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《战爱斌研究组在水体污染驱动浮游群落空间分布格局形成机制研究方面取得重要进展》

  • 来源专题：水体污染治理
  • 编译者： wangyang
  • 发布时间：2017-07-13

  • 日益频繁的人类活动带来大量污染物排放，导致河流水生生物多样性锐减，河流生态系统功能严重受损。因此， 开展水质污染对河流生态系统影响 的过程及机理研究，认识人类干扰胁迫下河流生态系统的演化过程、演化方向及其生态学机制，是目前水生态和水环境等多个研究领域的热点问题，也是 污染河流生态修复必须回答的关键科学问题。其中，明确解析污染物影响河流生物群落空间格局形成的过程及机理是回答上述众多关键科学问题的基础，尤其针对水生态系统功能维系具有关键作用的浮游生物群落。

    基于生态位理论的环境选择作用和基于中性理论的扩散作用是决定河流浮游生物群落多样性空间分布的两个重要作用因子，但二者在污染河流中对浮游生物群落空间分布格局影响的生态学机制尚不明晰。鉴于此，战爱斌研究组分别在流域和单条河流两个不同地理尺度上，深入研究了污染河流中浮游动物群落的空间分布格局及其驱动机制。 ?　　在流域尺度和单条河流尺度分别以海...

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  • 《浅谈黑臭水体治理技术的研究进展》
    • 来源专题：水体污染治理
    • 编译者：王阳
    • 发布时间：2018-11-09
    • 摘要：随着我国城市经济的不断发展，城市河道水体污染状况讶益恶化。近几年，黑臭水体的治理已成为广大环保专家积极关注和研究的重点领域。黑臭水体不仅在色味上给人们带来的不愉悦感尤其是其污染最终通过食物链循环进而影响到人们的生活健康。主要是由于前几年我国工业企业的大量有机污水无管理无处置的直接排放，导致其对水体造成了不可自我修复的刳伤。本文就针对黑臭水体污染形成的原因，以及目前常规的治理修复技术做简要概括分析，以期为我国接下来的黑臭水体治理重大环保工程提供理论参考。 关键词：黑臭水体；形成；治理技术；展望 引言：城市水体是城市生态系统的重要组成部分，具有水体循环、水土保持、水质涵养、调节温湿度、改善城市气候等多种功能。但是由于目前我国“新型城镇化建设”的快速发展，城市的水环境质量受到严重威胁。据权威部门统计，截至2016年，全国295个地级以上城市黑臭水体总认定数为2014个，城市水体普遍受到污染，黑臭水体逐渐增多，已严重影响了居民的生活质量。 我国城市黑臭水体的综合治理已经刻不容缓。国务院于2015年4月正式发布的《水污染防治行动计划》明确提出：到2020年，地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内；到2030年，全国城市建成区黑臭水体总体得到消除。由此可见城市黑臭水体治理的紧迫性和艰巨性。 目前全国兴起了黑臭水体治理的热潮，但是有些缺乏科学、系统的治理路线，陷入“头痛医头，脚痛医脚”的误区；有些注重单一技术，忽视采用集成技术进行综合治理；有些污染源治理与生态治理不同步，事倍功半；有些过度强调生态与景观，忽视自然生境的构建。本文对黑臭水体治理技术及发展趋势加以分析，期望为我国黑臭水体的治理提供借鉴。 1、河流黑臭产生的原因及危害 1.1 河流黑臭产生的原因 城市河道黑臭主要是过量纳污导致水体供氧和耗氧失衡的结果，水体缺氧乃至厌氧条件下污染物转化并产生氨氮、硫化氢、挥发性有机酸等臭恶臭物质以及铁、锰硫化物等黑色物质。生活污水是导致城市河道黑臭的最普遍和最主要的污染源。