浅谈水生态修复技术原理及在流域治理中的应用

浅谈水生态修复技术原理及在流域治理中的应用

刘帅磊 毛崇华

中工武大设计集团有限公司 湖北武汉  430200

摘要：随着水环境污染问题的日益严重，传统的物理和化学治理方法已无法满足人们对水质的要求。水生态修复技术作为一种新兴的治理手段，以其环保、高效和可持续的特点，逐渐成为了流域治理的重要选择。本文将对水生态修复技术的原理及在流域治理中的应用进行探讨，以期为我国水环境治理提供有益的参考。

关键词：水生态修复技术；原理；流域治理；应用

传统的水污染治理方法主要依靠物理、化学手段进行污染物去除，但往往存在治理效果不佳、成本高、对环境二次污染等问题。近年来，水生态修复技术在我国得到了广泛关注和应用。水生态修复技术注重恢复水体生态系统的自然平衡，通过提高水体的自净能力，实现水质的改善和生态功能的恢复。
一、水生态修复技术类型

（一）植物修复

植物修复技术利用植物的自净能力，有效恢复受损水域环境。在这个过程中，水生植物和湿生植物通过吸收水中的营养物质如氮、磷，降低营养盐浓度，同时借助光合作用释放氧气，提升水体溶解氧水平，为水生生物创造适宜的生存条件。此外，一些植物能够产生抗生素类物质，有效抑制有害微生物的滋生，守护水体免受污染。

植物修复技术的优势显著。它以绿色、环保的方式进行，不会带来任何二次污染。此外，该技术成本低廉且易于实施，适用于各种规模的水域环境。植物修复还能提升生态景观价值。然而，对于重度污染的水体，单一依赖植物修复可能难以取得理想效果，此时需要结合其他修复技术共同施治[1]。

（二）水生生物

引入水生生物旨在修复受损的水域生态系统并提升其健康程度。科学家们会综合考虑水质、底质和水流速度等关键参数，挑选那些适应力强、生长快速且能抵御环境压力的物种，例如鱼类、底栖动物等。这些生物共同维系着生态系统的稳定，以有害藻类和微生物为食的鱼类有助于减少水体中的营养盐水平，而能够吸收重金属和有毒物质的水生植物则能有效净化水质。此外，引入的新物种还可能吸引其他生物前来栖息，从而促进生态系统的多样性和稳定性。尽管如此，这一过程也面临着诸多挑战和潜在风险，如物种入侵和引入失败等。

（三）人工湿地

人工湿地通常由多层不同功能的材料组成，如基质、植物等，这些材料形成了一个具有强大过滤和吸附能力的复合介质。它是一种高效的水质净化系统，根据污水在湿地中的流动方式，可分为表面流、潜流和复合流三种类型。这些类型虽然在净化效果上略有差异，但其核心机制相同，都是通过植物、基质和微生物的协同作用，实现水质的净化。在这个过程中，植物通过其根系和茎叶，吸收和转化污水中的营养物质；基质则通过吸附作用，去除污水中的悬浮物和有害化学物质；而微生物，特别是硝化菌和反硝化菌，在基质表面和植物根部形成生物膜，将污水中的氮和磷等元素转化为无害的气体或固体物质。此外，人工湿地还具备蒸发、离子交换、沉淀、稀释、扩散和拦截等多重功能，进一步提高水质净化效率[2]。

与传统的污水处理方法相比，人工湿地不需要大量的能源消耗和复杂的设备维护，只需定期清理和更换部分介质即可。此外，人工湿地还能美化环境，提高城市绿化覆盖率，为人们提供一个亲近自然的休闲场所。

（四）曝气技术

曝气技术是一种有效的水体净化方法，它通过向水中注入空气或氧气来提高溶解氧含量，从而增强水体的自净功能。这一技术主要依赖于两大原理：物理搅动和生物供氧。物理搅动利用曝气设备产生的涡流和气泡，增大水体与空气的接触面积，促进气体交换；而生物供氧则为水生微生物创造了适宜的生存环境，推动其对有机物的分解和转化。曝气技术种类繁多，包括机械曝气和自然曝气等。机械曝气设备依靠电机驱动叶轮高速旋转，产生大量细小气泡，实现快速高效的增氧效果；而自然曝气设备则利用风力、水力等自然力量，使空气与水体进行充分交融。在选用曝气设备时，需综合考量水体特性、处理目标、经济成本等多方面因素，以确保设备的适用性和经济性。

