水环境化学专题--水体修复

水体修复

一．我国水环境污染现状

1.可利用水资源总量少，分布及其不均

从遥远太空望去，地球就是一个蔚蓝色的“水球”。地球上的总水量是巨大的，但人类能够利用的淡水资源却是很少。如果把地球上的总水量看做一个边长为10*10*10的立方体，则人类能够利用的淡水资源是一个1*1*1的小立方体，我国能够利用的水资源则是小立方体的一角。由此可见，我国水资源总量稀少。另外，我国东西南北水量分布也及其不均。在东南地区，降水量丰富，水量充沛，而在西北地区却及其干旱。我国人均水量是500m³/年，而世界规定人均水量不小于1000m³/年。

2.水污染事件此起彼伏

据统计，我国自2005年至2007年间，共发生140多起水污染事件，大约平均每两到三天发生一起。从松花江的苯泄漏到广东北江的镉污染，从滇池的水葫芦蔓延到太湖的蓝藻泛滥，以及今年六月份发生的渤海湾蓬莱13—9油田泄漏，我国水环境危机四伏。

<<2011 年上半年重点流域水环境质量状况>>显示，我国2011年上半年重点流域水环境质量总体为轻度污染，主要污染指标为氨氮、高锰酸盐指数和五日生化需氧量。Ⅰ～Ⅲ类水质断面占48.8%，劣Ⅴ类水质断面占15.9%。全国国地表水有13 项指标(地表水水质采用21 项,河流20 项进行评价)出现超标现象(不计化学需氧量)(见图2)。其中，总磷、氨氮、五日生化需氧量和高锰酸盐指数超标较为严重，超标断面占断面总数的20%以上。

2011 年上半年，七大水系水质总体为轻度污染，主要污染指标为高锰酸盐指数、氨氮和五日生化需氧量。Ⅰ～Ⅲ类水质断面占53.9%，劣Ⅴ类占17.6%(见图3)。与上年同期相比，Ⅰ～Ⅲ类水质断面比例提高1.9 个百分点，劣Ⅴ类水质断面比例降低4.4 个百分点。支流污染普遍重于干流，支流Ⅰ～Ⅲ类水质比例为22.2%，比干流低31.7 个百分点;劣Ⅴ类水质比例为40.0%，比干流高22.4 个百分点。七大水系中，长江、珠江Ⅰ～Ⅲ类水质断面比例在75%～90%，水质良好;海河劣Ⅴ类水质断面比例超过40%，为重度污染;其余河流为中度或轻度污染。我国水环境危机四伏。

二．水体修复的概念和原则

水体修复：除了依靠水生生态系统本身的自适应、自组织、自调节能力以外，采取人工的物理、化学和生物的方法，使水体恢复到原有的生态功能的过程。

原则：经济上可行和技术上可行。

修复最后要达到的目的是：1.重建水体受损伤前的物理条件；2.恢复水体的化学状况，截断或减少污染源，清除水中化学污染物；3.生物种类，包括重新引进已消失的生物种类，使生物类群多样化。三．水体修复分类

按水体种类分：

●河流水环境修复

●地下水水环境修复

●湖泊水库水环境修复

●海洋水环境修复

●湿地水环境修复

按水体所受到的污染可分为：

●水体重金属污染修复

●水体富营养化修复

●石油污染修复

●POPs污染修复

●城市景观水体修复

四．水体修复技术

(一).物理修复技术

物理修复技术包括引水稀释、底泥疏浚等。

引水稀释

引水稀释就是通过工程调水对污染水体进行稀释，使水体在短时间内达到相应的水质标准. 该方法能激活水流，增加流速，使水体中DO 增加，水生微生物、植物的数量和种类也相应增加，从而达到净化水质的目的。

我国的黄浦江曾使用过此方法，而且效果较好。但引水稀释对引水水域和引入水水域有一定的负面影响，会导致两水域生态体系发生变化。因此，引水稀释只能是一种救急方法或水体污染治理的辅助手段。底泥疏浚

