清溪河富營養(yǎng)化現(xiàn)狀及其防治方法

周 揚 王 凡 徐亞同

摘要池州市清溪河的富營養(yǎng)化現(xiàn)象日漸嚴(yán)重，列舉了富營養(yǎng)化的危害，并分析了清溪河富營養(yǎng)化產(chǎn)生的原田，在此基礎(chǔ)上提出了利用水生高等植物來恢復(fù)清溪河的生態(tài)結(jié)構(gòu)，以期達(dá)到徹底杜絕富營養(yǎng)化的目的。

關(guān)鍵詞清溪河；富營養(yǎng)化；植物修復(fù)

中圖分類號X522

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號1007－5739(2009)16－0233－02

清溪河是貫穿池州市城區(qū)的一條通江河流，20世紀(jì)60年代末。由于河流改道、圍墾、大量城市生產(chǎn)生活污水和垃圾的直接排入，城區(qū)河道有5處被堵，美麗的清溪河變成一個死水塘。2003年底，池州市政府投資3億元開始了清溪河環(huán)境進(jìn)行綜合整治工程。到2006年底已基本實現(xiàn)引水、貫通、截污和景觀4項工程，使清溪河又恢復(fù)了活力，居民的生活環(huán)境得到極大的改善。然而在整治工程完成后的這2年多中，清溪河水的富營養(yǎng)化問題日漸突顯。每到春末夏初，局部河面便會出現(xiàn)厚厚的一層綠色、云斑狀或帶狀的覆蓋物，俗稱水華。隨著溫度升高，水華出現(xiàn)的頻率越來越高，范圍也越來越大，影響了水體環(huán)境，因此富營化的防治迫在眉睫。

1富營養(yǎng)化的概念

富營養(yǎng)化現(xiàn)象是指湖泊、水庫、緩慢流動的河流以及某些近海水體中的氮、磷等植物營養(yǎng)物質(zhì)過剩，引起某些特征性藻類(主要是藍(lán)藻、綠藻)及其他浮游生物的迅速繁殖。水體生產(chǎn)能力異常提高，使水體溶解氧含量和透明度下降。造成其他水生動植物的衰亡甚至絕跡的水質(zhì)惡化污染現(xiàn)象。

2水體富營養(yǎng)化的危害

2.1破壞水體的生態(tài)環(huán)境

藻類的過度繁殖破壞了水體原有生態(tài)系統(tǒng)的平衡，導(dǎo)致水生生物多樣性降低。首先，由于水面被藻類覆蓋，影響了大氣的復(fù)氧作用。此外，水體中藻類大量繁殖，會阻塞魚鰓和貝類的進(jìn)出水孔，使之不能呼吸而死亡。死亡后的有機體被微生物分解。大量消耗水中溶解氧。使河流處于缺氧狀態(tài)，植物的營養(yǎng)素氨氮，在缺氧條件下會轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，這是合成“三致物質(zhì)”亞硝胺的前體。而且藻類本身是一種致臭微生物，如魚腥藻、微囊藻、束絲藻、角藻可產(chǎn)生腐臭味，而星桿藻、子淮囊藻、黃群藻、平板藻、團(tuán)藻可產(chǎn)生魚腥味等。增殖的藻類還會分泌大量生物毒素，不僅威脅水生生物的生存，而且對人體健康也構(gòu)成威脅，微囊藻毒素便是其中分布最廣、最復(fù)雜的一種。

2.2水體感官性狀惡化，喪失其社會服務(wù)功能

在富營養(yǎng)化的水體中，藍(lán)藻、綠藻大量繁殖，水體色度增加，水質(zhì)渾濁，透明度降低，并散發(fā)出腥臭味，大大降低其應(yīng)有的美學(xué)價值，影響人們生活、娛樂、休閑，還會給水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)和旅游業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。池州市作為全國第一個生態(tài)經(jīng)濟(jì)示范區(qū)，近年來，憑借其優(yōu)美的自然風(fēng)光已使得旅游業(yè)成為該市的支柱產(chǎn)業(yè)。清溪河作為貫穿城區(qū)的河流。若是其日益嚴(yán)重的富營養(yǎng)化現(xiàn)象不能得到有效控制。必將影響到池州市作為生態(tài)旅游強市的形象。太湖、滇池等多個旅游景點就是由于水質(zhì)富營養(yǎng)化而受到很大影響，因此應(yīng)當(dāng)引以為戒。

2.3加劇水資源危機，減短水體壽命

水體富營養(yǎng)化導(dǎo)致水質(zhì)惡化。造成可利用的水資源量更加短缺，加劇水資源危機，嚴(yán)重影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。另外，富營養(yǎng)化的水體含有大量營養(yǎng)物質(zhì)。使得藻類和水生生物大量生長和繁殖，加速了水體沼澤化和陸地化的進(jìn)程，縮短了水體的壽命。

