鄭州城湖水質(zhì)生態(tài)修復(fù)技術(shù)

黃立新

（鄭州市金水區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村工作委員會(huì)鄭州450000）

人類對(duì)水的需求不僅限于生活用水、工業(yè)用水和農(nóng)田灌溉，在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域水都是生活質(zhì)量的重要指標(biāo)和人類重視的自然資源之一。但人類的活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響越來越嚴(yán)重，城市垃圾、生活污水及養(yǎng)殖業(yè)廢水的排放、工業(yè)農(nóng)業(yè)的面源污染等都可以造成城市湖泊水體污染及發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化，嚴(yán)重影響人民群眾的生活質(zhì)量。我們要采用科學(xué)措施，努力改善湖泊水質(zhì)，營(yíng)造岸綠水清、優(yōu)美怡人、適于居住的城市環(huán)境。

1 鄭州市水系及城湖概況

鄭州市地跨黃河、淮河兩大流域。在鄭州境內(nèi)的黃河支流有伊洛河、汜水河和枯河?；春又Я饔匈Z魯河、七里河、索須河、潁河、雙洎河、運(yùn)糧河等支流。東風(fēng)渠是1958年為發(fā)展引黃灌溉而開挖的人工河，干渠全長(zhǎng)26.2 km。東風(fēng)渠支流有金水河，東北流向，橫穿市區(qū)，全長(zhǎng)26.31 km。金水河的市區(qū)段河道經(jīng)治理后，底寬20～30 m，是鄭州市區(qū)內(nèi)的主要排水河道，也是市區(qū)內(nèi)一道美麗的風(fēng)景線，是市民平時(shí)休閑的好去處。

鄭州市城區(qū)的主要湖泊有：（1）北龍湖。北龍湖從2012年10月開始蓄水，湖面面積600 hm2，和杭州的西湖相當(dāng)。（2）龍子湖。位于鄭州市鄭東新區(qū)，湖面面積95 hm2。龍子湖位于北龍湖下游，利用北龍湖下泄水進(jìn)行水量補(bǔ)充和置換。龍子湖中央的湖心島有近133.3 hm2的面積，并設(shè)有體育場(chǎng)、圖書館等公共設(shè)施。（3）蝶湖。位于鄭州市經(jīng)開區(qū)第十五大街南濱河新城內(nèi)。蝶湖靈動(dòng)秀美，風(fēng)景宜人，適宜在此漫步、戲水，蝶湖大橋跨過經(jīng)開區(qū)潮河蝶湖生態(tài)公園水面，是出名的“戒指橋”。（4）天健湖。天健湖位于鄭州高新區(qū)科學(xué)大道與七葉路交叉口向北300米，是用原有河道進(jìn)行蓄水而形成的小型湖泊。（5）西流湖。鄭州西郊的西流湖在20世紀(jì)70、80年代曾經(jīng)揚(yáng)名整個(gè)鄭州市。西流湖是賈魯河道的一部分，水源充足，植被豐盛?，F(xiàn)在西流湖公園是一個(gè)城市生態(tài)公園，共分為城市界面景觀區(qū)、生態(tài)密林景觀區(qū)、疏林草地景觀區(qū)、濱水特色景觀區(qū)和濕地生態(tài)景觀區(qū)等。（6）如意湖。如意湖位于鄭州鄭東新區(qū)CBD中央公園的中心。（7）洞林湖。洞林湖水域面積67 hm2，位于鄭州市滎陽市賈峪鎮(zhèn)新田大道。（8）雁鳴湖。中牟雁鳴湖生態(tài)風(fēng)景區(qū)，因每年冬季棲息眾多大雁而得名。（9）象湖。象湖位于鄭開大道上，因湖面形似大象而得名。微風(fēng)吹來，湖水有節(jié)奏地拍打著岸邊，200 hm2的湖水在陽光下波光粼粼。

2 城市湖泊污染原因及主要危害

2.1 原因

湖泊污染是因?yàn)檫^量的泥沙等懸浮物、無機(jī)鹽和有機(jī)物流入湖泊后，造成各種微生物大量繁殖，水體透明度下降，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能嚴(yán)重退化，生物多樣性減少，發(fā)生水體富營(yíng)養(yǎng)化的過程。

湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的發(fā)展過程在自然條件下非常緩慢，但是會(huì)隨著人類活動(dòng)而急劇加速，人們?nèi)粘５纳钗鬯凸I(yè)污水的排放，農(nóng)業(yè)種植及畜禽的面源污染，旅游等都會(huì)加劇湖泊的富營(yíng)養(yǎng)化。湖泊富營(yíng)養(yǎng)化過程中，隨著水體中磷、氮含量不斷增高，大量快速生長(zhǎng)繁殖的藻類會(huì)造成水體中溶解氧含量下降，從而使水中的生物大量死亡。經(jīng)研究，當(dāng)水體中磷含量大于0.02 mg/L、氮含量大于0.2mg/L時(shí)，水中的藻類便加速生長(zhǎng)，就會(huì)產(chǎn)生水體富營(yíng)養(yǎng)化。

湖泊的富營(yíng)養(yǎng)化多發(fā)于夏季。在夏季，光照充足，表層溫度高，在有充足營(yíng)養(yǎng)鹽供應(yīng)的情況下，水體中藻類的光合作用大大加強(qiáng)，藻類大量繁殖，而且夏季水體的熱分層現(xiàn)象也將導(dǎo)致下層水體溶解氧降低，在缺氧狀況下底泥中的磷釋放，水體中的磷含量會(huì)逐步提高，進(jìn)一步加劇水體富營(yíng)養(yǎng)化的發(fā)生。

2.2 主要危害

現(xiàn)階段，湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化是湖泊治理的重大問題，它不但會(huì)對(duì)水資源造成影響，甚至?xí)斐晒参：Γ谷嗣袢罕娫诮?jīng)濟(jì)上和環(huán)境上都造成巨大的損失。主要危害表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）富營(yíng)養(yǎng)化的水體中會(huì)產(chǎn)生一種叫銅綠微囊藻的藍(lán)藻，會(huì)釋放出肝毒素，它是一種生物神經(jīng)毒素，如果動(dòng)物、家畜或水生生物飲用后，就會(huì)發(fā)生中毒現(xiàn)象。（2）湖泊水質(zhì)逐步惡化，污染的水體滲透到地下污染地下水，嚴(yán)重威脅到人類的健康，并會(huì)影響到水生動(dòng)植物的生存。（3）富營(yíng)養(yǎng)化會(huì)破壞水體的食物鏈結(jié)構(gòu)，使得水體中生態(tài)平衡被破壞。（4）湖泊水體的惡化，會(huì)對(duì)旅游、水產(chǎn)養(yǎng)殖、水上運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。

3 防治對(duì)策

城市湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的發(fā)展趨勢(shì)十分嚴(yán)峻。鄭州市城湖采用了很多措施防止富營(yíng)養(yǎng)化的發(fā)生。

3.1 控制污染源

外界污染物進(jìn)入湖泊水體后，水體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)會(huì)急劇過剩，隨之造成藻類的大量繁殖。治理的主要措施就是控制污染物進(jìn)入水中，即對(duì)污染源的控制。污染源有內(nèi)污染源和外污染源兩種。外污染源分為點(diǎn)源和面源。一般分布在湖泊的周圍?！包c(diǎn)源”污染通常由管道形式集中排放，可直接通過監(jiān)測(cè)確定?！懊嬖础蔽廴疽话憔哂袇^(qū)域性，產(chǎn)生的地點(diǎn)和時(shí)間不固定，地表和大氣中的污染物隨著降雨被帶入了水體中。外源污染物得到有效控制后，內(nèi)污染源的控制也是污染治理的有效措施。例如控制養(yǎng)殖污染、船舶污染、旅游污染、底泥污染等。

