區(qū)域水環(huán)境污染現(xiàn)狀分析與生態(tài)化治理技術(shù)研究

陳林

摘要：隨著各行業(yè)的發(fā)展，生活污水和工業(yè)廢水的排放不斷增加，但相應(yīng)的污水處理技術(shù)卻未得到革新，導(dǎo)致區(qū)域水環(huán)境污染日益嚴重。故提出區(qū)域水環(huán)境污染現(xiàn)狀分析與生態(tài)化治理技術(shù)研究。判定區(qū)域水環(huán)境污染等級，分析引發(fā)水環(huán)境污染的關(guān)鍵因素，以此為基礎(chǔ)，采用生態(tài)治理理念制定生態(tài)化治理技術(shù)，主要包括人工濕地建造技術(shù)、食藻蟲馴化技術(shù)、微孔曝氣增氧技術(shù)、“水下森林”營建技術(shù)與微納米氣泡技術(shù)。依據(jù)水環(huán)境污染的實際情況，聯(lián)合多種生態(tài)化治理技術(shù)即可降低水環(huán)境污染程度，提升水環(huán)境的整體質(zhì)量，為區(qū)域發(fā)展提供有力的幫助。

關(guān)鍵詞：水污染；污染治理；區(qū)域水環(huán)境；生態(tài)化；現(xiàn)狀分析

中圖分類號：X703 文獻標志碼：B

前言

水資源是人類社會生存與發(fā)展的重要能源之一。然而，中國的水資源分布極不均勻，并面臨著人口過多帶來的水資源短缺問題。隨著中國經(jīng)濟的持續(xù)增長，環(huán)境保護和治理被忽視，導(dǎo)致各地水環(huán)境污染不斷加重。這不僅影響水環(huán)境的功能性，還制約了社會經(jīng)濟的發(fā)展。因此，保護水環(huán)境、協(xié)調(diào)環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)系成為中國亟待解決的難題之一。

中國在前期發(fā)展忽視了水環(huán)境問題，導(dǎo)致水污染嚴重，嚴重影響居民的生產(chǎn)與生活質(zhì)量，并阻礙了經(jīng)濟的后續(xù)發(fā)展。因此，在新時代社會發(fā)展過程中，分析與治理水環(huán)境污染已經(jīng)成為保障經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的基石，也是社會建設(shè)的關(guān)鍵所在。在上述背景條件下，各個區(qū)域開始將重心放在水環(huán)境污染研究與治理上，并將其作為區(qū)域工作的核心內(nèi)容。但每個區(qū)域由于包含復(fù)雜的構(gòu)成部分，例如農(nóng)村、城市、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等，導(dǎo)致水環(huán)境污染的因素較多，為其分析與治理帶來了較大的困難與挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有的水環(huán)境污染治理方法還存在對自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響的因素，無法對其進行大范圍的推廣與使用，故提出區(qū)域水環(huán)境污染現(xiàn)狀分析與生態(tài)化治理技術(shù)研究，希望制定生態(tài)化治理技術(shù)改善水環(huán)境的污染狀況，為人類及其社會的可持續(xù)發(fā)展提供助力。

1區(qū)域水環(huán)境污染現(xiàn)狀分析

以某一區(qū)域水環(huán)境作為研究對象，水環(huán)境主要由地表水、河道水與地下水構(gòu)成。經(jīng)過調(diào)查研究數(shù)據(jù)顯示，研究區(qū)域水環(huán)境（地表水、河道水與地下水）均受到了不同程度的污染，水質(zhì)規(guī)劃為Ⅲ類，均不達標，迫切需要進行治理，為該區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展提供保障。

