程實(shí)現(xiàn)示范河段有機(jī)污染物平均減少22%，氨氮平均減少89%，總磷平均減少42%，水生態(tài)環(huán)境有效改善，由“臭水渠”變成了“水景區(qū)”。示范工程區(qū)支撐了賈魯河流域水污染控制與水環(huán)境改善，促進(jìn)了中國大運(yùn)河通濟(jì)渠鄭州段的成功申遺。
此外，研發(fā)技術(shù)在海河干流中游段天津港保稅區(qū)空港經(jīng)濟(jì)區(qū)開展工程示范，實(shí)施了園區(qū)景觀水體綜合治理與水質(zhì)提升整體方案，并建成示范區(qū)24km2。建成日處理水量0.65×104t的西四道凈化濕地工程，出水達(dá)到Ⅳ類水體標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過綜合治理，2016年示范區(qū)內(nèi)水質(zhì)整體得到改善，主要監(jiān)測斷面有機(jī)污染物、氨氮平均濃度分別較2013年下降34%和79%。
研發(fā)技術(shù)還在遼河、太湖等區(qū)域推廣應(yīng)用，面積達(dá)2600余畝，消滅了一批黑臭河流，將劣Ⅴ類、Ⅴ類水深度凈化并維持在Ⅲ類以上水質(zhì)水平，為流域污染減排、水質(zhì)穩(wěn)定做出了重要貢獻(xiàn)。
開展環(huán)境流調(diào)控與生物功能群配置，恢復(fù)受損河流生機(jī)
水生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重受損是河流水體自凈能力下降、生物多樣性降低，繼而導(dǎo)致下游湖泊水環(huán)境惡化的重要原因。水專項(xiàng)針對河流生態(tài)基流不足、濕地生境破碎化、河道渠道化、自凈能力下降等生態(tài)破壞問題，按照不同地理地勢和水生態(tài)群落特點(diǎn)，開展河漫灘、河道水生態(tài)修復(fù)技術(shù)研發(fā)與集成應(yīng)用。
在河漫灘地帶，水專項(xiàng)集成了生態(tài)溝渠、透水路基、地貌修飾等濕地生態(tài)補(bǔ)水與水位控制實(shí)用技術(shù)；首創(chuàng)并構(gòu)建了典型濕地植被塔頭苔草的“分根移植”、沼柳的“條帶狀密植扦插”、退化香蒲濕地的“定向定距挖掘”保育等典型濕生植物快速恢復(fù)技術(shù)體系；巧妙利用北半球流水向右偏轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，定向成行栽植濕地植物，大大提升河漫灘濕地的污染物攔截能力；充分利用河汊、牛軛湖水生態(tài)特性，重構(gòu)生物棲息地和生態(tài)廊道，降低水流流速，提升水質(zhì)凈化能力；通過在侵蝕岸邊密植河柳，降低河岸侵蝕的同時為魚類產(chǎn)卵、仔魚避難、水禽棲息和食物供給提供特殊生境，形成侵蝕河岸河柳護(hù)岸與生物棲息的良性互動。
在河道地帶，基于河流水生態(tài)健康診斷、等級界定，突破了水生態(tài)功能群配置、食物鏈穩(wěn)定構(gòu)建等關(guān)鍵技術(shù)，集成了“基于環(huán)境流閾值界定的水生態(tài)修復(fù)”的技術(shù)體系；提出了生態(tài)閘壩水資源調(diào)配總體方案，充分利用閘前灘地空間，突破了閘前消落區(qū)河道濕地構(gòu)建及生態(tài)維護(hù)關(guān)鍵技術(shù)，采用旁路表流濕地+太陽能曝氣潛流濕地循環(huán)凈化形式，構(gòu)建健康的水生生態(tài)系統(tǒng)，形成主河道與旁路濕地交互作用、循環(huán)聯(lián)通的凈化體系與生態(tài)交互區(qū)，有效提升了河道及邊灘的凈化效率；構(gòu)建深潭淺灘生境，通過水生植物、魚類、貝類的聯(lián)合投放，營造了深水區(qū)立體懸浮生境，形成多樣、穩(wěn)定的河道水生態(tài)系統(tǒng)，對有機(jī)物、懸浮顆粒物和氮、磷等污染物實(shí)現(xiàn)良好的去除效果。
