城市河道污染分析及生态治理研究

李 新，黄 健，孙 威，付红刚，张芝光，沈亚楠

(1.江苏建筑职业技术学院江苏建筑节能与建造技术协同创新中心，江苏 徐州 221116；2.徐州市水利工程建设有限公司，江苏 徐州 221006；3.南京珍珠泉园林有限公司，江苏 南京 211800；4.中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 610081；5.徐州市水利工程建设监理中心有限公司，江苏 徐州 221000；6.沂沭河水利管理局，山东 临沂 276001)

1 污染现状及原因

1.1 外源污染

外源污染包括各类农村生活排污、水产养殖中的鱼塘排污、养猪直排污水以及工业废水、降雨过程中带入的面源污染等。

不同污染源的污染指标情况见表1。

表1 污染指标情况 mg·L-1

对河道水质进行采样分析，各点位的现状水质见表2。由表1可以看出，COD、NH3-N、TP、TN等污染指标中，养猪废水均是外源污染最重要的污染源；由表2可以看出，除COD在河道下游呈现明显的浓度增高外，其他污染指标在流域内无明显的分布规律。

表2 现状水质情况 mg·L-1

1.2 内源污染

河道的污染源还包括内源污染，即在河道中底泥不断地向河水释放污染物。经检测，发现河道底泥中有机质含量为1.25%～12.35%，平均值为5.83%；总磷含量为0.14%～1.60%，平均值为0.63%；总氮含量为0.07%～0.38%，平均值为0.20%；虽有3个采样点底泥的有机质含量在生态效应安全限值内，但所有采样点中底泥的含磷量和含氮量均超出生态效应安全限值。底泥分析结果见表3。

表3 底泥分析结果

从表3可以看出，底泥的检测结果中，有机质均达标，TP、TN均超标，同时也说明通过对底泥进行处理，可以有效控制水体中总磷、总氮等污染物对水体的影响。

1.3 客源污染

客源污染是在本区以外的污染源，以河道上游邻近区的养殖废水为主，邻近区有约20万头养猪废水通过各支流流入本区。

基于对河道内污染源的分析，可以发现外源污染是河道污染的主要来源，要消除河道污染，必须切断污染的源头，是生态治理的前提和外部关键；内源污染是河道污染的内生源头和长期存在的负面因素，是生态治理的内部关键；客源污染是河道污染的外围因素，需要通过统一机制协调处理，是生态治理的决定因素。

2 污染影响分析

2.1 对水体的影响

养殖业废水富含大量病原体，若直排进入水体，在雨水的作用下，将对地表水及地下水造成严重影响。

2.2 对农作物的影响

养殖过程中排放的废水含有丰富的氮、磷、钾元素，如能合理利用，将对农作物的生长起到促进作用，但若未采取合理的措施就进行施用，将对土壤及农作物造成较大影响，降低农作物产量，出现返青、倒伏等不良后果；土壤中有机物的聚集，可为真菌、有益细菌等提供丰富的营养环境，但也会造成病原菌的滋生，从而引发病害；当有机物的累积达到一定程度时，将会影响农作物根系的生长发育，无机盐的聚集还会造成盐害。

2.3 矿物及金属污染

由于养殖饲料中含有大量以植酸磷形式存在的无机磷，而植酸磷不能很好地被动物吸收，从而排出体外导致污染；大量的铜、铁、锌也被养殖场作为微量元素以添加剂的形式掺入饲料，由于其吸收量很低也易随粪便带入环境中，形成污染环境的公害。

2.4 药物残留

为了防止养殖过程中发生相关病原性疾病，饲料中常添加抗菌素等药物，当这些药物参与动物的消化及血液代谢时，大多数药物在代谢过程中随尿液等产物排出体外，只有少数残留在动物体内。相关研究表明[1-3]，饲料中或多或少都有抗菌素的残留。随着研究的进一步深入，饲料中抗生素对环境的负面影响已不断被发现。在养殖业污染中，包括养殖物体内的耐药病原菌以及抗生素等代谢产物，这二者的综合作用使得环境中汇聚的耐药病原菌进一步产生，并反过来刺激养殖者在生产过程中加大药量及新品种的使用，形成了“药物污染、耐药病原菌、加大剂量或更新药物、环境污染加剧”的恶性循环。养殖污染物进入环境后，在污染环境的同时，也对人体健康造成了威胁。

