地表水污染的修复

地表水污染的修复第1页，共146页，2023年，2月20日，星期四2／120地表水污染的修复主要内容1、中国的地表水污染现状2、污染物类型及作用机制3、河流湖泊水库污染修复4、海洋污染修复5、结束语第2页，共146页，2023年，2月20日，星期四3／120地表水污染的修复1.中国的地表水污染现状

1.1河流污染现状

1.2湖泊污染现状

1.3海洋污染现状第3页，共146页，2023年，2月20日，星期四4／120地表水污染的修复1.1河流污染现状图片摘自2010年中国环境状况公报第4页，共146页，2023年，2月20日，星期四5／120地表水污染的修复1.2湖泊污染现状图片摘自2010年中国环境状况公报第5页，共146页，2023年，2月20日，星期四6／120地表水污染的修复1.3海洋污染现状图片摘自2010年中国环境状况公报第6页，共146页，2023年，2月20日，星期四7／120地表水污染的修复图片摘自2010年中国环境状况公报第7页，共146页，2023年，2月20日，星期四8／120地表水污染的修复被污染的河流第8页，共146页，2023年，2月20日，星期四9／120地表水污染的修复2007受蓝藻污染的太湖水第9页，共146页，2023年，2月20日，星期四10／120地表水污染的修复海洋污染第10页，共146页，2023年，2月20日，星期四11／120地表水污染的修复全国环境统计公报(2010年)

废水和主要污染物排放量：2010年，全国废水排放总量为617.3亿吨，比上年增加4.7%；化学需氧量排放量为1238.1万吨，比上年下降

3.1%；氨氮排放量为120.3万吨，比上年下降1.9%；第11页，共146页，2023年，2月20日，星期四12／120地表水污染的修复全国环境统计公报(2010年)第12页，共146页，2023年，2月20日，星期四13／120地表水污染的修复侧面反映地表水污染的严重性及治理的紧迫性第13页，共146页，2023年，2月20日，星期四14／120地表水污染的修复2、污染物类型及作用机制2.1污染物类型2.1污染物作用机制第14页，共146页，2023年，2月20日，星期四15／120地表水污染的修复2.1污染物类型按污染物性质划分为物理性污染、化学性污染生物类污染三类。物理：悬浮物质污染、热污染和放射性污染等。化学：无机污染物、无机有毒物质、有机有毒物质、需氧污染物质、植物营养物质和油类污染物质。生物：由病原微生物、病毒、寄生虫等引起大的水体污染。赵景联.环境修复原理与技术.北京：化学工业出版社，2006，205.第15页，共146页，2023年，2月20日，星期四16／120地表水污染的修复赵景联.环境修复原理与技术.北京：化学工业出版社，2006，205-206.第16页，共146页，2023年，2月20日，星期四17／120地表水污染的修复2.2水环境污染物作用机制

物理机制化学机制生物学机制综合机制第17页，共146页，2023年，2月20日，星期四18／120地表水污染的修复物理机制：指外界的污染使生态系统中某些因子发生改变，从而影响生态系统的物理环境，进而影响生态系统的生物环境和生态稳定性，产生各种生态效应。化学机制：吸附/解吸过程、固定/释放过程、氧化/还原过程、螯合/解络过程、酸/碱反应过程、挥发/凝结过程、溶解/沉淀过程、水解过程和脱氧过程等。第18页，共146页，2023年，2月20日，星期四19／120地表水污染的修复生物学机制：生物体累计、富集机理，生物吸收、代谢、降解与转化机理。综合机制：协同作用、加和效应、拮抗效应、竞争效应、保护效应、抑制效应、独立作用效应。第19页，共146页，2023年，2月20日，星期四20／120地表水污染的修复3.河流湖泊水库污染修复3.1物理修复技术3.2化学修复技术3.3生物修复技术3.4生态修复技术3.5综合方法赵景联.环境修复原理与技术.北京：化学工业出版社，2006，208.第20页，共146页，2023年，2月20日，星期四21／120地表水污染的修复3.1物理修复技术物理修复是经过简单预处理的污水，在湿地系统中通过物理沉淀、过滤、吸附作用进一步除去可沉淀的固体、胶体、BOD5、氮、磷、重金属、细菌、病毒及难以溶解的有机物质。如疏挖底泥、机械除藻、引水充於等。物理方法操作简单，造价低，但往往治标不治本。第21页，共146页，2023年，2月20日，星期四22／120地表水污染的修复3.1.1冲刷/稀释

采取引水冲污稀释污染水体，增加流域水资源量，加快污染水体流动，加强水体自净能力。水体流动性的加强对沉积物-水体界面物质交换也有一定影响，增加河流下层溶解氧含量，对底泥污染物释放产生一定的抑制作用，有助于水体生态系统的恢复。第22页，共146页，2023年，2月20日，星期四23／120地表水污染的修复3.1.2曝气

污染水体接纳大量的有机污染物后，有机物大量分解造成水体溶解氧浓度急剧降低，甚至出现厌氧状态，导致溶解盐释放以及臭味气体产生。通过人工曝气，可使水体底层溶解氧得以恢复，水体中溶解铁、锰、硫化氢、二氧化碳、氨氮以及气体还原组分浓度大为降低，改善水生生物的生存环境。同时，可有效限制底层水体中磷的活化和向上扩散，限制浮游藻类的生产力。第23页，共146页，2023年，2月20日，星期四24／120地表水污染的修复3.1.3

机械/人工除藻

收获水体中的藻类，可在短时间内快速有效的去除藻类及藻华。在某些特定环境，利用自然动力收货藻类可有效的减轻富营养化的危害。机械除藻在过去人工打捞藻类的基础上发展了臭氧/超声波除藻技术，此技术利用超声波的作用使藻类的细胞破裂，打破藻细胞内的气囊，使其失去浮动能力而沉淀。屠清瑛，章永泰，杨贤智.北京什刹海生态修复试验工程[J].湖泊科学，2004，16（1）：61-67.第24页，共146页，2023年，2月20日，星期四25／120地表水污染的修复屠清瑛等人分别于2001年9月6-8日和14-20日在什刹海后海实验区（50m×50m）进行了两次超声波/臭氧复合试验，按每天作业7h计，臭氧/超声波试验证明对藻类有明显的去除作用。当水中臭氧浓度5mg／L时，1h后藻类的去除率平均在30%-50%左右；充入臭氧2h（浓度约10mg／L)，藻类去除率平均在80%左右。试验结果证明，总磷也有明显的递减趋势，但是对COD的作用不甚明显.第25页，共146页，2023年，2月20日，星期四26／120地表水污染的修复例：在太湖水环境修复中，利用风力、湖流在水源区域建造富集藻类的专门设施来收集藻类，避免了“水华”阻塞取水口而引起的水质恶化，取得良好的效果。第26页，共146页，2023年，2月20日，星期四27／120地表水污染的修复3.1.4底泥疏浚

