水體生態(tài)系統(tǒng)構建技術在水環(huán)境綜合治理中的應用

朱廣平 肖瓊 趙風斌 鄭小燕

【摘 要】隨著經(jīng)濟的發(fā)展，國家及居民對水環(huán)境的需求越來越大，對水環(huán)境治理技術的需求也在不斷增加，除了傳統(tǒng)的物理及化學處理方法，在水體中構建完善的生態(tài)系統(tǒng)的治理技術在國內(nèi)諸多水環(huán)境治理中發(fā)揮了重要作用。論文以安徽合肥南湖濕地公園水系的水治理技術體系為例，探索該技術的主要技術措施、與傳統(tǒng)技術相比的優(yōu)劣勢及應用前景，以期為該技術的推廣、類似項目的建設提供理論依據(jù)及實踐經(jīng)驗。

【Abstract】With the improvement of economic development， the demands for the water environment treatment technology are growing among countries and residents. In addition to the traditional physical and chemical treatment methods， the construction of perfect ecosystem management technology plays an important role in many water environmental governance processes in china. In the paper， the water treatment technology system of Hefei Nanhu Wetland Park in Anhui province is taken as an example to explore the main technical measures of the technology， and the advantages and disadvantages combined with traditional technology and its application prospect， so as to provide theoretical basis for the promotion of the technology and similar projects experience.

【關鍵詞】水生態(tài)系統(tǒng)；河流；湖泊；治理

【Keywords】aquatic ecosystem； river； lake； governance

【中圖分類號】X522 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）11-0153-02

1 引言

水體是濕地公園中的重要組成部分之一，水質(zhì)的好壞對濕地公園的景觀功能及生態(tài)功能具有直接的影響。目前，濕地公園的建設往往采用不同的水質(zhì)保障措施，維持濕地公園的水質(zhì)。常見的水質(zhì)凈化技術有水循環(huán)系統(tǒng)的建設、物理凈化設備、人工濕地以及引清換水等，在運行及后期管理中存在著較大的弊端。論文以蜀峰灣南湖濕地公園的建設為例，分析水生態(tài)系統(tǒng)構建的技術措施，探索新型的生態(tài)修復技術在濕地公園建設中的優(yōu)缺點，為今后的城市生態(tài)建設提供技術支撐與理論依據(jù)。

2 蜀峰灣南湖濕地公園概況

蜀峰南湖水體面積8.7萬m2，其起源于大蜀山山麓溪流，地下與新加坡花園城水體相連，終端匯集至董鋪水庫，水系水質(zhì)為劣Ⅴ類，藍藻大面積暴發(fā)、水華現(xiàn)象嚴重，魚類等水生動物死亡，生態(tài)系統(tǒng)遭受了嚴重破壞，水體北側(cè)藻類、水生植物、水生動物死亡后腐爛，出現(xiàn)惡臭現(xiàn)象，目前水體已經(jīng)基本喪失了娛樂、生態(tài)功能。

3 蜀峰灣南湖濕地公園的水生態(tài)系統(tǒng)構建技術原理

本案通過構建水生森林系統(tǒng)凈化技術的方式達到水質(zhì)凈化的目的。水生森林系統(tǒng)凈化技術通過模擬自然水體的水生態(tài)系統(tǒng)組成，構建由生產(chǎn)者—消費者—分解者組成的水生態(tài)系統(tǒng)，利用物質(zhì)及能量的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)污染水體中營養(yǎng)鹽的削減。在無限循環(huán)的過程中，水生動植物不斷吸收營養(yǎng)鹽，并結(jié)合微生物將有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，最終通過人工對水生動植物進行收割和捕撈，將N、P等營養(yǎng)物質(zhì)移出水體，使水體逐漸呈現(xiàn)貧營養(yǎng)化狀態(tài)，實現(xiàn)水體凈化。

3.1 水生植物凈化系統(tǒng)構建

沉水植物是指植株全部或大部分沉沒于水下的植物，是水體生物多樣性賴以維持的基礎，其所產(chǎn)生的環(huán)境效應是生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和水環(huán)境質(zhì)量改善的重要依據(jù)。作為景觀水處理的沉水植物必須滿足三個條件：一是凈水能力強，二是景觀效果好，三是能夠有效控制、不會恣意泛濫生長，容易控制蔓延的種類。

本項目結(jié)合南湖城市公園的整體定位及水系特點，為了減少后期人工維護成本，選擇刺苦草、馬來眼子菜、小茨藻、輪葉黑藻等植物，栽植方式以群落形式完成。

濱水景觀帶是公園水景中的生態(tài)亮點，本案景觀帶的構建合理搭配植物花色、品種、季節(jié)做到景觀效果有層次感、自然感、四季感。主要采用挺水植物片植的方式構建沿岸景觀，睡蓮點綴布置形成水面景觀焦點。選用的景觀植物均為土著或者歷史種類，最大程度地還原南湖的自然生態(tài)景觀。

3.2 水生動物凈化系統(tǒng)構建

在保護水生植物凈水功能的前提下，完善人工生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈和食物網(wǎng)結(jié)構，放養(yǎng)一定種類和數(shù)量的肉食性魚類和底棲動物，提高水生生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。水生動物的放養(yǎng)將充分考慮水生動物物種的配置結(jié)構，科學合理地設計水生動物的放養(yǎng)模式。

