水質提升的核心是恢復其自凈能力，隨著各大城市的基礎設施的大力投入，廠網河一體化的逐步覆蓋，污水、雨水直排口等點源都將被有效控制，面源也可通過海綿城市的建設得到削減。

水質原位提升目前市面流行的技術存在的問題：

1、曝氣+微生物

曝氣效率低，風機等動設備能耗高，維護頻繁。沉水風機損壞后，維修極為麻煩，需要吊機從水底吊起來，安裝的時候也需要將水放干，在水底做基礎。采用穿孔管、曝氣盤、疏水性微濾膜等進行微孔曝氣，存在曝氣孔污堵等問題（淤泥沉積、生物膜附著）。采用溶氣式曝氣的問題，能耗高，噪音大。

微生物存在的問題是，菌液濃度不夠，必須大于1011CFU/mL才有效，而且對于開放式水體，尤其是流速較快的水體，微生物對污染物的削減效果無法評估。多數工程菌株，污染降解功能不能保持，需連續投加。

2、沉水植物+生物操縱

沉水植物只能在水深<3m的水體適用，且后期需不停打撈斷枝殘葉，維護工程量，且秋冬季水棉易大量繁殖，影響沉水植物生長，打撈工作量。種植沉水植物之前，必須將雜魚清理干凈，比如草食性魚類、雜食性魚類，工作量較大。對于底泥污染較嚴重的水體，種植之前必須對底泥進行無害化處理并進行基底改良。沉水植物大量生長的潛在危害：湖泊沼澤化。烏梁素海為例，由于有機物氮磷超標，導致水草瘋長，使得烏梁素海沼澤化進程加快，水域面積逐年縮小。另如華北的某些河渠，水草瘋長，底泥層逐漸增厚，影響行洪。

生物操縱存在的問題是，要控制魚類過量繁殖，定期打撈工作量較大，且遇暴雨或行洪，損失量較大，需要構建完整的食物鏈，包括涉禽、魚類、底棲動物、植物、微生物，才能維持自穩定，周期較長。

針對水質原位提升目前市面流行的技術存在的問題提出策略：

1、提升水動力

流水不腐，附近有水源（如大江大河、水庫等）可調水；對于水資源缺乏的，在流速較緩的區域，進行造流（如耕水機、推流曝氣、射流曝氣、噴泉）；

2、水生植物

沉水植物不能包治百病，但是有條件的地方，如臨岸淺水區，可適當種植沉水植物，但面積不易過大，可將其作為先鋒物種，讓其自行演替

3、跌水和亂石

筑壩擋水雖可解決旱季斷流的問題，但壩前水質易惡化，山區河流可利用高差將水位降下來，流速提上去，部分區域修建跌水、布設亂石、形成湍流、增加溶解氧，同時亂石縫隙中為水生植物和水生動物提供棲息場所，恢復水生態系統。

4、底泥治理

隨著黑臭水體整治、流域治理的逐年推進，今后河流、湖庫的主要問題為底泥的內源污染。由于水土流失、地表徑流沖刷，每年都會代入大量的泥沙懸浮物進入水體沉積，形成新的底泥，因此，底泥將會是今后河道治理或運維的一大難題。因為異位清淤的方式，對河道底棲生態系統破壞較大，且無渠道消納清出來的淤泥有機質，因此，市場急需可原位削減底泥的技術。該技術必須具備：（1）快速降解底泥中的有機質，將其轉化為氣體和水；（2）對環境無毒無殘留。電化學氧化，環保氧化藥劑可復合這兩大要求。

底泥原位治理技術方向：

1、物理修復

1.1底泥疏挖

底泥疏挖是通過挖除表層含有高濃度氮磷營養鹽、重金屬和難降解有機物的污染底泥，從而去除底泥污染的修復手段。當底泥中污染物的濃度高出本底值 3~5 倍時被認為其對人類及水生生態系統存在潛在危害，可考慮進行疏挖。

底泥疏挖是目前*常用的內源污染控制技術，與水利疏挖相比，*大特點是底泥疏挖屬生態環保工程，要綜合考慮環境、社會和經濟效益。底泥疏挖有如下特點：（1）盡可能保留原有生態特征，為疏挖區的生態重建創造條件，充分保護生物多樣性；（2）去除湖泊底泥中所含的污染物，減少底泥中高濃度污染物向水體的釋放；（3）疏挖泥層厚度一般小于 1 m，按清除內源性污染、控制大型水生植物的生長以及有利于生態恢復的要求確定疏挖深度，并將疏挖精度控制在 5~10cm；（4）采用專業環保疏挖設備進行施工，嚴格監控施工進程，避免因疏浚擾動造成污染物擴散及顆粒物再懸浮，防止二次污染出現；（5）根據底泥和水污染性質和程度不同對底泥進行特殊處理，避免疏挖污染物對其他環境造成污染。   

