重庆市湖库生态修复适宜技术选择指南（2017版）

4.3.2掩蔽修复

适用范围：含有毒物质污染底泥，且清淤疏浚有难度，可有效阻止底泥中有毒有害污染物进入水体。

技术要点：底泥掩蔽技术也可或称为底泥覆盖技术，指在污染的底泥上放置覆盖物，使污染底泥与水体间隔离，以阻止底泥污染物向水体中迁移的一种方法。

其采用的覆盖物主要有清洁的底泥、沙、砾石或一些复杂的人造地基材料等。掩蔽修复工程造价低。

相关案例：国外对污染严重的底泥，已多次采用了掩蔽技术，许多已取得了显著的效果，其中比较成功的掩蔽工程例见下表。

4.3.4生物修复

适用范围：生物修复适合于面积较大、底泥污染负荷较低，水质相对良好，周边难以开展清淤疏浚的水体的修复。

技术要点：生物修复是利用生物体，降解环境污染物，消除或降低其毒性的过程。生物修复分为工程修复和自然修复2类，前者是利用加入生物生长所需营养来提高生物活性或添加实验室培养的具有特殊亲合性的微生物来加快环境修复。后者是利用底泥环境中原有生物，在自然条件下进行生物修复。具体操作方有生物通气法、生物注气法和生物冲淋法等。

生物修复按其主体可分为植物修复、微生物修复和动物修复。种植水生植物，利用其根茎控制底泥中营养物释放的是植物修复的主要方式，且由于根系周围渗出液的存在，为微生物提供了栖息环境。植物在生长过程中能较方便的带走部分营养物。微生物修复技术是利用天然的或经驯化的微生物通过氧化、还原、水解作用等将有机污染物降解成CO2和H2，或转化成其他无害物质。采用人工驯化、

固定化微生物和转基因工程菌能够成功降解底泥中的有机污染物。当水域或附近水域的水环境功能为饮用水水源时，从生物安全的角度考虑，应避免使用微生物修复技术。动物修复即采用生物操纵的方式，通过投放底栖动物，包括螺丝、贝类、虾类等，形成完善的底栖生物群落，增强生物群落对湖库底泥的滤食作用，减少淤泥中有机质成分，提高水体透明度，改善水质。

限制因素：生物修复法面临着外源生物投加，生物生长受底泥环境、土著微生物的影响，有时难以达到预期效果的问题。而且对于污染严重的水域培养或繁殖微生物具有较大困难。

4.3.5化学修复

适用范围：一般适用于底质污染较重的非人体直接接触水体，对受到重金属污染的底质效果更好，根据底质污染类型及污染量确定合适的化学药剂，达到事半功倍的效果。

技术要点：其本质原理是利用化学试剂和底泥中的离子发生基本的化学反应，使其转变为无毒无害的化学形态存在于水体中。添加的水处理化学品包括石灰、二氧化碳、硫酸、氯气、磷酸盐等简单的无机化合物，也包括硫酸铜、PAM絮凝剂等结构复杂的化学药剂。

相关案例：在对加拿大Hamilton港受油和其他有机化合物（尤其是PAHs）污染底泥的实验室研究表明，在保持底泥缺氧状态的情况下，投加硝酸钙和有机调理剂与底泥混合，197天后底泥中有78%的油和68%的PAHs被微生物降解。在现场中试研究中利用加拿大国家研究所开发的管道设备向底泥层投加氧化剂，投加药剂共4次：第一次，3.6吨Ca(NO3)2；第二次，50天后3.89吨Ca(NO3)2；第三次，六个月后6吨Ca(NO3)2；第四次，四个月后，5吨Ca(NO3)2和有机调理剂。四次加药后，测试表明：57%的油和48%的PAHs被生物降解。此外，所有游离的H2S均被降解，但酸性挥发性硫化物（AVS）却难以被Ca(NO3)2氧化。监测表明，由于投加药剂而造成的底泥再悬浮有限，不会对水体构成危害。加拿大国家水研究所在中试研究的基础上，预估原地处理受污染底泥的费用仅约等于“疏浚+隔离处置场处置”工艺费用的20%。