3.2 加強(qiáng)管理

隨著人民群眾的環(huán)保意識(shí)越來越強(qiáng)，對(duì)于水質(zhì)較好還未被嚴(yán)重污染的湖泊，我們要以防為主，防患于未然。特別是點(diǎn)源污染的治理，要實(shí)施可持續(xù)的消費(fèi)和生產(chǎn)模式，促進(jìn)廢物無害化、資源化、減量化處理，減少因人類活動(dòng)而對(duì)環(huán)境造成的危害。通過減少污染源數(shù)量、植樹造林減少水土流失、制定水質(zhì)管理?xiàng)l例法規(guī)、加強(qiáng)教育宣傳等都能起到良好的效果。對(duì)于污染相對(duì)嚴(yán)重的湖泊，應(yīng)該以治為主。疏浚底泥、截污、引水沖湖、種植高等水生生物等都能有效緩解。在治的同時(shí)我們應(yīng)在行政、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和法制上加強(qiáng)管理措施，利用行政監(jiān)督管理，制定污染物排放量指標(biāo)，并定期核查。對(duì)造成水污染的企業(yè)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行整頓和技術(shù)改造。加強(qiáng)企業(yè)水污染源綜合防治技術(shù)的研究，采用對(duì)環(huán)境無害的新設(shè)備、新工藝，從而減少或消除廢水的排放。排污單位應(yīng)交納相應(yīng)的排污費(fèi)用。建立健全取水、用水、排污等許可證制度，制定并嚴(yán)格執(zhí)行國家、地方水污染防治的相關(guān)法律、法規(guī)。

4 城市湖泊水質(zhì)生態(tài)修復(fù)技術(shù)

生態(tài)修復(fù)技術(shù)是以生態(tài)學(xué)原理為基礎(chǔ)，通過一定的生物生態(tài)工程的技術(shù)方法，人為改變和切斷生態(tài)系統(tǒng)退化的主導(dǎo)因素或過程，從而盡快的使生態(tài)恢復(fù)到一定的水平。目前，水生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)建主要是恢復(fù)改善水生植物生存條件，促進(jìn)植物恢復(fù)。對(duì)已經(jīng)喪失自動(dòng)恢復(fù)能力或不符合水質(zhì)改善要求的水域?yàn)┩?，必須通過生態(tài)工程進(jìn)行人工重建。為有效地降低修復(fù)的投資和成本必須將控制或切斷污染源與修復(fù)污染水體結(jié)合起來，否則，水體修復(fù)效果難以得到保證，甚至修復(fù)后水體更加惡化。水體修復(fù)技術(shù)必須在實(shí)踐中得到檢驗(yàn)和完善，注重各種技術(shù)的集成與創(chuàng)新，加強(qiáng)生物修復(fù)技術(shù)同工程修復(fù)技術(shù)的有機(jī)耦合。

4.1 引水沖刷（稀釋）法

引水沖刷（稀釋）法是通過向被污染水體中引入大量清水，增加被污染水體資源總量，稀釋被污染水體中污染物的濃度，增強(qiáng)水體自身自凈能力，改善生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)，達(dá)到改善水生系統(tǒng)的目的，使水體達(dá)到相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 人工曝氣充氧法

水體被污染后，水體中的有機(jī)物分解會(huì)消耗水中的溶解氧，溶解氧濃度變低，水體進(jìn)入?yún)捬鯛顟B(tài)。人工地把氧氣充入水中，水中溶解氧濃度增加，尤其是底層水體，好氧微生物的活力就會(huì)加強(qiáng)，同時(shí)加速微生物的生長(zhǎng)繁殖。湖泊水庫的水質(zhì)狀況得到明顯的改善、水體自凈能力加強(qiáng)，恢復(fù)水體的生態(tài)系統(tǒng)。人工曝氣充氧技術(shù)占地少，具有快速、高效、簡(jiǎn)便易行的優(yōu)點(diǎn)，不足之處是停止人工曝氣后，經(jīng)過一段時(shí)間，水質(zhì)又會(huì)惡化至原來的水平。

4.3 底泥生態(tài)疏浚法

疏浚法是將受污染的底泥從污染地區(qū)挖掘起來，防治污染物向地下水或覆蓋水體擴(kuò)散，將底泥運(yùn)輸?shù)浇?jīng)過各種工程準(zhǔn)備(包括布置襯里、設(shè)置通風(fēng)管道等)的地點(diǎn)堆放，并在此進(jìn)行生物修復(fù)處理，減少或者降低底泥中的污染物含量。同時(shí)，對(duì)底泥的濾液進(jìn)行處理，能有效避免水體的二次污染。

