[发明专利]构建基于生物强化截留清除面源污染的生态护坡的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种资源环境保护技术领域，尤其是涉及一种构建基于生物强化截留清除面源污染的生态护坡的方法。

背景技术

河岸带是介于河流与陆地之间的半陆生生态系统，直接或间接受到河流水位变动的影响、具有缓冲效应的过渡地带，通常通过地表径流和地下潜流的水文过程连接地上陆生系统和水生系统。河岸带在流域生态系统中面积比不高，然而在水、营养物质流入河流的过程中却发挥着不可取代的功能，对截留面源污染、构建河流栖息生境、促进河流与其周围环境的连通性有重要意义。近年来，国内外学者开始利用生态工程手段恢复受损河流的生态功能，以达到增强河流的自净能力和综合恢复河流生境。

建设河流护坡是河流生态修复的重要技术手段之一。传统的护坡，特别是硬质护坡材料主要采用浆砌片石或混凝土，片面强调河流的防洪、灌溉、排涝、航运等功能，忽视了河岸带生境功能的发挥及其维护。硬质材料的透水能力差，切断了河岸带对水陆生态系统的联系，阻碍了营养物质的交换，从而使生态系统的功能遭到严重破坏；同时如芦苇、菖蒲、茭白等湿生植物和一些沉水植物也很难在该区域生存，从而导致河流自净能力下降，河流水质恶化，对相应的无脊椎动物和鱼类的生境也造成影响。随着生物工程技术的发展，生态护坡在河流生态功能恢复技术方面得到了广泛的应用。生态护坡的内涵是首先在满足行洪排涝要求的基础上，保证岸坡的稳定，防止水土流失，从而实现以保障堤防安全、实现河岸带生物群落向顶级群落的演变为最终目的。生态护坡是一个开放式的平衡系统，它与周围的生态系统进行着密切的物质能量交换，且内部的生物之间存在着复杂的食物链，保持着系统的动态平衡。同时，生态护坡是整个生态系统的一个可持续发展的子系统，生态护坡生态功能的好坏直接影响其他生态子系统功能的发挥，甚至还会破坏其他生态系统。当前国内生态护坡材料主要有植物、土工材料复合种植基，生态混凝土、生态袋等，为岸坡植被的生长提供了良好的基质环境。

然而，近年来随着工农业的迅速发展，我国主要河流有机污染普遍，面源污染日益突出。面对国内日益严峻的水环境形势，污染物的治理已刻不容缓，势在必行，而河岸带的截留、清除则是当前削减面源污染的主要途径。河岸带面源污染削减效率主要取决于河岸带表层基质特征，当前生态护坡基质材料对面源污染特别是难降解有机污染物(如POPs、PCB等)的清除能力不高，未清除的污染物对河岸带微生态系统存在着潜在风险。如何提高生态护坡基质材料对难降解有机污染的清除效率是当前面源污染削减工作中的一大难题，也是水域生态学家关注的热点。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种包埋能降解沿河面源污染(尤其是难降解有机污染物)的高效菌或基因工程菌的生态护坡基质，特别是一种基于生物强化有效截留、清除面源污染的生态护坡改进/改造方法，从而大大提高面源污染的截留、清除效率，进而增强河流的自净能力，充分发挥河岸带的生态功能。同时，该发明降低了面源污染给河岸带带来的潜在风险，为河岸带生境修复提供了必要条件。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种构建基于生物强化截留清除面源污染的生态护坡的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)调查目标河流的水文条件(包括流速、流量、枯水位、常水位、最高洪水位、洪峰流量等)及该河流沿河面源污染负荷量：实验分析面源污染中污染物特征(包括污染物的组成和含量)，明确目标污染物降解高效菌的筛选或基因工程菌的构建；根据单位长度河岸带承接面源污染负荷量和高效菌(或基因工程菌)对目标污染物的去除效率计算面源污染水力停留时间，综合考虑河岸带地貌特征和护坡渗透系数等，以此为依据优化基质材料的孔隙率、密度以及护坡结构构件形态等。

(2)包埋高效去除目标污染物的高效菌或基因工程菌：微生物是生态护坡中的功能单元，基质材料中微生物群落主要由去除目标污染物的高效菌种和携带难降解有机污染物降解功能基因片段的基因工程菌组成。具体方法为：将筛选的高效菌或基因工程菌置于富集培养基中，于30～38℃下震荡培养30～50h，培养期间补充一定量的目标污染物作为选择压力，将培养液数次离心、洗脱，最后将菌体重悬于加有目标污染物的无机盐培养液中，配置成比例为1∶100(W/V)的菌悬液。