摘要：本文简述了国内外城市河流污染治理的历史及现状，并结合国内外城市河流污染治理实例，从源头控制、污染过程削减和污染受体修复三个方面对国内外城市河流污染治理过程中的主要方法进行了分类总结，为我国正在开展的城市河流污染治理提供有价值的参考。
关键词：城市河流；水质污染；治理方法
城市河流是指流经城市区域的河流，既包括天然水体的城市段，也包括人工开挖的运河和渠系。它不仅具有水源供应、防洪排涝、水路运输的功能，也被赋予一定的生态价值和娱乐价值。然而，城市人口分布的高密度化及城市建设活动的高强度化，产生了大量的工业废水及生活污水，同时也改变了城市河流原有的地貌和水文特征，使得多地城市河流受到了严重污染，出现了众多“黑臭”河流。对此，国内外相关领域的学者提出了众多城市河流污染治理的方法，并取得了一定的治理成果，西方国家及我国部分地区也积累了一些较为成功的城市河流治理经验。已有的治理方法综述报道多从物理、化学、生物及生态等技术类型角度对治理方法进行分类总结，并未从污染物对城市河流的污染过程方面进行汇总。本文将具体污染治理过程细分为三段，即源头控制、污染过程削减和污染受体修复，综述了每一阶段目前国内外在城市河流污染治理方面的主要技术，为我国正在开展的城市河流污染治理提供更有价值的参考。
1国内外城市河流污染治理
1.1国外城市河流污染治理进展
历史表明，城市水环境的变化与当地人类活动密切相关。英国作为工业革命最早的国家，上世纪50年代末，工业化和城市化的迅猛发展致使英国泰晤士河被严重污染，历经20多年的综合治理，泰晤士河水质才逐渐得以改善[1~3]；二战后，以英国、德国、法国为代表的欧洲经济的迅猛发展带来了严重的城市河流污染问题，西欧第一大河——莱茵河被称为“欧洲最大的下水道”，法国北部的塞纳河也因河水污染被称为“露天阴沟”；面对赖以生存的母亲河日益严重的污染，自上世纪60年代起，西方国家开始着手对污染河流进行整治，经过数十年的综合治理和大量的资金投入，污染的城市河流逐渐恢复，并取得显著成效[4,5]；20世纪80年代以来，随着欧洲各国对水体环境认识的加深，德国、瑞士等国提出了“重新自然化”概念，对河流修复提出了更高的目标[6]。美国对城市河流治理的研究起步较早，且涉及生态、景观、文化等诸多方面, 早在上世纪60年代，即采用近自然的工程措施治理河流；70年代修建的人工河道因破坏了湿地和多样性而被修复改造，其中以生态修复比较成功的基西米河最为著名；进入90年代以来，美国开展了大量的河流整治与生态修复工作，并于1996年成立了专门的河流生态修复委员会。日本对城市河流保护的研究起步也较早，且其治理技术相对成熟，整体思路为近自然河流生态修复，较为著名的是日本于1991年推行的多自然型河流建设，仅该年城市河流修复治理工程就达600多处；其治理过程注重生态的恢复，通过试验、生态调查、生物调查等手段，对城市河流开展较为详细的调查[6]；本世纪以来，日本继续广泛开展城市河流污染治理工作，通过采用物理、化学、生物、生态等多种先进的综合河流治理方法，使得城市河流在完成其供水、防洪等基本功能的同时，进一步发挥了生态、文化、娱乐方面的价值。
无论是欧、美还是日本，其在城市河流治理方面历史均比较悠久，技术相对成熟，在国际上处于较为领先的地位。因此，总结西方国家城市河流污染治理的成功经验，借鉴其相关治理方法，对推动和改进我国城市河流的污染治理工作，具有重要的参考价值。
1.2我国城市河流污染治理进展
我国自上世纪80年代以来工业化和城市化进程加速，由于环保意识不足，大量城市工业、生活污水未经充分处理直接排放入河，从而重复了西欧国家“先污染后治理”的道路。我国城市河流污染程度北方重于南方，靠近工业污染源排放地区的城市河流污染问题更为突出。城市河流所处生态环境复杂、污染源种类繁多且影响危害大[7~9]，以上海的苏州河、南京的秦淮河和西安的护城河为代表的城市河流污染严重，河流治理刻不容缓。近年来，我国持续对多条流域部分断面进行监测，结果表明，全国地表水总体为轻度污染，各流域地表水普遍存在污染问题，其中水体富营养化问题较为突出。同时，随着河流治理需求的增加和全民环保意识的增强，我国已陆续采取一些有效措施应对城市河流污染，从20世纪70年代的工业污染源治理，80年代的城市水环境治理，到90年代的重点流域综合治理，治理过程不断深化，治理措施不断改进[5,10,11]。如今，受国外治河成功及国内城市经济发展对河流整治需求推动的影响，国内城市河流治理正在如火如荼地开展[6]，图1即为2009～2013年我国主要监测河流水质类别分布变化＊。
