小流域生态修复协同面源污染治理关键技术研究及应用
随着长江大保护国家战略实施,我省各流域点源治理成效明显,国、省控断面水质达标率逐年提高,面源污染及水生态系统失衡逐步成为中小流域水质持续改善的主要因素,为此,四川省生态环境科学研究院牵头组织了技术研究团队,集中开展小流域生态修复协同面源污染治理关键技术研究与应用工作。
三大核心技术
一是创新形成了多方法联合的水陆统筹正-反向溯源方法体系,实现污染来源从定性到定量的精准解析。
多元统计-受体模型
三维荧光光谱分析
二是集成形成种植业面源多级生态截留净化技术模式。由生态沟渠、沉沙池、抗冲槽、小型人工湿地(塘、库、堰等)、生态拦截坝等5部分组成。
种植业面源污染多级生态截留净化技术体系
三是研发了一种水平潜流-表面流交替式人工湿地技术,集成形成“沟+塘+湖+表流+潜流+梯田”等多样化复合湿地系统,实现流域水生态修复与面源污染治理多元协同。
多样化复合湿地系统
两大示范工程
截至目前,相关技术成果已在大陆溪、姚市河流域进行了示范。
示范工程一:大陆溪生态修复协同面源污染治理工程
2022年,大陆溪四明水厂成为四川203个国考断面中唯一不达标断面,也是川渝跨界河流联防联控重点断面,以农业农村面源为主的污染防治联防联控任务艰巨。项目针对大陆溪水质不能稳定达标、污染来源不清、水生态环境退化等问题,开展了流域污染溯源解析,安排部署了削减点源、面源、内源及提升河流水生态系统服务功能的工程措施,工程措施中应用了水平潜流-表面流交替式人工湿地技术,并充分利用沟、塘、湖、梯田等形成复合湿地系统,提升自净能力,2023年四明水厂平均水质首次提升至地表水Ⅲ类,实现了国控断面稳定达标与水生态系统逐步恢复。项目构建了流域“精准溯源-污染减控-生态修复-平台管理”的综合治理管理技术体系,有力支撑了2023年四川省国、省考断面和水功能区水质首次实现“ 三个100%”达标的历史性突破,为流域水生态修复协同面源污染治理提供了关键技术支撑与模式借鉴。
大陆溪生态修复协同面源污染治理工程——高洞湿地
大陆溪生态修复协同面源污染治理工程——石牛栏湿地
示范工程二:姚市河农业面源污染阻控工程
2022年,姚市河水质达标不稳定,2-5月、9月、11月断面化学需氧量、生化需氧量、高锰酸盐指数出现超标,年度优良水质率仅50%。项目针对姚市河流域水质不稳定、柠檬种植施肥粗放造成了化肥易流失入河等问题,在姚市镇段建设新建生态拦截沟渠 16670 m,生态缓冲带 43853 m,对面源污染形成有效截流。工程措施中采用了生态沟渠、沉砂池、缓冲带等技术,形成种植业面源多级生态截留净化技术模式。工程的实施大大减少了农业面源污染入河量下游白沙断面2023 年 COD、氨氮、TP、DO、高锰酸氧指数5项指标优于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅱ类标准浓度限值,BOD5 优于Ⅲ类标准浓度限值,较2022年有较大提升。2023年,姚市河水华爆发的频次和范围均低于2022年。
姚市河面源阻控工程示范——道林村段生态沟渠和生态缓冲带
姚市河面源阻控工程示范——道林村段生态滞留池
姚市河面源阻控工程示范——江水村段生态缓冲带
三大技术优势
(1)本技术中的溯源方法将源清单-排污系数法、多元统计模型、水质指纹等多种正向、反向溯源方法有机结合,克服单一源解析技术方法基础数据要求高、识别结果不确定性大等缺陷。
(2)本技术对原有排水沟渠进行生态强化,形成具有拦沙功能且强化了蓄水、抗冲能力,集水土保持和污水净化一体化的生态沟渠。总氮、总磷、氨氮去除率平均增加了58.1%、56.5%、56.8%
(3)本技术中的人工湿地与传统的人工湿地相比,具有能够快速确定堵塞区域、快速更换基质、提升湿地污染物去除效率等优点,减少了运行成本,且具有良好的地形适配性,较常规人工湿地化学需氧量、氨氮、总磷的平均去除率提升10%以上,能够实现流域污染治理与水生态修复的多元协同。