可降低水体的内源污染负荷量和底泥污染物重新释放的风险。对于沉积物中的重金属和持久性有毒有机污染物而言，只能通过环境疏浚方法从湖泊中去除。南明河、苏州河的治理均用到此技术。GerlindeWauera，ThomasGonsiorczyka

,KlausKretschmer.Sedimenttreatmentwithanitrate-storingcompound

toreducephosphorusrelease.[J]WaterResearch，2005，39：494–500.第27页，共146页，2023年，2月20日，星期四28／120地表水污染的修复在湖泊沉积物中，甲烷的产生和营养物的释放可以通过增加石膏（(CaSO4·2H2O).）来进行控制。进入到沉积物中的石膏可以增加氧化还原电位、减少甲烷的产生和抑制沉积物中磷的释放。EilaVarjo，AnuLiikanen，Veli-PekkaSalonen.Anewgypsum-basedtechniquetoreducemethaneandphophorusreleasefromsedimentsofeutrophiedlakes:(Gypsumtreatmenttoreduceinternalloading).WaterResearch，2003，37：1–10.第28页，共146页，2023年，2月20日，星期四29／120地表水污染的修复3.1.5光催化技术基于纳米材料的光催化特性，纳米材料应对水华和赤潮藻具有杀伤能力。纳米材料具有在光照（尤其是紫外光）下可以产生羟基自由基及强还原能力的特性，对藻细胞内的脂类、蛋白等生物大分子产生氧化作用，从而破坏其生物学功能最终导致细胞死亡。因此被认为在消毒杀菌、空气净化、污水处理、海洋原油污染清除、自清洁材料等方面具有很好的应用前景，并已得到广泛的研究。熊勤，刘治华，张一卉等.纳米杀藻布杀藻效果研究[J].环境科学，2006,27（4）：715-719.第29页，共146页，2023年，2月20日，星期四30／120地表水污染的修复3.2化学修复技术化学修复是添加化学药剂和吸附剂改变水体中氧化还原电位、PH，吸附沉淀水体中悬浮物质和有机质，是利用污染物的化学反应来分离、回收污水中的有害物质，或使其转化为无害的物质。化学方法操作简单，用量少，见效快，但利用化学方法治理污染水体需大量投加化学药剂，成本昂贵，同时容易引起二次污染。第30页，共146页，2023年，2月20日，星期四31／120地表水污染的修复3.2.1化学沉淀法通过向水体投加铁盐或铝盐，通过吸附或絮凝作用与水体中的无机磷酸盐产生化学沉淀，降低水体磷的浓度，控制水体的富营养化。同时，铝盐能够形成氢氧化铝沉淀，在沉积物表层形成“薄层”，可阻止沉积磷的释放。第31页，共146页，2023年，2月20日，星期四32／120地表水污染的修复3.2.2改性硅藻土强化混凝法硅藻土是由天然形成的硅藻矿石加工而成，不含有毒化学物质。改性硅藻土处理湖水时，直接吸附、化学沉淀、脱稳絮凝、吸附架桥等作用同时存在，湖水净化的过程是这些过程共同作用的结果。较适用于开放性大型水体的脱磷和除浊。第32页，共146页，2023年，2月20日，星期四33／120地表水污染的修复吴蕾、陈云峰在《改性硅藻土用于巢湖水脱磷研究》中研究了改性硅藻土除磷最适操作条件，并将改性硅藻土同几种常规混凝剂的处理效果和其经济性进行了对比，与常规混凝剂相比，改性硅藻土出水更为清澈透亮，污泥沉降性能好，污泥量少，在建设成本和运行成本上更为节省。吴蕾、陈云峰.改性硅藻土用于巢湖水脱磷研究[J].环境工程学报，2011,5（4）：777-782.第33页，共146页，2023年，2月20日，星期四34／120地表水污染的修复3.2.3化学除藻法采用各种化学除藻剂进行除藻，效果最显著，但也最具有危险性。例如：单一除藻剂有碘伏、水溶性甲壳素碘等复配除藻剂有碘伏-新洁尔灭、碘伏-异噻唑啉酮等第34页，共146页，2023年，2月20日，星期四35／120地表水污染的修复3.2.4酸碱中和法向水体中添加石灰进行酸碱中和，调整水体酸碱度，以适应水生态系统的物种生长、繁殖的需要。第35页，共146页，2023年，2月20日，星期四36／120地表水污染的修复3.3生物修复技术又称生物改良，其狭义定义为：是生物特别是微生物催化降解有机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中的污染物的一个受控或自发进行的过程。吴青梅,邓代永,许玫英等.土著微生物修复黑臭水体的生物技术研究[J].环境科学与技术，2011,34（6）：197-201.第36页，共146页，2023年，2月20日，星期四37／120地表水污染的修复国外学者认为强化的生物修复是一种加快自然降解土壤或水体有害物质的过程。而我国学者认为生物修复是利用特定的微生物（包括土著或外援微生物以及植物等）在一定的条件下进行消除或富集转化固定化环境污染物，从而达到被污染的环境进行恢复的生物过程。姜忠义，吴洪．膜分离技术在中药现代生产中的应用[M]．2001年膜技术应用国际会议论文集，2007:317-323．郭立玮，刘陶世，金万勤．膜分离与吸附树脂联用的中药制剂新技术研[M]．2001年膜技术应用国际会议论文集，2001．第37页，共146页，2023年，2月20日，星期四38／120地表水污染的修复生物修复技术分类：按场地划分：原位生物修复和异位生物修复按污染物的主要特点划分：生物操纵法、植被群落恢复和生物除藻等优点：可在原地被降解；修复时间较短；就地处理