在实际应用中，曝气技术常与其他水生态修复手段相结合，共同构建复合型治理方案。例如，在湖泊治理过程中，可先进行底泥疏浚以减少内源污染，随后运用曝气技术提升水体溶氧水平，进而促进湖泊自净能力的逐步恢复。此外，还可辅以水生植物种植、微生物制剂投加等措施，构建多层次、立体化的生态修复网络。

二、水生态修复技术在流域治理中的应用要点
（一）重视植物的合理选型

在流域治理中，水生态修复技术对于提升水质、重塑生态系统的活力发挥着不可或缺的作用。而在这一工作中，选择恰当的植物不仅能够加速修复进程，更为流域带来持久的生态收益。在挑选植物时要深入了解流域的独特环境，包括气候、土壤、水文状况等自然要素，以及各类污染物的特性。针对这些条件，优选那些适应力强、抗污染、生长旺盛的植物品种，确保它们能在流域环境中扎根生长，有效发挥修复功能。此外，还要兼顾植物的生态功能与景观价值。不同的植物品种具有各自独特的生态功能，如某些植物能吸附重金属，而另一些则能高效去除水中的氮磷等营养物质。因此，在选择植物时需紧密结合流域治理的目标，挑选具备所需生态功能的植物。同时，为了丰富流域的景观，提升其生态美学价值还需关注植物的外观特征和季相变化。在修复过程中倡导植物多样性，通过组合种植多种植物，构建丰富多彩的植被群落，从而提高修复效率，增强流域生态系统的稳定性以及抵御外来干扰的能力

[3]。

（二）保证生物群落的多样性

生物群落多样性作为衡量流域健康的关键指标，其丰富程度直接体现了生态系统的稳定性和自我恢复能力。因此，在推行水生态修复策略时，必须采取切实有效的措施，以维护和增强生物群落的多样性。相关人员必须对各类物种分布、数量、生态特性及其相互作用的细致调查，识别出流域生态中的关键物种，并据此制定出相应的保护和管理计划，这有助于及时发现并应对潜在的威胁，如外来物种的侵入和栖息地的破坏等。在水生态修复过程中，应构建和谐的生态平衡和物种共生关系。通过模仿自然生态系统的结构与功能，创造一个适宜各种生物生存繁衍的理想环境。

最后，还需要建立起一套完善的生物多样性监测体系，定期对流域内的物种多样性、数量变化以及生态系统功能进行全面评估。基于监测结果，灵活调整水生态修复技术的实施方案，以确保生物群落能够持续稳定地发展。相关人员还应提高对外来物种入侵等威胁因素的警觉性，并采取有效措施加以防范和控制，从而确保流域生物多样性的安全与完整。

（三）确保水污染控制和生态修复协调发展

为了实现水污染控制与生态修复的和谐共生，不仅需要有效遏制水污染，还要充分激发生态系统的内在活力。这意味着相关人员必须对流域水质和生态需求进行深入了解，以便制定出更加精准的治理策略。以工业排放引起的重金属污染为例，可以采用源头减排和末端治理的双重策略，并辅以植物净化等生态手段，从而逐步提升人格水体的自净能力。同时，流域上下游的紧密合作也是成功的关键。上游地区应加大污染治理力度，而下游地区则应更加关注生态修复和湿地保护。还可以借助现代科技的力量，如遥感、生物技术、大数据和人工智能等，进一步提升水污染控制和生态修复的效果。公众的广泛参与和社会监督同样不可或缺，它们将共同营造出一个充满活力和创造力的流域治理环境，推动流域治理工程朝着更加可持续的未来迈进。

结束语：

水生态修复技术是保护和改善水环境的重要手段，通过恢复和修复水体生态系统，可以有效地改善水质，实现水资源的可持续利用和保护。在未来，相关人员还需要进一步研究和优化水生态修复技术，以应对不断变化的水环境问题，保障我国水资源的可持续利用和保护。

参考文献：

[1] 谢瑶. 水生态修复技术原理及在流域治理中的应用[J]. 黑龙江环境通报,2023,36(6):122-124.

[2] 王晓梁. 浅谈在水环境治理中水生态修复工程技术的应用[J]. 智能建筑与智慧城市,2020(5):92-93.

[3] 和欢芹,冯宵瀚,王丽萍,等. 在水环境治理中水生态修复工程技术的应用[J]. 百科论坛电子杂志,2020(10):136-137.