限制因素：对药剂投加量需经计算后严格控制，避免产生二次污染，产生公共安全隐患。

4.3.6内源污染治理技术比选

确定控制技术前需要先进行湖泊内源污染的估算，同时明确对水质造成影响的污染物沉积层厚度，然后结合内源污染负荷、底泥污染类型、工程投资、湖库地形条件等因素灵活选择内源污染控制技术。目前湖库内源污染治理普遍采用清淤疏浚技术，效果也最为明显，同时，根据湖库类型、内源污染物释放机制还可以采取其他一些措施。

内源治理技术比选如表4-4所示。

4.4水体自净能力恢复与生态修复技术

4.4.1湾塘带生态湿地技术

适用范围：适用于水质浑浊、污染相对严重的湖库浅水区域，如受污染的湖湾、浅滩等易于布置工程措施的待治理区域，通常水深小于1m，往往为降雨径流的汇水通道末端，湖体岸线坡度通常小于10度。

图4-8湾塘带生态湿地示意图

技术要点：湖湾区水体往往具备流动性较差、参与水体循环较少的特点，水体水质自净能力弱。同时湖湾区通常为径流汇聚区，其受污染相对明显。另一方面，湖湾浅水区水体深度往往适宜种植水生植物且易于布置工程措施。因此，在有条件的情形下，考虑将湖湾区改造成具有较强净化水质能力的生态湿地，以强化处理来水，提升湖湾区的水体自净能力。库湾湿地可在一定的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，湖水可以在床体的填料缝隙中曲折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、风车草、香蒲、美人蕉、茭白等，形成独特的植物生态环境，对水体进行净化。湿地中植物的选择参见附录。

技术方法：湾塘带生态湿地建设初期应清除湾塘原有的淤泥所积累的氮磷、重金属等污染物以及表面自然垃圾，在坡度较缓区域通过铺设一定量的卵石并提供种植土以便种植芦苇、风车草、香蒲、美人蕉等具有水处理功能的挺水及沉水植物，通过植物和微生物的自然降解作用净化受污染的水体，湿地前可设置具有配水功能的木桩栅栏，可以稳定湿地种植床，防止种植床内填料的流失以及植被受到破坏，同时可将湖水进行合理分配。植物的选用以常年生长兼具景观效果为佳。

限制因素：植物生存养护期应注意对枯死植物的清理及收割，防止植物死亡对水体造成的二次污染。植被收割频率参见4.1.1。

4.4.2人工强化静滞水体循环流动技术

适用范围：适用于处理水体循环流动性较差，受污染相对严重的封闭水体，对藻类繁殖较快、富营养化较严重的水体有一定的效果。

图4-9提水式曝气机

技术要点：人工强化静滞水体循环流动技术主要分为3种，分别为提水式曝气机、景观喷泉以及水下推流器。提水式曝气机是一种不需水泵、管道的造景、净水喷泉，是一种快速增氧系统，与传统的叶轮式增氧机相比，增氧效果好，经济、轻便，而且具有优美的造型和独特的造景功效，它的特点是能迅速增加水中溶解氧，推动池水循环，有效防止死水腐败问题，并且体积小、易安装、重量轻，便于操作；结构紧凑，维修极为方便；高性能、低损耗，具有节能低耗优点。景观喷泉通过对水体的扰动效果及混合作用，能够一定程度上抑制表层水体藻类增长，增加湖泊中下层溶解氧浓度。水下推流器可快速有效改善水提静滞区域水体的流动性，为抑制小面积范围的藻类富集生长提供有利条件。

技术方法：提水型曝气机主要由专用潜水电动机叶轮、浮筒、浮筒底座、电缆等所组成，采用不锈钢耐腐材料，能在多种不同的水体介质中可靠工作。浮筒放置在水表面上工作区域的水深不得小于0.60m，自然泥底水域安装叶轮时其到水面的距离可根据用户对增氧量的要求和喷泉形状的要求来自由调节。提水型喷泉的服务面积通常为8-10m半径/kw。