操作简便，对周围环境干扰少；较少的修复

经费；人类直接暴露在污染物下的机会减少；不产生二次污染，遗留问题少等。第38页，共146页，2023年，2月20日，星期四39／120地表水污染的修复例：在湖泊管理中，通过放养凶猛鱼类来控制食浮游动物鱼类，减少食藻动物的牧食压力，增大浮游植物的牧食压力，从而控制藻类的异常繁殖，改善富营养化状况。放养生物量减少浮游动物生物量减少凶猛鱼类

浮游植物食浮游生物鱼类生物量增加蚕食导致导致控制水体富营养化达到3.3.1生物操纵利用生物操纵调整营养结构，促进水质恢复。1975年，Shapiro等提出的生物操纵理论第39页，共146页，2023年，2月20日，星期四40／120地表水污染的修复在1975年，Shapiro等提出了生物操纵理论后，在该理论的基础上，研究者又提出了经典生物操纵法和非经典生物操纵法。经典生物操纵法是指通过化学方法毒杀、捕捞或者放养肉食性鱼的方法，调节浮游动物群落结构和种群数量，促进食藻浮游动物的增长，特别是枝角类种群的发展，通过它们对藻类的摄食降低藻类生物量。经典生物操纵法适合富营养化程度较轻、以小型藻类为主的水域。第40页，共146页，2023年，2月20日，星期四41／120地表水污染的修复非经典生物操纵法依靠提高大型滤食性鱼类的密度来控制藻类，如直接放养滤食性鱼类白鲢、鳙等直接摄食藻类。在藻类水华暴发的富营养湖泊中，必须放养密度合理的滤食性鱼，才能收到较好的控制效果。

第41页，共146页，2023年，2月20日，星期四42／120地表水污染的修复例如：刘建康等在武汉东湖做了3次原地围隔实验，发现放养46～50g·m-3以浮游生物为食的鲢和鳙，能有效地遏制微囊藻水华的爆发。郎宇鹏等通过野外模拟试验也发现，投放密度为50g·m-3的鲢鱼，对蓝藻有明显的抑制效果。刘建康，谢平.用鲍缩直接控制微囊藻水华的围隔试验和湖泊实践[J].生态科学，2003,22（3）:193-196.郎宇鹏,朱琳,刘春光等.鲢鱼对淡水浮游植物的抑制作用研究[J].农业环境科学学报，2006,25(增刊):683-686.第42页，共146页，2023年，2月20日，星期四43／120地表水污染的修复3.3.2植被群落恢复

通过水环境的生境调控和植被的人工重建促进水生植被的自然恢复，逐步恢复受损水体的生态系统的结构，包括生产者（主要是水生植物）、消费者（鱼类）、分解者（细菌）等，在生产者、消费者、分解者之间建立有效的食物链，促进系统的物质恢复，恢复水体的功能，达到水体生态系统恢复的目的。

第43页，共146页，2023年，2月20日，星期四44／120地表水污染的修复3.3.3人工浮岛技术人工浮岛又称人工浮床、生态浮床、生态浮岛。利用表面积很大的植物根系在水中形成浓密的网，吸附水体中大量的悬浮物，并通过光合作用使其转化为植物的细胞成分，促进植物生长，最后通过收割浮岛植物和捕捞鱼虾减少水中的营养盐；另外通过遮挡阳光抑制藻类的光合作用，减少浮游植物的生长量，有效防止水华的产生，提高水体的透明度。第44页，共146页，2023年，2月20日，星期四45／120地表水污染的修复浮床单元及植物栽种示意吴建强，王敏，吴健等.4种浮床植物吸收水体氮磷能力试验研究[J].环境科学，2011,32（4）：995-999.第45页，共146页，2023年，2月20日，星期四46／120地表水污染的修复特点：可移动式运行、无维护、使用寿命长、以低廉高效的太阳能为能源。包括植物修复和植物-微生物修复两方面。该技术以其治理富营养化水体的独特优点，既美化保护生态环境，又带来了一定的社会效益，且成本低，是一种极具发展潜力的技术。具有风动曝气、接触氧化、抑藻和提高水底光照强度等功能。胥丁文，陈玲娜，马前.生态浮床技术的应用及研究新进展[J].中国给水排水，2010,26（14）：11-15.第46页，共146页，2023年，2月20日，星期四47／120地表水污染的修复典型实例：2004年8月至2005年1月格凌国际水研公司在昆明滇池进行了植物浮床净化试验，短短6个月时间，大大削减了水中N、P和COD、BOD浓度，有效改善了水质。任照阳，邓春光.生态浮床技术应用研究进展[J].农业环境科学学报2007，26（增刊）：261-263.第47页，共146页，2023年，2月20日，星期四48／120地表水污染的修复北京北海人工浮岛实景第48页，共146页，2023年，2月20日，星期四49／120地表水污染的修复日本的人工浮岛第49页，共146页，2023年，2月20日，星期四50／120地表水污染的修复3.3.4

生物除藻

根本上解决富营养化问题，灭藻、祛味，降解含大量氮磷营养积累的底泥，彻底消除藻类产生的根源，达到修复水环境的目的。

生物除藻剂是目前世界上最先进的生物修复除藻产品，包含活性微生物和相应的酶，对水生生物及人类等不产生危害及副作用，微生物迅速激活，与水中藻类竞争营养源，从而使藻类缺乏营养死亡，沉入水底，越来越多的微生物继续降解死亡藻类，直至消灭，使水体变清。第50页，共146页，2023年，2月20日，星期四51／120地表水污染的修复3.3.5

