濟(jì)南護(hù)城河富營養(yǎng)化治理研究

濟(jì)南天下第一泉風(fēng)景區(qū)管理中心 山東 濟(jì)南 250000

正文：

濟(jì)南護(hù)城河位于城市中心地帶，與趵突泉、黑虎泉、五龍?zhí)度笕哼B為一體，是濟(jì)南市重要的標(biāo)志性景觀。每年春夏季節(jié)，護(hù)城河中會(huì)出現(xiàn)大量灰黑色、棕褐色絮狀、團(tuán)塊樣漂浮物，在護(hù)城河部分區(qū)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(zhì)質(zhì)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(hù)城河管理工作帶來極大困擾。近幾年，景區(qū)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(jīng)驗(yàn)可推廣應(yīng)用于其他景觀水體的水華控制，并可對(duì)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(yǎng)化現(xiàn)狀

1.1 水體基本情況

濟(jì)南護(hù)城河河道寬10－30m，水深1-3m，岸線長約6.9km，水域面積9.27km2。環(huán)繞明府城古城一周，護(hù)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(tuán)物質(zhì)等）構(gòu)成，內(nèi)含其他非絲狀藻類（基本為硅藻）、原生動(dòng)物（鞭毛蟲）、微型后生動(dòng)物（線蟲、螵體蟲），但種類相對(duì)少。

2.水體富營養(yǎng)化治理措施

當(dāng)前，水生態(tài)修復(fù)治理的主要手段有三類：物理法、化學(xué)法、生物法。其中化學(xué)法是直接向水體投加某些藥劑，雖然見效快，但是會(huì)污染水源，不適合景區(qū)使用。綜合利弊，使用物理方法及輔助一些生物控制技術(shù)等環(huán)境友好型綠色控藻技術(shù)是首選方案。

2.1 種植水生植物，凈化水質(zhì)

藻類快速增殖，必須吸收水體中的營養(yǎng)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(yǎng)元素，通過光合作用后轉(zhuǎn)化為自身需要物質(zhì)。種植水生植物可以減少水體中的氮、磷元素，進(jìn)而減少藻類的養(yǎng)分來源，抑制藻類快速增殖。

2.1.1 水生植物的篩選

1、對(duì)于水生植物凈化水體，很多學(xué)者做了大量研究。根據(jù)對(duì)水生植物去氮率標(biāo)準(zhǔn)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(hù)城河是游船通航的游覽航道，游船過后引起的水面激烈動(dòng)蕩造成有些莖稈弱的浮水植物無法生長，后期的收割也費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此，護(hù)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(gè)體生長量大吸收氮、磷量效率高，易于收割等優(yōu)點(diǎn)。

2.1.2 植物配置

遵循以上篩選原則，根據(jù)護(hù)城河水體環(huán)境條件和特點(diǎn)，一般在水深大于1m（主要是河槽區(qū)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(qū)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(fā)達(dá)，抗逆性強(qiáng)，能抵御船槳引起的激波。小于40的淺水近岸區(qū)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(jià)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(yǎng)物質(zhì)，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(nèi)的氮、磷等營養(yǎng)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(shí)必須考慮收割。護(hù)城河內(nèi)每逢夏季，河道內(nèi)長滿大量的水草，景區(qū)每年利用雨季防汛放水和停航放水時(shí)段，組織人員對(duì)水草進(jìn)行清割。秋季，挺水植物生長期結(jié)束，植株慢慢枯萎。景區(qū)組織人力，用鐮刀進(jìn)行收割。適當(dāng)?shù)氖崭钏参锊粌H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(hù)城河經(jīng)歷了三次大的工程改造，現(xiàn)已成為一條人工的景觀河道。河內(nèi)生物種群?jiǎn)我?，掠食藻類的食物鏈缺失。?dǎo)致藻類在失控狀態(tài)下大規(guī)模繁殖。因此，增加河內(nèi)生物種群，完善生態(tài)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)，使生態(tài)系統(tǒng)保持動(dòng)態(tài)平衡。根據(jù)經(jīng)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(jié)構(gòu)及數(shù)量，可以調(diào)節(jié)浮游動(dòng)植物的種類和數(shù)量。減少水體富營養(yǎng)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(lán)藻，有效改善了水質(zhì)[3]。總結(jié)前人治理經(jīng)驗(yàn)，護(hù)城河投放生物治藻主要采?。?/p>

1、在護(hù)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(dòng)物牧食藻類。

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

1、投放時(shí)間：在藻類大規(guī)模暴發(fā)前投放，凈化水體效果要比暴發(fā)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(yǎng)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(nèi)的底泥是一個(gè)巨大的是污染源庫，吸收了大量營養(yǎng)元素。根據(jù)有關(guān)資料顯示：當(dāng)水體營養(yǎng)鹽濃度減少，底泥則向水體釋放營養(yǎng)物質(zhì)[5]。淤泥的二次供給是藻類暴發(fā)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(jiǎn)簡(jiǎn)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(yè)量多則耗資過大，因此必須制定嚴(yán)格科學(xué)的疏浚深度。2013年3月至10月，對(duì)黑虎泉、南門橋、瑪瑙橋底泥分層取樣，總磷指標(biāo)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(yīng)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(huán)城景區(qū)利用護(hù)城河停航放水的有利時(shí)機(jī)，組織人員開展部分河段的清淤工作。為了防止回淤現(xiàn)象，清淤工作應(yīng)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(diǎn)，外運(yùn)淤泥、碎石等沉積物400余立方，清淤深度為40cm?；厩宄韺痈粻I養(yǎng)化淤泥。清淤結(jié)束后，泉水重新注入河道，河水透明度增高，水質(zhì)明顯改善。

2.4 閘壁涂刷軍艦漆

藻類不僅存在水體中，在護(hù)城河船閘等水工構(gòu)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(fèi)事。

軍艦漆是含有特種物質(zhì)的一種涂敷材料，這種特種物質(zhì)對(duì)船底的附著生物起到排斥作用。根據(jù)有關(guān)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(duì)環(huán)境無害。內(nèi)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(huán)境，達(dá)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(xué)合作，在船閘池壁涂用他們研發(fā)的船舶油漆，（如圖2-4）該涂刷防護(hù)可持續(xù)一年以上，減少了河道內(nèi)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(jié)果與討論

水生植物對(duì)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(dòng)物直接減少水體中的藻類，兩者具有低成本，生態(tài)環(huán)保，污染小特點(diǎn)。相對(duì)護(hù)城河而言，適合栽植的區(qū)域少，水生植物栽植數(shù)量有限。護(hù)城河具有排澇功能，每逢雨季開閘放水，投放魚類絕大多數(shù)會(huì)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(fèi)用較高。護(hù)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。