由图1可得，近五年来我国水质污染情况基本稳定，河流水质呈现略微好转，尤其是近两年来，通过采用生态修复、生物处理、高级化学氧化、高效吸附、絮凝及其它物理、化学等技术手段，水质改善较为明显，Ⅰ～Ⅲ类水质比例有所提高，Ⅳ、Ⅴ类水质比例明显下降，表明我国采取的城市污染河流治理措施取得了一定的成果，并积累了一定的城市河流治理经验。但总体上讲，我国的城市河流治理仍更多地停留在阻止城市河流水质及周边生态环境进一步恶化的层面，与国外城市河流治理工作中“近自然”的修复目标存在较大差距，要实现真正意义上的城市河流治理，仍需在总结自身经验方法的基础上，借鉴学习国外先进技术经验，以便探索适合我国河流的治理方法。
2城市河流污染治理方法
城市河流的污染治理是一个复杂系统的过程，需从源头控制、污染过程削减和污染受体修复三个方面全方位采取措施，展开综合治理。
2.1污染源控制
“预防为主”对于城市河流的污染治理意义重大，只有从源头上控制污染，才能真正改善水质。城市河流污染源来自污水的外源输入和内源释放。针对城市生活用水污染源，可大力推广使用节水器具和中水回用技术[12]，从而减少生活污水的产生；对于城市工业用水污染源，企业应改进尾水处理措施，严格依法规范自身污水排放行为。同时，政府应加强节水教育宣传，提高城市居民和企业的法律意识，加强河道监管，及时发现、制止并严肃查处任意向河道倾倒垃圾和排污的违法活动。以日本为例，日本无论是生活、工业还是农业用水，均积极贯彻节水原则：企业注重节水器具的开发，工业用水自成体系，由专用管道供给的，且坚决杜绝“滴、漏、跑、冒”现象，生活、农业上大力倡导有效使用中水；在治理城市河流过程中，邀请民众广泛参与监督，并提出“市民向往的家乡河”、“体现雪国历史的河流”等城市河流建设口号，提高市民的环保意识，从而大大减少了城市河流的外源污染输入。此外，雨水冲刷也是城市河流污染的重要来源，需对雨水入河采取一定的控制措施，如雨水初期控制，修建植被浅沟、堤坡带、生态雨水口，加强完善城市雨污分流建设等[18~20]，从而减少外源污染的输入。内源释放除自然原因外，主要由于城市建设过程对河流原有生态系统造成一定干扰，使河流底泥积累的N、P营养物和重金属等因被搅动而重新释放，溶入水中造成内源污染。因此，城市建设需保证合理规划，科学进行，以尽量减少内源污染的释放。
图1 2009～2013年我国主要监测水系水质类别分布变化
2.2污染过程削减
污染源一旦产生，其在汇聚至城市河流的过程中，采取相应措施对污染源进行质与量上的削减，对于城市河流的污染治理具有重要意义。污染过程污水的削减可分为生态修复与工程整治两大类。
2.2.1污染过程生态修复
污染过程的生态修复主要包括修建人工湿地、生态护堤。湿地的土壤、植物根系及微生物可吸附、过滤、调控污水，从而在污水流入城市河流前被初步净化[14,15]。陈玉成[16]的研究表明人工湿地对污水中BOD、氨氮、有机氯等有显著的去除效果；余志敏等[17]则采用两种复合人工湿地系统对昆明城市河流污水进行了为期一年的运行实验，结果表明两种湿地系统对城市河流污水均具有良好的污染物去除性能，TN、TP、COD和SS的月平均去除率分别达50%、85%、85%和80%以上；Wu等[18]采用香蒲、芦苇、藨草等植被构造微型湿地，研究了该系统4?11月期间对我国北方污染河流的治理效果，结果表明TN、NH4-N和TP的最大去除率分别为68％、93％和67％，且藨草和菖蒲为人工湿地首选品种。生态护堤是结合河流自身特点构成具有亲水理念的生态护岸[19,20]，其对河流污染具有动态调节作用，可有效减少陆源污染输入城市河流。Mitsch等[21]研究了减少氮类污染物进入墨西哥湾及密西西比河的方法，其中重要一项即通过重建湿地和河岸缓冲带，产生高效的反硝化作用，通过土壤、植物和微生物的共同作用降低污染物。丹麦环保部门亦建议采用垂直流人工湿地处理国内污水，Brix等[22]人研究表明，此法可满足水体中95%的BOD去除和90%的硝化作用，且通过联用化学沉淀法，可有效去除90%的P。此外，位于美国北部、西部、欧洲等地，均建有河岸缓冲带，以沉降污染物，实现污染过程的有效削减，从而减少入河污染物[23-26]。
