作者：刘雅静 田硕

河道水环境是一个小型生态系统，包括河流及滨岸范围内所有的环境和生物要素，在排涝、补给地下水、改善局部气候、保护生物多样性等方面具有重要作用。近年来，随着城市化进程加快，人口与环境之间的矛盾越来越突出，在建设用地增加、水网密度降低、污染物排放量增多等因素的叠加作用下，河道水环境污染问题频发。水环境污染不仅影响城市景观，而且水中的病原体会危害水生物和人类的健康。为了防治水污染，生态治理理念应运而生，指的是在不影响河道正常功能的前提下，采用综合技术手段恢复水生态的结构和功能。

本文结合工程实例，分析了河道水环境污染的原因，从多个方面介绍了生态治理措施及取得的治理效果。希望为类似水环境污染的防治工作提供借鉴，恢复水生态系统的结构和功能，改善城市河道景观。

河道水环境及污染现状

河道水环境

某地河流总长度约1220km，其中水质为劣Ⅴ类的河流长度为301km，占比24.7%。2021年1月，调查数据显示，黑臭水体总长约50km，污染面积达到18km2。其中，X河道是当地水系的一条支流，总长度1.5km，因水环境建设落后于城市的经济发展速度，导致河道水环境污染严重。检测结果显示，该河道符合劣Ⅴ类地表水标准，TP平均值为4.6mg/L，COD平均值为83.6mg/L，NH3-N平均值为44.2mg/L，属于重度黑臭水体。

污染来源

结合相关研究和实践发现，城市河道水环境污染的原因主要有以下几个方面：

第一，雨水污染。城市河道是排涝的重要渠道，人们在生产和生活中产生大量垃圾废物。在雨水的地表径流作用下，这些垃圾废物移动至河道内，直接造成水污染。另外，周围农业、工业用水与河道水汇合后，导致河道水质失衡，出现富营养化情况，也会降低水体自身的净化能力。

第二，河道水源补给不足。城市河道大多是当地水系的支流，因水流量小导致水体的循环速度慢，而且还具有季节性特征。一些河道在雨季容易发生雨水污染，在非雨季又会造成断流。总体来看，河道内水量不足，水位变化不大，水体无法实现自净，久而久之就形成了污染。

第三，河道淤积。造成河道淤积的主要原因有三个，分别是雨水携带、水土流失和废水排放。在这三个因素的共同作用下，水体变得浑浊、富营养化，水中的杂质、病原菌数量增多，在夏季还会产生腐质性的臭味。

第四，截污不彻底。一方面，进入河道中的水体成分复杂，既包括自然水，也包括生活用水和工业废水；另一方面，城市水系统的截污不彻底，单纯采用雨污分流模式已经不满足实际需求。伴随着污染物汇入河道，水体的污染程度不断加重，最终形成黑臭水体。

第五，河道管理不到位。河道水污染的形成，还有一定的人为因素。城市建设过程中，一般对河道水体进行保护和适度开发，例如沿岸绿化，为人们提供休闲场所。但如果日常管理不到位，乱丢垃圾、随意排放废水污水等行为则会对河道水环境造成污染破坏。

本项目中，实地调查发现，河道水污染来源包括：河道两岸的植被稀疏，出现土壤侵蚀和水土流失；河道内长期未清理，大量泥沙淤积，导致水流缓慢；水生植物少、种类单一，削弱了水体的自净能力；存在生活污水、工业废水排放的情况。

离子色谱技术在水环境污染检测中的应用

图1：离子色谱法对河道水环境污染检测的流程图

对于常见的亲水性分子，离子色谱检测的灵敏度高、检测效率高、适用范围广，目前在大气检测、土壤检测、水质检测中普遍应用。

检测流程

河道水体中的离子种类多，采用离子色谱法进行检测的工艺流程见图1。采集水样后置于输液泵中，经离子色谱选择阀对分离柱样本进行离析，检测酸碱度，划分离子成分；然后经电导装置析出废液，对不同成分进行定量检测，最终生成检测报告。本项目中，采用离子色谱法对河道水体进行检测，主要用于划分水体的阴阳离子、测定水体的酸碱度，并与传统检测技术相配合。