生物膜法处理技术

用天然材料（如卵石）、合成材料（如纤维）为载体，在其表面形成一种特殊的生物膜，生物膜表面积大，可为微生物提供较大的附着表面，有利于加强对污染物的降解作用。第51页，共146页，2023年，2月20日，星期四52／120地表水污染的修复3.3.6微生物强化修复技术是指用微生物或微生物菌群来降解水体中的有机物或有毒有害物质，如COD、BOD、有机氮或氨氮、石油类、挥发酚等，或使这些物质变成无毒的、无害的，如二氧化碳、氮气或水等，从而使水质得到改善，生态得到恢复或修复。另外，向污染水体投加水体净化促进液（即生物促生剂）也是一种生物修复技术，对于消除水体黑臭、增加水体溶解氧作用明显且迅速。第52页，共146页，2023年，2月20日，星期四53／120地表水污染的修复生物促生剂技术是通过对自然界中污染物降解者土著微生物的促生作用，为之创造一个能顺利完成自然降解功能的环境，强化污染环境的自净能力，加速对有机污染物的分解。该技术作为微生物修复的一个分支，与以往的微生物制剂法不同，它不引进外来微生物，而是利用其中含有的多种酶和促进微生物生长的营养物质，微量元素等成分，刺激污染场所土著微生物的生长繁殖，迅速降解有机污染物，从而达到消除水体黑臭的目的。吴青梅,邓代永,许玫英等.土著微生物修复黑臭水体的生物技术研究[J].环境科学与技术，2011,34（6）：197-201.第53页，共146页，2023年，2月20日，星期四54／120地表水污染的修复3.4生态修复技术包括具有复合生态系统的生态塘处理技术、以植物和微生物为主要处理功能体的湿地处理技术和土地处理技术。第54页，共146页，2023年，2月20日，星期四55／120地表水污染的修复3.4.1稳定塘处理技术稳定塘旧称氧化塘或生物塘，是一种利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。通常是将土地进行适当的人工修整，建成池塘，并设置围堤和防渗层，依靠塘内生长的微生物来处理污水。主要利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物。

第55页，共146页，2023年，2月20日，星期四56／120地表水污染的修复稳定塘图示第56页，共146页，2023年，2月20日，星期四57／120地表水污染的修复稳定塘运行原理：以太阳能为初始能量，通过在塘中种植水生植物，进行水产和水禽养殖，形成人工生态系统，在太阳能的推动下，通过稳定塘中多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化，将进入塘中污水的有机污染物进行降解和转化，最后不仅去除了污染物，而且以水生植物和水产、水禽的形式作为资源回收，净化的污水也可作为再生资源予以回收再用，使污水处理与利用结合起来，实现污水处理资源化。第57页，共146页，2023年，2月20日，星期四58／120地表水污染的修复稳定塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点。类型：好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝气塘、深度处理塘、水生植物塘、生态系统塘等。第58页，共146页，2023年，2月20日，星期四59／120地表水污染的修复3.4.2

人工湿地处理技术

是利用基质-微生物-植物这个复合生态系统，通过物理、化学和生物的三重共同作用来实现对污水的净化，这种湿地系统是在一定长宽比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵石等）混合组成填料床，污染水可以在床体的填料缝隙中曲折地流动，或在床体表面流动。在床体的表面种植具有处理性能好、成活率高的水生植物（如芦苇等），形成一个独特的动植物生态环境，对污染水进行处理。

万珊，刘慧，姚宗玉.废水处理中的人工湿地技术[J].黑龙江水利科技，2010,38（2）：24-25.第59页，共146页，2023年，2月20日，星期四60／120地表水污染的修复人工湿地模拟装置示意刘树元，阎百兴，王莉霞.潜流人工湿地中植物对氮磷净化的影响[J].生态学报，2011，31(6):1538—1546.第60页，共146页，2023年，2月20日，星期四61／120地表水污染的修复水平潜流人工湿地系统结构示意图张洪洋，于水利，修春海等.水平潜流人工湿地系统处理微污染原水的研究[J].环境工程学报，2008,2（11）：1447-1450.第61页，共146页，2023年，2月20日，星期四62／120地表水污染的修复波式流人工湿地结构示意图陈龙，李杰，钟成华等.植物床人工湿地处理养殖废水研究[J].环境工程学报，2011，5（7）：1542-1547.第62页，共146页，2023年，2月20日，星期四63／120地表水污染的修复人工湿地处理技术的显著特点：对有机污染物有较强的降解能力，出水质量好，可以结合景观设计，种植观赏植物改善风景区的水质状况。其造价和运行费远低于常规处理技术。

1996年9月在奥地利维也纳召开的第四次国际研讨会,标志着人工湿地系统作为一种独具特色的新型废水处理技术正式进入水污染控制领域。万珊，刘慧，姚宗玉.废水处理中的人工湿地技术[J].黑龙江水利科技，2010,38（2）：24-25第63页，共146页，2023年，2月20日，星期四64／120地表水污染的修复人工湿地第64页，共146页，2023年，2月20日，星期四65／120地表水污染的修复复合人工湿地复合垂直流人工湿地工艺包括复合垂直下行流、复合垂直上行流、垂直下行流与垂直上行流复合系统以及垂直上行流与垂直下行流复合系统4种。复合人工湿地技术比传统单一的人工湿地技术有更高效的污染物去除性能，其中以复合垂直流人工湿地更为突出。余志敏，袁晓燕，崔理华等.复合人工湿地对城市受污染河水的净化效果[J].环境工程学报，2010,4（4）：741-745.第65页，共146页，2023年，2月20日，星期四66／120地表水污染的修复3.4.3

土地处理技术以土地为处理设施，利用土壤-植物系统的吸附、过滤及净化作用和自我调控功能，达到对水净化的目的。可分为快速渗滤、慢速渗滤、地表漫流、湿地处理和地下渗滤生态处理等几种形式。经验表明，对于有机化合物尤其是有机氯和氨氮等有较好的去除效果。第66页，共146页，2023年，2月20日，星期四67／120地表水污染的修复稳定塘技术可以延长河水滞留时间、截留、降解污染物，减少河流污染物总量和浓度。稳定塘分为微生物稳定塘和水生生物塘两大类。微生物稳定塘分为：好氧塘、厌氧塘、兼性塘、曝气塘水生生物稳定塘分为：水生植物塘和养殖塘。第67页，共146页，2023年，2月20日，星期四68／120地表水污染的修复3.4.3

