導 讀
目前，國內(nèi)外水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善主要有“控源、減污、生態(tài)修復、綜合治理”的手段，而在我國水環(huán)境治理的相關(guān)工程應用上，往往只注重到通過點源控制和底泥清淤的單一控源手段來進行水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的改善，忽視了過程削減、生態(tài)修復和綜合治理等手段并行實施。本文通過對幾種水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善技術(shù)進行探析，旨在為人們在工程應用時提供相應的參考。
01
生態(tài)溝渠
生態(tài)溝渠是指具有一定體積，由水、植物、土壤、微生物及動物組成，擁有一定生態(tài)功能的排水系統(tǒng)。生態(tài)溝渠對農(nóng)田退水的凈化效果十分顯著，對退水中的N、P去除效果好，同時還具有占地面積小、可直接由農(nóng)田排水溝改造、水力停留時間長、可種植經(jīng)濟作物創(chuàng)造價值等優(yōu)點。
根據(jù)Woltemade對美國及加拿大農(nóng)田利用生態(tài)溝渠進行退水的研究，溝渠系統(tǒng)截留的污染物占流域內(nèi)污染物輸入總量的60%-90%，可見生態(tài)溝渠在氮、磷的截留方面表現(xiàn)突出。
我國大部分水域周圍往往伴隨著有農(nóng)田分布，農(nóng)田退水成為了進入水體中的重要污染來源。而我國農(nóng)田間的退水溝渠一般以傳統(tǒng)土渠或硬質(zhì)化溝渠為主，這兩種形式的溝渠系統(tǒng)都只注重到其排水的功能效果，對固體懸浮物、氮和磷的截留作用收效甚微。
構(gòu)建生態(tài)溝渠的兩大基礎(chǔ)是基質(zhì)和植物，從這兩方面入手，對傳統(tǒng)土渠和硬質(zhì)化溝渠進行生態(tài)化構(gòu)建或改造，使其在排水的同時具備水體凈化的效果。
生態(tài)溝渠的基質(zhì)可選用砂土、礫石等透水性好，價格低廉的材料，此外也可添加吸附性強或利于微生物生長的基質(zhì)，例如沸石及火山巖等?；|(zhì)的鋪設厚度應滿足植物種植的要求，一般以大于20cm為宜，以保證植物的根系有足夠的生長空間。生態(tài)溝渠中對于植物的選種，可以傳統(tǒng)的濕地挺水植物為主，例如蘆葦、菖蒲、千屈菜等，同時搭配間種對農(nóng)藥去除效果好的植物，如黑麥草、地膚草等，此外也可以種植經(jīng)濟作物，如茭白、魚草等。
02
生態(tài)護岸
在河道流經(jīng)的城市段，仍以硬質(zhì)化的傳統(tǒng)護岸為主，遵循用最經(jīng)濟斷面輸送最大流量的原則，在結(jié)構(gòu)設計和材料選擇上追求斷面渠化和較小的水力糙率，在使用功能上側(cè)重防洪固岸。河岸在整體硬質(zhì)化后在一定程度上破壞了河流的自然功能，隔絕了水體與天然岸基的交互。
生態(tài)護岸是指利用植物與天然岸基土壤或者植物與土建工程相結(jié)合，對河道坡面進行防護的一種生態(tài)護坡形式(聯(lián)鎖生態(tài)護坡，生護坡磚）。生態(tài)護岸具備傳統(tǒng)整體硬質(zhì)化河岸物理防護作用，還保留了河水與天然岸基土壤相互滲透，與植物、微生物的交互作用，提高了河流自凈能力及對污染物的截留能力，為河流水質(zhì)改善的長效性提供了保證。
根據(jù)河道岸基的地形地貌特征，可選用不同的生態(tài)護岸技術(shù)，例如從坡腳至坡頂依次種植沉水植物、浮葉植物、挺水植物、濕生植物等一系列護坡植物，形成多層次生態(tài)防護的全系列植物生態(tài)護坡技術(shù)，主要可以應用在出現(xiàn)表層土壤侵蝕、植被稀少、景觀要求較高的河段；