水專項(xiàng)研發(fā)的技術(shù)在松花江下游富錦江段建立了長度111km的示范區(qū)，濕地覆蓋率達(dá)到61%，單位面積生物量增加了31%，典型濕地水禽種群數(shù)量明顯增加，東北七鰓鰻等土著魚類陸續(xù)出現(xiàn)。“基于環(huán)境流閾值界定的水生態(tài)修復(fù)”技術(shù)體系在淮河賈魯河流域開展示范，示范河段累計(jì)長90km，水生態(tài)修復(fù)河段生物物種豐富度提高了66%，沉水植物、挺水植物、底棲動物、浮游動物、魚類、鳥類六大生物功能群結(jié)構(gòu)完整，食物鏈得到恢復(fù)。溶解氧由不足2mg/L提升到8mg/L以上；閘壩下游河段水生態(tài)修復(fù)區(qū)植物物種數(shù)增加了46%，動物物種數(shù)增加了41%，化學(xué)需氧量、氨氮濃度分別下降了80%、66%，賈魯河水質(zhì)、水生態(tài)質(zhì)量顯著好轉(zhuǎn)。水專項(xiàng)技術(shù)在北運(yùn)河支撐建成未來科技城河道濕地示范工程，示范水面面積合計(jì)2.9×105m2。工程布設(shè)多功能立體生態(tài)浮床5000m2，種植挺水植物、沉水植物，放養(yǎng)濾食性魚類。新型太陽能提水曝氣機(jī)的工作效率比相關(guān)產(chǎn)品提高10%以上。示范工程出水主要水質(zhì)指標(biāo)滿足地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，濕地內(nèi)共有浮游植物32種、浮游動物26種、底棲動物22種和水生植物15種，形成了優(yōu)美的河道濕地風(fēng)光。
水專項(xiàng)研發(fā)技術(shù)在淮河、松花江、海河、遼河、太湖等區(qū)域河流治理、生態(tài)修復(fù)、生物多樣性保育中廣泛推廣應(yīng)用，土著魚類回家了，珍稀的遷徙鳥類回來了，重現(xiàn)了“水清草美、鳥鳴魚戲、人水和諧”的優(yōu)美景觀，帶動了流域水生態(tài)的持續(xù)改善。
完善河口與湖濱帶生態(tài)屏障，扎牢污水入湖的最后閘門
湖濱帶及入湖河口是內(nèi)陸最為重要的水陸交錯帶，生物多樣性豐富，兼具入湖水質(zhì)凈化、穩(wěn)定湖泊岸線、遲滯洪水等多種生態(tài)功能。湖濱帶也往往是湖泊流域人類活動干擾強(qiáng)度較高的區(qū)域。圍湖造田、圍湖養(yǎng)魚、灘涂開發(fā)等人類活動使湖濱濕地被侵占，濕地生物多樣性下降，生態(tài)環(huán)境承載力嚴(yán)重削弱，生態(tài)自凈能力大大降低。
在水專項(xiàng)的支持下，針對太湖等大型淺水富營養(yǎng)化湖泊存在的湖濱帶硬質(zhì)化、濕地被侵占、入湖河口及支浜水質(zhì)差、藻華累積等嚴(yán)重問題，突破了河口區(qū)前置庫處理、大堤型湖濱帶生態(tài)修復(fù)、河網(wǎng)型湖泊緩沖帶生態(tài)建設(shè)及功能修復(fù)、緩沖帶范圍劃定等關(guān)鍵技術(shù)，針對洱海等典型富營養(yǎng)化初期湖泊研發(fā)了緩坡型及陡岸型湖濱帶生態(tài)修復(fù)與穩(wěn)定維持模式，突破了緩沖帶構(gòu)建與低污染水處理技術(shù)。
技術(shù)支撐太湖流域竺山灣建成支浜示范工程10km，濕地及林草地27ha，建成后支浜總氮、總磷濃度平均降低58%和21%，示范區(qū)植被覆蓋率達(dá)87%；在貢湖灣建成示范工程232ha，湖濱水質(zhì)常年保持在地表水Ⅳ類，水生植物超過50種。支撐建成洱海18km的湖濱帶生態(tài)修復(fù)示范工程和100ha緩沖帶示范區(qū)，帶動洱海92km的湖濱帶建設(shè)，緩坡型湖濱帶示范區(qū)植被物種由24種增加至45種；陡岸湖濱帶示范區(qū)附生藻類種數(shù)增加10%~28%；緩沖帶示范區(qū)徑流總氮、總磷分別降低32%和48%。