水下推流器主要由支撑架、底座、挡板、推流装置组成，根据湖泊的边岸条件，可选择固定式或潜水式，固定式需要挡板固定在湖库底部或边壁，底座支架支撑推流装置，潜水式需要浮筒连接推流装置，并用牵引钢丝固定，水下推流器的安装深度不得大于3m。水下推流器的服务面积通常为5-8m半径扇形/kw。限制因素：自然湖泊边壁条件较为复杂，对流速流态产生一定影响，同时，风力会导致水体波动，影响推流器对水体正常的推动作用及景观喷泉对水体的充氧作用；由于湖库水质具有季节性变化的特点，也会影响到对水体的作用，需要相应调节运行参数。技术措施为动力设施，运行费用偏高。

4.4.3生态浮岛技术

适用范围：当水体水域较大，且湖体浅水区域较少，缺乏建设湾塘湿地和水下森林的建设条件时，可采用生态浮岛技术。

技术要点：生态浮岛技术是指用于水域范围的无土种植技术，通过引入生物工程技术在湖面内净化水质，美化环境，同时改善水域内的生态体系。生态浮岛主要是通过植物的根系来达到净化水体的效果，浮岛植物的根系一方面可以吸收和吸附水中的含氮、磷物质；另一方面根系可以分泌部分酶类促进水中有机物的降解；并且，根系与微生物可形成相互协同效应，共同降解水中的营养盐类。除净化污染水质，防止水华外，人工浮床还为高等水生动植物及鸟类提供了良好的栖息地，有利于增加水体生物多样性，促进生态恢复。

技术方法：生态浮岛的结构有矩形、圆形、弧形等，按水和植物是否接触可以分为湿式与干式两种类型，浮岛载体可选择PVC管、泡沫、竹子、木头等，浮岛上选用的植物主要有千屈菜、菖蒲、鸢尾、美人蕉、铜钱草等。在部分城市湖库的治理中，也可采用无载体的浮岛形式，直接采用菱角、芡实、水白菜等漂浮生植被形成生态浮岛，浮岛外可用浮材圈围，避免浮叶植物的随意飘散。

含载体生态浮岛的单体面积一般为2~5m2，浮岛通常覆盖水面面积需达到20%~30%方可产生一定的净化效果。

限制因素：生物浮岛上的植物需进行适时的收割和更新，在天气较冷的区域，部分植物需重新种植；由于人工浮岛受建设宽度影响，在植被生长茂盛后难以靠近或抵达制定浮床浮块开展维护工作，导致后期浮床内部植被生长旺盛，难以抵近维护，植被在内部生长、腐烂，易造成二次污染。在部分区域，浮岛往往建设在有来水污染的区域，用于控制来水污染。因此，浮岛中往往混有污水中的垃圾、纸屑、塑料袋等，若不及时清理，易发生积累，导致对观感的影响。

4.4.4人工水草技术

适用范围：当水体水域较大，且湖体浅水区域较少，缺乏建设湾塘湿地和水下森林的建设条件，可采用人工水草技术。

技术要点：人工水草是用高分子材料符合而成，仿水草枝叶，能在水中自由飘动，形成上中下立体结构层，具有多孔结构、高比表面积；微生物富集于人工水草表面，形成“好氧-兼氧-厌氧”复合结构的微环境，实现硝化和反硝化作用。

人工水草按其结构形态主要分为生态基、生物填料及碳素纤维草三种类型。生态基是一种新型、高效的生态载体，具有高比表面积和高负荷的特点，可吸附水中各种水生生物到其表面，随着时间的推移生态基表面会附着生长微生物和藻类，对富营养化水体起到生物过滤和生物转换的作用，并且附着在生态基上的微生物相非常丰富，主要由细菌、真菌、藻类、原生动物和后生动物等构成复杂的生态系统；生物填料具有亲水、亲油等作用，兼有储氧功能，同时能够挂膜，提高氧的转移速率和利用率；碳素纤维生态草具有高度的生物亲和性而会产生活性生物膜，可直接固定在水体之中。