利用生態(tài)學生物操控理論，在水體中構建合理的魚類牧食鏈，利用肉食性魚類對下行生物的群落控制，從而達到削減水體中藻類生物量，保持水體質(zhì)量的目的，并最終通過漁產(chǎn)出的形式提取水體中的污染物質(zhì)。肉食性魚類的配置考慮對建設的沉水植物的保護及湖體中草魚及雜食性魚類的控制，選取鱖魚及青魚作為肉食性魚類群落構建物種。

底棲動物根據(jù)其攝食習性選擇螺貝類作為群落調(diào)控主要種類。岸邊落葉、湖中水草等形成的有機碎屑以及水生動物的糞便、尸體等形成的有機物質(zhì)易污染景觀水體，在湖中放養(yǎng)一定數(shù)量的青蝦以攝食有機碎屑，起到凈化水質(zhì)的作用。

根據(jù)水質(zhì)需求，投放輪蟲、枝角類等濾食性浮游動物，濾食水中的細菌，單細胞藻類和原生動物，起到控制藻類的作用。

3.3 微生物系統(tǒng)構建

根據(jù)南湖水體總氮超標的污染特性，采用技術激活水體中光合細菌、硝化細菌及反硝化細菌為主的土著微生物種群，在水體中設立生物基，為微生物依附與著生提供生境條件。

4 水體生態(tài)系統(tǒng)構建技術優(yōu)劣分析

河湖水處理技術通常可分為化學方法、物理方法、生物方法[1]?；瘜W水處理方法是向水體中投放一定的化學藥劑達到解除黑臭、去除營養(yǎng)鹽的目的，例如向水體中添加三氯化鐵達到除磷的效果。但化學藥劑本身就是一種污染源，會造成嚴重的二次污染。物理的水處理方式是通過物質(zhì)的轉(zhuǎn)移或者轉(zhuǎn)化實現(xiàn)水質(zhì)治理的目的，常用的治理方式有清淤疏浚、引水換水、過濾設備、除臭設備等。但物理處理措施采用運行費用較高，在建設后的運維過程中，諸多措施因維護成本等原因難以維持。生物的治理方式是依靠水生動植物或微生物的物質(zhì)轉(zhuǎn)化能力實現(xiàn)水質(zhì)的凈化，在一定的適生環(huán)境下，生態(tài)的治理技術不僅可以達到水質(zhì)凈化的目的還具有良好的景觀效果，無二次污染且治理成本較低。

水體生態(tài)系統(tǒng)構建是一種系統(tǒng)的生物處理技術，以沉水植物為系統(tǒng)的構建基礎，以水生動物及微生物為輔助的系統(tǒng)構建方式，具有明顯的低碳環(huán)保的處理效果。但生物的生長繁殖要具有適宜的生活環(huán)境，因此，水生態(tài)的治理技術具有明顯的優(yōu)缺點和適用條件。

生態(tài)水處理技術適用于流速較慢的河道和相對封閉的湖泊，在適宜的生物生存條件下具有良好的治理效果。但水生態(tài)系統(tǒng)的構建尤其是沉水植物系統(tǒng)的構建通常受到水深、透明度及水生動物的影響。在透明度較低的水體中，恢復沉水植物較困難的情況下，使用微生物治理技術作為先鋒措施提升水質(zhì)和溶氧，為后續(xù)的生物構建提供基礎。

通常水環(huán)境治理是難以通過一種治理措施達到既定目標的。一般綜合治理的技術措施以截污納管、清淤疏浚為前提，依靠生物措施恢復河道的自凈能力，在必要的前提下輔以物理或化學的治理技術作為應急措施，達到建設目標。

5 水生態(tài)系統(tǒng)構建技術的應用前景

目前國內(nèi)已有較多的城市湖泊、原生態(tài)湖泊或河道采取了水環(huán)境的整治工程，在眾多工程中，或多或少采取了一定的水生態(tài)系統(tǒng)構建的技術，就目前的治理效果來看，生態(tài)構建技術具有以下特點，有利于該項技術的應用和推廣。

①水生態(tài)系統(tǒng)構建技術在水質(zhì)較好，尤其是透明度較好的水體中效果顯著，與傳統(tǒng)的凈化技術相比，具有明顯低投入、高效、環(huán)保、美觀的技術優(yōu)勢。②相對于物理或化學的水處理技術，生態(tài)治理技術凈化速率較慢，且在城市公園、自然湖泊或流速較慢的河道中，水生態(tài)系統(tǒng)構建的治理技術較為適宜，在開放性的水體中治理效果相對較差。③水生態(tài)系統(tǒng)構建不能取代傳統(tǒng)的截污控源、生態(tài)清淤及引水活水等技術措施，在有些惡劣環(huán)境下，需要傳統(tǒng)技術的配合，才能達到恢復河道自凈能力的目的。④隨著國家治理水環(huán)境的決心的加大，我國水環(huán)境會有明顯好轉(zhuǎn)，未來恢復水環(huán)境的生物多樣性是必然要求，水生態(tài)系統(tǒng)構建技術在此方面具有天然優(yōu)勢，在未來的水環(huán)境治理中具有較大的技術推廣價值。

【參考文獻】

【1】陳偉，葉舜濤，張明旭.蘇州河河道曝氣復氧探討[J].上海環(huán)境科學，2001，27（4）：233-234.