研發(fā)技術(shù)在太湖、洱海、南四湖、巢湖、滇池、大蓮湖等流域廣泛推廣應(yīng)用。相關(guān)技術(shù)成果成功應(yīng)用在《洱海流域水環(huán)境保護(hù)治理“十三五”規(guī)劃》中，編制的《湖濱帶生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)指南》對我國水質(zhì)較好湖泊的湖濱帶生態(tài)修復(fù)具有指導(dǎo)意義。
創(chuàng)新湖泊生態(tài)修復(fù)與藍(lán)藻水華治理工藝，恢復(fù)健康的水生態(tài)系統(tǒng)
針對自然湖泊污染負(fù)荷大、生物多樣性下降、富營養(yǎng)化風(fēng)險高等問題，水專項(xiàng)研發(fā)了湖泊食物鏈構(gòu)建、藍(lán)藻易集區(qū)域藻源內(nèi)負(fù)荷控制、“生態(tài)水母”、“生態(tài)覆膜”等新興技術(shù)，突破了風(fēng)/光聯(lián)合驅(qū)動的漂浮植物+生物掛膜+微納曝氣的強(qiáng)化去藻、食物網(wǎng)重塑與多營養(yǎng)級生物操縱等先進(jìn)工藝，形成了入湖河口污染物生態(tài)攔截，淺水區(qū)植被修復(fù)、濕地重建，湖體生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控與穩(wěn)定維持的湖泊生態(tài)修復(fù)成套技術(shù)。
針對城市景觀湖泊營養(yǎng)鹽負(fù)荷較高，水質(zhì)時空分布不均勻，春季易導(dǎo)致藻類異常增殖，水體透明度不高影響景觀等問題，水專項(xiàng)突破了大規(guī)模引水的輕質(zhì)載體反硝化生物濾池降氮，湖蕩生態(tài)引、布、排水優(yōu)化，空間異質(zhì)性生態(tài)控藻等技術(shù)，集成了以生態(tài)工程為核心的城市景觀湖泊水質(zhì)改善與生態(tài)修復(fù)成套技術(shù)體系。
水專項(xiàng)研發(fā)技術(shù)在太湖流域典型湖蕩、太湖上游重要的供水、生態(tài)調(diào)節(jié)的行蓄洪湖泊——滆湖開展14km2的工程示范，建成2.4km2的入湖口前置庫工程示范區(qū)和34ha水生植被恢復(fù)區(qū)，到2015年底投放了鰱鳙夏花等魚類近1340萬尾，冬片98萬尾，鯝魚17萬尾，河蚌35萬只，螺56噸等，布置了5只藍(lán)藻過濾回流裝置船。污染控制區(qū)水質(zhì)得到明顯改善，總氮、總磷負(fù)荷降低20%以上，生態(tài)恢復(fù)區(qū)水生植被覆蓋率達(dá)到50%以上，大大提高了湖泊自凈能力和調(diào)蓄凈化功能。該成果保障了2013年第八屆中國常州花卉博覽會的圓滿召開，為濕地展區(qū)“水上淹城”建設(shè)和主展館水域水質(zhì)改善做了突出貢獻(xiàn)。
在西湖建設(shè)規(guī)模達(dá)5×104m3/d的引水降氮工程，出水水質(zhì)總氮由劣Ⅴ類改善至Ⅳ類，年消減入湖總氮達(dá)18t以上。通過規(guī)模達(dá)7×104m3/d的流場優(yōu)化引水，建立湖內(nèi)循環(huán)優(yōu)化布配水體系，在約1km2水域內(nèi)構(gòu)建多空間層次的沉水植物群落結(jié)構(gòu)，有效降低了著生藻的生物量，形成了“水下森林”的景觀。本成果為2016年G20峰會的成功舉辦提供了強(qiáng)有力的水環(huán)境保障，清澈盈滿的西湖和優(yōu)美的水景觀給中外來賓留下了深刻印象。
湖泊濕地重建與生態(tài)修復(fù)技術(shù)成果在太湖、滇池、巢湖、西湖、洱海、南四湖、大蓮湖等區(qū)域廣泛應(yīng)用，取得了顯著成效。
開發(fā)人工濕地構(gòu)建與可持續(xù)運(yùn)行保障新工藝，強(qiáng)化了水質(zhì)凈化功能