技术方法：人工水草生物填料可选择辫式生物填料、弹性填料、悬浮填料等。

辫式填料主要有亲水、亲油、切割气泡的作用，兼有储氧功能，下端固定在湖底，上端呈自由漂游状态；立体弹性填料将具有亲水、吸附、抗热氧的材料以丝条工艺穿插固着在耐腐/高强度的中心绳上，立体均匀排列丝条，制成悬挂式立体弹性填料单体，在服务水域立体全方位均匀舒展布满。

人工水草适宜水深范较广，建议用量宜1.5~2.5m2/m3。在部分水深较大的湖泊治理中，可悬垂于生态浮床底部。

限制因素：在实际应用中常常由于水体的流动导致纤维多纠缠成束，人工水草表面积减少；虽然价格低廉，但是材料的强度和耐久性不够，使用一定时间后需要更换。

4.4.4生态护岸改造技术

适用范围：适用于湖库各类护岸的改造，用于增加湖库岸线的生态性。

技术要点：生态护岸是指恢复后的自然河岸或具有自然河岸“可渗透性”的人工护岸，将护岸由过去的混凝土结构改造成为能使水体和土体、水和生物相互涵养，适合生命栖息和繁殖的仿自然状态的护岸。它拥有渗透性的自然底质与湖岸基底，可以充分保证河/湖岸与水体之间的水分交换和调节功能。一方面，在湖库丰水期，湖水向护岸外的地下水层渗透储存；枯水期，地下水通过护岸反渗入湖，起着滞洪补枯、调节水位的作用。另外，生态护岸上的大量植被也有涵养水分的作用。同时，生态护岸与岸边绿地、树林之间形成水面、绿地网络，增强岸边动植物栖息地的连续性，形成稳定、丰富的生态系统。另一方面，生态护岸可以增强水体的自净功能，改善湖泊水质，护岸上种植于水中菖蒲、芦苇等水生植物，能从水中吸收无机盐类营养物，其庞大的根系还是大量微生物吸附的好介质，有利于水质净化。生态护岸不仅可以与周围环境形成相协调的河道景观，而且可以通过保护和建立丰富的生态系统使湖水清澈见底、鱼虾洄游、水草茂盛的自然生态景观，为人们的休闲、娱乐提供了良好的场所。

具体改造方式主要有：多孔性人工材料修复、水生植物修复、栏栅阶梯护岸修复、景观型多级阶梯式人工湿地护岸修复技术等。

技术方法：多孔性人工材料修复技术主要利用石笼网将生态多孔介质和生物砌块固定于原混凝土护岸上，或清除部分护岸材料，将石笼固定于护岸内，在生态多孔介质的植物定植孔上种植挺水植物或部分沉水植物，内置毛细过滤带集水系统，每隔一段距离设置集水井，保证水系的混合、传质和交流。

水生植物护岸是在湖泊沿岸边种植芦苇、香蒲、灯心草、再力花等水生植物，利用其根、茎、叶系统在岸线形成保护性岸边带，消除水流能量，保护岸坡，促进泥砂的沉淀。

栏栅阶梯护岸可利用各种废弃木材和其他木质材料，逐级在岸坡上设置栅栏，栅栏以上的坡面种植草坪植物，与木质台阶形成阶梯状的护岸形式。

景观型多级阶梯式人工湿地护岸是以无砂混凝土桩板或无砂混凝土槽为主要构件，在岸坡上逐级设置而成的护岸形式。通过桩板与岸坡之间夹格或无砂混凝土内填充土壤、砂石、净水填料等物质，并从低到高依次种植挺水植物和灌木，从而形成岸边多级人工湿地系统。可种植菱草、芦苇和灌木等植物，呈现出阶梯式绿色景观。