采用有生命力的植物根、莖或完整的植物體作為結(jié)構(gòu)的主要元素，種植在邊坡的不同位置，在植物生長過程中實現(xiàn)穩(wěn)定和加固邊坡的土壤生物工程技術(shù)，可以運用在土壤侵蝕較嚴重、土質(zhì)松散、景觀要求較低的郊區(qū)河段；依靠植生基質(zhì)材料和植被的共同作用，達到對坡面進行綠化和防護的植物-工程措施復合護岸技術(shù)，適用于壤侵蝕較為嚴重，又要求能達到一定河道生態(tài)景觀效果的河段。
03
退化濱岸帶修復
濱岸帶是水體流域中陸地生態(tài)系統(tǒng)和水域生態(tài)系統(tǒng)之間十分重要的緩沖區(qū)域，對流域水體有過濾屏障、生境保護和植物護岸的重要功能。
然而由于長時間以來，沿岸耕種養(yǎng)殖、宅基地和碼頭邊坡硬化等人為活動因素侵占岸濱灘地，使得水體濱岸帶原有的完整架構(gòu)及其對水域的生態(tài)保護作用嚴重損毀。濱岸帶的退化會造成生物多樣性下降和自然景觀的損毀，同時還會引起水體水質(zhì)下降，水體富營養(yǎng)化更易發(fā)生。
從生境地形結(jié)構(gòu)重建和生物系列配種恢復兩個層面入手，根據(jù)具體的缺損程度和地形地貌，確定適宜的修復模式。
針對不同濱岸帶區(qū)域的地形地貌、植被、土壤條件和具體社會作用，退化濱岸帶生態(tài)修復可以從設置消浪基壩、基底構(gòu)建和生物恢復這三個層面進行。對生物恢復主要根據(jù)對濱岸帶生物量的調(diào)查結(jié)果，以某種類型植物恢復為主，兼顧其他類型植物恢復，以及引進底棲動物等方面進行。
04
人工濕地
人工濕地是指用人工筑成水池或溝槽，底面鋪設防滲漏隔水層，填充一定深度的基質(zhì)層，種植生水植物，利用基質(zhì)、植物、微生物的物理、化學、生物三重協(xié)同作用使水體得到凈化。人工濕地系統(tǒng)是一個半開放、半封閉的生態(tài)系統(tǒng)，具有很好的脫氮除磷效果。由于人工濕地建設運營成本低、去污能力強、使用壽命長、工藝簡單、組合多樣化等優(yōu)勢使其具有較好的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。
人工濕地主要分為表面流人工濕地、水平潛流人工濕地和垂直潛流人工濕地，也可以進行組合應用。在我國由于南北氣候差異，需結(jié)合不同地域的環(huán)境條件及水體狀況開展工程應用。
人工濕地的核心構(gòu)成主要是基質(zhì)及植物兩方面，可用于構(gòu)建人工濕地的基質(zhì)分為天然材料、工業(yè)副產(chǎn)物和人造材料三種。天然材料主要包括礫石、沸石、火山巖等;工業(yè)副產(chǎn)物則主要包括廢鋼渣、飛灰、粉煤灰等;人造材料主要包括類水滑石、輕骨料、活性多孔介質(zhì)等。基質(zhì)的選擇應根據(jù)基質(zhì)的機械強度、比表面積、穩(wěn)定性、孔隙率及表明粗糙度等因素確定。
不同的基質(zhì)其物理化學性質(zhì)不同，也可針對不同水質(zhì)的污水選用不同的基質(zhì)，并且為了達到更好的處理效果，濕地基質(zhì)層通常由多種基質(zhì)組合而成。用于人工濕地中的植物主要有挺水植物、浮水植物和沉水植物。挺水植物可選用蘆葦、菖蒲、千屈菜等;浮水植物可選用莼菜、荸薺等;沉水植物可選用網(wǎng)草、金魚藻等。
在工程應用時，人工濕地宜選用耐污能力強、根系發(fā)達、去污效果好、具有抗凍及抗病蟲害能力、容易管理的本地植物。人工濕地出水直接排入河流湖泊等天然水體時，應謹慎選擇外來入侵物種。
05
結(jié)語
本文對生態(tài)溝渠技術(shù)、生態(tài)護岸技術(shù)、退化濱岸帶修復技術(shù)和人工濕地技術(shù)這幾種水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善技術(shù)進行了探析，分析了各技術(shù)在工程應用上的條件、特點及其優(yōu)勢。在進行水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善時，可以因地制宜地采用多種技術(shù)措施進行綜合治理。
