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地表水污染修复污染物类型及作用机制污染物类型污染物作用机制污染物类型按污染物性质划分为物理性污染、化学性污染生物类污染三类。物理：悬浮物质污染、热污染和放射性污染等。化学：无机污染物、无机有毒物质、有机有毒物质、需氧污染物质、植物营养物质和油类污染物质。生物：由病原微生物、病毒、寄生虫等引起大的水体污染。水污染的主要类型及其污染物质类型主要污染物微量元素Fe、Cu、Zn、Ni、V、Co等非金属Se、N、B、C、Br、I、Si、CN－等酸、碱、盐污染物HCl、H2SO4、HCO3－、HS－、SO42－、CO32－、Cl、酸雨等无机无毒物硬度Ca2＋、Mg2＋需氧有机物（有机无毒物）碳水化合物、蛋白质、油脂、氨基酸、木质素等重金属Hg、Cd、Pb等非金属F－、CN－、As有毒物质有机物酚、苯、醛、有机磷农药、多氯苯酚、多环芳烃、芳香烃化学性污染物油类污染物石油等固体污染物溶解性固体、胶体、悬浮物、尘土、漂浮物感官性污染物HS、NH、胺、硫、醇、染料、色素、恶臭、肉眼可见物、泡沫等热污染工业热水等物理性污染物放射性污染物铀、钍、镭、锶、铯、钚营养性污染物有机氮、有机磷化合物（洗涤剂）、砷、NO3－、NO2－、NH4＋等生物性污染物病源微生物细菌、病毒、病虫卵、寄生虫、原生动物、藻类等2水环境污染物作用机制物理机制化学机制生物学机制综合机制物理机制：指外界的污染使生态系统中某些因子发生改变，从而影响生态系统的物理环境，进而影响生态系统的生物环境和生态稳定性，产生各种生态效应。化学机制：吸附/解吸过程、固定/释放过程、氧化/还原过程、螯合/解络过程、酸/碱反应过程、挥发/凝结过程、溶解/沉淀过程、水解过程和脱氧过程等。生物学机制：生物体累计、富集机理，生物吸收、代谢、降解与转化机理。3.河流湖泊水库污染修复3.1物理修复技术3.2化学修复技术3.3生物修复技术3.4生态修复技术3.5综合方法赵景联.环境修复原理与技术.北京：化学工业出版社，2006，208.3.1物理修复技术物理修复如疏挖底泥、机械除藻、引水充於等。物理方法操作简单，造价低，但往往治标不治本。3.1.1冲刷/稀释采取引水冲污稀释污染水体，增加流域水资源量，加快污染水体流动，加强水体自净能力。水体流动性的加强对沉积物-水体界面物质交换也有一定影响，增加河流下层溶解氧含量，对底泥污染物释放产生一定的抑制作用，有助于水体生态系统的恢复。3.1.2曝气污染水体接纳大量的有机污染物后，有机物大量分解造成水体溶解氧浓度急剧降低，甚至出现厌氧状态，导致溶解盐释放以及臭味气体产生。通过人工曝气，可使水体底层溶解氧得以恢复，水体中溶解铁、锰、硫化氢、二氧化碳、氨氮以及气体还原组分浓度大为降低，改善水生生物的生存环境。同时，可有效限制底层水体中磷的活化和向上扩散，限制浮游藻类的生产力。3.1.3机械/人工除藻收获水体中的藻类，可在短时间内快速有效的去除藻类及藻华。在某些特定环境，利用自然动力收货藻类可有效的减轻富营养化的危害。机械除藻在过去人工打捞藻类的基础上发展了臭氧/超声波除藻技术，此技术利用超声波的作用使藻类的细胞破裂，打破藻细胞内的气囊，使其失去浮动能力而沉淀。例：在太湖水环境修复中，利用风力、湖流在水源区域建造富集藻类的专门设施来收集藻类，避免了“水华”阻塞取水口而引起的水质恶化，取得良好的效果。3.1.4底泥疏浚可降低水体的内源污染负荷量和底泥污染物重新释放的风险。对于沉积物中的重金属和持久性有毒有机污染物而言，只能通过环境疏浚方法从湖泊中去除。南明河、苏州河的治理均用到此技术。在湖泊沉积物中，甲烷的产生和营养物的释放可以通过增加石膏（(CaSO4·2H2O).）来进行控制。进入到沉积物中的石膏可以增加氧化还原电位、减少甲烷的产生和抑制沉积物中磷的释放。3.1.5光催化技术基于纳米材料的光催化特性，纳米材料应对水华和赤潮藻具有杀伤能力。纳米材料具有在光照（尤其是紫外光）下可以产生羟基自由基及强还原能力的特性，对藻细胞内的脂类、蛋白等生物大分子产生氧化作用，从而破坏其生物学功能最终导致细胞死亡。