平台簡介

湖北省长江水生态研究院以“生态环境安全与可持续发展”为战略主题,认真学习贯彻习近平总书记提出的生态文明思想,致力于“保护生态环境,建设美丽中国”。围绕“水生态修复、土壤修复、海绵城市建设”三大领域,成立了生態建設科研创新平台,充分发挥环境科学、环境工程和生态学三大学科的综合优势,将环境科学与生态学研究前沿与国家生態建設的重大需求紧密结合,不断突破关系到环境可持续发展的重大科学理论和关键技术,为生态文明建设、实现人与自然的协调发展做出基础性、战略性、前瞻性科技创新贡献。


生態建設科研创新平台以“集先进科研技术、成高新科技产业”为使命,成立了“流域水环境综合调控与风险控制实验室”、“高浓度难降解有机废水处理技术实验室”、“污染场地生态毒性与风险表征实验室”、“海绵城市技术材料研究实验室”等,现有高级工程师6人,博士15人,硕士30人等优秀的科研团队。实验室的先进仪器设备,如:液相色谱质谱联用仪、气相色谱质谱联用仪、电感耦合等离子质谱仪、电感耦合等离子体发射光谱仪、制备液相色谱仪、液相色谱分析仪、气相色谱仪、石英晶体微量天平、离子色谱、总有机碳分析仪、傅里叶红外光谱、原子荧光光度计、分子荧光分光光度计、电位滴定仪、微生物发酵培养系统、PCR-DGGE、Real-time PCR、热丝CVD化学气相沉积系统、流动注射分析仪等,为工作的开展提供了基础。


2018年,我院生態建設科研创新平台在水生态修复、土壤修复、海绵城市建设等领域的研究和应用上取得重要突破。针对水污染治理中的多个科学问题,从源-迁移-汇的角度开展了深入研究以及工程应用,揭示了TP、TN等指标不能稳定达到地表Ⅳ类的根本原因,开发了高效去除新技术并实现规模化工程应用;针对当前的水生态问题,通过研究生态系统食物网结构,开展利用水生生物诊断河流、湖泊、水库健康工作,提出河流、湖泊和水库生态系统健康技术指标及生态预警对策;开展膜材料新改性方法研究,提出了膜材料均相溶液体系光接枝技术并建立了反应装置,使改性后的膜性能更稳定、耐污染,实现在水处理和液体澄清等领域的规模化生产应用;研究矿区土壤内部、界面与相邻外部环境中重金属和有机污染物的生物地球化学行为和界面过程,建立新型的矿区周边污染土壤控制与生态修复技术;针对海绵城市渗井、渗透管和渗透塘等典型入渗设施,从淤堵机理和性能改进等方面,分析了入渗设施滤层性能改进的途径,提出可更换滤层方案突破入渗设施淤堵问题,从而保障海绵城市建设的长期效果。


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案例分析

1.?湖北省某流域生態規劃與治理

該流域受上遊采礦洗礦影響,生態毀壞嚴重,局部甚至寸草不生。項目設計以生態治理與自然景觀結合、自然生態與人文生態整合、結構形式與人性功能契合爲設計原則。將截汙治汙和生態環境建設有機結合在一起,以恢複生態鏈作爲基礎設施來建設,發揮景觀在生態系統中的重要功能。治理後,一條遭遇嚴重汙染令人惋惜的河流,成爲一條春花燦漫、夏蔭濃郁、秋色絢麗、冬景蒼翠的生態廊道。

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2.晉城市某河人工濕地工程

該河人工濕地是晉城市政府規劃的最大的人工濕地工程。總規劃用地1339畝,一期用地710畝,其中70%爲河道灘塗地。工程利用濕地系統中物理、化學、生物三方面的作用,對水中汙染物進行自然降解、淨化。


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3.佛山市某公園河段治理工程

該河段全長約2100m。河道治理前水體黑臭現象嚴重,水位波動大,生態治理較爲困難。工程采用旁路治理與原位治理相結合的方式,根據水質、水環境現狀實施底泥原位削減工程、水生景觀生態工程,最終形成了具備長期穩定發揮自淨功能的河道生態系統。


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4.武漢市某湖水環境汙染綜合治理示範工程

本工程主要爲解決238000m2水體汙染問題而實施的水體生態修複示範工程。主要采取水體造流充氧技術、固定化微生物淨化技術、人工浮島技術、水生態系統構建技術等多種技術組合,從而達到改善水質、增強水域自淨能力,美化湖區環境的目的。