3富營養(yǎng)化產(chǎn)生的原因

每條河流都是一個完整的生態(tài)系統(tǒng)，藻類和水生植物是其中的生產(chǎn)者，魚蝦等捕食動物是消費者，而細(xì)菌和一些原生動物則是分解者。在正常水體中，物質(zhì)在這三者之間不斷的循環(huán)，達(dá)到一種平衡穩(wěn)定的狀態(tài)。但由于人類的活動，使得大量的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入水體，當(dāng)遇到適宜的光照與溫度時，作為生產(chǎn)者的藻類便會暴發(fā)性增長，將水體中的生態(tài)平衡打破。

3.1生活污水與工業(yè)廢水

生活污水中含有大量富含氮、磷的有機物。其中的磷主要來自洗滌劑。城區(qū)生活污水已經(jīng)實現(xiàn)納管，但當(dāng)前的污水處理廠僅為2級處理工藝，氮的去除率為20％～40％，磷的去除率僅為5％～20％，尾水仍能造成水體富營養(yǎng)化。而且上游廣大農(nóng)村地區(qū)的生活污水還會直接排入河道。

多種行業(yè)的廢水中氮和磷的含量都相當(dāng)高。近年來。工業(yè)排放的廢水逐年遞增。據(jù)報道，由于技術(shù)與資金的原因，大部分工業(yè)廢水只經(jīng)簡單處理。有些工廠的污水處理設(shè)備形同虛設(shè)，污水未經(jīng)任何處理就直接排入清溪河中，其中所含的氮、磷等物質(zhì)不斷地在水體中累積。

3.2農(nóng)業(yè)面源污染

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用化肥、農(nóng)藥，人類在享受其帶來農(nóng)業(yè)豐收的同時，也在很大程度上污染了環(huán)境。施用的農(nóng)藥、化肥其中僅一小部分能被植物吸收利用，其余都?xì)埩粼谕寥乐校⒉粩嗟乇涣苋艿街車h(huán)境，特別是水體中，其中所含的氮、磷就導(dǎo)致了水體富營養(yǎng)化。

3.3水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)

近年來，池州市的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)蒸蒸日上，規(guī)模不斷擴(kuò)大，但人們?yōu)榱俗非蠼?jīng)濟(jì)效益的最大化，往往忽視了水體的可持續(xù)利用，而大量投入人工飼料，這些飼料中含有大量的氮磷等營養(yǎng)物，加養(yǎng)殖動物的糞便，更是加重了富營養(yǎng)化污染。

3.4底泥中氮、磷的溶出

營養(yǎng)元素在水體及其底部沉積物間存在溶解一沉積的動態(tài)平衡。外源性營養(yǎng)物進(jìn)入水體后，通過物理、化學(xué)和生物學(xué)作用，沉積到底泥中。而當(dāng)水體營養(yǎng)物含量降到一定限度時，底泥中的營養(yǎng)物將釋放到水體中。人們往往能控制外源營養(yǎng)物質(zhì)的輸入，但卻無法阻止底泥中營養(yǎng)鹽的溶出，從而造成富營養(yǎng)化的發(fā)生。

4富營養(yǎng)化的防治對策

4.1增強預(yù)防意識

水體富營養(yǎng)化的主因是外源性氮、磷和有機物大量輸入。其恢復(fù)耗時長、技術(shù)難度大、代價昂貴，加上污染對旅游、養(yǎng)殖等產(chǎn)業(yè)和人民健康造成的損失，遠(yuǎn)高于污染行為產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)凈收益和社會效益。因此，必須通過行政、教育等手段轉(zhuǎn)變觀念，強化水體富營養(yǎng)化的預(yù)防意識，科學(xué)制定、嚴(yán)格執(zhí)行預(yù)防措施，大力推廣清潔生產(chǎn)、發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，盡量從源頭上削減污染物的輸入。以提高治理效率。

4.2河流生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)

自然界水體的自凈功能主要依靠水體中的生態(tài)系統(tǒng)來完成，在一定程度范圍內(nèi)，可以自動調(diào)節(jié)水體中的養(yǎng)分平衡。但是一旦超過系統(tǒng)的承載能力，水體生態(tài)系統(tǒng)的某些環(huán)節(jié)就會遭到破壞而喪失其功能，影響到水體自凈過程，而水體自凈能力的減弱又加速了生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。在惡性循環(huán)之中，水體逐漸喪失了自凈能力。恢復(fù)水體本身的生態(tài)結(jié)構(gòu)可以恢復(fù)水體的自凈能力，通過水體的自凈功能達(dá)到水體的自我凈化，并達(dá)到水體和水體內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)良性協(xié)調(diào)發(fā)展。