在底泥疏浚工程得到詳盡技術論證，并按底泥疏挖的要求施工，底泥疏挖可帶來很高效益：（1）清除內污染源，改善水體質量，降低水華發生風險；（2）促進水生及河岸帶生態系統恢復；（3）增加水深和蓄水量，提高水環境承載能力，增強污染物的擴散與水體自凈能力；（4）給疏挖區的景觀恢復和生態旅游開發提供環境支持。

若疏挖過程中采取的疏挖方案或技術措施不當，將會給疏挖區帶來不利影響：（1）底泥間隙水中的污染物隨疏挖釋放進入水體，導致水體污染加劇；（2）影響水體中原有生態系統，破壞底棲生物的生存環境，降低微生物多樣性，改變微生物種群結構；（3）疏挖底泥若未得到妥善處理，底泥中的污染物有可能二次進入環境。

底泥疏挖是一項具有雙面作用的內源污染控制技術，在實施前確定正確的疏挖范圍、深度和方式，并做好可行性分析和風險評估。疏挖后對生態環境進行詳細評估，必要時應針對可能出現的不良后果制定處理預案。疏挖底泥也必須做到合理處置，避免二次污染。總體而言，底泥疏挖是一種將內源污染物移除的有效方法，可從根本上解決底泥對水體的污染作用。

1.2底泥覆蓋

底泥覆蓋主要是通過在污染底泥上構建一層或多層覆蓋物，實現水體和污染底泥的物理隔離，并利用覆蓋材料和污染物之間的吸附和降解等作用以減少底泥中的氮磷營養鹽、重金屬和難降解有機物等污染物向水體遷移。常用的覆蓋材料包括天然材料（如清潔的沉積物、土壤、沙子、砂礫）、改性粘土（如有機改性膨潤土、有機改性沸石、有機改性高嶺土）和活性覆蓋材料（如零價鐵、磷灰石、方解石）等。

一般工程上通過機械設備表層傾倒、移動駁船表層撒布、水力噴射表層覆蓋和駁船管道水下覆蓋等方式將覆蓋物放置到底泥上形成覆蓋層。

覆蓋具有對有機污染物和無機污染物處理均適合、環境潛在危害小等優點，但覆蓋工程量大、需大量清潔泥沙、增加底泥厚度、減小庫容等問題，因此該技術不適用于淺水水域如河道、湖泊和港口等，較適用于深海底泥修復。另外，覆蓋技術并未將污染源從水體中移除，在覆蓋層遭到破壞時仍存在污染物釋放到水體的風險。即使覆蓋材料能夠吸附污染物，在條件合適時也有發生脫吸附的可能。因此，單獨使用覆蓋技術是存在一定風險的。但覆蓋技術可與底泥疏挖聯合使用，即在疏挖后對河床進行覆蓋，以求進一步降低污染物向水體釋放的可能。但如果污染源不及時去除，會在覆蓋層重新形成內源污染，從這方面看覆蓋技術不是控制內源污染的長久之計。

2、化學修復

化學修復的原理是化學試劑與污染物發生氧化、還原、沉淀、水解、絡合、聚合等反應，使污染物從底泥中分離、轉化成低毒或無毒形態。目前常用的化學藥劑有鋁鹽、鐵鹽、生石灰、Ca(NO3)2、CaO2、H2O2和KMnO4等。將鋁鹽、鐵鹽、生石灰投入水體會在沉積物表面形成活性層，其可與沉積物中的磷形成沉淀，阻止磷向水體擴散。

Ca(NO3)2則對提高磷、硫化物、油和 PAHs 的去除有很大幫助。其作用機理主要有三方面：（1）硝酸根可將 Fe2+氧化為 Fe3+，使鐵結合態磷更加穩定，同時鈣離子也能與磷酸鹽結合成穩定的鈣結合態磷，有效抑制底泥中磷的釋放；（2）促進脫氮細菌的反硝化作用，降解有機物；（3）硝酸根的氧化作用能夠有效改善水體黑臭現象。

CaO2作為氧氣緩釋劑在去除底泥有機碳和有機氮、控制河道底泥臭味及氮磷釋放等方面都具有明顯效果。此外，研究還發現 CaO2會使底泥中的細小顆粒凝聚形成大顆粒，使污染物不易被其吸附而以游離形式存在，便于去除。

強氧化劑KHSO5、H2O2和KMnO4能提高底泥的氧化還原電位，控制酸揮發性硫化物的含量，有效改善底泥黑臭。

零價鐵作為還原劑可將某些大分子有機物還原成生物可利用的小分子有機物，也可對難降解有機物進行脫氯和脫硝作用以提高其生物可利用性，還可還原某些重金屬離子以降低其毒性。同時，零價鐵腐蝕時釋放的 Fe2+和Fe3+可與硫化物形成沉淀抑制硫化氫的產生。