因此被认为在消毒杀菌、空气净化、污水处理、海洋原油污染清除、自清洁材料等方面具有很好的应用前景，并已得到广泛的研究。3.2化学修复技术化学修复是添加化学药剂和吸附剂改变水体中氧化还原电位、PH，吸附沉淀水体中悬浮物质和有机质，是利用污染物的化学反应来分离、回收污水中的有害物质，或使其转化为无害的物质。化学方法操作简单，用量少，见效快，但利用化学方法治理污染水体需大量投加化学药剂，成本昂贵，同时容易引起二次污染。3.2.1化学沉淀法通过向水体投加铁盐或铝盐，通过吸附或絮凝作用与水体中的无机磷酸盐产生化学沉淀，降低水体磷的浓度，控制水体的富营养化。同时，铝盐能够形成氢氧化铝沉淀，在沉积物表层形成“薄层”，可阻止沉积磷的释放。3.2.2改性硅藻土强化混凝法硅藻土是由天然形成的硅藻矿石加工而成，不含有毒化学物质。改性硅藻土处理湖水时，直接吸附、化学沉淀、脱稳絮凝、吸附架桥等作用同时存在，湖水净化的过程是这些过程共同作用的结果。较适用于开放性大型水体的脱磷和除浊。3.2.3化学除藻法采用各种化学除藻剂进行除藻，效果最显著，但也最具有危险性。例如：单一除藻剂有碘伏、水溶性甲壳素碘等复配除藻剂有碘伏-新洁尔灭、碘伏-异噻唑啉酮等3.2.4酸碱中和法向水体中添加石灰进行酸碱中和，调整水体酸碱度，以适应水生态系统的物种生长、繁殖的需要。3.3生物修复技术又称生物改良，其狭义定义为：是生物特别是微生物催化降解有机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中的污染物的一个受控或自发进行的过程。生物修复技术分类：按场地划分：原位生物修复和异位生物修复按污染物的主要特点划分：生物操纵法、植被群落恢复和生物除藻等优点：可在原地被降解；修复时间较短；就地处理操作简便，对周围环境干扰少；较少的修复经费；人类直接暴露在污染物下的机会减少；不产生二次污染，遗留问题少等。如依靠提高大型滤食性鱼类的密度来控制藻类，如直接放养滤食性鱼类白鲢、鳙等直接摄食藻类。在藻类水华暴发的富营养湖泊中，必须放养密度合理的滤食性鱼，才能收到较好的控制效果。3.3.1生物操纵利用生物操纵调整营养结构，促进水质恢复。3.3.2植被群落恢复通过水环境的生境调控和植被的人工重建促进水生植被的自然恢复，逐步恢复受损水体的生态系统的结构，包括生产者（主要是水生植物）、消费者（鱼类）、分解者（细菌）等，在生产者、消费者、分解者之间建立有效的食物链，促进系统的物质恢复，恢复水体的功能，达到水体生态系统恢复的目的。3.3.3人工浮岛技术人工浮岛又称人工浮床、生态浮床、生态浮岛。利用表面积很大的植物根系在水中形成浓密的网，吸附水体中大量的悬浮物，并通过光合作用使其转化为植物的细胞成分，促进植物生长，最后通过收割浮岛植物和捕捞鱼虾减少水中的营养盐；另外通过遮挡阳光抑制藻类的光合作用，减少浮游植物的生长量，有效防止水华的产生，提高水体的透明度。浮床单元及植物栽种示意典型实例：2004年8月至2005年1月格凌国际水研公司在昆明滇池进行了植物浮床净化试验，短短6个月时间，大大削减了水中N、P和COD、BOD浓度，有效改善了水质。北京北海人工浮岛实景日本的人工浮岛3.3.4生物除藻根本上解决富营养化问题，灭藻、祛味，降解含大量氮磷营养积累的底泥，彻底消除藻类产生的根源，达到修复水环境的目的。生物除藻剂是目前世界上最先进的生物修复除藻产品，包含活性微生物和相应的酶，对水生生物及人类等不产生危害及副作用，微生物迅速激活，与水中藻类竞争营养源，从而使藻类缺乏营养死亡，沉入水底，越来越多的微生物继续降解死亡藻类，直至消灭，使水体变清。3.3.5生物膜法处理技术用天然材料（如卵石）、合成材料（如纤维）为载体，在其表面形成一种特殊的生物膜，生物膜表面积大，可为微生物提供较大的附着表面，有利于加强对污染物的降解作用。3.3.6微生物强化修复技术是指用微生物或微生物菌群来降解水体中的有机物或有毒有害物质，如COD、BOD、有机氮或氨氮、石油类、挥发酚等，或使这些物质变成无毒的、无害的，如二氧化碳、氮气或水等，从而使水质得到改善，生态得到恢复或修复。