人們經(jīng)常使用底泥疏浚、深水曝氣、引水稀釋、過濾、吸附除藻等物理方法以及化學(xué)藥劑殺藻和凝聚沉降等化學(xué)方法來除藻。其中清淤挖泥操作起來成本高、技術(shù)難度大；深水曝氣、引水稀釋和過濾吸附都需要很高的成本。化學(xué)方法雖然見效快但維持時間短，而且這些方法都不能徹底解決

富營養(yǎng)化的問題，治標(biāo)不治本。

水生高等植物在水生生態(tài)系統(tǒng)中起著不容忽視的作用。它不僅能夠快速吸收水體和沉積物中的營養(yǎng)鹽。分泌他感物質(zhì)抑制浮游植物生長，而且對維持生態(tài)系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性都很重要。利用水生高等植物進(jìn)行清溪河的生態(tài)修復(fù)不僅操作簡便，成本低廉，而且能很好的修復(fù)水生生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，徹底杜絕富營養(yǎng)化的發(fā)生。人工浮島和種植沉水植物便是利用高等植物來修復(fù)水體的2種常用方法。

4.2.1人工浮島技術(shù)。人工浮島是運用無土栽培技術(shù)，以高分子材料為載體和基質(zhì)，采用現(xiàn)代農(nóng)藝和生態(tài)工程措施綜合集成的水面無土種植植物技術(shù)。人工浮島能支持許多植物的生長。從而可為魚類、鳥類和兩棲類等生物提供生境和避難所，在一定程度上恢復(fù)了河流生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性。植物在生長過程中對水體中氮、磷等的吸收利用及植物根系和浮床基質(zhì)等對水體中懸浮物、有害物質(zhì)的吸附、富集，同時，植物根系為微生物的大量繁殖創(chuàng)造了條件。通過微生物對有機污染物、營養(yǎng)物的進(jìn)一步分解，使水質(zhì)得到改善。最終通過收獲植物體的形式，將氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)以及吸附積累在植物體內(nèi)和根系表面的污染物搬離水體。使水體中的污染物大幅度減少，水質(zhì)得到改善。浮島上不同類型植物的生長能為城市增添美麗的景觀，而且該技術(shù)適用于不同深度的水體，水位的變化不會對人工浮島產(chǎn)生影響。浮床載體通常是利用毛竹或是PVC管等材料制作而成。成本低廉。

4.2.2種植沉水植被控制富營養(yǎng)化。沉水植物指根扎于底質(zhì)中，莖葉飄浮生長在水氣界面以下的高等水生植物(大型水生植物)類群，其可在淺水水體中大量繁育形成水下植被，即沉水植被。沉水植被在水體中可以發(fā)揮強大的環(huán)境生態(tài)功能。沉水植物既可以通過根吸收底質(zhì)中的氮、磷營養(yǎng)。也可通過莖葉利用水中的營養(yǎng)物質(zhì)，并且它們生活史較長，多為1～2年生，死亡后這些營養(yǎng)才會被逐漸釋放出來。因此，當(dāng)水體中沉水植被發(fā)育良好時，就會有大量的營養(yǎng)物質(zhì)被長時間地固定在其體內(nèi)，這樣就減緩了營養(yǎng)物質(zhì)在水中的循環(huán)速度。作為水體的初級生產(chǎn)者，沉水植物和藻類之間在營養(yǎng)物質(zhì)、光照等方面存在競爭排斥。因此，若水體具有發(fā)育良好的沉水植被就可強烈地抑制藻類的生長。一些沉水植物種類，還可分泌針對藻類的生化他感物質(zhì)殺死藻類或抑制其生長。而且沉水植被為大型浮游動物提供龐大的棲息表面積，從而撫育出高密度的浮游動物群落，大量捕食浮游藻類，也間接地控制藻類的群體數(shù)量。沉水植被的良好發(fā)育可以為其他水生生物提供多樣化的生境，提高水生生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性，如周圍生物的生活基質(zhì)，魚類水生動物的棲息、避難和產(chǎn)卵場所等。

在清溪河中將人工浮島與沉水植物的種植結(jié)合起來。能夠很好地修復(fù)河流的生態(tài)系統(tǒng)，恢復(fù)其自凈功能。而人工浮島上種植的植物和沉水植物種類的選擇則需遵循本土性原則并盡量選擇繁殖、競爭能力較強，栽培管理容易，收獲方便，具有很好的景觀價值的種類。如浮島上可以栽種黃菖蒲、寬葉香蒲、美人蕉等根系發(fā)達(dá)的挺水植物，而沉水植物則可以選擇菹草、苦草和狐尾藻等常見種。

5小結(jié)

清溪河的富營養(yǎng)化現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，應(yīng)當(dāng)引起人們高度重視，在減少外源性污染物輸入的同時，利用人工浮島和種植沉水植物來幫助河流恢復(fù)其本自身的生態(tài)結(jié)構(gòu)，消除富營養(yǎng)化現(xiàn)象，讓清溪河恢復(fù)“清溪清我心，水色異諸水”的美景，為池州這座美麗的生態(tài)城添彩。