划分水体的阴阳离子

采用离子色谱法，将水体中的离子分离出来，例如负一价的氟离子、负二价的氮氧离子、负四价的磷硫离子等，有助于判断阴离子的浓度。然后使用相同浓度的淋洗装置，对样本加热处理，采用元素梯度分离法，即可抑制阳离子与阴离子交换。实际操作时，使用低浓度盐酸、DAP作为清洗液，可将水体中的氮氢离子、钾离子、钙离子等分离，交换盐酸和疏水性离子。淋洗样本后，一次性进样检测，引入阳离子分离柱，析出的阴离子就会依附在分离柱上。一般情况下，只需15分钟就能完成阴阳离子的分离。相较于传统检测技术，离子色谱法操作简单，不需使用昂贵的检测装置，整个检测过程中的消耗少，有助于控制成本。

测定水体的酸碱度

河道水体污染离不开有机酸，划分水体的阴阳离子后，可进一步检测酸碱度。传统检测技术需对水样进行稀释，利用pH试纸直接检测，若结果＞7.0，说明水中含有碱性物质；若结果＜7.0，说明水中含有酸性物质。采用离子色谱法，先获取乳酸、柠檬酸、丁甲酸、酒石酸等常见的酸，控制酸基中的空基生成气相色谱，建立新的离子团，用样本填充离子团的空隙，两者融合后成为具有较强阳性的酸基。通过检测，可以判断水中酸性离子的游离形式，判断是否具有腐蚀性。结果显示，传统检测技术得到水样的pH值为6.5，离子色谱法得到水样的pH值为6.3，可见两种方法的检测结果接近。

河道水环境污染的生态治理措施

针对河道水环境污染问题，传统治理方法多采用物理法、化学法，重点是对某项指标进行控制改善，但忽视了整个河道的生态系统。生态治理则具有两个突出特点：一是以保护河道生态系统为前提，二是采用的治理方法具有综合性。针对本项目实际情况，决定采用生态治理措施，对污染物进行拦截、转化、分解，恢复水环境的物质循环功能，提高水体的自净能力。整个生态治理方案包括截污清淤、行洪提升、设置生态滤床、驳岸改造、重建生物系统、完善管理体系6个部分，介绍如下。

截污清淤

对河道沿线仔细检查，将生活污水直排口封堵处理，同时清理河道底部的淤泥。目前常用的清淤方式有三种：一是干水作业，如干土挖掘、水力充填；二是带水作业，如抓斗式、链斗式、绞吸式；三是环保清淤。结合本项目实际情况，采用环保清淤法，配置环保绞吸式清淤船，使用专用的环保铰刀头具，能避免淤泥扩散、逃淤，清除率达到95%，一次挖泥厚度达到20～110cm。在现场监控系统、高精度定位技术的支持下，利用模拟动画可观察到淤泥的清理过程，对铰刀进行定位与调整，提高清淤效率和质量。

行洪提升

第一，延长水体的驻停时间。从上游起点向下游计算，分别在300m、450m、870m、1150m处设置生态跌水，来延长水体的驻停时间，增强水体的净化能力。同时，在河道底部埋设管道，将污水处理厂的出水口改至400m处。

第二，改善水动力。改善水动力的主要方式有三种：一是引水稀释冲刷，二是人工曝气，三是人工循环。结合本项目实际情况，采用第三种方案，在河道上游建设循环水泵站、导流堤等设施，加快水体的循环流动速度，增强水体的交换能力、复氧能力和自净能力，在雨季还能有效排洪，避免出现城市内涝。

设置生态滤床

从上游起点向下游计算，在400m处沿河道横断方向设置生态滤床，每间隔1m设置1道，规格为16m×1m×0.5m，共设置40道。滤床内部填充过滤性材料，陶粒与砾石的比例为1∶3。生态滤床的设置，对水体中污染物的去除效果好，不易堵塞、容易管理，既能实现污水废水的资源化与无害化，又能促进植物生长。

驳岸改造

对河道两岸进行改造，采用生态式河道断面，河底是清淤后的土质河床，两岸采用浆砌片石+生态袋护坡，超高部位进行景观设计。浆砌片石施工期间，砌体勾缝采用凹缝，勾缝前清除表面粘结的砂浆、灰尘、杂物，保持湿润。勾缝砂浆为1∶3的水泥砂浆，勾缝嵌入砌缝内2cm。生态袋护坡具有抗潮湿、抗腐蚀、抗生物降解、抗紫高分子等功能。施工技术要点是，码放生态袋时，相邻部位留出3～5cm的空隙，保证压实后的袋尾与袋头相接，但不会产生搭接；外侧平面是平顺圆滑的，整体厚度为14～15cm。

重建生物系统

第一，水生植物系统。从上游起点向下游计算，在420～1150m处栽植大型水生植物，包括香蒲、水葱、千屈菜、黄菖蒲、睡莲、轮叶黑藻等，栽植密度平均为9.5株/m2。