引發(fā)研究區(qū)域水環(huán)境污染的關(guān)鍵因素如下：

1.1工業(yè)廢水排放不規(guī)范

在國家政策優(yōu)勢下，研究區(qū)域工業(yè)得到了大力的發(fā)展，工業(yè)廠房規(guī)模逐漸擴大，再加之自動化設(shè)備的應(yīng)用，使得工業(yè)生產(chǎn)效率成倍增加，產(chǎn)生的工業(yè)廢水越來越多，但對應(yīng)的廢水處理技術(shù)卻沒有得到應(yīng)有的更新及其發(fā)展，無法適應(yīng)大量廢水的處理需求，致使工業(yè)廢水在排放時并不符合排放標準與要求，其內(nèi)部蘊含污染物質(zhì)含量超標，對區(qū)域水環(huán)境造成了極大的污染，增加了水環(huán)境污染治理的難度。

1.2農(nóng)資產(chǎn)品使用不當

農(nóng)產(chǎn)品需求量的增加，使得原有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式無法滿足需求，再加之農(nóng)村大量勞動力的缺失，高效化肥與農(nóng)藥的使用成為大勢所趨。少量的農(nóng)資產(chǎn)品應(yīng)用可以有助于農(nóng)產(chǎn)品的生長，但若是農(nóng)資產(chǎn)品使用過量，多余的物質(zhì)無法被植物所吸收，就會滲透至地下水中，最終造成水環(huán)境的污染。

1.3生活污水處理不當

生活污水是水環(huán)境污染的主要來源之一。一般情況下，生活污水需要經(jīng)過一定的處理才能排放到水生態(tài)環(huán)境中。然而，農(nóng)村生活污水一般是直接澆撒在室外空曠之地或者附近河流，農(nóng)村房屋布局無規(guī)律，很難對生活污水進行集中處理。隨著水的流動，污染物質(zhì)會分散到水環(huán)境的各個部分，從而增大污染范圍。城市生活污水會輸送至污水處理中心，但由于污染物質(zhì)種類與濃度的上升，其處理壓力急劇增大，處理效果也大不如從前，經(jīng)常是剛滿足排放條件就對其進行排放處理，否則無法滿足后續(xù)生活污水的處理需求。在上述情況下，進入水環(huán)境中的污染物質(zhì)逐漸增加，污染情況也日益嚴重。

上述過程完成了區(qū)域水環(huán)境污染現(xiàn)狀的深入分析，并研究了水環(huán)境污染的影響因素，為后續(xù)生態(tài)化治理技術(shù)的制定奠定堅實的基礎(chǔ)。

2水環(huán)境污染生態(tài)化治理技術(shù)制定

以上述水環(huán)境污染現(xiàn)狀分析結(jié)果為基礎(chǔ)，融合生態(tài)治理理念制定生態(tài)化治理技術(shù)，具體如下所示。

2.1人工濕地建造技術(shù)

濕地具有凈化污水、成本低廉、易于維護等特征，是水環(huán)境污染治理的關(guān)鍵手段之一。依據(jù)區(qū)域水環(huán)境污染現(xiàn)狀具體情況，有效結(jié)合表面流入工濕地與垂直潛流人工濕地工藝，建造符合區(qū)域發(fā)展的人工濕地。其中，表面流人工濕地以挺水型植物為主，設(shè)置其水層厚度為15cm，隨著內(nèi)部水體的流動，接觸濕地中的土壤環(huán)境、植物與生物介質(zhì)，凈化水體中的污染物質(zhì)，從終端輸出凈化后的水資源。垂直潛流人工濕地具有占地面積小、處理效率高等特點，受到了大眾的廣泛關(guān)注，內(nèi)部水體流動方向為：表面_床底，污水在不同介質(zhì)層發(fā)生不同的反應(yīng)，從而實現(xiàn)水環(huán)境污染凈化的目的。從整體角度出發(fā)，垂直潛流人工濕地主要建造在地下空間中，與表面流人工濕地進行聯(lián)合應(yīng)用，能最大限度的發(fā)揮濕地的水環(huán)境污染治理功用，為水環(huán)境污染治理提供助力。

