水环境保护与生态修复-河海大学

1、水环境保护与生态修复河海大学 环境学院 王超 教授当今环境热点问题主要内容水环境现状与存在问题水体中主要污染物与来源水环境保护与生态修复策略水环境保护与生态修复技术一、水环境现状与存在问题1. 河流水体有机污染严重 2011年环境质量公报：七大水系中， 海河为重度污染，黄河、淮河、辽河为中度污染，松花江为轻度污染。 主要污染项目：高锰酸盐指数、化学需氧量、氨氮、BOD。河流水系支流水体污染严重海河水系水质状况淮河水系水质状况辽河水系水质状况河流水系支流水体污染严重松花江水系水质状况2. 城镇河流黑臭与生态破损严重3. 我国河流水环境存在的主要问题 河流水体污染严重，支流问题突出，主要为有机污染

2、和氮磷污染； 入湖河流污染严重，氮磷污染物含量高，对湖泊水体富营养化带来严重影响； 城镇河流黑臭现象突出，河流生态系统严重受损。135600500067001970s70年代1985198980年代后期Early 20002000年初Early 20072007年初Mainly small urban lakes (some large/medium)以城市小湖为主部分中型/大型Mainly small urban lakes城市小湖泊为主Frequent emergence in large/medium lakes大中型湖泊大量出现目前：已发生(6700km2)和具备富营养化发生条件的湖泊

3、面积共达14000多km2湖泊富营养化面积(km2)Expansion in large/medium lakes大中型湖泊出现扩大 4. 我国主要湖泊富营养化状态变化过程重富营养区富营养区中营养区贫营养区贫营养区磷浓度(mg/L)0.0191.00.4130.065巢湖太湖洪泽湖洞庭湖鄱阳湖东山湖磁湖西湖麓湖甘棠湖长春南湖流花湖荔湾湖蘑菇湖草海玄武湖南太子湖墨水湖东湖东钱湖什刹海南宁南湖瘦西湖南四湖呼伦湖 镜泊湖邛海淀山湖固城湖乌梁素海滇池五大莲池白洋淀 岱海 哈素海 千岛湖 抚仙湖 洱海 兴凯湖 松花湖 纳木错 青海湖 博斯腾湖 柴窝堡湖长白天池 5. 我国主要湖泊富营养化程度分部状况0.

4、2350.76510总氮浓度4.50(mg/L)06. 我国典型湖泊蓝藻水华暴发状况 太湖蓝藻水华从20世纪80年代初开始，之后暴发的规模和频率不断增加 80年代每年暴发2-3次，范围扩大至梅梁湖 90年代上升到每年暴发4-5次，逐渐向湖中扩展 自2000年起湖心区已出现水华 2006年发生全湖性水华，2007年再度暴发水华典型案例 1 太湖蓝藻水华暴发过程 随营养盐浓度的增加，太湖水体中蓝藻水华发生的频率、程度、面积也呈逐渐增加的趋势。1950s1970s19801987199420002006典型案例 1 太湖蓝藻水华暴发过程 6. 我国典型湖泊蓝藻水华暴发状况 滇池蓝藻水华始于20世纪8

5、0年代中后期，至90年代，湖泊水体富营养化日趋严重 目前滇池草海处于重度富营养化状态，水质为劣V类；外海处于中度富营养化状态，水质为V类典型案例 2 滇池蓝藻水华暴发过程 60年代开始水体中蓝藻（主要是微囊藻）占绝对优势，并且西湖区显著高于东湖区 2002年-2003年巢湖夏季蓝藻水华的覆盖面积略达西部湖区的1/4；根据卫星遥感影像资料，4-11月均有明显蓝藻水华，绝大多数情况下聚集在西湖区。 目前水质总体为类。东半湖处于轻度富营养状态，西半湖处于中度富营养状态典型案例 3 巢湖蓝藻水华暴发过程 6. 我国典型湖泊蓝藻水华暴发状况 蓄水前，库区范围内的支流河道从未有水华发生 从2003年至今蓄

6、水后，库区的部分支流局部河段与库湾每年均有水华发生 库区支流水体的富营养化是水华发生的重要原因是水库蓄水所形成的水体流动缓慢典型案例 4 三峡库区蓝藻水华暴发过程6. 我国典型湖泊蓝藻水华暴发状况 二、水体中主要污染物与来源点源：固定点排放有机物、氨氮、重金属等点源: 大规模、集中排放 面源/非点源：从非固定地点排放化肥、农药等1. 水体污染物来源及分类有机物、氮磷、重金属等面源/非点源: 分散式排放 中华人民共和国环境保护部、中华人民共和国国家统计局、中华人民共和国农业部 (2010年2月6日)第一次全国污染源普查公报: 各类源废水排放总量2092.81亿吨。主要污染物排放总量：化学需氧量3

7、028.96万吨，氨氮172.91万吨，石油类78.21万吨，重金属（镉、铬、砷、汞、铅）0.09万吨，总氮472.89万吨，总磷42.32万吨。2. 我国污染物排放状况 工业废水：排放量236.73亿吨。 重点流域（海河、淮河、辽河、太湖、巢湖、滇池）实际排入环境水体的污染物排放量：化学需氧量145.28万吨，氨氮2.96万吨，石油类1.85万吨，挥发酚0.19万吨，重金属0.01万吨。工业源生活源 生活污水：排放量343.30亿吨。化学需氧量1108.05万吨、总氮202.43万吨、总磷13.80万吨，氨氮148.93万吨、石油类（含动植物油）72.62万吨。 农业源（不包括典型地区农村生

