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河流岸坡是河流生态系统的重要组成部分,对保持河流生态平衡起到重要作用。传统的河道护砌方式忽略了岸坡的生态作用,破坏了河道生态功能,水体自净能力下降,河流生态修复能力脆弱甚至崩溃。生态混凝土护砌技术是适宜河流岸坡生态修复与重建的一种新型的绿色环保技术,为河流岸坡的生态修复提供了有利条件。本文分别应用生态混凝土预制球型砌块、圆孔型砌块、4球联体砌块在上海市黄浦江原水厂构建3条中试规模的模拟河道,研究生态混凝士护砌河道的水质改善效果及坡面微生物效应,并与“三面光”护砌模拟河道进行对比,取得了以下主要结果：
(1)生态护砌构型影响生态河道的水质改善效果,护砌结构孔隙率和植被覆盖率的提高有利于生态护砌河道的水质净化。生态混凝土预制单球护砌河道的水质净化效果最好,4球联体砌块护砌河道次之,圆孔型砌块护砌河道最低。在提高水体自净能力方面,生态混凝土预制单球为较优护砌构型,实际应用时应根据岸坡状况及护砌要求选用合适的护砌构型。
(2)在上海市春季自然条件下,水力停留时间2d时,生态混凝土预制单球砌块护砌的河道对黄浦江原水中的CODMn、UV254、NH4+-N、NO2--N、NO3--N、TN、TP的去除率分别为11.9％、11.3％、88.6％、75.2％、37.1％、47.5％、72.1％。生态护砌方式可在短期内有效去除水中污染物,故可作为河流、湖泊等地表水体水质净化与修复的重要措施。
(3)生态混凝十护砌河道可有效降低水体浊度,去除人分子有机物,对水中TOC和DOC的去除效果、生物稳定性均要明显好于“三面光”护砌河道。
(4)季节条件对河道污染物的去除影响较大,春、夏试验期的气温高,植物长势好,河道的生态系统成熟稳定,去除效果要好于秋、冬试验期。生态混凝土护砌河道的去除效果受季节条件的影响远小于“三面光”护砌河道,水质净化效果可靠。
(5)生态混凝士护砌河道0.5m水深以上坡面区域以及-4～0cm的表层土壤基质ORP较高,主要进行污染物的好氧生物降解,0.5m水深以下区域以及深层土壤基质则对硝酸盐的厌氧还原作用有利。生态护砌坡面栽种的植被能够适应坡面土壤基质的微碱性环境,生态效应良好。
(6)生态混凝土护砌河道0.5m水深以上坡面区域是细菌的主要分布区,尤其是0.2m水深附近区域富集了大量的氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌,该区域是氮系污染物生物降解的主要发生区。0～0.2m水深之间的坡面区域,微生物量最高,微生物活性最好,表明该区域富集了大量的活性微生物,是污染物生物降解的主要发生区。0.2～0.5m水深之间的坡面区域,土壤基质脲酶活性最高,是有机氮去除的主要发生区。
(7)运用PF模型对生态护砌河道污染物综合衰减系数进行求解。冬季试验期,河道中CODMn、NH4+-N、TN、TP的综合衰减系数分别为0.0476、0.4108、0.0557、0.1666,春季试验期分别为0.0502、0.4719、0.3251、0.4207。