曝氣充氧技術也可應用在內源污染控制上。曝氣充氧能明顯控制底泥中氮磷的釋放。此外，氧氣可以改善底泥的厭氧環境，提高好氧微生物數量和活性，加速氮磷和有機物的去除。

化學修復雖然能耗較低、投資較少，但也存在問題。首先，化學藥劑存在增加水體毒性的可能。如在低或中等堿度（<30~50 mg·L-1以 CaCO3計）的湖泊中投加少量鋁鹽，水體pH 值會明顯下降，使鋁鹽以毒性較強的 Al(OH)2+和 Al3+形式存在。其次，化學藥劑可能會引起污染物的異常釋放和穩態改變。如投加 Ca(NO3)2會引起氨氮、重金屬等的異常釋放；氧化劑在提高底泥氧化還原電位的同時可使底泥中的重金屬由穩定結合態向不穩定結合態轉化。除曝氣充氧技術外，總體而言，化學修復可能更適用于應急處理。在可選用其他技術對內源污染進行控制時，盡量不使用化學修復，以免給水體造成二次污染，增加水體治理成本。

3 生物修復

生物修復技術是利用植物、動物和微生物中的一類或幾類對水體中的污染物進行吸附、降解、轉化，以實現水環境凈化和生態修復目的的技術。植物、微生物和水生動物在水體生物修復中扮演著不同的角色，各自為水體的凈化起著不可或缺的作用。

3.1植物修復

植物修復是以植物能耐受和積累的一種或幾種化學元素為前提，利用植物吸收、降解、固定等作用，有效去除水中有機和無機污染物，達到凈化底泥目的的修復技術。在污染河道中種植對重金屬具有較強耐受和富集能力的植物，可通過根部吸收將重金屬儲藏在植物中，通過收割植物可將重金屬污染物從底泥中去除。除直接在河道內種植植物外，目前常用的生態浮床其實質也是植物修復，其原理不再贅述。

與傳統物化技術相比，植物修復建造和運行成本相對較低，運行維護技術也相對簡單。停水植物根部還能為一些水生動物和微生物提供相應生境，對恢復生態系統和提高水體自凈能力有很大幫助。收割的植物得到合理處理后，一般也不會引起水體二次污染。此外，水生植物還可以改善周邊的生  態景觀。但植物修復也存在一些局限：（1）植物生長周期較長，一般見效時間較長；（2）植物生長和生理活動易受季節變化影響，其修復效果隨季節變化可能出現波動；（3）植物對污染物耐受性有限，在出現高濃度突發性污染情況時，水生植物可能由于根部滲透壓過大，造成根部嚴重失水而導致植物死亡，失去水體修復能力，而死亡的植物若未能及時清除可能造成水體二次污染；（4）在營養物質相對豐富的水體進行植物修復時，繁殖能力較強的水生植物會過度繁殖形成優勢種群，抑制其他物種繁殖，破壞原有生態系統；（5）引進外地物種作為修復植物時存在生物入侵風險。另外，沉水植物在衰亡過程中會釋放氮磷營養鹽和重金屬。深入研究沉水植物衰亡與污染物釋放規律也將是未來研究的重點，也可為植物收割提供科學依據。 

3.2微生物修復

微生物修復即利用微生物代謝、吸附等作用將底泥中的污染物進行削減或減毒的修復技術。微生物作為生態系統中的分解者，對污染物的去除和養分的循環具有很重要作用。研究發現底泥中存在非常豐富的微生物資源，具有很高的生物多樣性，在一些特定環境中還存在特異的微生物種群，這為微生物去除內源污染提供了巨大的種質資源庫。目前，通過科學篩選已經得到多種可以用來污染物移除的特效菌種。

通過投加微生物菌劑可有效去除底泥中的有機物。另外，由于水體環境變化和水流影響，微生物活性和有效濃度往往不能達到預期效果，而固定化微生物技術能夠提高細胞濃度及抗環境因素變化的能力。

除向底泥直接投加微生物外，還可通過投加生物促生劑以刺激土著微生物的生長繁殖，加快微生物對污染物的降解速率。在受污染底泥中投加生物促生劑可使底泥異養菌的數量提高 1 個數量級。此外，向底泥表面投加生物促生劑可大幅提高底泥生物降解能力。與物化修復技術相比，微生物修復技術雖發展時間較短，但其環境友好、操作維護簡便、處理費用低。

3.3動物修復

動物修復是通過動物的攝食行為或富集能力去除氮磷、重金屬和有機物污染物，以達到底泥凈化目的的一種生物學修復手段。

沙蠶能有效降低底質中氮磷和硫化物的積累速率，毛蚶攝食懸浮物和沉積物在一定程度上緩解了有機物的積累。另外，螺類可以從底泥中富集重金屬，并且對溶解態、離子交換態、碳酸鹽結合態和結晶態重金屬都有富集作用。同時，動物在沉積物中的攪動還能促進污染物的釋放，有利于底泥中污染物的去除。然而僅放養動物雖可以對池底泥進行修復，但很難徹底凈化水質。因此，動物修復應與其他修復技術配合使用，從而達到更好的底泥修復和水質凈化效果。另外，動物投放量要保持在合理范圍。密度過小，無法起到凈化作用；密度過大，動物自身的呼吸作用與排泄反而會導致水體污染。在重污染環境，由于動物對氧氣需求和其他生存要求較高，其適用性受到限制。動物修復宜用于溶解氧充足，適于生存的輕度污染水域或后期保持階段。