將污染的水資源投配到建造的人工濕地中，使其沿著既定方向進行流動，通過多重環(huán)節(jié)與作用機理處理多種污染物質(zhì)，并對人工濕地輸出水環(huán)境進行檢測。如果水環(huán)境質(zhì)量達到一定標準，允許其排放至自然環(huán)境中；如果水環(huán)境質(zhì)量未達到標準，對其繼續(xù)進行循環(huán)處理，直至其滿足排放標準為止。與此同時，人工濕地在污水處理過程中不會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染，以此來達到水環(huán)境污染治理的最佳化。植物、微生物的種植及其投放，也會增加水環(huán)境的氧氣含量與整體活性，提升水環(huán)境的自凈能力，增強水環(huán)境污染治理的效果，為居民提供優(yōu)質(zhì)的水資源供給。

2.2食藻蟲馴化技術(shù)

由于區(qū)域發(fā)展速度的加快，生活污水與工業(yè)污水排放量大大增加，使得水環(huán)境中氮磷含量超標，致使水環(huán)境呈現(xiàn)為富營養(yǎng)化，為藻類繁殖與生長提供了條件，水環(huán)境中藻類數(shù)量急劇增加，損壞了水環(huán)境的自凈功能。藻類對水生動物存在著巨大的危害，被稱為生態(tài)系統(tǒng)中的“盲腸炎”。若是藻類大量爆發(fā)，水環(huán)境透明度會迅速下降，使得其他水生植物無法進行光合作用，從而死亡、消失，最終使得水生態(tài)系統(tǒng)崩潰。食藻蟲主要食物為藻類，調(diào)查研究數(shù)據(jù)顯示，能夠吃掉遠超過自身重量的藻類，并且食藻蟲能通過人工進行馴化與改良，滿足不同水環(huán)境污染治理的需求。

從自然環(huán)境中獲取食藻蟲，在實驗室中對其進行馴化、提純與復(fù)壯，投放至污染的水環(huán)境中，吞噬水環(huán)境中的藻類，能夠在2-3天內(nèi)迅速降低水環(huán)境的濁度，同時促進沉水植物的生長，恢復(fù)水環(huán)境中的動物、植物與微生物，形成新的自然生態(tài)平衡。在食藻蟲作用下，可以有效降低水體中的氮磷含量，消除藻類繁殖與生長的條件，提升水環(huán)境的自凈能力，達到污染治理的效果。另外，沉水植物具有發(fā)達的根系結(jié)構(gòu)，通過光合作用可提高水體底泥中的氧氣含量，為好氧微生物生長提供助力。沉水植物還能夠?qū)⑺h(huán)境中的懸浮物質(zhì)分解成為礦物質(zhì)，致使水環(huán)境長期保持清澈狀態(tài)。在常規(guī)情況下，食藻蟲馴化技術(shù)應(yīng)用后，水環(huán)境透明度可達到1米以上。隨著時間的推移，水環(huán)境質(zhì)量可以上升至Ⅲ～Ⅳ標準，水質(zhì)得到大幅度的提升，符合生態(tài)環(huán)保的理念。此種生態(tài)化治理技術(shù)無需外來水源的參與，能夠最大限度的利用現(xiàn)有水源，直接治理污染的水體，達到最大的治污效果。路徑見圖1。

2.3微孔曝氣增氧技術(shù)

微孔曝氣增氧技術(shù)是水環(huán)境污染生態(tài)化治理的關(guān)鍵手段之一，依據(jù)水環(huán)境污染程度，污染物質(zhì)排放量等特征，在水底布設(shè)完善的微孔曝氣裝置，通過強力微曝氣方式對水環(huán)境進行復(fù)氧處理，提升水環(huán)境的氧化還原電位，減少好氧性污染物質(zhì)，從而逐漸恢復(fù)水環(huán)境的自凈能力，達到污染治理的目的。在一般情況下，微生物的必要生存條件為充足的溶解氧，而曝氣技術(shù)能夠大大的增加水環(huán)境中溶解氧的含量與占比，能夠促進微生物的生長與繁殖，恢復(fù)污染破壞的生物鏈，為水生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)奠定堅實的基礎(chǔ)。微孔曝氣增氧技術(shù)應(yīng)用見圖2。

