城市河流水污染控制及生态修复基础与技术 金相灿研究员在水利学会上讲座概要

金相灿
（我国环境科学研究院）

报告人简介

金相灿，我国环境科学研究院水所所长、研究员。

全球-国际湖泊环境委员会常务理事、联合国全球陆地观测系统专家组成员，全球-国际水污染研究与控制协会我国委员。全球-国际杂志：《LAKES　RESERVOIRS》, 全球-国际湖泊环境委员会主办 编委。
我国科技部“863“主题专家组专家，我国环境学会水环境分会理事长，我国疏浚协会副理事长，中国环境监测技术委员会委员，我国环境地学专业委员会委员。主持多项国家863项目，多次获得国家级、部级科学技术进步奖奖。

摘 要：城市河流是水环境的重要组成部分，我国城市河流的水质及水生生物环境随着近二三十年城市化的迅速发展而严重恶化。本文从城市河流治理理念与思路角度，阐述了城市河流的问题诊断、城市河流污染治理思路、控源对策、城市河流生态修复技术以及城市河流的管理对策。
关键词：城市河流；污染控制；生态修复

1、城市河流的概述

城市河流是我国水环境的重要组成部分，是广大城市居民生活生产的水资源基础，也在社会经济发展中发挥着巨大的作用，城市水环境质量的好坏会直接制约地区乃至中国整个国民经济的持续发展。

一般认为，河流指地表上有相当大水量且常年或季节性流动的天然水流；而对于城市河流，有的学者认为是指发源于城区或流经城市区域的河流或河流段，也包括一些历史上虽属人工开挖、但经多年演化已具有自然河流特点的运河、渠系，也有研究者认为城市河流水环境是指城市中的线状水体(自然河流、人工渠道、护城河)及其水循环空间。

但对于城市河流的环境修复而言，城市河流应理解为一个流域的或区域的概念，在随着区域的城市化与土地利用改变，河流的基本形态、水动力、补给来源与方式、水功能、水质量以及水生态均会发生变化，因此在研究城市河流环境时，应当考虑地区性与整体性，以及综合性。在对城市河流水污染研究及生态修复的此讨论中，认为河流不仅指水体本身，也包括河岸环境、河道周边环境、河流水体的循环空间（包括地下水源）、补给区的城市化建设；同时，由于城市河流所处位置的特殊性，对城市河流的研究必须与城市社会经济、生产力的发展以及人类活动及干扰等综合起来一并进行，才能比较准确的把握其真蒂与内在规律。

2、我国城市河流的主要环境问题

城市河流是随着近二三十年以来城市迅速发展而出现一系列环境问题，据调查，我国城市河流、湖泊及景观水体普遍出现水污染与生态退化等问题，有的城市河流问题呈现越来越严重的态势，突出表现为水质恶化乃至黑臭、水生态严重退化甚至破坏、堤岸人工化、河流形态几何化、城市水灾频发、河流景观极大伤害，成为我国水环境污染中的重灾区。

实际上，城市河流的环境问题的出现并不能简单地归结为排污的后果，我国70年代随着改革开放，城市化进程加速发展，带来人口压力增强，城市地面硬质化地面比例增加，自然植被覆盖率下降，地下水位降低，水资源过度开发，城市污水排放量急剧增加等一系列后果。

由于城市河流水质恶化，很多城市将河流覆盖变成地下暗河，或修建直立岸、河道人工化、物理化，河岸缓冲带减少，水域栖息生物减少或消失；河滨生物栖息地网络被分割、孤立，河岸自然生物群落消失、绿地人工化，生物多样性受损。

城市人口的增加，经济的发展，使城市非透水地面增加，造成地下水补充不足，城市地表径流增加，因此该城市带来水灾，在首都-北京市，每年暴雨季节都会发生雨水淤积，进而影响交通，造成大量的经济损失，并给人们的生活带来不利影响。

随着城市化步伐的加快，城市河道基本功能受到损害，大量工业废水、生活污水不经处理直接排放到城市河流中，致使城市水体水质迅速下降，。目前,中国80%以上的城市河流受到污染。据中国2222个监测站的统计,在138个城市河段中, 符合Ⅱ、Ⅲ类水质标准的仅占23%，超过Ⅴ类水质的占到38%。

归纳起来，我国城市河流所面临的主要环境问题有：

（1）水质污染严重，COD、BOD5、氨氮、总氮、总磷等超标严重；

（2）水体溶解氧低下，部分区域已经处于厌氧状态，河流自净能力丧失；

（3）堤岸硬质化，城市河流面积减少；

（4）河流生态退化甚至遭到破坏，生物多样性减少；

（5）河道透明度下降，河流景观差。

3、城市河流的治理理念与思路

河道是城市生命有机体的重要组成部分，使城市居民与认为活动的综合结果，城市河流的治理应从城市高度与流域范围进行思考、规划、设计、实施。城市河流的修复则应以控源为主，生态修复要以自然修复为主。