人工沉床技术人工沉床装置利用载体和沉水基质营造适宜水生植物生长的环境条件，并在基质上种植水生植物，达到修复受损水体生境，进而恢复水生生态系统的目的。该装置利用浮力调节系统人为调控制植物在水下的深度，解决了水深变化大、透明度低、夏季藻类及浮萍泛滥等不利因素对植物生长的制约。李金中，李学菊.人工沉床技术在水环境改善中的应用研究进展[J].农业环境科学学报,2006,25(增刊):825-830.第68页，共146页，2023年，2月20日，星期四69／120地表水污染的修复人工沉床结构示意李金中，李学菊，刘学功等.人工沉床技术在城市景观河道中的应用及其对总磷去除效果研究[J].环境科学，2011,32（5）：1279-1284.第69页，共146页，2023年，2月20日，星期四70／120地表水污染的修复人工沉床主要由基质(填料)、大型水生植物和附着在基质与植物体表面的微生物三大部分组成床体结构由以下4部分组成:①受力载体构件;②植物种植箱体及填充基质;③高等水生植物;④浮力调节构件第70页，共146页，2023年，2月20日，星期四71／120地表水污染的修复人工沉床作用机理包括:①直接吸收营养物质和富集重金属；②通过物理吸附去除悬浮物和高分子有机物，提高水体透明度;③释放氧气，提高水体DO含量；④通过植物化感作用抑制藻类和细菌生长；⑤为微生物活动提供附着载体和氧源，形成植物-微生物的协同净化。第71页，共146页，2023年，2月20日，星期四72／120地表水污染的修复3.4.4湖滨陡坎沿岸水域基底修复技术采用人工方法在需要进行大型水生植物群落恢复的湖滨陡坎沿岸的水域实施基底修复工程措施，在目标水域边界构筑水下围埝，采用绞吸式挖泥船将疏浚的湖泥按设计高程要求吹填至基底修复工程区内，形成缓坡浅滩，改善湖泊沿岸带自然条件，为湖泊沿岸带生态修复创造良好的生境条件。陈静,赵祥华,和丽萍.湖泊陡岸带生态建设基底修复工程技术[J].环境科学与技术,2007,30(5):21-23.第72页，共146页，2023年，2月20日，星期四73／120地表水污染的修复该技术在国内湖泊富营养化生态修复工程中首次成功应用并已申请专利。该技术具有结构简单、体积小、抗风浪能力强、维护方便、投资及运行费用低等特点，其有利于人工筑堤湖泊天然湿地的恢复，实现湖滨带诸多生态功能的发挥，包括净化水体、抑制湖泊兰藻水华、提高生物多样性及景观美学价值等。第73页，共146页，2023年，2月20日，星期四74／120地表水污染的修复3.4.5清洁底泥吹填技术工艺流程：1、对工程区周边进行勘察，确定泥源；2、选用合适的疏挖设备按工程区基底修复设计的要求进行吹填施工；3、在基底修复满足设计要求的前提下实施水生植被种植等工程。作用：减少水深、改善底质性状、创造多样性地形，为水生植被恢复创造有利的生境条件。李英杰，胡小贞，金相灿等.清洁底泥吹填技术及其在滇池福保湾的应用[J].水处理技术，2010,36（3）：123-127.第74页，共146页，2023年，2月20日，星期四75／120地表水污染的修复清洁底泥吹填技术工艺流程第75页，共146页，2023年，2月20日，星期四76／120地表水污染的修复3.4.6复合生态滤床是垂直流人工湿地的改进工艺，成功应用于城市河道、湖泊等水环境治理。滤床设置于景观水池一端，依池而建，其上种植菖蒲、风车草等景观植物。在滤床内填充具有吸氮聚磷等功能的填料，将水体中的氮、磷等营养物质吸附在多孔介质附近，被种植在多孔介质上的水生植物吸收利用，将氮、磷等营养物质去除。底部布设集水系统，水体从上向下通过滤料进入集水支管和主管，最后自流进入集水池。杨永坤，李开明，胡和平等.复合生态滤床和光催化技术用于景观水治理[J].中国给水排水，2008,24（6）：63-66.第76页，共146页，2023年，2月20日，星期四77／120地表水污染的修复复合生态滤床的工作原理：先由滤床基质吸附水中的污染物质，再利用植物和微生物吸收基质上的污染物质，从而使基质长期保持良好的吸附能力。同时，通过植物的根系复氧能力，使基质得到再生，最终实现生态修复污染地表水体的目的。池年平，罗文连，廖熠等.复合生态滤床用于重金属污染地表水体修复[J].环境科学学报，2010,30（10）：1971-1976.第77页，共146页，2023年，2月20日，星期四78／120地表水污染的修复复合沸石滤床修复北方景观水体的实验研究：以天然矿物质沸石、细砂及煤渣取代传统滤料构建复合基质生态床,表面种植景观植物,采用下向流-上向流运行方式修复景观水体。复合基质生态床结构示意图刘书宇，刘一龙，马放.复合沸石滤床修复北方景观水体的实验研究[J].环境工程学报，2009,3（1）：27-30.第78页，共146页，2023年，2月20日，星期四79／120地表水污染的修复复合生态滤床用于重金属污染地表水体修复：

