生態修復技術治理污染的水體

張麗杰

（廣州園林建筑規劃設計院，廣東 廣州 510055）

生態修復技術治理污染的水體

張麗杰

（廣州園林建筑規劃設計院，廣東 廣州 510055）

闡述采用生態修復技術治理污染水體的機理及其運用需應注意事項。

生態修復；食藻蟲；水生植物群；水生態良性循環

隨著我國經濟的快速發展，湖泊、河涌及水庫等水體的污染也日益嚴重，大量含氮、磷肥料的生產和使用，食品加工、畜產品加工等造成的工業廢水和大量城市生活廢水，使水中富含氮、磷等植物營養物質。有了充足的養料保證，藻類，特別是藍藻（主要是銅綠微囊藻）泛濫成災，嚴重污染水質。藍藻細胞外面被一層厚厚的多糖類物質所包圍，這些藻膠和多糖類物質幾乎不能被任何高等動物的消化酶所分解，國內外許多工程案例都嘗試采用高等動物包括魚類治理藍藻污染，均未獲得理想的結果，藍藻幾乎成了食物鏈和生物鏈的盲端。由于藍藻的爆發，會造成湖內缺氧，沉水植物不能進行光合作用，導致沉水植物滅種，各種水生物缺氧而無法存活，整個水生態系統失衡，藻類成為水體中的主導物種，最終導致水體變綠變黑。

本文介紹完全采用生態修復技術治理污染的水體

一、采用生態修復技術治理污染的水體機理：

1 采用食藻蟲處理控制藻類

食藻蟲是一種經長期改良馴化的可控制藻類污染的低等甲殼浮游物。

圖1

食藻蟲能夠大量攝取藍綠藻、腐屑、懸浮物與有害菌類，同時，其本身又是魚蝦蟹貝等水生物所喜愛的食物。這樣，處于食物鏈盲端的藍綠藻轉化成為水產品的途徑被有效地打通了，從而使水體的藻類污染得以根治。藍藻適宜生長在弱堿性的水環境中，經馴化的食藻蟲所產生的排泄物具備弱酸性，可有效降低水體的PH值，使藍藻的生長受到抑制。食藻蟲消除藻類后，水體透明度大大提高，有益于其它水生物的生長,同時，由于食藻蟲的生物特性，可將微生物等帶動在水體中的分布和生長，為沉水植物生長創造條件。食藻蟲引導的沉水植被生態修復技術對水體凈化效果的穩定性好（見圖1）。

圖2

2 建立水生植物群，恢復物種多樣性：

在水體中種植沉水植被、挺水植物、浮葉植物群落，并通過沉水植被的光合作用把大量的溶解氧帶入底泥，使淤泥中的氧化還原電位升高，促進底棲生物及微生物的繁衍，進一步促進水體生態系統恢復多樣化。

（1）挺水植物：主要靠根系吸收部分淤泥中的營養物質，光合所需碳源來自空氣中的二氧化碳，產生氧氣直接排入大氣。

（2）浮葉植物：從根系和浮葉背面吸收水體和淤泥中營養物質，但碳源也主要來自大氣，產生具備凈化力的氧氣通過浮葉大部分進入大氣；對上層水體有 一定凈化力。

（3）沉水植物：根系和整個葉面直接吸收水體和淤泥中營養物質，所需碳源直接從水體中吸收，產生的氧氣直接對自下而上對整個水體產生巨大的凈化力。 綜上所述，恢復沉水植物——“水下森林和水下草皮”，是水域生態恢復自凈能力的最優化模式。

目前使用較多的邊坡駁岸挺水植物、浮葉植物濕地凈化法——這種方法從水域立體造景上意義重大，但從城市景觀水體凈化意義上來分析，有較大偏差。不同水生植物水質凈化作用與自身代謝（二次富營養）百分比：（敞開于屋頂的試驗，包括空氣污染），（見表1）。

在水體中種植沉水植被，如輪藻群落、篦子眼子菜群落、苦草群落、海菜花群落等，使水體產生制氧功能，水體中的有機物被氧化成無機鹽而加速結晶下沉。沉水植物根系將有效吸收底泥養分，使底泥中有機物被礦化，形成表面的礦化層覆蓋下部淤泥層，減少有機物進入水體，沉水植被替代藍綠藻進行水下光合作用，釋放出大量的溶解氧，吸收掉水中過多的氮、磷等富營化物質，能形成水域生態“水下森林”和“水下草皮”自凈功能， 也能進一步抑制藍綠藻。沉水植被恢復后，底泥氧化還原電位升高，有利于水生昆蟲和水生底棲生物的大量滋生，在沉水植被共生作用下，“水下森林”和“水下草皮”形成底泥營養物質的封存和生態鏈自凈（物質能量的逐步吸收轉化）。食藻蟲引導沉水植物進行生態修復有利于水體維持高透明度。

