濟南護城河富營養化治理研究

濟南天下第一泉風景區管理中心 山東 濟南 250000

正文：

濟南護城河位于城市中心地帶，與趵突泉、黑虎泉、五龍潭三大泉群連為一體，是濟南市重要的標志性景觀。每年春夏季節，護城河中會出現大量灰黑色、棕褐色絮狀、團塊樣漂浮物，在護城河部分區域這些漂浮物可覆蓋80%的水面，極大地破壞了泉水景觀帶的水質質量與觀賞功能。另一方面，這些漂浮物極為頑固，清理去除難度較大，給護城河管理工作帶來極大困擾。近幾年，景區管理部門從物理法、生物法及采取的一些輔助措施多措并舉治理藻類污染。其多年治理經驗可推廣應用于其他景觀水體的水華控制，并可對一般的淡水水體水華控制提供有益借鑒。

1.水體基本情況及富營養化現狀

1.1 水體基本情況

濟南護城河河道寬10－30m，水深1-3m，岸線長約6.9km，水域面積9.27km2。環繞明府城古城一周，護城河與泉池、城市河流、湖泊一起共同組成周密完善的城市水系。

1.2 藻類漂浮物組成

漂浮物外觀形狀呈棕褐色絮體，以絲狀微藻為主體（主要由顫藻、水綿組成），包裹非生物相（顆粒物，可能含膠團物質等）構成，內含其他非絲狀藻類（基本為硅藻）、原生動物（鞭毛蟲）、微型后生動物（線蟲、螵體蟲），但種類相對少。

2.水體富營養化治理措施

當前，水生態修復治理的主要手段有三類：物理法、化學法、生物法。其中化學法是直接向水體投加某些藥劑，雖然見效快，但是會污染水源，不適合景區使用。綜合利弊，使用物理方法及輔助一些生物控制技術等環境友好型綠色控藻技術是首選方案。

2.1 種植水生植物，凈化水質

藻類快速增殖，必須吸收水體中的營養元素。然而，水生植物的生長需要吸收周圍水體和底泥中的氮、磷等營養元素，通過光合作用后轉化為自身需要物質。種植水生植物可以減少水體中的氮、磷元素，進而減少藻類的養分來源，抑制藻類快速增殖。

2.1.1 水生植物的篩選

1、對于水生植物凈化水體，很多學者做了大量研究。根據對水生植物去氮率標準化處理研究[1]，不同的挺水植物去氮率如圖2-1所示。

圖2-1 不同挺水植物去氮率

不同種類的水生植物在凈化水體方面存在差異，水生植物的選擇一定要選擇去氮、磷效率高的品種。護城河是游船通航的游覽航道，游船過后引起的水面激烈動蕩造成有些莖稈弱的浮水植物無法生長，后期的收割也費時費力。因此，護城河水生植物種植一般選擇挺水植物為主栽品種。挺水植物其一具有生長快，個體生長量大吸收氮、磷量效率高，易于收割等優點。

2.1.2 植物配置

遵循以上篩選原則，根據護城河水體環境條件和特點，一般在水深大于1m（主要是河槽區域）不栽植挺水植物，保持原有沉水植物黑藻（Hydrilla verticillata）。河槽之外，一般水深小于1m。水深在70-100cm栽植有蘆葦（Phragmites australis (Cav.) Trin.ex Steud）。40-70cm栽植再力花（Thalia dealbata），梭魚草（Pontederia cordataL）、香蒲（Typha orientalisPresl）。本區域主要是河漫灘的外圍，選擇再力花，梭魚草、香蒲等挺水植物如圖4-8。根系發達，抗逆性強，能抵御船槳引起的激波。小于40的淺水近岸區域栽植的品種有鳶尾（Iris tectorum）、千屈菜（Lythrum salicaria L.）、慈菇（Sagittaria trifolia）等。這些水生植物既削弱了水體中藻類的繁殖，又形成了較高的觀賞價值的濕地景觀。

圖2-2 種植立面示意圖

2.1.3 水生植物的收割

水生植物在生長過程中，吸收水中氮、磷等營養物質，等到秋季，水生植物停止生長后，若不收割移走，植物體將就地腐爛，體內的氮、磷等營養元素再一次釋放到水體中，形成二次污染。因此在栽植的同時必須考慮收割。護城河內每逢夏季，河道內長滿大量的水草，景區每年利用雨季防汛放水和停航放水時段，組織人員對水草進行清割。秋季，挺水植物生長期結束，植株慢慢枯萎。景區組織人力，用鐮刀進行收割。適當的收割水生植物不僅有效減少水體中的氮、磷。而且有利于水生植物的再生長。