其他污染源还有：生活垃圾、有机工业废水、合流制管网溢流污水、污水厂尾水、畜禽养殖场粪便污水等。消除城市河道黑臭、改善城市水环境质量，对保障城市人居健康、促进社会和谐与经济持续发展具有极其重要的现实意义。 1.2 河流黑臭的危害 黑臭河道的危害很多，如影响居民生活，危害人体健康；破坏河流生态系统；损害城市景观。因此消除黑臭、改善感观，美化城市，已是城市河流治理中首要解决的问题。 2、黑臭水体治理原则 依据国务院发布的《水污染防治行动计划》，科学系统地综合治理城市黑臭水体，必须以全面改善水环境质量为核心，坚持分区管理，近中远期分期实施，“一河一策”分类治理的原则。其综合治理的技术体系应按照“控源截污—水质净化—生态修复”的理念和模式，坚持“水陆统筹，截污与改善水动力条件相结合，污染源治理和生态修复相结合，同时坚持工程建设与长效管理两手抓的策略。 从根本上治理黑臭水体，杜绝水体返黑、水质反复恶化，必须具有科学系统的治理技术路线，包括：开展黑臭水体环境问题诊断，分析黑臭成因，核定污染物负荷，确定控制目标，制定黑臭水体治理实施方案；实施污染源控制及治理，水动力改善及水力调控，水质净化与生态修复，加强综合管理及工程运行与维护。 因而，针对适合城市黑臭水体治理的技术与模式，以下列举了当前效果稳定可靠、运行经济合理的黑臭水体治理常规技术，主要涉及源污染控制和治理关键技术、水动力改善及水力调控技术、水质净化与生态修复技术三方面。 3、黑臭水体常规治理技术 目前，国内外对针对城市河道的黑臭治理均遵循“控源-净化-修复”的思路。下面将着重介绍常用几种治理技术。 3.1 清游疏浚技术 清游疏浚是清除内源、控制水体污染的有效措施之一。其方法主要有两种，一种是抽干湖河水后清法（干法），如上海市丽娃河就用的干床冲挖清游疏浚工艺，另一种是用机械食接从水中清除游泥，常用的工具是挖泥船。 干式清淤是指抽干城市黑臭水，使水体底泥裸露出来，使用水力冲挖的方式对淤泥进行清理。干式清淤具有清淤浓度高、清淤速度快、清淤较为彻底的优点，但也存在破坏水体原有生态，产生二次污染的不足。在实际施工中，干式清淤一般使用在城市箱涵清淤、明渠清淤、小型湖泊清淤，设备操作简单，转运方便快捷，黑臭水体治理效果明显。 湿法清淤主要是通过水力清淤设备进行治理黑臭水体的。 水力清淤设备通过利用高压水枪冲刷河床中的淤泥，形成一定浓度的淤泥，然后通过泥浆泵的绞吸、抽吸等作用将悬浮起来的淤泥吸人并通过管道排出。水力式挖泥船主要有绞吸式、耙吸式、斗轮式、吸扬式等。湿法作业的应用范围较广，江河湖库都可用之。清流疏浚能相对快速地改善水质，但因具有一定的生态风险性，国内外对此多持慎重态度故在底泥疏浚前应开展环境影响评价，对可能造成的环境影响提出相 应对策。 3.2 截污纳管技术 截污纳管是从源头上消减污染物的排放量。通过建设和改造位于河道两侧污水产生单位内部的污水管道，并将其就近接入敷设在城镇道路下的污水管道系统中，并转输至城镇污水处理厂进行集中处理，阻止污水进入河流。 3.3 曝气增氧技术 缺氧是黑臭水体普遍特征。恢复水体耗氧复氧平衡、提高水体溶解氧浓度是水环境治理和水生态恢复的首要前提。曝气增氧是水体增氧的主要方法，能快速提高水体溶解氧，并兼有造流、净化抑藻和底泥修复作用。德国萨尔河、英国泰晤士河、中国的苏州河及温瑞塘河的许多河段等治理中都使用了曝气增氧的方法。 3.4 清水补水技术 环境调水其目的在宁改善水体水质，提髙水资源的利用价值和水环境的承载力，主要应用宁纳污负荷高、水动力不足、环境容量低的城市河湖和水网。上海市开展苏州河环境调水研究和试验己有20余年历史，取得了良好的效果；2005年7月22日，南京市秦淮河管理处启动了秦淮河环境调水工程。 