设计参数：生态护岸改造技术设计参数详参见《河湖生态护岸工程技术导则》限制因素：部分硬质岸带改造技术的投资成本较高，对原护岸的破坏和重建规模大，技术要求较严格。

4.4.5沉水植物恢复与水下森林构建技术

适用范围：适用于水深较浅的湖库，可用于湖库截污后的水质长期保持以及城市湖库的富营养化治理。

技术要点：沉水植物是水生态系统建立和运行的基础。通过底泥土壤改善，创造合适沉水植物生长的良好环境，种植沉水植物，通过沉水植物生长构成的“水下森林”，可以大幅度降低水体氨氮，吸收水中的营养盐，竞争养分和光照，抑制了藻类生长，避免水体富营养化；同时，为水生动物提供庇护所，食物和产卵环境，从而构建起生态链平衡系统，使得流动或封闭的水体保持长年清澈透底。“水下森林”主要是通过同化作用、营养竞争、絮凝沉淀、化感作用以及其他生态功能达到净化水质目的。所使用的植物大多为带状或丝状，如苦草、金鱼藻、狐尾藻、黑藻等。该项生态修复技术可使水体主要富营养指标达到国家《地表水环境质量标准》Ⅲ-Ⅳ类水质标准，利用沉水植物构建的水下生态系统具有低碳环保、生态可持续、景观打造的优点，前景广阔。

技术方法：沉水植物物种的选择应以当地土著物种为主，限制外来物种，否则可能造成难以估测的生态失衡问题和培养难度。物种的选择应保证多样性，单一的物种的沉水植物群落难以维持稳定的生态系统。沉水植物恢复技术可分为自然恢复和人工恢复。自然恢复是沉水植物恢复的基本方法，湖泊底泥中的沉水植物的繁殖体，可以存在相当长的时间，当水湖泊的透光性良好，条件合适的情况下，沉水植物可以自然恢复，但由于自然恢复缓慢，应当采用人工恢复的方式加以促进，提高水体恢复效率。采用人工方法进行沉水植物修复，应当首先进行局部试验，选择适合的植物种群，然后进行推广，当生长达到一定的规模就可以迅速繁殖、自然生长。

沉水植物的初始种植密度参见附录。

对于单生、复生的水生植物可根据竣工验收的时间、土壤肥力等适当降低密度。一般而言，距验收时间越长、土壤肥力越好，施工密度越小。

限制因素:“水下森林”的构建不适宜水深较深的湖库，且施工前期对受污染水体的底泥有一定要求，重庆地区相当部分湖泊水深较深，沉水植被的种植仅可在浅水区域开展（<4.0m），同时需防备鱼类及福寿螺对沉水植被的啃咬。若在湖体中局部片区种植，建议设置小网眼围网，避免体型较大食草鱼类的啃咬。

4.4.6水生动物生态恢复与生物操纵技术

适用范围：水生动物生态恢复与生物操纵技术可广泛应用于水体水质的长效保持，适用于新挖湖泊、清淤后湖泊等底栖生态不完善的水体，通过底栖生态系统的恢复与构建，持续去除水体污染物，改善生态环境和景观。

技术要点：底栖生物是水生生态系统中重要组成部分，在水生生态系统中占有十分重要的地位，是湖泊水生动物以及重要水产生物的优质饵料，在湖泊生产力、水生系统和底栖系统耦合、水体能量通量以及水体食物网中均起重要作用，滤食性底栖动物对水体中的净化作用更为重要。水生动物的多样性，使它们在水中相互依存，与水生植物相互依赖、相互作用，形成了生态平衡，同时也不断地消耗和降解水体中的有机物质，维持湖泊的正常生态系统。通过生物操纵，快速构建水体底栖生态系统，发挥底栖生物在水质改善和生态群落和生境调节中的作用。

生物操纵技术即是通过调整生物群落结构的方式减少藻类生物量来改善水质，主要原理是调整鱼群结构、保护和发展大型滤食性浮游动物、从而控制藻类的过量生长，调整的方法为控制底食性鱼类的发展，在合适的时间放置一定的鱼类、蚌类和贝类到水体中，使其在水中生长，以藻类和淤泥为食，可达到净化水质的作用，使整个食物网适合于浮游动物或鱼类自身对藻类的觅食和消耗，如利用浮游植物食性鱼类（如鲢鱼、鳙鱼等）直接牧食藻类等。