8、活源）中主要水污染物排放（流失）量：化学需氧量1324.09万吨，总氮270.46万吨，总磷28.47万吨，铜2452.09吨，锌4862.58吨。 种植业 种植业总氮流失量159.78万吨（其中：地表径流流失量32.01万吨，地下淋溶流失量20.74万吨，基础流失量107.03万吨），总磷流失量10.87万吨。农业源 畜禽养殖业 化学需氧量1268.26万吨，总氮102.48万吨，总磷16.04万吨，铜2397.23吨，锌4756.94吨。 水产养殖业 化学需氧量55.83万吨，总氮8.21万吨，总磷1.56万吨，铜54.85吨，锌105.63吨。农业源工业源 农业源 生活源比较三、水环境保

9、护与生态修复策略河流水体污染诊断正常使用水体纳污能力污染类型与程度污染物总量控制技术措施对策措施3种控制方法水功能区划水质标准管理措施2级功能区划污染诊断 污染诊断 否是再诊断经济手段行政手段法律手段公众参与控源治理修复 水功能区 指根据流域或区域的水资源条件、水环境状况等自然属性，以及水资源开发利用现状、社会经济发展对水质和水量的要求等社会属性，将一定范围的水域划定为具有特定功能并有保护目标的区域。(1) 水功能区划过 渡 区排污控制区饮用水源区渔业用水区水功能区划分级分类系统开发利用区缓冲区保留区二级区划：协调部门及区域间用水关系工业用水区农业用水区景观娱乐用水区水功能区划生态修复区保护区

10、一级区划：协调开发与保护及省区间用水关系(2) 水体纳污能力水体纳污能力：在给定水域的水文、水动力学条件、排污口位置及方式情况下，满足水功能区划确定的水质标准的排污口最大排放量，通常称为水体允许纳污量或水体纳污能力。 水环境容量：水体使用功能不受破坏条件下，水体受纳污染物的最大数量(3) 污染物总量控制内涵：依据某一区域的环境容量确定该区域内污染物允许排放总量，再按照一定原则分配给区域内的各个污染源，同时制定出一系列政策和措施，以保证区域内污染物排放总量不超过区域允许排放总量。 分类：污染物总量控制可分为宏观(目标)总量控制、容量总量控制、行业总量控制3类。1)目标总量控制 从控制区域容许排污

11、量控制目标出发，制定排放口总量控制负荷指标的目标总量控制，以排放限制为控制基点，从污染源可控性入手，进行总量控制负荷分配。 2)容量总量控制 从受纳水体容许纳污量出发，制定排放口总量控制负荷指标。以水质标准为控制基点，以污染源可控性、环境目标可达性两个方面进行总量控制负荷分配。3) 行业总量控制 从总量控制方案技术、经济评价出发，制定排放口总量控制负荷指标。以能源、资源合理利用为控制基点，从最佳生产工艺和实用处理技术两方面进行总量控制负荷分配。山体云与水汽降水水汽输送蒸发植物蒸腾湖泊入湖河流地下径流下渗地表径流林地、湿地321、维持水的自然循环，保证清水来源2、规范水的社会循环，优化流域产业结

12、构，减少人为污染，源头削减氮磷4、改善湖泊水质，修复湖泊生态系统，控制富营养化 (4) 湖泊富营养化与蓝藻治理的总体思路 3、入湖河流水质强化改善，削减入湖氮磷5、蓝藻水华应急处理处置四、水环境保护与生态修复技术1. 总体思路 控 源 治 理 1. 总体思路修 复 1. 总体思路控 源修 复治 理区域河流水环境保护与生态修复 1. 总体思路2. 控源技术方法点 源 集中式污水处理技术 物化处理生化处理面 源分散式污水处理技术 物化处理生化处理物化处理生化处理物化处理 生化处理 农田化肥农药减量技术 生态工程 生化处理 优化施肥 种植制度 畜禽水产养殖 农村生活 农田 集中式污水处理技术工艺流程

13、：格栅-沉砂池-初沉池-生物池-二沉池-消毒-排放。分散式污水处理技术一体式污水处理装置多级跌水曝气滤池塔式蚯蚓滤池土地处理人工湿地农业面源：种植制度减量与优化施肥3. 河流水质净化与污染物治理治 理 原位处理异位处理1)原位处理： 物化方法：物理拦截、介质吸附、底泥疏浚、充氧曝气、投加化学试剂、调水稀释等 生物生态方法：微生物接触氧化、水生植物吸收、生物操控技术等 物化-生态联合方法：浮床、吸植物删、前置库等2)异位处理/旁路水体净化技术: 接触氧化、沉淀、吸附、生物操控等治 理示范区位置 面 积：24km2，水田2235公顷，旱地305公顷，养殖512公顷行政村：14，自然村：52，人口：

14、25284河道46条，入湖河道：2举例一：稻田生态拦截沟渠技术系统示范工程位置图库区处理量3万m3 生态库塘1.6万m2生态河道3500m植物栅3个透水坝3座径流控制范围：浦南村、河渎村、厚和村 径流控制面积：3km2村镇地表径流控制的前置库技术 举例二：举例三：仿生植物水质强化净化技术 仿照河流中的轮藻设计而成，直接将仿生植物布置在河道内，利用河流内原有的生物群落进行仿生植物表面的生物富集形成生物膜，利用生物膜对河流微污染水体进行强化净化。 试验结果表明，稳定运行期CODMn的去除率达到22.4，总氮去除率35.4%，总磷去除率41.6。修 复 4. 河流水体生态修复技术水体适宜生物栖息地营造：形态修复、护岸修复、 基底修复、生态水量。水生植物修复： 挺水植物、浮水植物、沉水植物。水生动物修复： 浮游动物、底栖动物、鱼类。健康水生态系统构建：关键技术：大尺度河道中尺度河道小尺度河道 1)