2.2 生物投放措施

自1959年至2010年，護城河經歷了三次大的工程改造，現已成為一條人工的景觀河道。河內生物種群單一，掠食藻類的食物鏈缺失。導致藻類在失控狀態下大規模繁殖。因此，增加河內生物種群，完善生態系統組成結構，使生態系統保持動態平衡。根據經典的生物操縱理論[2]，通過改變水體中的濾食性魚類種群結構及數量，可以調節浮游動植物的種類和數量。減少水體富營養化程度。鰱魚和鳙魚是典型的濾食性魚類。武漢東湖通過投放這兩種魚取食湖中的藍藻，有效改善了水質[3]。總結前人治理經驗，護城河投放生物治藻主要采取：

1、在護城河河道大型開放水體中，投放鰱、鳙等濾食性魚類取食藻類。

2、在眾多小型泉池封閉景觀水體中，投放蝸牛、蚌等軟體動物牧食藻類。

鰱、鳙兩種魚類都攝食水體中藍藻和綠藻，其中鰱魚以綠藻為主，鳙魚以藍藻稍多。兩種魚的投放密度和藻類去除效果密切相關。根據圍隔實驗[4]，魚類投放的原則：

1、投放時間：在藻類大規模暴發前投放，凈化水體效果要比暴發之后投放好

2、投放密度：鰱魚是攝食浮游植物的主要魚類，水體投放最佳密度為50.3g/m3

3、投放比例：鰱、鳙魚混養比單一魚種更有效，鰱、鳙投放比例4：1。

2.3 冬季清淤疏浚

河道內的底泥是一個巨大的是污染源庫，吸收了大量營養元素。根據有關資料顯示：當水體營養鹽濃度減少，底泥則向水體釋放營養物質[5]。淤泥的二次供給是藻類暴發的主要原因之一，疏浚底泥工作必不可少。

2.3.1 疏浚深度的合理確定

疏浚工作不是簡簡單單的挖掘污泥。若清除污泥過淺，有可能增加水體污染。挖掘過深，工程作業量多則耗資過大，因此必須制定嚴格科學的疏浚深度。2013年3月至10月，對黑虎泉、南門橋、瑪瑙橋底泥分層取樣，總磷指標如下圖2-3。

圖2-3 淤泥P含量分析圖

如圖所示：底泥總磷含量集中于4-6cm，此部分污染物含量最高。10cm以下的淤泥層，污染物含量基本很少。故清淤深度應不低于10cm。

2.3.2 疏浚工作

自2010年起，每年11月份冬季旅游淡季，環城景區利用護城河停航放水的有利時機，組織人員開展部分河段的清淤工作。為了防止回淤現象，清淤工作應以連片清除為主。共清理從南門橋至興華橋1000余米河段中的多處淤積點，外運淤泥、碎石等沉積物400余立方，清淤深度為40cm。基本清除表層富營養化淤泥。清淤結束后，泉水重新注入河道，河水透明度增高，水質明顯改善。

2.4 閘壁涂刷軍艦漆

藻類不僅存在水體中，在護城河船閘等水工構筑物上面，也吸附大量藻類。各種藻類長期附著在船閘池壁，有礙觀瞻，清理非常費事。

軍艦漆是含有特種物質的一種涂敷材料，這種特種物質對船底的附著生物起到排斥作用。根據有關研究，有些軍艦漆是采用采用水解性丙烯酸樹脂的無毒防污漆，對環境無害。內含有的堿性硅酸鹽。在水解的情況下，PH值大于9，在船底表面營造了一種堿性條件，破壞了附著生物的棲息環境，達到防除附著效果。

圖2-4 涂刷軍艦漆

2016年，趵突泉公園與青島海洋大學合作，在船閘池壁涂用他們研發的船舶油漆，（如圖2-4）該涂刷防護可持續一年以上，減少了河道內藻類在某些特定的水工建筑上的危害，在船閘清理方面起到事半功倍的效果。

3.結果與討論

水生植物對水體中的總氮、總磷均有去除作用，濾食性魚類及底棲軟體動物直接減少水體中的藻類，兩者具有低成本，生態環保，污染小特點。相對護城河而言，適合栽植的區域少，水生植物栽植數量有限。護城河具有排澇功能，每逢雨季開閘放水，投放魚類絕大多數會隨洪水排泄而去。兩種措施均具有局限性。河底清淤疏浚能將河道底部污泥永久性去除，但工程費用較高。護城河防治漂浮污染物治理以人工打撈為主，其它方式為輔，采取綜合治理。