微孔曝氣增氧技術(shù)的污染治理效果主要體現(xiàn)在兩個方面，一方面是增加水環(huán)境中的氧氣含量，幫助好氧生物、植物的生長，提升水環(huán)境的自凈能力；另一方面利用氧氣對水環(huán)境中的有機物進行氧化處理，將其轉(zhuǎn)化為水、二氧化碳等無機物，再加之攪拌機械功能的采用，改變水體的好氧環(huán)境，改善水環(huán)境氧氣的分布情況，恢復(fù)原有的微生物群落，降低水環(huán)境污染的程度。與此同時，由于水環(huán)境污染情況的復(fù)雜性，使得水環(huán)境中也會存在氨氮、沼氣等污染物質(zhì)，沉淀于淤泥中。而微孔曝氣增氧技術(shù)的應(yīng)用，溶解氧的增加，可以加快污泥的氧化與分解速度，最大限度的降低水環(huán)境的污染程度，提升水環(huán)境的整體質(zhì)量。

2.4“水下森林”營建技術(shù)

“水下森林”是以沉水植物為核心營建的健康水生態(tài)系統(tǒng)。在水環(huán)境中，植物、生物的繁殖與生長由水環(huán)境因素決定。由此可見，沉水植物在水環(huán)境中扮演著至關(guān)重要的角色，是水環(huán)境生物多樣性維持的基石與前提。沉水植物具有消除氮磷物質(zhì)的功用，并且可以為其他水生植物提供營養(yǎng)環(huán)境與棲息場所，對其進行合理利用與保護是水生植被生態(tài)均衡的關(guān)鍵節(jié)點。由于沉水植物的特點所在，將其作為水環(huán)境是否污染的關(guān)鍵標志之一。當水環(huán)境被污染時，沉水植物數(shù)量逐漸下降，甚至消失，水體呈現(xiàn)為藻型濁水狀態(tài)；當水環(huán)境未被污染時，沉水植物數(shù)量可觀，種類豐富，水體呈現(xiàn)為草型清水狀態(tài)。因此，治理水環(huán)境污染的關(guān)鍵就是如何恢復(fù)沉水植物群落。“水下森林”營建技術(shù)可以很好的解決上述問題，達到水生態(tài)恢復(fù)的目的。

在“水下森林”營建技術(shù)應(yīng)用過程中，沉水植物會受到很多環(huán)境因素的限制，需要對其進行科學(xué)的控制，才能保障生態(tài)化治理技術(shù)的順利實施，達到污水治理的目標。依據(jù)現(xiàn)有研究文獻可知，影響沉水植物生長的主要環(huán)境因素如下。

2.4.1營養(yǎng)鹽

營養(yǎng)鹽是水環(huán)境富營養(yǎng)化的關(guān)鍵污染物質(zhì)，一般水生植物無法生存在營養(yǎng)鹽濃度較高的水環(huán)境中，而沉水植物對其具有耐受力，可以正常生長與繁殖。當水環(huán)境富營養(yǎng)化后，營建“水下森林”，種植多種沉水植物，可以消耗并分解水環(huán)境中的營養(yǎng)鹽，降低水環(huán)境富營養(yǎng)化程度，為其他水生植物生存提供條件，加快水環(huán)境污染的治理效率。

