爱尔斯微课堂|水体内源污染控制技术了解一下~

物理修复｜底泥疏浚

底泥疏浚的根本是清除内源污染的源头，以尽量减少对水体和底泥-水界面层生态环境的扰动为原则，通过清除含有高浓度污染物（营养盐、重金属、难降解有机物）的表层受污染底泥，从而实现对内源污染的控制，该技术在实际应用中取得一定成效，且被广泛使用。如2002年巢湖工程区在清淤后，底泥中TN和TP浓度分别下降了26.3%和46.9%。滇池草海经疏浚后，TN从8.91 mg·L^-1下降到8.15 mg·L^-1，TP从1.07 mg·L^-1下降到0.96 mg·L^-1，DO质量浓度从3.97 mg·L^-1上升到5.25 mg·L^-1。

底泥疏浚有时亦会出现反面效应。由于底泥间隙水中存在大量污染物，其含量高于上覆水的几倍之多，疏浚过程会导致此部分污染物从底泥间隙水中释放到上覆水体，导致水体中污染物含量增加。如1999年在对浙江宁波的月湖进行底泥疏浚一段时间后，其儿童公园附近水域中的TN和TP由疏挖前的 0.15 mg·L^-1和 3.7 mg·L^-1变为0.375 mg·L^-1和 4.2 mg·L^-1。

底泥疏浚在内源污染控制上具有一定双面性，如何在疏浚工程实施前精准确定疏浚范围、深度极其关键。挖出的底泥污染物成分复杂，存在二次污染风险，因此应合理对挖出后的底泥做资源化无害化处置，并做好可行性分析和风险评估，必须有针对性的对可能出现的不良效应定制解决方案。就大部分河道而言，其底泥中污染物含量随着深度增加而降低，疏浚深度过小会使污染物的释放强度变大，疏浚过深会增大疏浚成本，因此当柱状样本中某深度位置底泥的污染物浓度突然较小，则此点可作为疏浚深度的控制点。现如今，我国底泥常规的大型疏浚设备的垂直精度仅能控制在20cm内，无法满足某些已富营养化的浅水湖泊的治理要求，如何确定疏浚方法及重要疏浚参数也存在着误区和关键技术支持的缺乏。 

物理修复｜引水冲污

引水冲污的主要目的是稀释、冲刷、使水体“变活”，其核心是合理配置水资源。最早通过引水冲污来治理水体富营养化的国家是日本，他们在1964年从利根川和荒川引入清洁水对隅田川进行冲污，使其水质得到明显改善，BOD等指标下降近一半，而我国引清治污始于20世纪80年代。随后国内一些河流湖泊相继也开展这项工程，例如我国自1987年实施西湖引水工程，定期将钱塘江水引入西湖进行冲污，以此提高西湖水体交换率，当连续引水时TP浓度和COD值均呈下降趋势。

▲日本隅田川

引水工程局限性在于引水水源的选取受限，水源的水量水质直接影响引水后水体的变化情况，且其水质需优于被置换水体水质；若需要长距离引水，还须修建大量输水设施和生态防护设施，导致成本较高；停止引水后，营养盐水平可能会恢复到原值。由此可见，单纯的冲污措施控制也只是一项治表的应急措施，难以实现长期且彻底的治理目标。

物理修复｜底泥覆盖

底泥覆盖技术是在受污染底泥上放置一层或多层覆盖物，隔离水体和底泥，以此阻止底泥中污染物向上覆水体释放，主要选用的覆盖物有未污染的底泥、砂砾、人造地基材料等。首例原位覆盖技术的应用者为美国（1978年），随后其他几个国家如日本（1983年）、挪威（1992年）以及加拿大（1995年）也相继采取这种技术对河道进行原位修复。徐金兰等在《挂膜沸石覆盖技术修复富营养化水体的研究》一文中的结果证明了覆盖技术的作用，他们在修复扬州段古运河富营养化水体运用了挂膜沸石覆盖技术，实验结束时底泥中氮的去除率达到52%。

原位覆盖技术的缺点在于覆盖材料的投铺，会增加河道湖泊中底泥的厚度，使上覆水体深度变浅因此不宜用在浅水湖泊，而如何选择清洁且无二次污染的覆盖材料也极为关键。 

生态修复｜水生动植物修复

生态修复的关键是削减湖泊水体和沉积物中的营养盐、有机质及其他污染物的负荷，控制藻类生长的营养基础从而限制其生长，恢复水环境原有的生态环境及功能。主要技术包括水生动植物修复及微生物修复。

水生植物通过其发达的根系吸收水体中的氮、磷以合成自身所需的营养物质，并同时吸收富集重金属的有机污染物，伴随水生植物的打捞，便可将污染物带出，从而净化水体，目前研究和应用较多的植物有水葫芦、浮萍、芦苇、狐尾藻、金鱼藻、睡莲、美人蕉等。金树权等人研究了美人蕉、凤眼莲等10种水生植物对水质的净化能力，发现这些植物对水中氮、磷的去除率范围分别为36.3%-91.8%和23.2%-94%。

▲浮萍

▲芦苇

《4种水生动物对富营养化园林水体的净化效果》的研究结果表明，静水条件下叉尾斗鱼、鲢鱼、食蚊鱼、田螺这4种水生动物在富营养水体中存活率不同，且初期对水质存在明显的净化作用，但伴随着水生动物的死亡，水体某些指标会增大，故须要及时打捞水生动物残骸，防止其成为内源污染物。

▲从上至下顺次为叉尾斗鱼、鲢鱼、食蚊鱼、田螺

生态修复｜微生物修复

微生物修复是通过投加高效能的微生物菌剂，加速污染物的降解转化，同时对水环境中土著微生物有一定的促生和加强作用。投加微生物菌剂分为两类:一是直接向受污染河道投加微生物菌剂或酶制剂；二是投加微生物促生剂，促进河道中土著微生物生长，以形成稳定的生态系统。李雪梅等人实验发现，投加微生物修复剂后，水体中总氮和总磷含量下降，水体透明度变好。杜聪等人以主要菌种为乳酸菌、酵母菌、丝状菌的微生物菌剂，将不同浓度的菌剂投加至水样中，试验结果表明，当菌剂投加量为0.05g·L^-1时可达到最佳净化效果；当菌剂投加质量浓度超过2mg·L^-1范围时，处理效果不佳，且由于大量微生物的投加而出现厌氧反应，使水质变差。 

此外，微生物修复联合其他技术也可有效控制内源污染。李雨平等人将CaO₂与粉末生物炭原位覆盖联用，探究其对无锡市滨湖区某河道的净化效果。研究表明，二者耦合可使底泥-水环境中的溶解氧显著提高，上覆水体溶解氧平稳保持在2 mg·L^-1，抑制底泥中磷释放，将有机磷矿化为稳定态磷。

▲投放菌剂

由此可见，投加微生物菌剂相对于其他方法而言，能有效增强水体的自净能力，具有对环境无二次污染的特点，符合生态文明建设的理念，具有良好的发展前景，其关键在于有针对性地投加菌种及确定最佳投加量。