以蛭石为滤床基质，植物根系可以有效地吸收蛭石吸附的重金属，从而有效提高蛭石的再吸附能力，延长滤床工作周期。池年平，罗文连，廖熠等.复合生态滤床用于重金属污染地表水体修复[J].环境科学学报，2010,30（10）：1971-1976.第79页，共146页，2023年，2月20日，星期四80／120地表水污染的修复蚯蚓生态滤池对生活污水中氮的去除作用根据蚯蚓具有提高土壤通气透水性能和促进有机物质的分解转化等生态学功能而设计,实现滤池通气供氧和解决滤池堵塞等问题人工强化引入蚯蚓及对填料进行了适当的改进。方彩霞，罗兴章，郭飞宏等.蚯蚓生态滤池对生活污水中氮的去除作用[J].环境科学，2010，31（2）：352-356.第80页，共146页，2023年，2月20日，星期四81／120地表水污染的修复3.5综合方法3.5.1超声波和改性粘土集成技术超声波作用：将藻类细胞壁和气囊破碎或破坏其生理功能使其死亡。集成技术：在去除藻类气囊而又不影响细胞活性的情况下进行絮凝，在提高除藻率的同时防止大量藻类突然性死亡，以减少二次污染。陆贻超，王国祥，李仁辉.超声波和改性粘土集成技术在去除蓝藻水华上的应用[J].湖泊科学，2010，,22（3）：421-429.第81页，共146页，2023年，2月20日，星期四82／120地表水污染的修复3.5.2生化综合抑藻法利用自动检测投放系统,将一种具有多功能的复合成分的生化混合物“环水-355号生化复合抑藻剂”喷洒在水体中。该制剂包括杀藻部分、抑藻部分和絮凝部分，有以下三大功能:(1)杀死藻类并除氮脱磷；(2)絮凝沉降和挥发；(3)持续抑制其再生。其中每一种功能的强弱优化，取决于其复合成分比例的准确调配。赵章元.我国江河湖海除藻的治标与治本浅析[J].环境保护，2000，（8）：29-30.第82页，共146页，2023年，2月20日，星期四83／120地表水污染的修复被杀死的藻类沉到湖底，部分被分解成氮气和氨气，从水中释放出来；其余被固化到湖底。该制剂的突出优点是持续抑藻性极强。投放后能调节水体的组分，增强水体的抑藻性能，有效控制其异常繁殖。经数天后可使大型水生植物明显增加，致使水体的抑藻性能更加增强。第83页，共146页，2023年，2月20日，星期四84／120地表水污染的修复典型实例：1999年昆明世博会期间，北京环水联合体采用了一种生物生化的、微生物的和化学的综合抑藻法，在滇池草海进行了相对独立的大面积开放性生产试验，经治理过的草海水质、水生生物恢复和景观等均一直明显好于喷洒前,且好于往年。即透明度明显提高，藻量明显降低，取得了十分可贵的成果。第84页，共146页，2023年，2月20日，星期四85／120地表水污染的修复3.5.3复合生态滤床和光催化技术光催化技术中藻细胞裂解后释放出内容物又可加重水体的富营养化，与其它除氮除磷方法如复合生态滤床一同使用，则可以显著改善应用效果。景观水复合生态滤床光催化设备水景自流自流泵工艺流程杨永坤，李开明，胡和平等.复合生态滤床和光催化技术用于景观水治理[J].中国给水排水，2008,24（6）：63-66.第85页，共146页，2023年，2月20日，星期四86／120地表水污染的修复3.海洋污染修复3.12010年我国海洋环境质量总体概况3.2海洋主要污染物种类3.3海洋石油修复措施3.4海洋重金属污染修复3.5海洋富营养化治理第86页，共146页，2023年，2月20日，星期四87／120地表水污染的修复3.12010年我国海洋环境质量总体概况2010年，我国海洋环境质量总体维持在较好水平，主要海洋功能区环境质量基本满足海域使用要求，海洋赤潮和绿潮灾害有所减轻，但江河污染物入海量增加，溢油等突发事故灾害对海洋生态环境的损害严重。近岸局部海域富营养化、海洋环境灾害频发和海岸带生境破坏是影响我国海洋环境状况的突出问题。

2010年中国海洋环境状况公报第87页，共146页，2023年，2月20日，星期四88／120地表水污染的修复3.2海洋主要污染物种类3.2.1重金属污染3.2.2油污染3.2.3海水富营养化3.2.4有机化合物的污染第88页，共146页，2023年，2月20日，星期四89／120地表水污染的修复3.2.1重金属污染种类繁多，比较重要的有汞、铜、镉、铅、锌、铬、钴、镍、锰、钒、银、铍等，砷和硒是非金属，但它的毒性类似于重金属。大多通过河川间接或直接排放入海。来源：（1）工业废弃物（2）矿山的污泥和废气（3）大气中的重金属蒸气（4）含重金属的农药

第89页，共146页，2023年，2月20日，星期四90／120地表水污染的修复3.2.2油污染海洋油污染主要来自于工业、农业、运输业及生活污水的排放、油泄漏，逸入大气的石油烃沉降及海底自然溢油。其中，在海洋运输的油污染中，由油轮事故引起的污染最为严重。

溢油在海面迅速散开，形成油膜，油膜会隔绝空气中的氧气，使海洋中大量的浮游生物窒息而死；另外油膜和油块能粘住大量的鱼卵和幼鱼，使其死亡；油被鱼虾等进食后，使其产生石油臭味，降低海产品的经济价值。蹼文虹,周李鑫,杨帆.海上溢油防治技术研究进展[J]海洋科学，2005，29（6）：73-76.BucasG.SaliotA.Seatransportofanimalandvegetableoilsanditsenvironmentalconsequences[J].MarinePollutionBulltin,2002,44(12):1388-1396.第90页，共146页，2023年，2月20日，星期四91／120地表水污染的修复重大溢油事件：2010年7月16日18时，中石油大连新港石油储备库输油管道发生爆炸，大量原油泄漏入海，导致大连湾、大窑湾和小窑湾等局部海域受到严重污染，对泊石湾、金石滩和棒棰岛等十余个海水浴场和滨海旅游景区，三山岛海珍品资源增殖自然保护区、老偏岛-玉皇顶海洋生态自然保护区和金石滩海滨地貌自然保护区等敏感海洋功能区产生影响。

2010年中国海洋环境状况公报第91页，共146页，2023年，2月20日，星期四92／120地表水污染的修复2010年4月，英国石油公司位于墨西哥湾的“深水地平线”石油钻探平台爆炸，数千万加仑石油泄漏。2011年8月，壳牌石油公司位于英国北海的“塘鹅1号”钻井平台海底管道破裂，致使200余吨石油泄漏。第92页，共146页，2023年，2月20日，星期四93／120地表水污染的修复油污染的海洋第93页，共146页，2023年，2月20日，星期四94／120地表水污染的修复3.2.3海水富营养化导致海水富营养化的物质主要有食品工业中的废渣、酵母、蛋白质、人畜粪便、农业废水、生活污水和造纸工业的纤维残留物等。