2.5 微生物病菌污染

养殖物在代谢的过程中主要以粪便的形式将微生物病菌排出体外，若粪便未经处理，将对环境造成较为严重的微生物污染。另外，随着大量有害病菌进入环境，不仅会威胁养殖业自身，还会对人体健康造成严重影响。

从对河道污染影响的分析可以看出，水体污染的影响是多方面的，不仅会对受纳水体造成污染，影响周围环境，还会对人体健康及居民生活产生较大影响。对区域内河道禽畜养殖污染治理、农村生活污水处理迫在眉睫，对现状河道进行生态整治也非常必要。

3 生态治理对策

3.1 水环境治理

3.1.1 内源治理

根据内源污染分析，底泥的污染物指标均有超出生态效应安全限值的情况，为了较好地控制内源污染，保证河道水质达标，需对底泥进行水利清淤。通过将河道底泥清理并恢复至未受污染前的形态，符合环保清淤的要求。

3.1.2 客源治理

协调客源污染来源地，要求所有流入本区域水系水质达到地表水Ⅳ类。

3.1.3 外源治理

处理思路为源头治理(主要针对养猪废水)、河道原位治理和截污旁路治理(针对农田面源、鱼塘排水和生活污水)，且所有工业废水要求达标排放。

(1)源头治理。据调查，流域内各养猪场管理水平低下，未配备相应的污染防治措施，养猪场均采用水冲粪技术，猪的排泄物及猪场工作人员生活污水均未经处理而直接排放到河道内，对区域环境特别是地表水环境恶化起到主要作用。由于流域内养猪场规模小、数量大、分布零散、且多为村民自发建设，监控难度大，采用污水处理技术对养殖废水进行集中收集处理难度大，成本高。因此，对流域内的畜禽养殖场，需关停或拆除。

(2)河道原位治理。河道原位治理包括三种思路：①在河道内投加优势微生物和激活本土的微生物来降解污染物。该方案受河水流动性影响，需重复投加。②采用原位工艺处理河道污水，相当于在河道内建设污水处理厂。该方案需注意两个问题：一是影响防洪排涝；二是河道是开放的环境，处理效果难以保证。③河道生态治理，即通过建立和恢复生态系统，从而恢复河流的自净能力。该方案造价低、后期维护简单，适合微污染水体的深度净化。

(3)截污旁路治理。在支流边征地建污水处理设施，将污染的河水拦截纳入污水处理设施进行处理，处理后的污水达标排放回河道内，再流入主河道。

3.2 水生态修复

猪舍拆迁、底泥清淤和引水换水后，各水系水质会得到极大好转，但还有污染源进入，需采用生态方法对河道水质进行净化，同时辅助微生物措施使生态系统恢复稳定。

以“生态”“仿自然”为理念，采用沉水植物、挺水植物以及微生物等措施，修复河流的生态系统，最终形成具有自净功能的河流；根据河道现状情况新建或改造泵站，在水位较低时采用补水泵站补水，保持河道生态水量及提供农业灌溉用水；以驳岸植被恢复为主，同时结合当地文化元素及各河道现状，建设滨水节点、滨水景观，打造可供居民、游人停留休憩的临水生态景观带；加强日常维护，管理河流水系，规范流域范围内的排水达标排放，防止随意向河道内倾倒垃圾，保持河道生态健康。治理思路如图1所示。

图1 治理思路

4 结 论

城市河道污染源主要包括外源污染、内源污染、客源污染，其中外源污染是河道污染的主要来源，是生态治理的前提和外部关键；内源污染是河道污染的内生源头和长期负面因素，是生态治理的内部关键；客源污染是河道污染的外围因素，需要通过统一机制协调处理，是生态治理的决定因素。这些污染源会造成5个方面的影响，包括水体污染、影响农作物生长、矿物及金属污染、药物残留、微生物病菌污染。可采取削减外源污染、生态补水、污水分片收集等措施进行水环境治理，对水生态环境进行构建，恢复河道水体的自净能力；同时可采取绿化河岸、景观重点打造等措施，以“生态”“仿自然”为理念，修复河道生态系统，美化环境，提升城市整体形象。