3 建立水生動物群，進一步恢復物種多樣性：

在水體中投放優選、養殖的水生動物：如魚、蝦、本地螺、貝等水生物，促進水體的微循環，為其它水生物的生長創造更佳條件。水體及底泥中的營養被沉水植物吸收，當植物生長過快時，可以適當收割。同時水體中的魚蝦及螺、貝等水生動物能食用部分植物及食藻蟲，當魚類等過度生長時，可以適當捕撈，從而形成水體養分向水生動植物的轉移。通過收獲有機水產品把水體水中的氮、磷等富營養物質從水體中轉移上岸，徹底降低水體水中的富營養化程度。

4 完整建立健康的水生態良性循環系統

（1）從已有的研究結果看，水生植物可以顯著提高富營養水體的水質，對氮、磷污染也有明顯的凈化作用。同時水生植物能抑制浮游植物的生長，從而降低藻類的現存量。因此，恢復以水生植物為主的水域生態系統是凈化水質的合理有效措施和保障生態系統良性循環的重要措施（2）。水體徹底消除水體富營養狀態，能使修復后的水體具備了自凈功能，一般少量污水（每日排入不超過5%修復水體總量）可以通過水體生態系統所具備的凈化功能自凈。沉水植物和水生動物成為水中的主導物種，藻類不再有生存空間，水體可以保持長期清潔（見圖2）。

二、采用生態修復技術治理污染的水體的優點

圖3

表1

表2

1 全生態的水質凈化技術體系，不使用任何化學藥劑凈化水質，不使用諸如殺藻制劑、殺草劑等，無任何生物的或者化學的二次污染;水質主要富營養指標在生態系統穩定后達到國家地表水三類標準，潔凈的水體大大減少蚊蠅滋生，提升環境的舒適度。

2 不需要建設水體的凈化設備用房（即不需要水域以外的占地）。

3 符合打造節能低碳社會的建設理念―水質能持久保持地表水三類標準，終年不需換水，水體本身具有自凈功能。修復完畢后，日常使用中不需采用任何電力設備來維持，水生植物本身可以吸收二氧化碳并產生氧氣，實現“負碳”。

圖4

圖5

4 由于水生植被能夠固化水底淤泥，吸收底泥中的養分，將底泥中富營養成分徹底轉化成水生植物纖維素，所以無需清除水底淤泥，也不需排干水體。

5 景觀優美：水底布滿水草，魚蝦嬉戲其中，恢復自然優美水景，透明度可以達到2米，水質清澈，水下景觀充滿生機。

6 效果持久：水體修復后經過合理維護，目前最早完成的項目已長達6年多，仍然保持良好狀態。

7 維護簡便：運用“食藻蟲”治理水體富營養化污染，依靠生態系統食物鏈關系，形成生態系統良性循環。生態系統建立后，景觀得以構建和保持，后期只要加以適當維護，調整物種種類和數量，維持自凈的生態，效果即可長期保持。

三、采用此技術治理污染水體的適用范圍及應注意事項

1 僅適合相對封閉的水體，一般補充水量不宜超過總體水量的5%，且水質為一級排放標準的A類。如果總水體量很大，可以適當的加大補水量。

2 水體面積的適合范圍不宜小于1000平方米，因為水體總容量太小，建立起來的水生態平衡抗沖擊能力較弱，且投資成本較高。

3 對水深的要求，水深宜為為0.8～3米之間，最小水深不得小于0.5米。對于我國的南端如三亞，水深不得小于1米，因三亞的氣溫常年較高，避免水草熱死；我國的北端如長春，水深是冰凍深度加上水草要求的生存水深度。因此各地的氣候條件也決定了水深要求也也不同。

4 由于我國地緣遼闊，南北氣溫相差大，相對應的水草習性也有不同。例如在北方的水沉草就需冬眠，當水結冰后，冰下水溫一般在2～3℃左右，冰層融化后，水草又可從冬眠狀態蘇醒；而南方的水草需選用需耐水草。因此根據不同的氣候及水質條件，應選擇不同的水草種群進行搭配，同時對投放食藻蟲的時間和數量都需根據實際情況進行設計調配。

5 整個水生態系統的生命周期，理論上可達到數十年，有待項目運行驗證，現目前已運行的水域僅為6年（北京圓明園—鳳麟洲64000m2水深：0.8-2m竣工時間：2008年）。

6 比傳統污水處理方法一次性投資高，建立一套完整水生態體系，所需費用約250元/ m2，但其后期維護費用較低。

7 應注重水生態體系的維護及保養，對于連續水域，一般10000平方米需配置一名專業的水域保管員。

廣州麓湖公園（聚芳園）

施工面積：1300m2完工時間：2011年5月效果保持至今（見圖3-圖5，表2）。

結語

在全球氣候變化的背景下，“低碳經濟”、“低碳技術”日益受到世界各國的關注，所以在條件許可的情況下，應積極廣泛的采用生態修復技術治理污染水體。

[1]夏哲韜，史惠祥，李遙．食藻蟲引導的沉水植被修復景觀水體的應用研究[J]．中國給水排水,2011．

[2]劉佳，劉永立，葉慶富，王宏燕．水生植物對水體中氮、磷的吸收與抑藻效應用研究[J]．核農學報，2007，21（04：：393—396．

S718

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