2.2.2污染过程工程整治
工程整治包括加强城市市政污水管网建设和区域污水处理厂配套建设，对沿岸节流泵站旱田直排进行改造，削减市政泵站雨天排放量，对城市河流支流污水进行节流、建闸挡污等。上海市河流治污实践中即采取了类似的工程治理措施，改善了城市河流的水质，取得了一定的效果，如浦东新区南片污水治理模式采用户内污水分流、接入市政污水管网和分散式处理相结合的方式，大大提高了城市污水的处理效率，削减了入河污染物。Mitsch等[21]则将区域污水厂实现废水的三级高效处理作为削减污染物进入周边城市河流的重要措施之一，通过完善污水处理厂设施、引入化学、物理和生物的相关先进技术，提高了污水处理能力，降低了入河污染物浓度。
2.3污染受体修复
即使在源头和污染过程采取充分的措施减少污染，也仅能减轻城市河流的污染程度而不能完全避免。大量污水一旦进入城市河流受体，超过河流自身的环境容量和自净能力，河流水体就会出现黑臭、富营养化现象，水体原有的生态平衡被打破，水生生物种类锐减，这不仅使河流原有的生态功能变弱或丧失，损害城市形象，其带来的经济损失和生态代价也不容小觑，严重威胁着沿岸居民正常的生产、生活。因此，对作为污染受体的城市河流采取一定修复措施，建立河流维护机制，改善城市河流水质，尽量恢复其生态系统的整体功能，对整个城市河流的治理意义重大。受体河流的污染修复主要包括生态与工程两方面。
2.3.1受体生态修复
生态措施主要是选用各种具有净化水质功能的水生植物、滤食性水生动物和耐污性强的活性微生物，转移、分解和吸收河流的污染物，有效降低水质污染指数，逐步恢复河流生物多样性，改善河流整体景观，实现水生态系统的良性循环和演替[15,27]。
生物浮岛技术是生态修复的一种重要方法，它是利用植物根系的吸收和协同作用，减轻河流水体有机污染，并逐步构建水生仿生生物群落，增加生物多样性，从而提高水环境承载力，实现污染水体的修复[15,28]。英国于1985年在泰晤士河流域建成首批芦苇床系统，因取得较理想的处理效果，该技术在欧洲多国得以推广[7]。针对某些城市河流污染河段，结合实际情况适当投放水生动物（底栖动物和滤食性鱼类）和高效微生物（光合细菌、放线菌等），亦可通过其自身生命活动改善水体状况，净化水质。
2.3.2受体工程修复
鉴于城市河流河水及底部污泥均已受到污染，疏浚河床、清除底泥成为工程修复的重要手段，可通过拦污沉渣、引水冲污、河道清淤等工程去除河道污染物，减轻二次污染[22,29~31]。疏浚底泥是一种被认为整治河流最常用的方法，快速有效。尤其对重污染河段，除了疏浚底泥外，还需通过引水冲污，增强河流对污染物稀释能力，短期内迅速消除河水黑臭现象。日本和俄罗斯两国均通过清除底泥和引水冲污等措施改善了城市水质状况[7]。曝气充氧也是常用的城市河流污染治理技术之一，通过增大河流溶解氧，促进有机物降解，减轻或消除水体黑臭，促进受污河流的恢复。曝气技术已在国内外城市河流治理中得到了广泛应用，该技术投资较少，见效较快，美国的密西西比河、英国的泰晤士河、澳大利亚的斯旺河[6,32~34]以及苏州、北京、上海等地城市河流均应用了此项技术，并收获了一定的治理效果。除此之外，对某些城市河段进行适当的裁弯及拓宽，增大河水流量，减少河道淤塞，也可起到一定的治理效果。
3展望
解决城市河流污染是实现城市水资源可持续利用和经济可持续发展的必要途径。本文从源头控制、污染过程削减和污染受体修复三个方面对国内外城市河流污染治理的方法进行了总结。城市河流是一个复杂的生态系统，具体治理技术应结合城市河流具体特点选择，但治理根本是源头控制。综合应用生态修复和工程治理多种技术，互补不足，提高治理效率，降低治理成本是城市河流污染治理的必然趋势。
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论文作者:张以飞
论文发表刊物:《基层建设》2018年第11期
论文发表时间:2018/6/1
标签：河流论文; 城市论文; 生态论文; 污水论文; 水质论文; 污染治理论文; 污染物论文; 《基层建设》2018年第11期论文;