大洋灣濕地公園藍(lán)藻水華成因及治理對策研究

陳向超

(上海汀瀅環(huán)保科技有限公司，上海 201707)

濕地公園是我國濕地保護(hù)體系的重要組成部分，濕地公園在區(qū)域生態(tài)旅游、環(huán)境教育、水源涵養(yǎng)、氣候調(diào)節(jié)、物種與棲息地保護(hù)等方面具有重要價值[1-2]。

自2000年以來，我國各省市濕地公園建設(shè)和發(fā)展速度開始加快，濕地公園類型更加豐富，建設(shè)質(zhì)量不斷提升。但隨著工業(yè)化及城市化的推進(jìn)，農(nóng)業(yè)面源污染排放的增加，受區(qū)域水環(huán)境惡化的影響，位于城市周邊的濕地公園出現(xiàn)了水質(zhì)污染、富營養(yǎng)化、濕地功能退化等水環(huán)境問題[3-4]。本研究以大洋灣國家城市濕地公園為例，剖析該濕地公園藍(lán)藻水華污染事件成因，并有針對性地提出處置方案，以期為解決類似濕地公園水環(huán)境問題提供參考。

1 基本概況

大洋灣濕地公園位于江蘇省鹽城市，是集城市觀光、休閑度假、游樂觀賞、健康養(yǎng)生于一體的文化旅游休閑聚集區(qū)。該公園2017年獲批為國家城市濕地公園，河流、湖泊、濕地、溫泉等水體類型豐富。公園水體總面積約78.00萬m2，水系總體呈W形。其中W形彎道均為河道，總面積約11.56萬m2，寬度約60～80m，承擔(dān)從外圍河道引排水的功能。中央景觀湖面積約38.95萬m2，是該景區(qū)的核心部分。景觀湖周邊有多條中小型河道匯入，寬度約10～30m，總面積約27.49萬m2。

2018年，濕地中心湖開始出現(xiàn)藍(lán)藻水華，高溫季節(jié)水體變?yōu)樯罹G色，2019年，藍(lán)藻水華范圍及強(qiáng)度進(jìn)一步增大，中心湖水面開始出現(xiàn)一定厚度的藍(lán)藻堆積層，與中心湖相連的河道沿岸帶也開始出現(xiàn)藍(lán)藻水華現(xiàn)象。

2 現(xiàn)場調(diào)查

為探究藍(lán)藻水華成因，2019年9月對該公園開展了水生態(tài)狀況調(diào)查，并分區(qū)域采集水樣進(jìn)行水質(zhì)分析。水質(zhì)采樣點(diǎn)位見圖1，其中1號、2號樣點(diǎn)為引排水河道采樣點(diǎn)，3～5號樣點(diǎn)為中心湖周邊河道采樣點(diǎn)，6號、7號樣點(diǎn)為中心湖采樣點(diǎn)。1～5號樣點(diǎn)檢測指標(biāo)為透明度、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、總磷、總氮。6～7號樣點(diǎn)增加葉綠素a測定，并按照綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法判別中心湖營養(yǎng)等級[5]。

圖1 水質(zhì)采樣點(diǎn)位

水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果見表1。由表1可知，該濕地公園氨氮濃度在0.07～0.91mg/L之間，所有點(diǎn)位均符合地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)；高錳酸鹽指數(shù)在6.12～15.87mg/L之間，所有點(diǎn)位均劣于地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)；總磷濃度在0.09～0.24mg/L之間，除2號樣點(diǎn)之外，其余樣點(diǎn)均符合地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)；總氮濃度在0.79～2.16mg/L之間，3號、5號、6號、7號樣點(diǎn)符合地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)；透明度在17～49cm之間。綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法判別結(jié)果顯示，中心湖處于輕度富營養(yǎng)狀態(tài)。

表1 水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

從水平分布來看，1號、2號樣點(diǎn)總磷及總氮濃度最高，6號、7號樣點(diǎn)高錳酸鹽指數(shù)最高，透明度最低。

水生態(tài)調(diào)查結(jié)果顯示，中心湖基本無挺水植物，僅有少量穗花狐尾藻、苦草群落，覆蓋度較低；引排水河道有少量再力花、荷花群落；中心湖周邊河道菱角覆蓋度較高。