針對河湖生態(tài)系統(tǒng)水體自凈能力弱、上游排放廢水與面源污染等導(dǎo)致的水質(zhì)保障難題，水專項(xiàng)在重要排污口下游、支流入干流處、河流入湖口等地因地制宜地建設(shè)人工濕地，污水經(jīng)人工濕地凈化后進(jìn)入干流或湖泊，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的進(jìn)一步改善。以人工濕地作為入湖水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的最終保障，突破大型人工濕地工程應(yīng)用中存在的傳質(zhì)效率低、運(yùn)行穩(wěn)定性差等難題。研發(fā)多級串聯(lián)、環(huán)流式、嵌套混合流、水流雙向調(diào)節(jié)等空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，充分發(fā)揮潛流和表面流人工濕地的凈化潛能，實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物和氨氮去除率分別提高約18%和35%；研發(fā)自然增氧強(qiáng)化、弓棚及季節(jié)植物優(yōu)化配置等技術(shù)，解決了工程的長效穩(wěn)定運(yùn)行難題，實(shí)現(xiàn)冬季氨氮去除率達(dá)到70%。
水專項(xiàng)在南四湖建成了六級串聯(lián)表面流規(guī)模化人工濕地水質(zhì)凈化工程，濕地面積667ha，凈化河水4×104m3/d，出水穩(wěn)定達(dá)到地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，工程被國家林業(yè)局正式批準(zhǔn)為國家級濕地公園，并入選國家林業(yè)局評選的“中國十大魅力濕地”。在新密市雙洎河建立淮河新密雙洎河人工濕地示范工程，日處理水量1.2×105m3/d。運(yùn)行后出水可提升至Ⅲ類水，每年為雙洎河提供4.38×107m3清潔水源，噸水處理成本僅為0.1元。
技術(shù)成果在淮河南四湖流域內(nèi)大范圍推廣應(yīng)用，建成人工濕地工程730ha，實(shí)施退耕還濕1.33×104ha，支撐建成兩個國家濕地公園。多年絕跡的太湖新銀魚、大銀魚等魚類開始恢復(fù)生長，水生高等植物恢復(fù)到80種，魚類52種，底棲動物52種。流域內(nèi)發(fā)現(xiàn)了52只珍稀水禽白枕鶴種群和對水質(zhì)極為敏感的被稱為“水中大熊貓”的桃花水母。湖區(qū)主要水質(zhì)指標(biāo)由地表水劣Ⅴ類躍升至Ⅲ類。曾經(jīng)污染嚴(yán)重的南四湖，呈現(xiàn)出了蓮葉接天、荷花映日、葦波蕩漾、白鷺翔集、清水潺潺的美麗濕地景色。
水專項(xiàng)研發(fā)技術(shù)在合肥市南淝河河口區(qū)建成河道旁路多級人工濕的33.5ha，凈化重污染河水6×104m3/d，出水水質(zhì)達(dá)到地表水Ⅳ類，其保證率>83%，年削減南淝河氮、磷和高錳酸鹽指數(shù)分別達(dá)到93.2t、5.3t和143.8t，為巢湖水質(zhì)改善做出了顯著貢獻(xiàn)。
技術(shù)成果同時在河南清潩河杜村寺人工濕地進(jìn)行了推廣應(yīng)用，建成人工濕地16.2ha，凈化污水廠尾水6×104m3/d，出水水質(zhì)達(dá)到地表水Ⅳ類，保證率>80%，并利用凈化的水體提升重污染的清潩河水質(zhì)，保障北方缺水地區(qū)河流的生態(tài)基流。
創(chuàng)新河湖治理管理體制，形成河湖生態(tài)治理工作合力
