生態工程淨化水質

生態工程淨化水質技術從 20 世紀 70 年代始成為一種先進的淨化水質理念。傳統水利基本上是依靠工程手段來治水的。而後來對於水質惡化多採用物理、化學的方法，這樣花費大且不能一次性解決問題。生態工程淨化水質則是將河流及所在流域的生物群落統一進行考慮及規劃。對江河與湖泊開發利用的同時，在達到防洪標準的條件下，儘可能地保留其天然形態，保留並恢復其多樣性，例如恢復濕地、淺灘和河灣等。

生態工程淨化水質可以在淨化水質的同時，恢復河流生態系統、增加生物覆蓋率、提高物種多樣性。

定義

生態工程淨化水質技術從 20 世紀 70 年代始成為一種先進的淨化水質理念，其目的是使受損生態系統的結構和功能恢復到正常的自然狀況。生態工程淨化水質技術有多種方法，按照工程措施可分為：生態河道、生態堤岸、人工濕地，按照生態工程的主導可分為：植物生態工程、微生物生態工程、動物生態工程以及植物微生物動物相結合的工程。主要技術措施有、緩衝區工程、植被工程等技術。緩衝區修復是通過沉澱、過濾、淨化洪水中污染物以改善水質，達到淨化水體的目的；植被工程是利用植物生長過程需要吸收大量氮、磷作為營養物質合成自身物質的這一生理生化特性，對河流的流動、河岸抗沖刷強度、泥沙沉積等產生良性影響，達到穩定水質的作用；通過生態工程淨化水質技術，使得河流的水質得到淨化。

種植水生植物，特別是大型水生植物作為改善水質的一種高效低耗的方法日益受到人們的重視，近年來已成為環境領域的研究熱點之一，多種以大型水生植物為核心的生態工程技術被開發並套用到實際中來。

生態系統修復技術的套用可以使所在地野生動植物(包括水生和陸生植物、鳥類和魚類等動物)更好的棲息繁衍。對水體的生態淨化方法，即包括動物的吞食、吸收作用，植物對營養鹽等的吸收作用以及微生物的分解作用等，通過動植物及微生物的共同作用，以及水體中污染物質的遷移和轉化作用對水體進行生態修復。

分類

生態浮床

生態浮床技術是利用農藝學中無土栽培技術，把高等水生植物或改良的陸生草本、木本植物，以浮床作為載體，種植到富營養化水體水面，通過植物根部的吸收、吸附作用和物種競爭相剋機理，削減富營養化水體中的氮、磷及有機物質，達到淨化水質和美化景觀。

20 世紀 80 年代，德國首次將浮床技術套用於污染水體的淨化，1995 年國際湖泊會議認可該技術後，該技術迅速在日本、歐美等已開發國家得到推廣套用，我國自 1991 年引進生態浮床技術，目前已廣泛套用於湖泊、水庫、河道等水體的治理中，如南京煦園上海徐匯區金家塘、閔行區楊樹灣河道、閔行區寶華小區河道、青浦區躍進河等地進行的試驗研究。

人工濕地

Hammer 等人定義人工濕地為：一個為了人類的利益，通過人工設計與建造的模擬自然濕地的複合體，由基質、挺水與沉水植被、動物和水體等組成。人工濕地的四個基本要素為水體、植物、微生物及基質，按照水體的流動方式，人工濕地污水處理系統可分為表面流人工濕地(SFW)、垂直流人工濕地(VCW)和潛流人工濕地(SSF)。

濕地套用於污水淨化開始於 20 世紀 50 年代，但其進行污水淨化的研究始於 20 世紀 70 年代末，目前它被廣泛套用於處理生活污水、工業廢水、礦山及石油開採廢水、農業點源污染和面源污染以及水體富營養化的治理。

植物處理塘

植物處理塘是以某種水生植物占絕對優勢而組成的特殊水生生態系統，這個系統通過水生植物群落的阻濾、沉降、吸附等物理作用以及植物體的吸收、積累等作用而達到對污水的淨化效果。目前在利用水生植物淨化污水時通常是以植物處理塘的方式，如鳳眼蓮淨化塘、香蒲植物淨化塘、耐寒植物伊樂藻和喜溫植物鳳眼蓮及菱組建的淨化塘等。

研究現狀

國外研究現狀

上個世紀 70 年代，歐洲國家意識到水質的淨化不僅要符合水利工程的施工要求，還要符合自然生態的原理，進而有效的保護水質。

上個世紀 80 年代末，德國、瑞士等國提出了“親近自然河流”概念和“自然型護岸”技術，力爭將河流水質淨化至接近自然的狀態；2000 年 12 月 2 日歐盟經歐洲會議通過《水框架指令》檔案，英國、荷蘭、奧地利、德國、義大利等國都在該檔案指導下開展河流整治工作：英國的 Laver 河治理示範工程，荷蘭的水、人與自然的和諧發展實現“安全與自然”，奧地利 LIFE 計畫中的 Drava 河原河道修復和 Lech 河生態保護示範工程；德國的 ISAR 計畫等，以及共同開展的“萊茵河行動計畫”。

二十世紀九十年代日本借鑑歐洲等國的經驗進行河道的治理，開展了“創造多自然河流計畫”，2001 年提出將最大的濕地 Kushiro Miro 恢復到上個世紀 80 年代初的濕地狀態，第九次治水五年計畫中使用的此計畫，目前已經取得了有效的成果，促進了地下水滲透和循環，提高了水體降解和去除污染物的能力；學者 Kobayshi 利用分離培養出高效降解苯酚的菌種治理污染水體，取得了較好的生態修復效果；美國於 20 世紀90 年代開始改造南佛羅里達州的人工河道和恢復濕地，目前已恢復曲流河道的狀態。

總體來說，國外在河流修復、還河自然空間、維護自然河堤方面主要成功的技術措施很多，歸結下來主要有：修建人工濕地；重建深潭；恢復緩衝帶；重建植被；降低河道坡度；重建淺灘；修復沼澤地；還森林空間；修復池塘等。

國內研究現狀

較國外而言，國內的相關研究與套用仍落後。由於國情不同，國外的先進方法和技術不能直接照搬，需要開發適合我國社會經濟特點以及快速城市化區域特徵的生態重整與水質改善技術，近年來，我國學者和有關部門積極吸取國外治理經驗中成功的經驗，結合我國國情展開河流水質治理工作的研究。

我國吸取了國外的經驗，在城市河流中開展生態治理研究，一方面保護河道的生態環境，一方面兼顧城市的景觀需求，力求還河流以自然風貌。京、浙、滬等大都市以遵循尊重歷史為原則，以實現傳統與現代風格共存為目標，開展河道治理；通過河流的生態修復與治理工作，北京的昆玉河、上海的蘇州河、杭州的東河、紹興的護城河等都以自然和生態的面貌呈現出來。

綜上所述，國內外對於河道水質整治的研究已經開展，特別是對於河道生態修復的研究正不斷深化，這些研究所形成的理論與技術對於河道水質整治工作的展開起到了積極的指導與推動作用。