黑龙江农业科学２０１１（１０）：１４３～１４５ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ 国内河流反应器的水质 净化情况研究进展 吴智洋 ，张志强 ，谢宝元 ，朱 悦 ，张静雯 ，康 璇 ，李 晶 （１．北京林业大学，北京１０００８３；２．水利部水土保持植物开发管理中心，北京１０００３５） 摘要：运用河流反应器的概念，将河流反应器划分为水环境、水建筑物和河流生态系统３个部分，讨论了河流 反应器各组成部分在污染河流治理中的作用和研究进展，阐明了各治理方法的现有理论成果和取得的实际 效果，也指出了各理论亟待解决的问题，对未来受污染河流的治理工作有一定的借鉴意义。 关键词：河流反应器；水质；净化；生态修复 中图分类号：Ｘ８３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２—２７６７（２０ｌ１）ｉ０—０１４３—０３ 在２０００年的时候我国７大流域地表水体超 过２Ｏ ９／６的断面为劣Ｖ类水质，水体污染的问题已 经相当严重，污染河道的水质净化工作已经迫在 变化的体系结构。河流两岸坡地建设植被缓冲带 可以加强河流生态系统的稳定性，有效控制非点 源污染，净化坡面地表径流，植被缓冲带作为河流 生态系统的一部分，在河流两岸坡耕地密集的地 眉睫。近年来，我国科技工作者在水环境构建技 术、坝系建筑物对水质的改善作用和河流生态系 统修复等方面进行了卓有成效的研究，该文将这 三部分归结为河流反应器系统，以探讨河流反应 器在污染河流水质净化中的研究进展。 区有着独特的环境价值。实施以水环境构建技 术、坝系建筑物曝气技术和植被缓冲带建设等生 态修复为主的污染水体治理措施能够有效地提升 当地的景观效应，为吸引外部投资创造良好的环 境，有利于经济发展。 １．１水环境构建技术 １河流反应器 水环境的构建包括工程措施和植物措施两方 面，工程措施主要是微生物降解技术，植物措施则 是以人工湿地构建技术为主体，进行水生植物的 筛选工作，目前人工湿地的主要构建植物包括千 现代化社会工业污染和生活污水的排放已经 对河流水质产生了巨大破坏。水环境的修复是个 复杂的系统工程包括方方面面的内容，有着各种 各样的方法，但其根本目的是控制和减少水中的 氮和磷含量。针对此目的，学者们开展了大量研 屈菜、香根草、芦苇、香蒲、美人蕉、水葱和风车草 等。另外，水生植物在低温环境中去除水中污染 物能力的筛选研究已经取得一定成果。人工湿地 因为对污染物ＴＰ、ＴＮ和ＣＯＤ等去除率高，费用 低廉，而得到了大量推广。 水坝是对地表径流的控制工程，大型水坝的 建设对水质的影响主要表现在减缓水流速度和影 响河流对污染物的消减和扩散作用，造成重金属 究。王晓慧等【１ 对依靠微生物降解技术的污水处 理厂研究表明，污水处理规模对氨氧化细菌的数 量没有显著影响，但是反应仪器中的细菌多样性 存在显著变化。分子生物学已经被广泛应用到污 水处理系统中除氮去磷菌群的筛选和实时监测工 作中，将来会在污水处理厂工艺参数的设定等方 面产生更有意义的应用前景瞳］。徐华等 用鲁棒 理论研究了对城市污水中溶解氧含量的控制 方法。 等在底泥中的沉积，容易发生内源污染。污染物 的富集还会形成藻类的大量繁殖。由于橡胶坝坝 型小巧，此大型水坝的缺陷基本没有在橡胶坝中 体现，而橡胶坝对水流的曝气作用明显，加强了污 染物的净化速度，近年来在各地的河道治理中广 泛应用，创造了巨大的景观和生态价值。 河流生态系统是一个开放的、复杂的和动态 人工湿地具有良好的净化水中氮、磷和有机 物等多种污染物的作用，近年来受到越来越广泛 的关注。作为其核心组成部分的基质填料也在日 新月异¨４］。植物在湿地的水质净化功能中起到重 要作用，但植物并不是湿地生态系统中主要的脱 氮途径，植物与湿地其它部分的协同作用对湿地 水质净化的贡献率最大，而协同能力的大小与植 物的种类有关 ］。对湿地植物适当的收割有利于 增加对水质中氮和磷的去除，改善水质ｌ＿６］。