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5.武漢市某汙水處理廠出水水質升級改造工程

污水处理厂出水水质原为一级B标准,通过本工程的实施,水质达到一级A标准。工程充分利用现场的自然生态条件,采用低能耗的“湿地+生态塘”处理工艺,该工艺具有运行费用低、对氮磷的去除率高、易于维护等特点,具有显著的经济和环境效益。工程设计水量30000 m3/d,占地面积132.12亩,其中表面流人工湿地1.005亩,潜流人工湿地46.660亩,生态塘36.3亩,其它用地48.155亩。


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6.武漢市江夏區某村面源汙染生態控制工程

本工程針對農村面源汙染的水質特征,利用該村的地形地貌和天然的水網溝渠,集成多種生態水質淨化工藝,同時兼顧汙染控制工程的生態景觀效果,通過水位控制、水流調節和水生生物系統構建,豐富水體生物多樣性,提高水體自淨能力,形成具有面源汙染攔截,兼有景觀欣賞價值的梁子湖周邊農村面源汙染控制工程。


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7.衡陽市某公園黑臭水體整治工程

西湖公園水面面積約77000m2,常水位水深約2.00m,底泥厚度1.0m,工程實施前水休黑臭嚴重,其水質、水環境與公園需求相差較遠,水體治理迫在眉睫。工程通過實施截汙工程、清淤工程、補水工程、水生態系統構建工程後,水體黑臭現象消除,水體水質達到IV以上,水體清澈見底,並形成了水下森林景觀。

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8.上海某黑臭河道綜合整治工程

由于大量城市汙水和垃圾的注入,導致水體黑臭嚴重。通過開展外源汙染攔截工程,綜合利用固定化微生物技術,原位生態修複技術,實現了水體常年清澈見底。

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9.武漢市江夏區某村農村汙水治理示範工程

該村總戶數115戶,尚無完善的排水系統,只有部分地段建有排水明渠,道路有邊溝,雨汙水直接進入溝道,汙染環境,而且布局混亂,收集困難。針對以上問題,采取“綜合強化預處理(調節+厭氧)+微動力處理系統+水平潛流人工濕地”的處理工藝,整個系統采用太陽能提供動力,幾乎無運行費用,

而且脫氮除磷效果好,機械設備較少,降低維護管理難度,符合農村汙水處理系統管理現狀。工程完成後,出水可達到一級A標准。


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10.湖南省某縣镉汙染農田修複項目

該縣爲“镉大米”重災區,“镉大米”主要來源于受镉汙染的土地,長期遭受周圍工礦開采區、工業密集區的影響。根據汙染程度的不同,分爲達標生産區、管控專産區、作物替代種植區,實施分區治理。針對達標生産區,通過施用生石灰提高土壤pH值,降低土壤重金屬活性,采用植物修複耕地,全面實行深耕改土技術,局部有機質嚴重偏低區域,通過種植綠肥,增施有機肥等增加有機質含量,通過建設提、引水工程,實行統一灌溉管理,嚴格把控灌溉水源。針對管控專産區,實行“四專一封閉”即“專用品種、專區生産、專企收購、專倉儲存”,繼續種植水稻並進行品種替代,同時采取化學鈍化技術修複耕地,未達標稻米轉爲非食用用途,實行封閉運行,加強稻草離田移除和無害化處理,實現稻田稭稈資源化利用。針對作物替代種植區,不再種植食用水稻,開展非食用經濟作物、非口糧作物種植示範,切斷重金屬汙染食物鏈。


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11.江西省某市重金屬汙染農田修複項目

監測結果表明該農田重金屬镉和銅汙染嚴重。主要的治理思路是“調理、消減、恢複”,首先用“物理調節+化學改良”的方式,調理被汙染土壤中重金屬銅或镉的介質環境(pH/EH等)。然後采用“物理化學-植物/生物聯合”的方法,降低汙染土壤重金屬銅和镉總量或有效態含量。最後在調理汙染土壤介質環境、消減土壤重金屬銅和镉濃度基礎上,聯合生物及農藝管理技術,建立植被,逐次恢複汙染土壤生態功能。


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12.廣東省某村工業汙染土壤修複

該村因電子垃圾處置引起的土壤重金屬汙染。治理時,針對不同程度重金屬汙染,采用土壤表層淋洗-深層固定技術、深耕翻土技術、植物修複技術以及化學-生物聯合修複技術等進行修複和治理,最終恢複土壤的正常功能。


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