另外，向污染水体投加水体净化促进液（即生物促生剂）也是一种生物修复技术，对于消除水体黑臭、增加水体溶解氧作用明显且迅速。生物促生剂技术是通过对自然界中污染物降解者土著微生物的促生作用，为之创造一个能顺利完成自然降解功能的环境，强化污染环境的自净能力，加速对有机污染物的分解。该技术作为微生物修复的一个分支，与以往的微生物制剂法不同，它不引进外来微生物，而是利用其中含有的多种酶和促进微生物生长的营养物质，微量元素等成分，刺激污染场所土著微生物的生长繁殖，迅速降解有机污染物，从而达到消除水体黑臭的目的。3.4生态修复技术包括具有复合生态系统的生态塘处理技术、以植物和微生物为主要处理功能体的湿地处理技术和土地处理技术。3.4.1稳定塘处理技术稳定塘旧称氧化塘或生物塘，是一种利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。通常是将土地进行适当的人工修整，建成池塘，并设置围堤和防渗层，依靠塘内生长的微生物来处理污水。主要利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物。稳定塘图示稳定塘运行原理：以太阳能为初始能量，通过在塘中种植水生植物，进行水产和水禽养殖，形成人工生态系统，在太阳能的推动下，通过稳定塘中多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化，将进入塘中污水的有机污染物进行降解和转化，最后不仅去除了污染物，而且以水生植物和水产、水禽的形式作为资源回收，净化的污水也可作为再生资源予以回收再用，使污水处理与利用结合起来，实现污水处理资源化。稳定塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点。类型：好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝气塘、深度处理塘、水生植物塘、生态系统塘等。3.4.2人工湿地处理技术是利用基质-微生物-植物这个复合生态系统，通过物理、化学和生物的三重共同作用来实现对污水的净化，这种湿地系统是在一定长宽比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵石等）混合组成填料床，污染水可以在床体的填料缝隙中曲折地流动，或在床体表面流动。在床体的表面种植具有处理性能好、成活率高的水生植物（如芦苇等），形成一个独特的动植物生态环境，对污染水进行处理。人工湿地模拟装置示意水平潜流人工湿地系统结构示意图波式流人工湿地结构示意图人工湿地处理技术的显著特点：对有机污染物有较强的降解能力，出水质量好，可以结合景观设计，种植观赏植物改善风景区的水质状况。其造价和运行费远低于常规处理技术。1996年9月在奥地利维也纳召开的第四次国际研讨会,标志着人工湿地系统作为一种独具特色的新型废水处理技术正式进入水污染控制领域。复合人工湿地复合垂直流人工湿地工艺包括复合垂直下行流、复合垂直上行流、垂直下行流与垂直上行流复合系统以及垂直上行流与垂直下行流复合系统4种。复合人工湿地技术比传统单一的人工湿地技术有更高效的污染物去除性能，其中以复合垂直流人工湿地更为突出。3.4.3土地处理技术以土地为处理设施，利用土壤-植物系统的吸附、过滤及净化作用和自我调控功能，达到对水净化的目的。可分为快速渗滤、慢速渗滤、地表漫流、湿地处理和地下渗滤生态处理等几种形式。经验表明，对于有机化合物尤其是有机氯和氨氮等有较好的去除效果。3.4.3人工沉床技术人工沉床装置利用载体和沉水基质营造适宜水生植物生长的环境条件，并在基质上种植水生植物，达到修复受损水体生境，进而恢复水生生态系统的目的。该装置利用浮力调节系统人为调控制植物在水下的深度，解决了水深变化大、透明度低、夏季藻类及浮萍泛滥等不利因素对植物生长的制约。人工沉床结构示意人工沉床作用机理包括:①直接吸收营养物质和富集重金属；②通过物理吸附去除悬浮物和高分子有机物，提高水体透明度;③释放氧气，提高水体DO含量；④通过植物化感作用抑制藻类和细菌生长；⑤为微生物活动提供附着载体和氧源，形成