针对 湿地植物冬季生长缓慢或无法越冬的问题，陈永 】４３ 收稿日期：２Ｏｌ１—０６—０６ 基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项资助项 目（２００９ＺＸ０７２１０—００９） 第一作者简介：吴智洋（１９８６一），男，黑龙江省鸡西市人．在读 硕士，从事水土保持与河流生态修复研究。Ｅ—ｍａｉｌ： ｙａｎｇｌ２３５５９３０＠１６３．ｃｏｒｎ。 黑龙江农业科学 １Ｏ期 华等『７］开展的冬季湿地植物的筛选工作，指出水 工作，三峡干流河岸带植被种类复杂，物种随海拔 分布差异显著，灌草群落的物种多样性差异不显 著ｌ】 。三峡库区内野古草等植物在长期水淹胁 芹、油菜和灯芯草等７种植物尤其适合南方湿地 生长。浮床植物污水净化装置作为湿地净水的延 伸，近年来得到人们的重视 。 １．２水建筑物对水质的影响 迫影响下形成了强大的通气组织，长期水淹的植 株个体比间歇性水淹的个体具有更发达的通气组 织，植物与外界的气体交换有助于固定更多的营 养物质，这对污染河道污水净化有着积极的促进 近年来，橡胶坝在我国的生态环境建设中发 挥了重要作用，橡胶坝安全运行保障系统的不断 完善将有效保证坝体的安全和寿命 ｇ］，橡胶坝在 小型河流水质净化方面有着独特的影响，橡胶坝 作用［１ 。另外，坡谷地带上形成的植物篱能起到 明显的减水减沙效果，塑造平地微地形，改善土壤 是河道整治和河流生态修复的重要工程措施，但 要注意与城市防洪体系规划相协调，不但要发挥 景观效果，更重要的是取得水利和生态价值¨ 。 橡胶坝布置在含沙量大的河流上将面临泥沙淤积 严重，洪水位抬升，破坏城市景观等一系列问题。 因此，科学家们发明了很多预测评价库区淤积量 的方法，如淤积率法和排沙比法等 。橡胶坝库 区面临着一定量的水量损失，这些损失包括水面 蒸发、库区渗漏和生态耗水等，如何预测上游来水 量，库内水量平衡成为一个重要问题。孙夏 利Ｈ 运用神经网络模型和多元相形回归分析等 方法对西安泸灞生态区橡胶坝库区渗漏量及生态 需水量进行了研究。库区渗漏显著增加了河道人 渗水量，对于补充地下水开采过度的地区也有重 要意义ｌ】 。现在的钢丝橡胶坝已经可以抵抗汛 期夹杂石块、树枝等杂物的洪水的冲击，耐磨性能 良好，强度高，不容易被扎破【１ 。周著ｌ＿１ 根据新 疆植被特点，采用沙棘枝干构建“柔性坝”，有效控 制了沟壑中洪水径流对地表的冲刷，减轻了水土 流失危害。 １．３河岸缓冲带对水质的影响 河岸缓冲带是一种土地处理技术，它通过在 河流沿岸种植植被带，凭借植被的吸附作用、过滤 作用、沉积作用和微生物分解作用，降低汇人河流 水体中的ＴＮ、ＴＰ、ＣＯＤ和颗粒含量，净化水质。 有植被的缓冲带比没有植被的缓冲带净水效果更 好，植被物种多样性的缓冲带比单一性的缓冲带 净水效果更好，植被缓冲带能够显著提高流经岸 坡水体的溶解氧含量，有助于水中氨氮污染物的 消解 。河岸植被的恢复是河流生态系统构建 的关键部分，河流生态系统的健康又是河流水质 安全的重要保证。河岸植被恢复的方法有很多， 包括乡土物种的自然入侵，乡土物种和外来种的 竞争，乡土物种的合理密植等，这些都可以加强河 流生态系统的稳定性，维持岸坡系统与河流水环 境的健康循环【】 。 我国三峡地区在植被带构建方面开展了大量 １ ４４ 结构，发挥巨大的水土保持效益 。 ２结论 污染河流的水环境修复工作，对于基质填料 和微生物的投放目前还处于一个粗放阶段，无法 定量地确定施用量的多少，菌种投放过度会对水 质造成不利影响，施用量不足又达不到净化水质 的效果。 橡胶坝在调蓄水量方面有着一定的作用，如 何与全流域？亡水和坡面径流形成一个互动机制最 大限度地优化净化水质的效能是今后研究的重要 领域。 河流生态系统是一个复杂的体系，认识河流 生态系统的关键是认清其结构和环境价值，吕永 鹏等 ｌｊ对城市河流生态修复的环境价值和实现 机制进行了总结，而学者们对以非点源污染为主 的农村受污染河流的生态修复评价体系研究 较少。 