2010年，全海域发现赤潮69次，累计面积10892平方公里，赤潮发现次数与2009年基本持平，但累计面积减少3208平方公里，赤潮多发区主要集中在东海近岸海域。2010年中国海洋环境状况公报第94页，共146页，2023年，2月20日，星期四95／120地表水污染的修复3.2.4有机化合物的污染主要为有机氯、有机磷和多氯联苯等人工合成物质,这些都是不易降解的一类污染物,毒性强。我国近海普遍受到有机物污染。有机化合物如农药,在农业生产中被使用后,污染农田牧场,残留在菜、果、谷物以及禽畜肉蛋中,并通过各种途径进入海洋。通过食物链或直接进入鱼贝类体内,积蓄于脂肪含量高的皮脂、鱼卵、内脏和脑中。第95页，共146页，2023年，2月20日，星期四96／120地表水污染的修复3.3海洋石油修复措施

接二连三的溢油事故，不仅对海洋生态环境和沿海地区经济造成了严重影响，更对后续的处置和预防提出了严峻挑战。修复措施主要有以下三种：3.3.1物理方法3.3.2化学方法3.3.3生物方法柳婷婷，田珊珊.海上溢油事故处理及未来发展趋势[J].中国水运，2006,4（11）：27-29.第96页，共146页，2023年，2月20日，星期四97／120地表水污染的修复3.3.1物理方法

一般来说，处理水面溢油的最理想的方法是物理清除，采用物理清除可以避免对环境的进一步污染，但不适合清除乳化油。大致分为围栏法、吸附法和油拖把法。第97页，共146页，2023年，2月20日，星期四98／120地表水污染的修复3.3.1.1围栏法石油泄漏到海面后，应首先用围栏将其围住，阻止其在海面扩散，然后再设法回收。优质的围油栏必须具备易于展开和收回，易洗，耐磨，具有一定的强度以及抗风浪等性质。围油栏的材料一般有耐油的聚乙烯、氯丁橡胶等。较为常见的是乙烯柏油防水布制作的带状物，在紧急的情况下，也可用泡沫塑料、稻草捆、大木料、席子、金属管等物替代。第98页，共146页，2023年，2月20日，星期四99／120地表水污染的修复第99页，共146页，2023年，2月20日，星期四100／120地表水污染的修复第100页，共146页，2023年，2月20日，星期四101／120地表水污染的修复人工打捞海面石油第101页，共146页，2023年，2月20日，星期四102／120地表水污染的修复3.3.1.2机械式撇油器根据撇油器的物理学原理不同和采用不同的结构形式，可设计多种多样的撤油器，其技术性能和特点也大不相同。通常将撇油器按照收油的原理进行分类,主要包括以下几种。（1）堰式撇油器（2）绳式撇油器（3）盘式撇油器（4）刷式撇油器（5）带式撇油器（6）真空收油机赵彬.海洋溢油事件应急处理技术[J].环境保护，2011，（16）：52-55.第102页，共146页，2023年，2月20日，星期四103／120地表水污染的修复各种类型撇油器特点及适应性对比第103页，共146页，2023年，2月20日，星期四104／120地表水污染的修复3.3.1.3溢油磁性分离美国Avco.Corp和PfizerInc.公司研究出一种能清除海面油污的磁性分离法，该法利用一种溶于石油不溶于水的特殊磁性的“液体”，含有粉末状Fe2O3磁性物质，磁性微粒如人发直径1/1000大小。当“液体”在水表面雾化后，漂浮的石油就会被磁铁吸住而去除。第104页，共146页，2023年，2月20日，星期四105／120地表水污染的修复3.3.2化学方法3.3.2.1燃烧法通过在油面上洒化学物品引燃、助燃来焚燃水面溢油，无需复杂装置，处理费用低，但是燃烧产物污染海洋环境，且产生的浓烟污染大气，所以这种方法在内河航道及港口的使用应慎之又慎，只能在离海岸相当远的公海才使用此法处理。第105页，共146页，2023年，2月20日，星期四106／120地表水污染的修复燃烧的海洋第106页，共146页，2023年，2月20日，星期四107／120地表水污染的修复3.3.2.2化学试剂法消油剂凝油剂集油剂第107页，共146页，2023年，2月20日，星期四108／120地表水污染的修复消油剂主要成分是由亲油基团和亲水基团两部分组成的表面活性剂，由于表面活性剂对油和水都产生亲合力，改变了油、水界面间的作用并极大地降低了油膜的表面张力仁。消油剂通过亲油基团和亲水基团把油和水连接起来，经机械搅拌混合和波浪的作用，使溢油分散成一个个水包油乳化粒子，随着水体的自然运动扩散于水体之中，大大增加了油与水的接触面积，使油易于被微生物降解，从而加速了溢油的自然净化。但消油剂的作用只是把海面溢油分散成小油粒扩散于海水中，而不是使溢油从海上消失。LESSARDSS,DEMARCOG.Thesignificanceofoilspilldispersants[J].SpillScience&TechnologyBulletin，2000,6（1）：59-68.第108页，共146页，2023年，2月20日，星期四109／120地表水污染的修复凝油剂凝油剂是通过增大油水界面张力将溢油包起来。目前使用较多的酵母蛋白凝油剂，凝油性能较低且生产工艺复杂，成本偏高，价格昂贵，难以在实际中得到应用。集油剂凝油剂是使溢油变成胶凝状凝固，而集油剂是将扩散的油聚集起来但不使其胶凝。可以说集油剂是一种化学围栏，适用于港湾、海域内，可作为未铺设围油栏的一种辅助手段。第109页，共146页，2023年，2月20日，星期四110／120地表水污染的修复第110页，共146页，2023年，2月20日，星期四111／120地表水污染的修复3.3.2.3吸附法利用吸油材料吸附海面溢油，是一种简单有效的治理溢油的方法，使用安全，材料简单易得且价格低廉。但这种方法吸油量较小，适用于浅海和海岸边等海况相对较平静的场所。目前,国内外的吸油材料主要有聚乙烯、聚氨醋泡沫、聚苯乙烯纤维等人工合成的材料，以及锯末、麦杆等天然吸油材料。蹼文虹,周李鑫,杨帆.海上溢油防治技术研究进展[J]海洋科学，2005，29（6）：73-76.第111页，共146页，2023年，2月20日，星期四112／120地表水污染的修复3.3.3生物方法通过微生物利用油类作为新陈代谢的营养物质将其降解，从而达到去除溢油污染的目的。目前，已知可降解石油的细菌和真菌有70多个属，约200多种。其优点是高效、经济、安全、无二次污染；特别是对机械装置无法清除的薄油层而且化学药剂被限制使用时，生物法处理溢油的优越性更加显著。缺点是一旦出现大规模的溢油或是油层比较厚时，营养和氧气供应不足，细菌的生长受到抑制由此会影响生物法处理溢油的效果。