4、黑臭水体监督管理 在黑臭水体的治理过程中不但要注重治理技术和治理指施，更要注重对黑臭水体治理的维护与管理，从而确保整个治理工程有序、高效进行；同时，也使已治理好的水体不至于再受污染，巩固已有的治理成果，保障治理水体的长治久清。 主要的监督管理措施包括：一是建立综合协调机制，加强政府各部门之间的联系、协调与合作，齐抓共管，形成黑臭水体治理合力。二是完善监管机制，落实责任到人，公布黑臭水体名称、责任人、达标期限及治理效果；建立黑臭水体信息共享平台和信息公开制度，每半年向社会公布治理情况，接受社会监督，鼓励公众参与。三是科学监测监控，建立健全环境物联网系统，鼓励综合利用卫星遥感监测、自动在线监测、自动视频监测、人工巡视监控、网络信息传媒等手段，构建水体监控预警系统。四是建立黑臭水体治理工程运行维护长效机制，实行水体环境的常态化养护，制定黑臭水体治理考核及评估办法，确保工程长效运行和水质改善效果。 5、治理技术发展趋势 解决黑臭水体问题涉及自然科学、工程技术、社会科学、经济学和管理科学，需要针对黑臭水体进行跨学科的、涉及生态、社会、经济等各方面的全面研究。根据国内外最新研究进展以及热点趋势，未来黑臭水体治理技术的发展趋势需满足治理效果稳定可靠、运行经济合理、已有应用实例等要求，涉及到的污染源控制、生态修复与监管新技术主要包括。 在点源治理方面，以应用高效脱氮、脱碳、除磷及资源、能源化先导技术为主，如真空收集截污技术、氮磷及有价物质回收利用技术、难降解工业废水高级氧化技术等。 在面源治理方面，需集成应用城市面源综合协同控制技术，初期雨水、地表漫流截流与污染控制技术等。 在内源治理方面，以研发应用新材料与制剂为主，如氧化剂、覆盖剂、生物抑制剂、环境友好生态覆盖剂等。 在生态修复方面，应以应用原位水质改善及生物生态恢复技术为主，如复合酶原位生态净化、高效复合微生物菌剂、土著微生物扩增及生物促生、生物操纵等技术。 6、结论 目前我国大部分城市地表水由于污染日趋严重已经演变成黑臭水体。 主要治理河流黑臭的技术和方法包括物理法、化学法和生物法，其中由于生物修复具有环境友好、生态节能等优点，在黑臭河流的治理中得到了广泛的应用。另外，在原有物理、化学和生物技术的基础发展、组合和延伸一系列新技术也有着广阔的发展前景。国内外对黑臭河流的治理研究已有了一定的成效，并且建立了相关的水质指数关系式以及预测模型。今后，黑臭河流的治理以及组合技术的推广将拥有更加广阔的前景。
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  • 《浅谈黑臭水体治理技术的研究进展》
    • 来源专题：水体污染治理
    • 编译者：王阳
    • 发布时间：2018-11-09
    • 摘要：随着我国城市经济的不断发展，城市河道水体污染状况讶益恶化。近几年，黑臭水体的治理已成为广大环保专家积极关注和研究的重点领域。黑臭水体不仅在色味上给人们带来的不愉悦感尤其是其污染最终通过食物链循环进而影响到人们的生活健康。主要是由于前几年我国工业企业的大量有机污水无管理无处置的直接排放，导致其对水体造成了不可自我修复的刳伤。本文就针对黑臭水体污染形成的原因，以及目前常规的治理修复技术做简要概括分析，以期为我国接下来的黑臭水体治理重大环保工程提供理论参考。 关键词：黑臭水体；形成；治理技术；展望 引言：城市水体是城市生态系统的重要组成部分，具有水体循环、水土保持、水质涵养、调节温湿度、改善城市气候等多种功能。但是由于目前我国“新型城镇化建设”的快速发展，城市的水环境质量受到严重威胁。据权威部门统计，截至2016年，全国295个地级以上城市黑臭水体总认定数为2014个，城市水体普遍受到污染，黑臭水体逐渐增多，已严重影响了居民的生活质量。 