（1）综合规划，合理布局

首先，城市规划与社会经济结构应合理布局；实行控源，改善城市河流水质，生态修复，景观重建，进行长效管理最终达到城市河流功能的恢复。

（2）确定近期与远期目标

城市河流治理与修复应当统一规划，分期实施。对于污染严重的河流，目标制定可分为近期与远期。这样有利于治理信心的建立与资金的投入。

近期目标为：解决河水的黑臭问题，提高河水透明度，改善水体水质，建设生态堤岸，改善河区生态景观。

长远目标为：水质洁净优良；生态系统良性；河流防洪安全；景观文化永续。

（3）目标制定的依据

水生生态保护与修复的目标可依据河流目前的状况确定。对自然环境良好的河流，应以与河流密切相关的指标优先如：固有物种、一旦破坏很难恢复的物种、生态机能高，影响生物多样性的物种等；对污染严重的河流，则采用类比的方法确定目标如：过去清洁时期河流的指标、邻近地区污染较轻河流的指标以及同一条河流上下游污染较轻段的指标。

4、城市河流问题诊断

城市河流的治理与修复的前提是对城市河流问题进行诊断。只有深入了解城市河流的主要环境问题及其原因，才可能做到“对症下药”，有的放矢地进行河流污染控制及生态恢复。

河流问题的诊断应从以下几个方面来进行：

（1）河流的历史沿革；
（2）城市化进程的发展；
（3）河流污染源调查；
（4）水质下降和恶化过程；
（5）土地利用的改变；
（6）地形地貌调查；
（7）河流水动力学变化过程。
在诊断的基础上, 提出城市河流的水污染的控制方案。

5、城市河流污染治理的思路

城市污染河流的治理应分类进行，对于不同污染程度的河流或河段应采用不同的治理方法和手段。

（1）轻度污染河流

对城市轻度污染河流采取的治理对策有：沿河污染源控制对策（村镇污水土壤净化槽、面源控制、人工湿地等）；河水水质改善对策（河水增氧、生态砾石床、富营养化水华防治等）；河流生态修复对策（生态堤岸、岸边带、生物多样性建设等）；河道防洪对策（与城市防洪规划相结合）；文化景观与景观保护对策（水文化、文化古迹、生态景观）以及生产与消费结构优化调整（促进绿色消费、清洁生产）。

（2）重度污染河流

对城市重度污染河流或河段（黑臭水体）的治理概念则应包括：严格控源；入流水体控源对策；水体宏观层面的改善对策；局部水质强化净化对策；水体生态修复对策；景观建设与保护管理对策。

黑臭段水体的治理手段主要有：河滨污水净化系统；河道曝气增氧；河道陆生浮床；网状生物膜；生态修复与净化。对于中污染段河道水体的治理手段主要有：除沙/藻技术；河滨污水净化系统；河道曝气增氧；河道陆生浮床；生态护岸景观恢复。

通过以上手段，使大部分水体达到地表水规划目标。

6、控源(控制污染源)对策

造成河流水污染的主要原因是外界环境输入到河流的污染物质过量，在河流中累积，因而最根本的控制措施是减少河流污染负荷的输入量，即通过对河流外源负荷和内源负荷的控制来实现的。

① 减少COD与氮、磷的入河排放量
首先应该计算河流COD与氮、磷环境容量，采取总量控制。削减点污染源和非点污染源的入河负荷，采取有效措施解决污染源入河的根本问题。

② 控制河内污染源
河流内源是河流污染的又一重要污染源，控制河内污染底泥、旅游污染、船舶污染和养殖污染等是控制河内污染源的主要任务。

7、城市河流生态修复技术

生态修复是城市污染河流控制必不可少的措施，建立健康的生态系统的良性生态平衡。也是城市河流治理的最终目标。生态修复对策应包括河流陆域和水体两部分：

① 恢复河流水体生态系统，
包括河流滨岸带生态恢复和浅水区沉水植物生态恢复，它们是巨大的污染物的累积场所并具有净化作用，对波浪的缓冲、生态系缓冲和泥沙的缓冲等功能，恢复生物栖息场所(产卵场、生物多样性)等。

② 恢复河流沿岸上生态系统
保护河区周围及上游的森林植被，防止营养物质的过多流失，减少非点源的污染物入湖量。
主要的城市河流治理的生态修复技术有：增氧曝气技术、生态浮床技术、生态复合填料技术、河道生态砾石床、河道的生态修复、生态堤岸修复、以污泥作基底的直立堤岸植物修复技术以及河流滩潭水质净化技术。

8、城市河流的管理对策

河流污染治理既需要工程措施又不缺少管理对策，因此，根据国情和经济实力提出切实可行的、有效的管理对策，也是城市河流污染控制的关键任务之一。

首先应对河流制订出水质管理规划，确定水环境和河流生态目标，同时制订保护河流的法规，加强对群众的宣传教育，建立河区管理机构，制定保护河流的法规条例, 切实保证治理措施和管理措施的实施。

特别应当指出的是，对于污染已经相当严重的河流应当进行综合的工程治理和有效的管理，这是河流水质修复最有效的措施。