2.4.2光照強度

沉水植物生長與繁殖需要光照條件。但是，由于沉水植物生長于水下空間，光照需要通過水體才能被沉水植物接收，使得水體透明度成為影響光照強度的主要參數(shù)。當水體透明度低于一定數(shù)值時，投放大量食藻蟲，直至透明度滿足沉水植物生長需求為止。另外，水體懸浮物的增加也會降低水體透明度，影響沉水植物光照強度大小，故在雨季時需要對水環(huán)境進行密切的關(guān)注，發(fā)現(xiàn)水體懸浮物較多時，采取相應(yīng)的維護措施，保障沉水植物的光照條件。

2.4.3溫度

調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，沉水植物對水環(huán)境溫度不太敏感。當水環(huán)境溫度變化差值小于10℃時，生長基本不會受到太大的影響；當水環(huán)境溫度變化差值大干10℃時，生長受到的不利影響較為明顯。此種情況主要發(fā)生在季節(jié)交替階段。

2.4.4底質(zhì)

底質(zhì)是沉水植物生長營養(yǎng)的主要供給源，其生長情況、規(guī)律與底質(zhì)有著極為密切的聯(lián)系。因此，在“水下森林”營建技術(shù)實施之前，需要對底質(zhì)蘊含的營養(yǎng)物質(zhì)進行實地考察，選取適當?shù)某了参锓N類進行種植，即可以獲得最佳的水環(huán)境污染治理效果。

2.5微納米氣泡技術(shù)

微納米氣泡是通過液體與氣體高速旋轉(zhuǎn)生成的，直徑約為10 nm-500 nm。微納米氣泡生成過程中的氣液混合相可以游離出氧離子、氫離子、羥基等，使得微納米氣泡表面附有電荷，增加其氧化還原能力，并吸附水環(huán)境中的污染物質(zhì)，達到水環(huán)境污染治理的效果。工藝流程見圖3。

微納米氣泡具有多種特性，具體如下：

2.5.1比表面積大

在氣泡體積不變背景下，相較于普通氣泡來看，微納米氣泡比表面積更大，在與水接觸面積、反應(yīng)速度也隨之增加。由此可見，微納米氣泡溶解性能遠遠大于一般的空氣氣泡，能夠極大的加快水環(huán)境污染的分解功能，幫助水環(huán)境早日達到排放標準。

2.5.2自身增壓溶解

普通氣泡周邊具有氣液界面，氣泡內(nèi)部空氣在水表面張力作用下逐漸壓縮，最終溶于水。微納米氣泡具有氣液混合相，氣泡縮小速度由比表面積決定，在自身的不斷增壓下溶解于水。

2.5.3表面帶電

微納米氣泡表面攜帶電荷，使其表面極易吸附水體中的反離子物質(zhì)，從而有效降低水環(huán)境中的懸浮物質(zhì)，提升水體的透明度，為水下生物的生產(chǎn)提供充足的光照條件，為水環(huán)境質(zhì)量的恢復(fù)提供助力。

3結(jié)束語

水環(huán)境污染已成為區(qū)域治理的關(guān)鍵難題，不僅威脅著居民健康，也影響著社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。因此，提出了區(qū)域水環(huán)境污染現(xiàn)狀分析與生態(tài)化治理技術(shù)研究。該研究首先進行了區(qū)域水環(huán)境污染等級的判定，并深入分析了引發(fā)水環(huán)境污染的關(guān)鍵因素，然后基于這些分析結(jié)果，結(jié)合生態(tài)治理理念制定了生態(tài)化治理技術(shù)，其中包括人工濕地建造技術(shù)、食藻蟲馴化技術(shù)、微孔曝氣增氧技術(shù)、“水下森林”營建技術(shù)和微納米氣泡技術(shù)。通過以上技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用有助于降低水環(huán)境的污染程度，提升整體水環(huán)境質(zhì)量，實現(xiàn)了對水環(huán)境污染的有效治理，為區(qū)域居民的生產(chǎn)與生活安全提供了更有效的保障。同時，提升的水環(huán)境質(zhì)量也為區(qū)域的社會經(jīng)濟發(fā)展提供了有力支持，促使其朝著可持續(xù)發(fā)展的目標邁進。