我国城市黑臭水体的综合治理已经刻不容缓。国务院于2015年4月正式发布的《水污染防治行动计划》明确提出：到2020年，地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内；到2030年，全国城市建成区黑臭水体总体得到消除。由此可见城市黑臭水体治理的紧迫性和艰巨性。 目前全国兴起了黑臭水体治理的热潮，但是有些缺乏科学、系统的治理路线，陷入“头痛医头，脚痛医脚”的误区；有些注重单一技术，忽视采用集成技术进行综合治理；有些污染源治理与生态治理不同步，事倍功半；有些过度强调生态与景观，忽视自然生境的构建。本文对黑臭水体治理技术及发展趋势加以分析，期望为我国黑臭水体的治理提供借鉴。 1、河流黑臭产生的原因及危害 1.1 河流黑臭产生的原因 城市河道黑臭主要是过量纳污导致水体供氧和耗氧失衡的结果，水体缺氧乃至厌氧条件下污染物转化并产生氨氮、硫化氢、挥发性有机酸等臭恶臭物质以及铁、锰硫化物等黑色物质。生活污水是导致城市河道黑臭的最普遍和最主要的污染源。其他污染源还有：生活垃圾、有机工业废水、合流制管网溢流污水、污水厂尾水、畜禽养殖场粪便污水等。消除城市河道黑臭、改善城市水环境质量，对保障城市人居健康、促进社会和谐与经济持续发展具有极其重要的现实意义。 1.2 河流黑臭的危害 黑臭河道的危害很多，如影响居民生活，危害人体健康；破坏河流生态系统；损害城市景观。因此消除黑臭、改善感观，美化城市，已是城市河流治理中首要解决的问题。 2、黑臭水体治理原则 依据国务院发布的《水污染防治行动计划》，科学系统地综合治理城市黑臭水体，必须以全面改善水环境质量为核心，坚持分区管理，近中远期分期实施，“一河一策”分类治理的原则。其综合治理的技术体系应按照“控源截污—水质净化—生态修复”的理念和模式，坚持“水陆统筹，截污与改善水动力条件相结合，污染源治理和生态修复相结合，同时坚持工程建设与长效管理两手抓的策略。 从根本上治理黑臭水体，杜绝水体返黑、水质反复恶化，必须具有科学系统的治理技术路线，包括：开展黑臭水体环境问题诊断，分析黑臭成因，核定污染物负荷，确定控制目标，制定黑臭水体治理实施方案；实施污染源控制及治理，水动力改善及水力调控，水质净化与生态修复，加强综合管理及工程运行与维护。 因而，针对适合城市黑臭水体治理的技术与模式，以下列举了当前效果稳定可靠、运行经济合理的黑臭水体治理常规技术，主要涉及源污染控制和治理关键技术、水动力改善及水力调控技术、水质净化与生态修复技术三方面。 3、黑臭水体常规治理技术 目前，国内外对针对城市河道的黑臭治理均遵循“控源-净化-修复”的思路。下面将着重介绍常用几种治理技术。 3.1 清游疏浚技术 清游疏浚是清除内源、控制水体污染的有效措施之一。其方法主要有两种，一种是抽干湖河水后清法（干法），如上海市丽娃河就用的干床冲挖清游疏浚工艺，另一种是用机械食接从水中清除游泥，常用的工具是挖泥船。 干式清淤是指抽干城市黑臭水，使水体底泥裸露出来，使用水力冲挖的方式对淤泥进行清理。干式清淤具有清淤浓度高、清淤速度快、清淤较为彻底的优点，但也存在破坏水体原有生态，产生二次污染的不足。在实际施工中，干式清淤一般使用在城市箱涵清淤、明渠清淤、小型湖泊清淤，设备操作简单，转运方便快捷，黑臭水体治理效果明显。 湿法清淤主要是通过水力清淤设备进行治理黑臭水体的。 水力清淤设备通过利用高压水枪冲刷河床中的淤泥，形成一定浓度的淤泥，然后通过泥浆泵的绞吸、抽吸等作用将悬浮起来的淤泥吸人并通过管道排出。水力式挖泥船主要有绞吸式、耙吸式、斗轮式、吸扬式等。湿法作业的应用范围较广，江河湖库都可用之。