第112页，共146页，2023年，2月20日，星期四113／120地表水污染的修复20世纪80年代末美国在ExxonVadez油轮石油泄露的生物修复项目中，短时间内清除了污染，治理了环境，是生物修复成功应用的开端，同时也开创了生物修复在治理海洋污染中的应用。OhYS.Effectsofnutrientsoncrudeoilbiodegrada-tionintheupperintertidalzone[J].Mar.Pollut.Bul,2001,42(12):1367-1372.第113页，共146页，2023年，2月20日，星期四114／120地表水污染的修复

生物修复法包括利用活有机体、或其制作产品降解污染物，减少毒性或转化为无毒产品，富集和固定有毒物质（包括重金属等），大尺度的生物修复还包括生态系统中的生态调控等。它通常采用投加表面活性剂、外源微生物以及氮磷营养源三种方式。许晔，刘生瑶，曾铮.浅析生物修复技术在石油污染治理中的应用[J].油气田环境保护,2008,18(4)：50-52.第114页，共146页，2023年，2月20日，星期四115／120地表水污染的修复与化学、物理方法相比，生物修复对人和环境造成的影响小，且修复费用仅为传统物理、化学修复的30%～50%。生物治理技术优于其他新技术的显著特点在于其是污染物消除技术而不是污染物分离技术。应用环境生物技术处理污染物时,最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质。邢磊.海上溢油的鉴别及其修复[J].当代化工，2009,38（5）:530-532.第115页，共146页，2023年，2月20日，星期四116／120地表水污染的修复实践证明，生物方法与其他方法联合使用处理水上溢油能取得良好效果。例如，物理方法清除溢油后，用生物方法处理水域中残留的油；使用分散剂后，用生物方法降解极小的油粒（1μm），而且现在生产的毒性非常小的分散剂，本身就很容易被生物降解。

第116页，共146页，2023年，2月20日，星期四117／120地表水污染的修复总之，海上发生溢油后，应首先撒布凝油剂，防止溢油的进一步扩散。然后用围油栏进行拦截，再用各种机械方法把围起来的油尽量回收，无法回收的部分，则用化学方法和生物方法处理，如外海的溢油可用焚烧法，深海区的溢油可用凝油剂使之沉降，由海底生物降之消化，降解。第117页，共146页，2023年，2月20日，星期四118／120地表水污染的修复3.4海洋重金属污染修复物理修复:底泥覆盖，底泥疏浚，吸附化学修复:化学固定，絮凝，沉淀，氧化还原生物修复:（1）近海植物的修复技术（2）海洋藻类的生物修复技术（3）微生物对重金属的修复技术第118页，共146页，2023年，2月20日，星期四119／120地表水污染的修复典型实例：日本水俣镇附近海域汞污染修复方案

日本水俣镇附近海域海底底泥含有大量的汞，对含有教高浓度汞的淤泥进行封闭填埋处理。汞浓度稍低的区域使用大型挖泥船清淤，埋入指定地点，上层覆盖复合膜和土壤，用这种方法有效地减少底泥中汞的含量。第119页，共146页，2023年，2月20日，星期四120／120地表水污染的修复3.5海洋富营养化治理3.5.1赤潮产生原因3.5.2赤潮危害3.5.3富营养化污染及赤潮控制技术第120页，共146页，2023年，2月20日，星期四121／120地表水污染的修复

3.5.1赤潮产生原因

赤潮是入海河口、海湾和近海水域由于水质严重污染和富营养化导致的海洋浮游生物异常增殖、海面水色异常变化的现象。

原因：赤潮一般是由于水不流动、富营养化、日照量增大和水温上升等因素综合作用的结果。杨华庭,张宝元,张家诚,等.中国气象洪涝海洋灾害[M].长沙:湖南人民出版社,1998,302~307.第121页，共146页，2023年，2月20日，星期四122／120地表水污染的修复

3.5.2赤潮危害首先，赤潮可导致环境因素的改变，从而使部分海洋生物不能正常的生长、发育、繁殖,破坏了原来的生态平衡。其次，赤潮导致大量海洋生物死亡，从而对海洋渔业和水产资源造成破坏。再次，分泌赤潮毒素（贝素），对生物和人体造成危害。第122页，共146页，2023年，2月20日，星期四123／120地表水污染的修复3.5.3富营养化污染及赤潮控制技术（1）通过化学药物灭杀赤潮生物（2）通过吸附絮凝剂灭杀赤潮生物（3）超声波法（4）紫外光法（5）等离子体法（6）围隔法（7）生物法（8）直接电击法（9）磁性消除法第123页，共146页，2023年，2月20日，星期四124／120地表水污染的修复典型实例：青岛浒苔清理自08年6月中旬开始，大量的绿色水藻开始在青岛近海部分区域聚集，经监测这种藻类为浒苔，这些絮状植物覆盖了海滩和近岸水域。奥帆赛警戒水域的32.04％受浒苔侵袭，青岛近海海域浒苔分布面积为156平方公里，经人工及机械清理，浒苔覆盖面积减少了45.2平方公里。效果非常明显，从青岛奥帆中心的媒体中心观望整个奥帆基地，没有发现任何浒苔踪迹，码头下方海水清澈。第124页，共146页，2023年，2月20日，星期四125／120地表水污染的修复清理浒苔现场及堆积如山的浒苔第125页，共146页，2023年，2月20日，星期四126／120地表水污染的修复结束语地表水的修复是项影响因素多，系统复杂，多学科交叉的系统工程。地表水修复以和谐生态、以人为本为理念。第126页，共146页，2023年，2月20日，星期四127／120地表水污染的修复主要参考文献[1]周怀东，彭文启等.水污染与水环境修复.北京：化学工业出版社,2005.[2]陈国华.环境污染治理方法原理与工艺.北京：化学工业出版社,2003.[3]周启星,魏树和,张倩茹等编著.生态修复.北京：中国环境科学出版社，2006.

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