第二，微生物系统。从上游起点向下游计算，在870m处投放复合微生物制剂，浓度为1g/m3，平均活菌含量为2.0×1010cfu/g；投放复合生物酶，浓度为0.3g/m3，平均酶活性＞10000U。投放时间共计60天。此外，在950m处沿河道横断方向设置水下水草，每间隔1.5m布置1组，长度为8～10m，共布置30组。

第三，水生动物系统。以上治理措施均完成、水体运行稳定后，在870～1150m处放养水生动物，包括鲤、鲢、鳙、田螺等。

完善管理体系

第一，生活垃圾处理。对河道周围居民的生活垃圾进行分类、收集、运输，建立垃圾处理厂，禁止在河道及周围随意丢弃垃圾、堆放垃圾。

第二，开展宣传教育。充分利用电视、广播、宣传栏、政府官网、短视频平台等媒介，介绍河道水环境保护的法律法规，宣传本次生态治理方案措施，提高居民的环保意识。同时，在河道显眼处设置管理公示牌，明确负责人的姓名、联系方式、管理范围。

第三，加强执法监管。严格落实“河长制”，明确执法监管单位、负责人，设置合理的管理目标，建立部门沟通、协调与联动机制，实现河道水环境监管的常态化，严厉打击破坏水环境的行为。

第四，进行舆论监督。发动群众的力量进行监督，打造信息化管理平台，设立监督举报电话。同时发挥媒体的作用，对于破坏水环境、造成水污染的企业或个人，及时进行曝光，实现舆论监督的效果。

河道水环境污染的生态治理效果

2021年3月，生态治理措施施工完成，河道水环境进入修复期，为了评价治理效果，采用离子色谱技术、水质分析仪、pH检测仪等进行检测，包括水温、pH值、溶解氧、水生植物生物量，以及TP、COD、NH3-N去除率。

水环境检测结果

水环境检测参考《淡水生物资源调查技术规范》（DB43/T432-2009），2021年3月～8月，每月20日的检测结果见表1。分析可知：生态治理后，河道水体的水温回升至27～29℃，pH值维持在8.0左右，溶解氧含量在4.6～4.9mg/L，水生植物生物量达到3.1kg/m2，水环境整体改善明显。

污染物去除率

水体污染物检测依据《地表水环境质量标准》（GB3838-2002），2021年3月～8月，每月20日的检测结果见表2。

第一，TP去除情况。研究段内，河道水环境中的TP去除率平均为38.96%，定量检测值从治理前的4.6mg/L降低至治理后的2.2mg/L，从二级标准变为一级B标准。TP去除主要依赖于：生物滤床中的滤料，具有拦截、吸附作用；微生物系统具有分解、吸收、转化作用；水生植物的分解、吸收作用。例如：聚磷菌在好氧条件下吸收水体中的正磷酸盐，合成聚磷酸盐将其存储在细胞内；水生植物的根系周围是好氧环境，能增强除磷菌的活性，提高TP去除率。

第二，COD去除情况。研究段内，河道水环境中的COD去除率平均为66.28%，定量检测值从治理前的83.6mg/L降低至治理后的9.1mg/L，从二级标准变为Ⅱ类标准。COD去除主要依赖于：生物滤床中的滤料具有拦截、吸附作用；微生物的分解作用；水生植物的拦截、吸附、吸收作用。当水温达到25～30℃之间，此时微生物和水生植物的活动增强，对水中的有机质分解效率提高。而且，植物根系可以稳定河道底部环境，防止沉积物悬浮、扩散。

第三，NH3-N去除情况。研究段内，河道水环境中的NH3-N去除率平均为34.82%，定量检测值从治理前的44.2mg/L降低至治理后的22.8mg/L，从三级标准变为二级标准。NH3-N去除主要依赖于：生物滤床中的滤料具有拦截、吸附作用；水生植物的拦截、吸附、吸收作用；微生物膜的脱氮作用。然而，微生物脱单需要充足的碳源为底物，但水体中的碳源较少，且水体呈弱碱性，这两者导致NH3-N的去除率较低。

河道生态系统恢复情况

本河道治理前后，生态系统对比结果见表3。分析可知：生态治理完成后，河道水环境的表观特征、水文特征、河道形态、水质、生物丰度均有明显改善。一方面，河道生态系统的结构和功能恢复，有助于污染的防治、降解，提高水体的净化能力；另一方面，河道生态系统恢复后，有助于水生动物、水生植物的生存繁殖，提高生态稳定性。

（作者单位：刘雅静，廊坊市生态环境局安次区分局；田硕，廊坊市生态环境局）