3 成因分析

3.1 水質(zhì)不佳，水體感觀差

公園水體水質(zhì)渾濁，透明度低，水體中有大量藍(lán)藻顆粒，水體景觀性差，與周邊環(huán)境不匹配，影響濕地公園整體視覺效果。

總氮、總磷等營養(yǎng)鹽濃度較高，給浮游藻類大量繁殖提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。通常認(rèn)為總氮濃度超過0.20mg/L、總磷濃度超過0.02mg/L可導(dǎo)致湖泊、水庫發(fā)生富營養(yǎng)化現(xiàn)象[6]，該濕地公園氮、磷濃度遠(yuǎn)超過此閾值。因此，盡管該公園大部分樣點(diǎn)水質(zhì)符合地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，但仍需進(jìn)一步提升水質(zhì)，降低氮、磷等營養(yǎng)鹽含量。

3.2 水體生態(tài)結(jié)構(gòu)失衡

該濕地公園水域沉水植物缺失嚴(yán)重，部分水域菱角泛濫，水域死角有浮萍，在水體肥沃的環(huán)境中容易泛濫生長，在生物鏈中可與藍(lán)藻競爭的物種較少，初級生產(chǎn)力以浮游植物為主，水體整體呈現(xiàn)藻型濁水態(tài)結(jié)構(gòu)。

3.3 水體相對封閉、水系內(nèi)循環(huán)差

濕地公園水系作為相對封閉水體，引排水設(shè)施缺乏，目前僅有一座雙向6m3/s的排灌站，換水周期較長。研究顯示，換水周期過長，雖然有利于污染物在湖泊內(nèi)降解，但不利于湖泊溶解氧濃度的提高和動力擾動適應(yīng)性較強(qiáng)的生物生長[7]。濕地水體流動緩慢，水體交換量小，清水來源少，嚴(yán)重降低了水體的自凈能力，為藍(lán)藻暴發(fā)創(chuàng)造了有利條件。

3.4 面源及內(nèi)源污染難以規(guī)避

大氣干濕沉降、地表徑流及內(nèi)源污染所帶來的負(fù)荷量不容小覷。該濕地公園未利用的溫泉水最終將排入中心湖，而中心湖起到沉淀池的作用，河道中的營養(yǎng)物質(zhì)沉積在湖中，長期累積會逐步導(dǎo)致水體惡化，最終導(dǎo)致水體藍(lán)藻暴發(fā)，藻類一旦大范圍暴發(fā)，控制難度將增加，需及早干預(yù)。

3.5 濕地功能低下，類型單一

景區(qū)內(nèi)河流、湖泊、溫泉等水體類型多樣，但目前濕地類型較為單一，濱岸帶濕地面積較小，缺乏水下凈化濕地，小型河道等表面流濕地水生植物類型單一，凈化能力較低。

4 治理措施

以豐富濕地多樣性、促進(jìn)生態(tài)恢復(fù)、實(shí)現(xiàn)長效自凈能力為目的，基于濕地公園水質(zhì)改善的基本要求，結(jié)合項目所在流域的污染源負(fù)荷特點(diǎn)、水文情勢、土地利用和旅游服務(wù)等特征，在對水系水質(zhì)現(xiàn)狀進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行的水生態(tài)修復(fù)方案，制定針對本項目的中長期水質(zhì)改善方案，以期實(shí)現(xiàn)水域生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)及長期穩(wěn)定。

本方案采取最大還原、最小干預(yù)的原則，在不影響地塊周邊景觀及功能的前提下，恢復(fù)濕地水系的自然水生態(tài)系統(tǒng)，提升水循環(huán)能力，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化、水生態(tài)系統(tǒng)重構(gòu)與水體景觀的有機(jī)統(tǒng)一，以及景觀、生態(tài)與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)。以生態(tài)修復(fù)為主，其他手段為輔，抑制藻類暴發(fā)，實(shí)現(xiàn)水體感觀改善。

4.1 水循環(huán)系統(tǒng)重構(gòu)工程

項目水體在非暴雨期，水體相對封閉，水動力條件差，水體基本處于靜止?fàn)顟B(tài)，不利于污染物的遷移擴(kuò)散，易出現(xiàn)藍(lán)藻滋生現(xiàn)象，因此有必要采取措施，增加水體流動性，提高水體氧化還原電位，削減耗氧性物質(zhì)，增強(qiáng)水體的凈化功能，減輕水體污染負(fù)荷，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。

可抬高中心湖北側(cè)河道區(qū)域水位，在與主湖區(qū)連通的3處位置設(shè)置生態(tài)壩體，通過將主湖區(qū)水泵入此區(qū)域，使其水位抬高。水位抬高區(qū)作為強(qiáng)度凈化區(qū)，凈化后水體進(jìn)入主湖區(qū)深度凈化，完成整套生態(tài)凈化流程。此外，在適宜區(qū)域增加曝氣、景觀噴泉等輔助設(shè)施，通過聯(lián)合調(diào)度景區(qū)內(nèi)現(xiàn)有水利設(shè)施，使水體呈現(xiàn)有序流動狀態(tài)，增加水體流動性，抑制藍(lán)藻暴發(fā)，深度改善水質(zhì)。

4.2 底泥薄層清除工程

當(dāng)遇到低溫、低光照等不利條件時，藍(lán)藻會以孢子或藻體顆粒的形式沉降到底泥中，待條件合適時，再上浮到水面，為藍(lán)藻暴發(fā)提供源源不斷的種源[8]。因此，對底泥中藍(lán)藻種源的清除是抑制湖泊富營養(yǎng)化的重要手段[9]。可采用水上機(jī)械挖掘的形式，將表層底泥清除出藍(lán)藻暴發(fā)區(qū)。

4.3 水生態(tài)修復(fù)工程

采用分區(qū)治理原則，將項目水系分為4個區(qū)域，分別為集中凈化區(qū)、涵養(yǎng)深度凈化區(qū)、水質(zhì)敏感區(qū)、河湖連通區(qū)，見圖2。集中凈化區(qū)位于中心湖北側(cè)河道，可采用調(diào)蓄塘建設(shè)、吸附過濾、表流過濾、曝氣增氧、沉水植物群落構(gòu)建等方式，對中心湖水體持續(xù)進(jìn)行強(qiáng)化降解。涵養(yǎng)深度凈化區(qū)位于中心湖區(qū)，可通過沉水植物群落恢復(fù)、濱湖濕地構(gòu)建、生物鏈構(gòu)建及浮水植物氧化塘構(gòu)建等工程，提高湖體自凈能力，完善生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。水質(zhì)敏感區(qū)位于中心湖南側(cè)河道，可通過小型高效水質(zhì)凈化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)該區(qū)域內(nèi)活水循環(huán)，直接去除藻類等顆粒物，確保此區(qū)域可接觸水體，確保水質(zhì)安全。河湖連通區(qū)位于引排水河道，通過水質(zhì)凈化廊道逐級凈化外來水源，提升入湖水質(zhì)。

圖2 分區(qū)治理

通過分區(qū)域的針對性循環(huán)治理，利用生態(tài)濕地強(qiáng)大的凈化能力，采用水體生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)技術(shù)，構(gòu)建適用于我國平原河網(wǎng)地區(qū)的“水下森林-水生動物”共生體系的生態(tài)自凈系統(tǒng)[10]，輔以水質(zhì)凈化設(shè)施，增強(qiáng)對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，改變水體氮、磷營養(yǎng)鹽循環(huán)模式，提高水域生態(tài)系統(tǒng)對各類污染物質(zhì)的自凈能力，增加大洋灣景區(qū)濕地多樣性，實(shí)現(xiàn)水生生態(tài)系統(tǒng)多維復(fù)育，使景區(qū)湖泊水質(zhì)得到顯著改善。

4.4 水生態(tài)優(yōu)化工程

通過水系循環(huán)系統(tǒng)的打造及實(shí)施生態(tài)修復(fù)工程等，水系透明度整體提高，可達(dá)到1.0m及以上。工程主體施工結(jié)束并驗(yàn)收合格后進(jìn)入維護(hù)期。維護(hù)期間持續(xù)對水體生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，對水面進(jìn)行保潔，促進(jìn)水下生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，持續(xù)改善水體水質(zhì)和透明度。維護(hù)期間對生態(tài)修復(fù)區(qū)沉水植物、魚類的生長和水質(zhì)變化進(jìn)行監(jiān)督管理，發(fā)生狀況及時解決。對生態(tài)修復(fù)區(qū)的水質(zhì)進(jìn)行調(diào)控，并在水質(zhì)變化時及時采取相應(yīng)措施。

4.5 水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)

通過在不同區(qū)域安設(shè)水質(zhì)自動監(jiān)測設(shè)備，輔以人員定時取樣，并開發(fā)濕地公園水質(zhì)自動化信息系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)測水質(zhì)狀況，預(yù)判水質(zhì)變化趨勢，為采取針對性治理措施提供科學(xué)指導(dǎo)。

5 結(jié) 語

大洋灣濕地公園藍(lán)藻暴發(fā)受水體相對封閉、水流較緩、水體交換周期長、生態(tài)系統(tǒng)不完整等因素的影響，需及時采取措施加以處置，建議從水循環(huán)系統(tǒng)重構(gòu)、底泥薄層清除、水生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)、水生態(tài)優(yōu)化、水質(zhì)監(jiān)測等方面采取措施，以增加濕地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性，抑制藍(lán)藻水華。