目前，我国在河流反应器各组成部分对污水 净化的研究已经开展了多年，但各组成部分对水 质净化的具体贡献值研究还没有开始，各部分的 协同净化效果将是将来需要填补的领域。 河流水污染的防治涉及到污染源的控制，水 环境的修复，生态系统的健康稳定，以及水建筑物 的控制等一系列问题，这些治理措施的协同作用 才能保证河流水质朝着健康的方向发展，目前还 没有这方面的理论体系框架来量化这些方面的关 系指导河流水污染的治理工作。 参考文献： ［１］王晓慧，文湘华，马娜，等．不同规模污水处理系统中微生物 群落结构［Ｊ］．清华大学学报：自然科学版，２０１０，５０（３０）： ４１１—４１４． Ｅ２］李磊，曾薇，张悦，等．分子生物技术在污水处理系统内硝化 菌群研究中的应用［Ｊ］．应用与环境生物学报，２ＯｌＯ，１６（１）： １３５—１４２． Ｅ３］徐华，薛恒新，王士同，等．活性污泥污水处理系统的最优鲁 棒Ｈ。。保成本控制ＥＪ］．中南大学学报：自然科学版，２０１０， ４１（３）：１０４６—１０５１． ［４］董敏慧，胡日利．吴晓英，等．基质填料在人工湿地污水处理 １Ｏ期 昊智洋等：国内河流反应器的水质净化情况研究进展 蒸发影响数值模拟研究口］．水文，２０１０，３０（５）：７５—７９． ［１４３ 李勇，邱钢．橡胶坝在多泥沙河道取水工程中的应用［Ｊ］． 中国新技术新产品，２０１０，１７：９３—９４． 系统中的研究应用进展［Ｊ］．资源环境与发展．２００６（３）： ４Ｏ一４２． ［５］陈明利，吴晓荚，陈永华，等．景观型人工湿地污水处理系统 构建及植物脱氮效应研究［Ｊ］．环境科学，２０１０，３１（３）： ６６０—６６６． ［１５］ 邱秀云．粗沙地区植物“柔性坝”水动力学特性及其固沙机 理研究进展［Ｊ］．农业大学学报，２００３（３）：７． ［１６］ 徐成斌，于宁，马溪平，等．不同河岸植物带对非点源污染 河水污染物降解试验研究［Ｊ］．气象与环境学报， ２００８，２４（６）：６３—６６． ［６］牛晓音，葛滢，常杰，等．菩提子在人工湿地污水处理系统中 的作用ＥＪ３．安徽农业科学，２０１０，３８（３５）：２０２７１—２０２７４． Ｅ７３陈永华，吴晓芙，陈明利，等．人工湿地污水处理系统冬季植 物的筛选与评价ＥＪ］．环境科学，２０１０，３１（８）：１７９０—１７９４． Ｅ８３谭超毅，刘建龙，唐芬南，等．浮船植物污水净化床的实验设 计ＥＪ］．湖南工业大学学报，２００８，２２（６）：３９—４１． Ｅ９］ 田忠禄．具有决策支持系统的枢纽橡胶坝安全运行管理自 动化系统研究ＥＪ］．中国水利水电科学研究院学报，２００８， ６（１）：５６－５９． ［１７］ 闫德千，刘国经，杨海军，等．亚热带城市水源地受损河岸 植物群落修复方法研究［Ｊ］．北京林业大学学报， ２００７，２９（３）：４０－４５． ［１８］ 江明喜，蔡庆华．长江三峡地区干流河岸植物群落的初步 研究［Ｊ］．水生生物学报，２０００，２４（５）：４５８—４６３． ［１９３ 张小萍，曾波，陈婷，等．三峡库区河岸植物野古草茎通气 组织发生对水淹的响应［Ｊ］．生态学报，２００８，２８（４）： １８６５—１８７１． ［１Ｏ］邢广军．城市河道橡胶坝建设及其对防洪的影响分析ＥＪ－［． 中国水利，２００９（１０）：２５－２６． ［１１］ 田佳，杨川．两种方案下灞河橡胶坝库区冲淤研究［Ｊ］．科 技信息，２０１０（１１）：３７８—３７９． Ｅ２ｏ］ 彭熙，李安定，李苇洁，等．不同植物篱模式下土壤物理变 化及其减流减沙效应研究［Ｊ］．土壤，２００９，４１（１）： １０７—１１１． ［１２］孙夏利．西安泸灞生态区橡胶坝库区渗漏量及生态需水量 研究［Ｄ］．西安：西安理工大学，２０１０． ［１３］周湫，陈喜，凌敏华，等．橡胶坝蓄水对地下水补给及潜水 ［２１］ 吕永鹏，徐启新，杨凯，等．城市河流生态修复的环境价值 及实现机制研究［Ｊ］．水利学报，２０１０，４１（３）：２７８—２８５． Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｏｍｅｓｔｉｃ Ｒｉｖｅｒｓ Ｒｅａｃｔｏｒ 、ＶＵ ｚＩｌｉ－ｙａＩｌｇｌ，ＺＨＡＮＧ／ｈｉ－ｑｉａｎ￣，ＸＩＥ Ｂａｏ－ｙｕａｎＩ，ＺＨＵ Ｙｕ４，ＺＨＡＮＧ Ｊｉｎｇ－ｗｅｎ］，ＫＡＮＧ Ｘｕａｎ ，ＬＩ Ｊｉｎｇｚ （１．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３；２．Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｃｅｎｔｒｅ ｏｆ Ｐｌａｎｔｓ ｏｆ Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｒｉｖｅｒ ｒｅａｃｔｏｒ ｗａｓ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｗａｔｅｒ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｗａｔｅｒ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ａｎｄ ｒｉｖｅｒ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｕｓｅｄ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｒｉｖｅｒ ｒｅａｃｔｏｒ，ｔｈｅ ｒｏｌｅ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｒｉｖｅｒｓ ｒｅａｃｔｏｒ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔｅｄ ｒｉｖｅｒ ｇｏｖｅｒｎａｎｃｅ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｅｆｆｅｃｔ ｗｅｒｅ ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ ｒｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉ— ｃａｌ ｉｓｓｕｅｓ ｔｈａｔ ｎｅｅｄ ｔｏ ｂｅ ｒｅｓｏｌｖｅｄ ｗｅｒｅ ｐｏｉｎｔｅｄ ＯＵｔ，ｗｈｉｃｈ ｈａｄ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｆｏｒ ｆｕｔｕｒｅ ｗｏｒｋ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｉｖｅｒｓ ｒｅａｃｔｏｒ；ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ；ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ，。。＋“ ’卜 “ 。 ” 。 ” 。 。 ’ “ ” 。 “ ” 。 ”＋ ” “ 、 ＋； ｛ ｛ 秋粮丰收已成定局 全年粮食有望实现连续 八年增产 ； ｛ 从中国农业信息网获悉，截至２０１１年９月２１日，全国秋粮已收获０． １６亿ｈｍ。，完成种植面积ｔ ｉ的２１．３ 。其中，西南地区秋粮已收获６０．５％，长江中下游的湖北、湖 南、江西三省已收获３３．ｉ ｔ ５ ，东北地区已收获ｌ２．２ ，黄淮海地区和西北地区分别为３．１ 和１０． ９ 。从各地田间测产和ｔ ；实打实收汇总情况看，秋粮丰收已成定局。据农业部农情调度，全年粮食 总产有望迈上５ ５００亿ｋｇ｛ 的新台阶，实现连续８年增产，单产和总产将再创历史新高。２０１１年粮食生产有４个特点：一 积稳中有增。二是单产创历史最高水平。三是夏粮、早稻和秋粮季季增产。四是全国实现 年粮食生产继续保持稳定发展的良好势头，实现第８年连续增产，为保障市场供给、 期和抑制物价过快上涨奠定了重要的物质基础，为保持经济平稳较快发展、维护社会 提供了有力支撑，对稳定国际粮食市场也有重要作用。 １４５