針對北方河流、湖泊污染嚴(yán)重、極度缺水的難題，水專項(xiàng)課題組通過創(chuàng)新管理體制機(jī)制引導(dǎo)探索河流治理與保護(hù)的新模式。在重污染區(qū)域以流域?yàn)榻y(tǒng)籌，探索劃定大型河流保護(hù)區(qū)，加強(qiáng)行政管理，制定保護(hù)條例，為河流治理和保護(hù)提供行政和法律保障；建立并完善流域水質(zhì)模型，開展水環(huán)境容量測算、水環(huán)境質(zhì)量—排放定量關(guān)系識別、水體主要污染物減排策略及技術(shù)方案優(yōu)選，評估污染減排和水質(zhì)改善效果，支撐制定并發(fā)布最嚴(yán)格污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和水環(huán)境區(qū)域補(bǔ)償長效機(jī)制；突破了基于水環(huán)境質(zhì)量改善的污染物總量控制關(guān)鍵技術(shù)，將城市面源、農(nóng)業(yè)源、工業(yè)源等納入流域全口徑污染源分析體系，破解污染物總量控制難題；研發(fā)河岸帶自然封育技術(shù)與管理方法，構(gòu)建了支流匯入口濕地污染阻控方案，實(shí)施生態(tài)退耕措施，破解長期存在的河岸帶管理缺位、人水爭地以及支流河口濕地污染嚴(yán)重問題。
水專項(xiàng)研發(fā)技術(shù)在遼河支撐劃定我國第一個大型河流保護(hù)區(qū)，制定《遼寧省遼河保護(hù)區(qū)條例》。建設(shè)遼河保護(hù)區(qū)水污染控制及水環(huán)境治理綜合示范區(qū)達(dá)100km2，示范段水質(zhì)達(dá)到Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，河濱帶植被覆蓋率大于90％，恢復(fù)濕地面積大于6.67×104ha，魚類、鳥類及生態(tài)系統(tǒng)功能得到基本恢復(fù)。
遼河保護(hù)區(qū)治理與管理技術(shù)在流域內(nèi)大范圍推廣應(yīng)用，共封育面積5×104ha以上，實(shí)現(xiàn)了遼河長約538km、面積達(dá)4.4×104ha的生態(tài)廊道全線貫通。植物、魚類和鳥類分別從封育前的187、15和45種增加到目前的226、33和81種，其中黑嘴鷗、遺鷗等珍稀鳥類和刀鱭、懷頭鲇、圓尾斗魚等珍稀魚類再次出現(xiàn)在保護(hù)區(qū)內(nèi)。遼河干流水質(zhì)優(yōu)于Ⅲ類以上的水體比例提高10%，再現(xiàn)遼河水豐草茂，水清岸綠的宜人景色。
此外，利用自有知識產(chǎn)權(quán)的環(huán)形水槽，模擬自然河道水流特征，結(jié)合室內(nèi)控制實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化水質(zhì)模型參數(shù)，構(gòu)建北運(yùn)河（北京段）基于水環(huán)境質(zhì)量改善的總量控制技術(shù)模型，并實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)化運(yùn)行。
北運(yùn)河（北京段）水質(zhì)模型支撐北京市《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/890-2012）和《水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/307-2013）兩項(xiàng)全國最嚴(yán)格地方標(biāo)準(zhǔn)的頒布和實(shí)施；支撐制定了《北京市水環(huán)境區(qū)域補(bǔ)償辦法》和《跨區(qū)縣界水體斷面指標(biāo)考評實(shí)施細(xì)則》，打破了以往北京市區(qū)污水治理“大鍋飯”的局面，調(diào)動了各區(qū)縣污水治理的積極性，形成了流域上下游配合、各區(qū)協(xié)同治水的新局面。2016年各季度扣繳補(bǔ)償金同比有明顯下降，體現(xiàn)了流域水環(huán)境補(bǔ)償實(shí)施對于水質(zhì)改善的明顯促進(jìn)作用。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
