沉水植物對受污染水體生態修復效果淺析

石朝斌

（上海太和水環境科技發展有限公司）

沉水植物對受污染水體生態修復效果淺析

石朝斌

（上海太和水環境科技發展有限公司）

生態修復技術在水體環境治理中日益受到廣泛關注。本文先對利用沉水植物修復凈化富營養化水體的機理及效果進行理論探究，再以后橫港河道采用食藻蟲控藻引導“水下森林”構建生態系統技術進行修復為案例，對河道0+100m、0+500m及0+900m三個斷面的溶解氧（DO）、氨氮（NH3-N）、高錳酸鹽指數（CODMn）、總磷（TP）、透明度等富營養化指標的變化情況進行同步跟蹤監測與深入剖析。在生態系統構建完成后，后橫港河透明度幅提高至1.50m，各斷面氨氮、總磷及高錳酸鹽指數迅速下降，降幅分別為97.07%、93.11%和76.57%，達到并長期穩定保持Ⅲ類水標準。工程案例證明該生態修復工程技術治理富營養化景觀水體具有顯著水質凈化及景觀效果，具有廣闊推廣前景。

生態修復；富營養化；食藻蟲；水質凈化；景觀效果

1 沉水植物生態修復探析

1.1 修復機理解析

利用沉水植物修復凈化富營養化水體生態系統，主要由太陽能來驅動，是一種環保、低碳處理技術。

沉水植被形象的比喻為水下森林，部分根扎于水底，部分根懸浮于水中，能夠凈化水質、保持水體美觀及改善景觀生態環境。它的莖葉能夠吸附、固著和沉降水體的懸浮物，根部牢牢地固著底泥，能有效地減少底泥的再懸浮。沉水植物為降解微生物提供了良好的柄息場所，植物葉光合作用產生O2可輸送至根區，為細菌提供了多氧性的生境，有利于微生物的好氧呼吸。沉水植物還濃縮富集重金屬元素，還可作為水體受污染程度的指示物。

1.2 修復效果研究

中國常見沉水植物有：苦草、菹草、金魚藻、馬來眼子菜、黑藻、伊樂藻、狐尾藻等。

通過6種沉水植物金魚藻、苦草、大苦草、黑藻、矮慈姑、皇冠草在模擬污水中的培養實驗，研究它們對模擬污水中N、P的凈化效果。苦草的氮凈化效果最好，黑藻和苦草對磷的凈化率高，分別為96.69%和92.98%。隨著處理時間的增加，氨氮比例降低、硝態氮比例增高。苦草對氮磷均有較好的凈化效果。伊樂藻、菹草對底泥上覆水中總磷（TP）、總溶解磷（TDP）都有去除效果，有關研究表明伊樂藻的去除效果好于菹草。黃沛生等的實驗中在“三氯化鐵+苦草”的實驗處理中，處理后水體的總氮含量（TN）保持在1.6mg/L左右，總磷含量（TP）穩定在0.1mg/L。

研究沉水植物對水質和生物群落影響表明，沉水植物穩定生態系統是凈化水質重要因素。在水生態系統中，適量配置沉水植物，能有效穩定水生態系統，使用PamolareⅡ軟件，對白洋淀的研究表明，沉水植物密度為140～180g/m2時，可以較好地穩定生態系統的穩定性。

2 工程運用案例分析

沉水植物對水體的凈化能力隨著研究的深入，也越來越被人們發現并應用到實際水體修復工程。后橫港河位于浙江杭州拱墅區，于2012年采用了上海太和水環境科技發展有限公司的食藻蟲控藻引導“水下森林”構建生態系統技術，發揮沉水植物對營養物質的吸收凈化作用，使水體水質及景觀得以顯著改善。

2.1 項目概況

后橫港河道全長約1306m，河道寬度16～20m不等，水深0.8～1.8m，水域面積約為21500m2。治理前水體透明度僅20～40cm，溶解氧低，主要水質指標氨氮、總磷嚴重超標，水質總體呈現為嚴重富營養化狀態，如表1所示。