技术方法：水生动物生态恢复技术主要方法为因地制宜地投放鱼虫、红蚯蚓等水中微生物和河蚌、黄蚬、螺丝（避免投放福寿螺）等底栖动物并促使其生长繁殖；同时放养鲢鱼、鳙鱼等鱼类，逐步地建设和修补水中生物链，形成生物多样性。

生物操纵技术主要通过循环放养和重复养殖，鱼可深入到湖区各部，调控湖泊中生物之间的食物链关系，降低藻类现有量，再通过成鱼捕捞，取走水体中的营养物质。

在投加量方面，螺类，贝类一般以5~10个/m2投加，杂食性虾类和小型杂食性蟹类以5~30个/m3的密度投放。

限制因素：不同种类的底栖生物对环境条件的适应性及对污染等不利因素的耐受力和敏感程度不同，需对水体污染情况进行分析，因地制宜投放适合的底栖生物。生物种类、数量、密度需要严格控制，防止出现生物爆发或生物死亡的现象，尤其滤食性鱼类的数量难以控制。

4.4.7生物制剂修复技术

适用范围：生物制剂修复技术适用于截污完成的封闭水体的应急处理，可较快重建水体的菌落结构，促进水体水质的改善。

技术要点：生物制剂是指从自然界筛选的优势菌种或者通过基因组合技术而生产出的高效菌种，或是将目标菌群经过工业化生产扩繁后，利用多孔的物质作为吸附剂（如草炭、蛭石），吸附菌体的发酵液加工制成的活菌制剂，其中还针对性的添加了酶制剂、营养物质和矿物盐。生物制剂中的微生物种群以硝化细菌、芽孢杆菌为主。通过生物制剂的投加，可使水体中的微生物数量快速增加，通过微生物的自我分裂繁殖，分解有机物和吸收水体中的氨态氮、硫化氢、亚硝酸盐等有害物质，提升水体透明度。

技术方法：生物制剂恢复技术主要方法是通过购买生物制剂，视湖底淤泥和水质情况，每月使用2~4次。将生物制剂按一定比例积稀释并存放2小时，库边和浅水区域可直接泼洒；深水区利用高压空气将底泥翻至上层时泼洒。生物制剂通常仅为应急工程使用。

限制因素：生物制剂恢复方法见效快，但作用期短，不能长久维持。复合菌剂的组成复杂多样，其中的微生物更容易受到群体结构和环境因素（温度）的影响，导致生物制剂的稳定性下降；投加生物制剂时应考虑受污染水体对生物存活的适宜性。

4.4.8体外循环透析处理技术

适用范围：适用于污染负荷相对较高、水体感官差、水质因子波动较大的湖库水体，以及湖库污染的应急处理。

技术要点：外循环透析处理技术是采用泵提升的方式将湖体湖水引入一体化处理设备或生态处理设施中进行净化的技术方式。与水体透析技术相结合的一体化设备通常包括超磁分离、混凝过滤以及曝气生物滤池等方式，其中超磁透析技术具有占地少、运行费用低、处理效果好等优点，能够有效削减悬浮物及藻类的特点。可用于体外循环透析的生态处理设施包括人工（生态）湿地、面源污染控制的植物下渗处理系统、潭链系统等，可根据处理水体水量需求以及临近区域的生态处理设施灵活应用，通过体外透析处理，有利于水质中营养盐的去除，有助于恢复湖体健康。

限制因素：体外循环透析处理技术综合了泵站提升和处理设施两部分，泵站提升能耗较高，管理与维护的难度相对较大。

4.4.9生态修复技术比选

生态修复技术是对在人类活动影响下受到破坏的湖库自然生态系统进行恢复与重建的过程，因此，在进行生态修复技术选择时，首先应明确湖库生态受损的位置、程度及原因，在维持湖库原有功能的基础上，以生态调节为主，进行合理的技术方案选择；生态修复周期较长，应当兼顾修复技术的总体布局与分期实施。

湖库生态修复技术的比选如表4-6所示。