污染底泥是水体污染的潜在污染源，在水体环境发生变化时，底泥中的营养盐会重新释放出水体。对于类似太湖这种宽浅型湖体，底泥是不可忽视的重要污染源。

底泥疏浚指对整条或局部沉积严重的河段、湖泊进行疏浚、清淤，

恢复河流和湖泊的正常功能。

我国许多湖泊及中小河流，如上海的苏州河、南京的秦淮河、云南的滇池及长江三角洲的太湖等，都使用过该技术。

底泥清污存在的问题：⑴成本高，以昆明滇池草海为例，近年来共挖掘底泥400万t，耗资2.5亿元，折合62.5元/t；⑵不能从根本上解决问题，控制外源污染才是关键。

物理修复技术的发展趋势：

由于物理修复技术存在暂时性、不稳定性以及治标不治本等缺点，所以与生物和化学技术相结合是物理修复技术以后的发展趋势。

(二)化学修复技术

化学修复技术的研究现状：

化学修复技术是指通过化学手段处理被污染水体达到去除水体中

污染物的一种方法。如治理湖泊酸化可投加生石灰；抑制藻类大量繁殖可投加杀藻剂；如除磷可投加铁盐等。

例如，Bruning等利用EDTA（乙二胺四乙酸）和PDA（嘧啶－2,6－乙酰乙酸）来萃取底泥中的重金属，结果表明，利用0.1M的EDTA，对Zn的最高去除率可达70％，Pb的最高去除率为30％。

化学修复技术的发展趋势：

化学修复技术具有费用高、易造成二次污染等缺点，如使用硫酸铜的化学除藻方法会大量杀死微生物而破坏水体的生物系统。故高效、廉价、安全的药剂的研制（如絮凝剂的研制）和与生物技术相结合是化学修复技术现在以及将来的发展方向。

（三）水体生物修复技术

水体的生物修复技术是新近发展起来的一项清洁环境的低投资、高效益，便于应用、发展潜力巨大的新兴技术，它利用特定生物（主要是

微生物）对水体中污染物的吸收、转化或降解，达到减缓或最终消除水体污染、恢复水体生态功能的生物措施。

从生物的选择和培养应用上来分主要包括直接投加微生物技术、培养微生物技术和高等生物修复技术等。

1.1 直接投加微生物技术

这种技术适用于当水体中污染物的降解菌很少甚至没有，在现场富集培养降解菌存在一定难度时的情况，它是通过向水环境中引入菌种来实现的。其微生物的来源有土著微生物、外来微生物和基因工程菌。重庆桃花溪在2000 年3月～2001 年4 月间曾使用CBS技术净化河水，

结果显示，BOD5的去除率为83.1%～86.6%，氮的去除率为53.0%～68.2%，磷的去除率为74.3%～80.9%，净化效果较好。

1.2 培养微生物技术

这是一种污染水体的微生物强化修复技术，它通过向水体中投加营养物质、无毒表面活性剂、电子受体或共代谢基质等物质来强化水环境中本身具有降解污染物能力的微生物(即土著微生物)的生存环境，从而达到激活土著微生物，使土著微生物对污染物的降解能力充分发挥，从而达到水体修复的目的。其中通过投加营养物激发水体微生物的技术效果非常明显，营养物(激活剂)的组分含有维生素、脂肪酸、氨基酸等，它们在微生物的新陈代谢中起到重要作用。

在1989 年美国Exxon 公司和美国环保局联合实施的阿拉斯加威廉王子海湾石油污染修复工程中大规模使用了培养微生物技术中投加营

养物质的技术，结果与对照海滩相比，加入肥料的海滩沉积物表层、亚表层的异氧菌和石油烃降解菌的数量增加了1～2 个数量级，石油类污染物的降解速度提高了2～3 倍，多环芳烃的浓度明显下降，整个修复过程加快了近2个月的时间。

投加共代谢基质的方法: