基于景觀植物的城市公園水污染修復效果評價研究

關鍵詞：景觀植物；內(nèi)源污染；生物制劑；富營養(yǎng)化；生物多樣性

中圖分類號：X824 文獻標志碼：B

前言

自上世紀八十年代，中國經(jīng)濟高速發(fā)展，城市化加速，但城市公園景觀水體污染加劇。這些水體作為城市水生態(tài)關鍵，能調(diào)節(jié)局部氣候，卻因半封閉狀態(tài)、流動性差、自凈力弱，加之垃圾排放、雨污混排等問題，污染物易釋放有害物質(zhì)，嚴重污染水體。

對此，眾多學者進行了水污染修復研究。魏志杰等將外源污染控制、內(nèi)源污染清除與原位生態(tài)修復等方法相結合，針對受污染水體構建了生態(tài)修復框架，從而修復水污染。但該方法未考慮水體中的動植物，修復后無法確保生態(tài)平衡。鄭興燦等在分析城市河湖水體污染成因后，給出了“水體水質(zhì)監(jiān)測-污染控制-水質(zhì)提升-生態(tài)功能恢復”的全過程技術體系，解決了城市水體污染問題。但該方法要同時實現(xiàn)污染控制與水質(zhì)提升，技術要求高，適用范圍受限。Peiyue Li等提出城市水體污染是由人類和自然共同導致的，并分別給出了治理方案。但沒有考慮人與自然之間的矛盾，水體污染難以得到有效治理。JinhuWang等設計了一種全功能太陽能蒸發(fā)裝置，對城市水體中的污染物去除率可達95%以上，具有長期耐久性。但該裝置僅適用于城市，對其他區(qū)域的水體污染無法達到高去除率。

在參考上述各項技術的基礎上，提出基于景觀植物的城市公園水污染修復方案。

1研究區(qū)域

1.1研究區(qū)域概況

文章研究區(qū)域為連云港市的某個公園水域。該公園位于市中心，占地總面積為5.2萬m²，沿湖酒店、咖啡店、風情街等休閑設施一應俱全，交通條件優(yōu)越，周圍多為高檔小區(qū)，是“水映山城”的重要組成部分。公園水域面積約220畝，沿湖安裝的柵欄長約2000米。該水域日常水位為2米，多雨季節(jié)可達到3.5米，水深在1.5米～2.5米之間。該公園水域所在區(qū)域地形平坦，無高地、無低洼。河堤為人工填土形成，地表采用的是全新統(tǒng)海積相淤泥，地下則為全新統(tǒng)海陸交互灰色壤性土與砂壤土、沖積相砂土混合物。連云港市為濕潤性季風氣候，四季分明，干、濕、冷、暖氣候交替變化；雨量適中，降水多集中在6-9月份；無論春夏秋冬都有充足的光照。

1.2研究區(qū)域污染源分析

通過實地調(diào)研，2.1章節(jié)研究區(qū)域水污染源自外源與內(nèi)源污染。外源污染含點源（如居民垃圾、雨污混排）與面源（如綠化垃圾沖刷、游客亂扔垃圾）。內(nèi)源污染則源于水質(zhì)惡化，如富營養(yǎng)化。公園水域的補水主要來自自然降水與城市自來水，其中，城市自來水注入對公園水體的污染程度最深。城市自來水注入分為干凈的自來水和廢水，文章主要分析廢水。由于研究區(qū)域毗鄰居民區(qū)和商業(yè)街，排污口直接放置于地下，經(jīng)過滲透后污染了研究水域。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，周圍生活區(qū)域存在污水處理不當?shù)那闆r，雨污同排、污水滲漏、污染偷排等現(xiàn)象多有發(fā)生。

1.3研究區(qū)域水數(shù)據(jù)分析

根據(jù)研究區(qū)域污染源分析結果于2023年1月-7月對研究區(qū)域內(nèi)的水體水質(zhì)進行了監(jiān)測，監(jiān)測結果表明，該水域內(nèi)的COD含量為65.3mg/l，磷含量為0.38mg/l，氨氮含量為3.95mg/l，懸浮物含量為25.3mg/l，而且該水域藻類植物呈大面積分布，富營養(yǎng)化嚴重，生存的動、植物少。水體整體呈現(xiàn)深綠色，伴隨輕微臭味。參照黑臭水體級別判定標準，認定研究區(qū)域的水質(zhì)為Ⅴ類，為“輕度黑臭”。

2基于景觀植物的城市公園水污染修復

經(jīng)過分析研究區(qū)域污染源和研究區(qū)域水數(shù)據(jù)可知，該公園水域透明度低，污染較為嚴重，且伴有發(fā)黑、發(fā)臭現(xiàn)象，為此以經(jīng)濟性、綜合性、適用性、安全性和長效性為前提，針對外源污染和內(nèi)源污染分別提出了針對性的治理修復措施，并結合水生植物系統(tǒng)修復、生物修復組合等措施，盡可能地清除掉水中的爭氧物質(zhì)，使水體始終保持高溶氧狀態(tài)。

2.1預處理

針對研究公園水域的預處理包括搭建圍欄、降低水位、轉(zhuǎn)移水中的動植物等。根據(jù)治理要求將水域分為三個區(qū)域，分別是I區(qū)、Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)，每個區(qū)域之間用柵欄完全隔離開，并進行分區(qū)治理。將水位降低至露出底泥，便于清除底泥以及固體污染物。

2.2外源污染治理

對于研究公園水域進行搭建圍欄、降低水位、轉(zhuǎn)移水中的動植物等預處理后，提出點源污染控制、面源污染控制等外源污染治理措施。

2.3內(nèi)源污染治理

在確立外源污染治理策略后，為確保全面治理效果，需同步規(guī)劃內(nèi)源污染治理。底泥原位削減技術作為關鍵措施，通過向底泥中添加改良劑，利用化學反應削減污染物，具有操作簡便、成本低廉、無二次污染等優(yōu)勢。原理在于促進微生物快速繁殖，構建優(yōu)勢菌群降解有機物、吸收營養(yǎng)，預防水體富營養(yǎng)化；同時改善底泥環(huán)境至好氧狀態(tài)，消除硫化物，防止水體黑臭。此外，改良劑還能在底泥表面形成氧化覆蓋層，封鎖污染物釋放，鞏固治理成果。針對特定公園水域，計劃投放包括有益放線菌、光合細菌、氨氧化細菌、反硝化細菌及有益芽孢桿菌在內(nèi)的五種微生物菌種。

2.4生物修復組合策略

結合外源污染治理策略、內(nèi)源污染治理策略、水生觀賞植物系統(tǒng)修復策略設計生物修復組合策略，以期從多個方面出發(fā)進行城市公園水污染修復，最大程度上保證治理效果。生物修復組合包含4方面措施，分別是：

（1）投放高效降解菌：可以增加城市公園水體中的微生物種類，加快轉(zhuǎn)化和分解污染物的速度；

（2）投放生物促生液：生物促生液可以增強公園水體中土著微生物的生理活性，強化對污染物的分解速度，從而使被污染的水體得到凈化；

（3）投放生物除藻劑：生物除藻劑是植物油和有機酸的混合物，可以阻止藻類汲取營養(yǎng)、抑制藻類繁殖速度；

（4）放養(yǎng)水生動物：水生動物包括底棲動物、濾食性魚類以及浮游動物，這三類水生動物都是以藻類為食，對水體富營養(yǎng)化有著非常顯著的作用。

另外，結合水體循環(huán)泵，使污染物和各類反應物快速排出水域，增加水體中氧氣的含量，為土著微生物的生存提供一個好氧環(huán)境。生物修復組合的具體實施方案見表1。

3城市公園水污染修復效果評價

踐行文章提出的水污染治理策略，并對水污染修復措施進行效果評價。首先，在研究公園水域的Ⅰ區(qū)內(nèi)種植沉水植物，Ⅱ區(qū)內(nèi)種植浮葉、挺水類植物，Ⅲ區(qū)內(nèi)什么都不種，經(jīng)過4個月的生長后，對比三個區(qū)域水體中TP、NH₃-N和COD的含量，結果見表2。

根據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅱ類標準，COD的含量限值為15.00mg/L，TP的含量限值為0.1mg/L，NH₃-N的含量限值為0.500mg/L，高錳酸鉀鹽指數(shù)4mg/L，BOD₅為3mg/L，糞大腸菌群2000個/L。通過對比表2數(shù)據(jù)可知，通過在公園水域內(nèi)種植沉水植物和浮葉、挺水類植物，可使水質(zhì)達到Ⅱ類標準，有效減輕了水污染程度。將文章提出的城市公園水污染修復措施應用在研究區(qū)域內(nèi)，經(jīng)過1年的治理后，對公園水體的濁度進行監(jiān)測，并與治理前進行對比，結果見圖1。

通過觀察圖1可知，治理前，研究區(qū)域內(nèi)的水體濁度均高于12NTU，視覺上水體較為混濁，透明度較低；經(jīng)過治理后，水體濁度均低于10NTU，視覺上水體較為清亮，能見度較高，污染物含量較少。

通過觀察圖2可以很明顯地看出，經(jīng)過所提方法的治理后，研究公園水域的污染情況得到了有效解決，動物、植物的種類增加，豐富了生態(tài)系統(tǒng)的多樣性。另外，通過種植各類景觀植物、改善水質(zhì)，吸引了越來越多的居民來此處游玩，大大提升了城市公園的社會價值。

4結束語

為實現(xiàn)對城市公園受污染水體的修復和治理，從4個不同的角度提出了修復方案，其中包括外源污染和內(nèi)源污染治理、水生植物系統(tǒng)修復和生物修復組合。該修復方案促進了水中土著微生物的生長速度和菌群規(guī)模，對藻類生長起到一定的抑制作用。同時，種植各類植物和放養(yǎng)水生動物豐富了城市公園的生態(tài)系統(tǒng)多樣性，使生態(tài)系統(tǒng)趨于平衡狀態(tài)，有利于長期、穩(wěn)定地發(fā)展。選取水質(zhì)平均污染指數(shù)、休閑娛樂容量指數(shù)、景觀多樣性指數(shù)和人居滿意度指數(shù)作為評價指標，對經(jīng)過修復后的公園水域進行綜合評價，結果表明，治理后的公園吸引了更多的居民來游覽、觀光，大大提高了居民的滿意度，使公園的社會價值和生態(tài)價值得到了大幅度提升。