第３章　水环境对策篇

　河川由于受到来自流域中各种各样原因的影响：流入的无机物，有机物（包括有害物质）导致了污染的发生。不包括水中的有害物质，仅对水质本身进行分析的话，使用ＢＯＤ测定有机物数值，如果超过了河川的自净能力，就会消耗河川水中的溶存氧气，成为厌氧状态，从而导致恶臭的发生以及给生物造成不良的影响。
　作为河川的直接净化对策，人为地增强，补充河道原有的自净能力，再加之适当的管理和投入最小限度的能源，在一定程度上能够有效的改善污染状况。

　河川根据河道自身的形态和多种多样的水流状态，以及通过生活在其中的各种生物作用，而对流水中的固体物质，溶解性物质进行稀释，沉淀，过滤，扫流，吸附，分解，氧化等的过程中，不断的发生着变化。河川通过这些过程实现了河川自身的净化。
　像这样的过程被称为河川的自然净化过程，以下图片说明了其基本状况。

河川的自然净化过程模式图

　河川是由浅滩和深渊相互交错而形成的。上游，中游，下游的浅滩和深渊的大小虽然有所不同，但大多都在不断的重复着基本 的沉淀与循环作用。
　与浅滩相比，深渊水流流速明显缓慢，因此沉淀效果较为明显。在浅滩地区，岩石与岩石之间会存在流速较为缓慢的地方，与深渊的沉淀虽然规模小，但也在一定程度上也发挥着沉淀的功能。

　河川由地表水和地下水构成，地下水是由地表水通过流经河床的砂土净化后而形成的。地下水在河川的落差，堤坝处混入了地表水，从而对地表水起到了稀释洁净的效果。

河川内的过滤体系

ａ．利用微生物进行吸着，氧化，分解
　河流河床中的砾石和岩石等表面形成的生物膜，对河川中的有机物，无机物进行着沉淀及吸收。有机物被构成生物膜的生物群氧化，分解。

利用生物的氧化，吸收，吸着原理

　碳素纤维设置到水中后，碳素纤维所具有的大表面面积形成了生物膜，促进了有机物附着与分解。

ｂ．利用水生植物的吸着，分解
　河道中生息着各种各样的水生植物，通过植物表面附着的微生物群进行吸着，分解。利用植物根茎对水中溶解性物质的吸收作用，将污染物质的氮・磷作为营养物质吸收，最终减少了构成污染原因的物质。再者，在植物的密集区域，从物理上起到了降低流速的效果而实现的沉淀，对于净化起到了一定的效果。
　虽然植物在水中的能够起到吸收，去除氮和磷的作用，但吸收量只限于植物生存所必须的量，很难去除严重污染水域中所有的营养盐。

　浅滩的起浪和河道里的落差溶解了大气中的氧气，使水得以含有了氧。由此，确保了附着着藻类和石头表面生物的生存。

浅滩模式图

　处于平原地区城市的污染河川由于平坦且落差倾斜面小，因此不能发挥浅滩的功能，所以氧的溶解量较少，为了提高氧的溶解量而进行落差工程的设置。

　向污染的河川中注入干净的河水，从而稀释了污染，增加了水量，从而低了水质污染的浓度，实现水质改善。

　通过河川的自净功能，将氧化，吸收，吸附的物质固体化，根据流速的变化实现剥离或以沉淀的形式堆积在河床中。堆积的污泥，在涨水时，被高流速水流冲击扫流，恢复了河川的自净功能。

扫流净化机能恢复模式图

　自然净化作用按照原理进行分类的话，可以分成物理上的作用，化学上的作用，生物上的作用。

●物理上的作用　　：根据河水的水力特征产生的净化功能
　　　　　　　　　　　　　　・沉淀，过滤，曝气，扫流，稀释

●物理，化学上的作用：通过水流和水流与河床构成材的接触，所产生的净化作用
　　　　　　　　　　　　　　・吸着，凝集，（氧化还原）

●生物上的作用　　：将生存在水中的微生物作为媒介物，从而起到净化作用
　　　　　　　　　　　　　　・利用接触材表面的微生物对有机物的吸着，氧化，分解，合成
　　　　　　　　　　　　　　・植物由来的有机物，营养盐类的摄入，由接触引起的沉淀