表1 后橫港河道修復前水質狀況

2.2 工程實施

在河道截污的基礎上，采用食藻蟲控藻引導水體生態修復綜合技術對河道水體的水質進行生態修復，建立后續平衡的水生態系統。后橫港河道修復工程中，先分次投放接種食藻蟲及有益微生物菌種，對底質進行改良，提高水體透明度；透明度明顯提升后，配置種植四季常綠水下草皮（以改良苦草為主）、冬季水下森林（以聚藻、小黑藻為主）和夏季水下森林（以刺苦草、輪葉黑藻為主），確保河道四季常綠；水生態系統穩定后，再適量投放魚、螺、貝等水生動物，促使生態系統種群多樣化。

2.3 水質凈化監測及效果分析

后橫港生態修復工程共設立三個水質監測斷面。以工程河道西端土壩為起點，選定的三個監測斷面分別為0+100m、0+500m、0+900m處。主要水質監測指標：溶解氧（DO）、氨氮（NH3-N）、高錳酸鹽指數（CODMn）、總磷（TP）、透明度等指標。

圖1 溶解氧變化示意圖

圖2 氨氮變化示意圖

圖3 總磷變化示意圖

圖4 高錳酸鹽指數變化示意圖

從圖1～4知：A.較于修復前的水體，修復后水體溶解氧濃度總體上呈顯著增加趨勢，整體恢復到5mg/L以上并長期保持，透明度大幅提升至1.20m及以上；B.在水生態系統構建完成后，各斷面氨氮、總磷及高錳酸鹽指數迅速下降，平均降幅分別為97.07%、93.11%和76.57%，達到并長期穩定保持Ⅲ類水標準以上，其中總磷指標控制效果尤為良好，一直保持在Ⅱ類水質水平。

與修復前水質相比，數據顯示修復后一個月，后橫港河道水體水質有明顯提高，各監測斷面水質從劣Ⅴ類提升為Ⅴ類水，已徹底消除黑臭；修復工程完成三個月后，三個斷面水體水質主要富營養指標（氨氮、溶解氧、總磷、高錳酸鹽指數）基本達到Ⅲ～Ⅳ類水質標準，透明度達1.50m，水體基本清澈見底，水質凈化效果顯著；而修復五個月后監測數據表明，溶解氧顯著增加，氨氮、總磷及高錳酸鉀指數迅速下降，根據《地表水環境質量標準》（GB-3838-2002），此時期水體水質已達到Ⅲ類標準。

沉水植物經過五個月的良好生長，已使受污水體從“藻型濁水態”成功改善為“草型清水態”，清澈見底。工程完工已經三年，由于可見，運用沉水植物進行水體生態修復不僅可使各富營養化水質指標得以有效控制，更兼顧了景觀效果，修復出一片長年水草萋萋、水清氣凈的親水環境。

3 前景與展望

目前，我國的水生態修復技術正處在起步和技術探索階段，整治工作基本處于改善水質、建造人工景觀、河道及河岸整治等方面，較為成熟的理念還未形成，缺乏與水生態環境修復相關技術、標準和規范。我國在借鑒國外水生態修復先進技術和成功經驗的同時，結合我國水資源分布的特點，根據不同區域，不同水質環境，采取適宜的水生態環境修復措施，逐步探索適合我國水生態環境修復之路，逐步改善本區域內水生態環境，使受損的水體得以修復。

利用水生植物治理富營養化水體與其它方法相比，具有環保、經濟、高效等優點。后橫港河道生態的成功修復并長期保持在工程實踐中有效檢驗了沉水植物修復受污水體的理論，為日后大范圍推廣提供有力論證。因此，沉水植被的恢復在改善富營養化水體水環境質量方面具有廣闊的科學研究和實踐應用前景。

[1]曹萃禾.水生維管束植物在太湖生態系統中的作用[J].生態學雜志，1987，6（1）：37～39.

[2]姚瑤，黃立章，陳少毅，等.不同沉水植物對水體氮磷的凈化效果[J].浙江農業科學，2011（4）：789～792.

[3]徐會玲，唐智勇，朱端衛，等.菹草、伊樂藻對沉積物磷形態及上覆水水質的影響[J].湖泊科學，2010，22（3）：437～444.

[4]黃沛生，譚鎮，俞林偉，等.三氯化鐵和苦草復合應用改善富營養化水體水質的實驗[J].水資源保護，2007，23（4）：23～25.

X52

A

1004-7344（2016）20-0329-02

2016-7-1