清流疏浚能相对快速地改善水质，但因具有一定的生态风险性，国内外对此多持慎重态度故在底泥疏浚前应开展环境影响评价，对可能造成的环境影响提出相 应对策。 3.2 截污纳管技术 截污纳管是从源头上消减污染物的排放量。通过建设和改造位于河道两侧污水产生单位内部的污水管道，并将其就近接入敷设在城镇道路下的污水管道系统中，并转输至城镇污水处理厂进行集中处理，阻止污水进入河流。 3.3 曝气增氧技术 缺氧是黑臭水体普遍特征。恢复水体耗氧复氧平衡、提高水体溶解氧浓度是水环境治理和水生态恢复的首要前提。曝气增氧是水体增氧的主要方法，能快速提高水体溶解氧，并兼有造流、净化抑藻和底泥修复作用。德国萨尔河、英国泰晤士河、中国的苏州河及温瑞塘河的许多河段等治理中都使用了曝气增氧的方法。 3.4 清水补水技术 环境调水其目的在宁改善水体水质，提髙水资源的利用价值和水环境的承载力，主要应用宁纳污负荷高、水动力不足、环境容量低的城市河湖和水网。上海市开展苏州河环境调水研究和试验己有20余年历史，取得了良好的效果；2005年7月22日，南京市秦淮河管理处启动了秦淮河环境调水工程。 4、黑臭水体监督管理 在黑臭水体的治理过程中不但要注重治理技术和治理指施，更要注重对黑臭水体治理的维护与管理，从而确保整个治理工程有序、高效进行；同时，也使已治理好的水体不至于再受污染，巩固已有的治理成果，保障治理水体的长治久清。 主要的监督管理措施包括：一是建立综合协调机制，加强政府各部门之间的联系、协调与合作，齐抓共管，形成黑臭水体治理合力。二是完善监管机制，落实责任到人，公布黑臭水体名称、责任人、达标期限及治理效果；建立黑臭水体信息共享平台和信息公开制度，每半年向社会公布治理情况，接受社会监督，鼓励公众参与。三是科学监测监控，建立健全环境物联网系统，鼓励综合利用卫星遥感监测、自动在线监测、自动视频监测、人工巡视监控、网络信息传媒等手段，构建水体监控预警系统。四是建立黑臭水体治理工程运行维护长效机制，实行水体环境的常态化养护，制定黑臭水体治理考核及评估办法，确保工程长效运行和水质改善效果。 5、治理技术发展趋势 解决黑臭水体问题涉及自然科学、工程技术、社会科学、经济学和管理科学，需要针对黑臭水体进行跨学科的、涉及生态、社会、经济等各方面的全面研究。根据国内外最新研究进展以及热点趋势，未来黑臭水体治理技术的发展趋势需满足治理效果稳定可靠、运行经济合理、已有应用实例等要求，涉及到的污染源控制、生态修复与监管新技术主要包括。 在点源治理方面，以应用高效脱氮、脱碳、除磷及资源、能源化先导技术为主，如真空收集截污技术、氮磷及有价物质回收利用技术、难降解工业废水高级氧化技术等。 在面源治理方面，需集成应用城市面源综合协同控制技术，初期雨水、地表漫流截流与污染控制技术等。 在内源治理方面，以研发应用新材料与制剂为主，如氧化剂、覆盖剂、生物抑制剂、环境友好生态覆盖剂等。 在生态修复方面，应以应用原位水质改善及生物生态恢复技术为主，如复合酶原位生态净化、高效复合微生物菌剂、土著微生物扩增及生物促生、生物操纵等技术。 6、结论 目前我国大部分城市地表水由于污染日趋严重已经演变成黑臭水体。 主要治理河流黑臭的技术和方法包括物理法、化学法和生物法，其中由于生物修复具有环境友好、生态节能等优点，在黑臭河流的治理中得到了广泛的应用。另外，在原有物理、化学和生物技术的基础发展、组合和延伸一系列新技术也有着广阔的发展前景。国内外对黑臭河流的治理研究已有了一定的成效，并且建立了相关的水质指数关系式以及预测模型。今后，黑臭河流的治理以及组合技术的推广将拥有更加广阔的前景。
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