●河川直接净化
　为了净化受污染的河水，将污染排水输送到净化设施净化后再放流到河川，或通过在河川内直接设置净化装置，通过净化设施，装置的处理，直接削减污染负荷量。因此，作为有效的净化方法，近年来不断的被采用并实施。
　一直以来净化设施大多采用砾石接触化法和绳接触材等方式。但近年，使用碳素纤维的分离方式直接净化设施作为更为高效的净化设施而不断的被采用。
　同时，对在小规模的河川中，直接设置碳素纤维水质净化装置，对河川直接进行净化等做了尝试。

　→利用碳素纤维直接净化河川的方式

●流入水直接净化
　为了净化流入干流的污染水，在支流和排水路里设置净化池，并在其中安装碳素纤维等接触材。通过接触材，保证了水流的一定停留时间，因此可有效率的对水进行水质净化后，放流会干流中。因此适合小河，沟渠，湿原野等的水流汇入主流时的净化。

　→利用碳素纤维直接净化流入水的方式

●净化水引进
　把清澈的水引进到污染的河水里，是通过稀释效果（也有提高自净作用的场合）起到改善污染河川水质的方法。另外，对于受到潮水涨落影响的河川，可根据流动状况的变化（减小逆流）也能够起到改善水质和补给水中的 ＤＯ等效果。

●淤泥处理
　水底里堆积的淤泥不仅会产生恶臭，泛滥沼气引起景观恶化，消耗ＤＯ，同时溶出的富营养盐类是造成水质的恶化原因。因此，处理淤泥是十分重要的。
　・疏浚
　疏浚是指清除河床的淤泥。历来河床疏浚是为了确保河道的流水断面深度而实施的工程，但近年来，以保护水质环境为目的而对河床实施疏浚。
　・淤泥分解
　疏浚需要大量的工程费，且有可能对生态系统造成破坏，因此还有淤泥分解去除的方法。通过在水底敷设编织形状的碳素纤维，为微生物提供适合的生活环境，是通过活性化微生物群，从而达到分解去除水底有机物的方法。

●排水管，旁道（流水保全水道）
　在成为污染干流原因的支流，排水路以外，设置旁道形排水管，以保护干流的水质。适用于疏通水路的河川；最基本的是规划在疏通水路处的下流进行排放。
　通过把污染的河川与干流分离，可以保护干流上游良好的水质。但如果不能建设新管道，排水管渠的话就不能起到效果，再者因为新管道，排水管渠的建设不但费用昂贵，而且施工时又受到很多的限制，所以只能针对较大河川进行实施。

●生物环境保护
　以保护各种生物的生长，生存环境为目的，在浅滩，深渊保护的同时多采用接近自然的施工法进对河道进行修复。在河道内的植被和碳素纤维可增大自然的净化作用，通过对自然生态的恢复从而对河川水质起到改善效果。
　这些是以保护生物环境为目的而计划·设计的，与河川直接净化要区别对待。另外，不仅仅是有净化目的，改善河川的水质和维持生物生活环境的手法的直接暴气，作为改善ＤＯ等的对策也被采用。

●碳素纤维水质净化材料
　碳素纤维在水中可形成较大的面积，并使大量微生物附着于其上。通过纤维在水中的摇摆，可对有机物进行分解，并有效的去除氮，磷等污染物质，是适用于水质净化的接触材料。使用碳素纤维水质净化材料对河川进行直接净化，是十分有效的方法。

　以往使用的砾岩，塑料，合成纤维等接触材料相比，针对近年富营养化严重的河川污染治理，效果非常的显著；而以往的产品则对营养盐的去除效果不佳。
　作为能够有效除去营养盐类（氮，磷）的植被净化法（植物体利用），在受到严重污染的水域，却因为植被只能吸收生长所需要计量的氮，磷，因此净化效率甚低，因此需要的植被面积大，因此可行性不大。