城市水體中大量的污染物質(zhì)累積在底泥中，其中包括重金屬元素、一些難以降解的有毒有害物質(zhì)和動(dòng)植物的腐爛物等。這些有害物質(zhì)在一定條件下會(huì)被釋放到水體中，造成水質(zhì)惡化，同時(shí)散發(fā)出臭味，嚴(yán)重影響水生動(dòng)植物的生存。這些有害物質(zhì)會(huì)通過食物鏈富集在生物體內(nèi)。

4.4 直接除藻法

直接除藻法有物理除藻、化學(xué)除藻和生物除藻三種。（1）物理除藻。利用超聲波所產(chǎn)生的聲流、機(jī)械振動(dòng)和空化效應(yīng)造成藻類細(xì)胞組織斷裂、損傷或粉碎，使其產(chǎn)生物理和化學(xué)變化，破壞藍(lán)藻天然復(fù)合物的關(guān)鍵組成部分，并抑制其生物合成和光合作用的進(jìn)行，從而達(dá)到抑制生長(zhǎng)的目的。（2）化學(xué)除藻。主要采用化學(xué)除藻劑、殺藻劑、加入鐵鹽促進(jìn)磷的沉淀，加入石灰脫氮等?；瘜W(xué)藥劑法通常在水源地行，和水處理廠進(jìn)行。目前世界上多個(gè)國家常采用此法控制湖泊水庫中藻類的生長(zhǎng)。化學(xué)法除藻應(yīng)用相對(duì)較為靈活，效果也較好。不足之處在于藍(lán)藻繁殖速度快容易形成優(yōu)勢(shì)種群，所以即便當(dāng)天見效，一段時(shí)間后藍(lán)藻又會(huì)大量繁殖?；瘜W(xué)除藻使水中增加了新的對(duì)健康不利的化學(xué)物質(zhì)，給水體帶來二次污染，所以在大水面用藥劑除藻不十分理想。（3）生物除藻。通過生態(tài)系統(tǒng)食物鏈及生物的相生相克關(guān)系來抑制或控制“水華”，控制藍(lán)藻的生長(zhǎng)繁殖。如通過投放濾食性魚類來控制藍(lán)藻“水華”的發(fā)生。這種方法既不破壞水體中生態(tài)的平衡又能控制藍(lán)藻惡性增長(zhǎng)。魚類長(zhǎng)成捕撈后帶走水體中的過剩營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。這種方法能很好地減輕水體污染，改善水質(zhì)。

4.5 人工濕地修復(fù)法

人工濕地修復(fù)技術(shù)是指含污染物的水體在沿著一定方向流動(dòng)的過程中，利用土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)和生物三者之間相互作用，對(duì)被污染的水質(zhì)進(jìn)行凈化處理的一門技術(shù)。與傳統(tǒng)的污水處理廠相比，它的優(yōu)點(diǎn)是緩沖容量大、建設(shè)成本和運(yùn)行費(fèi)用低、工藝簡(jiǎn)單、處理效果好，缺點(diǎn)是處理速率慢。近年來，人工濕地技術(shù)發(fā)展迅速，目前已運(yùn)用到工業(yè)污水、礦業(yè)污水、水產(chǎn)養(yǎng)殖污水、垃圾滲濾液、污泥脫水后的污水、城市地表徑流、高速公路地表徑流、飛機(jī)場(chǎng)地表徑流、雨水等的處理和污染水體的修復(fù)中。人工濕地的一個(gè)主要問題是隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，床體會(huì)出現(xiàn)堵塞問題，為此在濕地具體運(yùn)行時(shí)應(yīng)當(dāng)采取“間歇脈沖進(jìn)水"、“潮汐式進(jìn)水"、“床體經(jīng)常性的停運(yùn)”、“填料反序填充"等技術(shù)。此外，還要注意增大凈化污水的有效空間，充分利用濕地體積，提高凈污功能。

4.6 生物操縱法

生物操縱的目的是通過湖泊水生生物群落管理來改善水質(zhì)。外部過剩的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸入會(huì)引起藻類的快速繁殖，導(dǎo)致水質(zhì)惡化；同時(shí)以藻類為食的浮游動(dòng)物又會(huì)被大量的捕食浮游動(dòng)物的魚類吃掉導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的加劇，因此在這種模式中通過放養(yǎng)兇猛魚類來逆轉(zhuǎn)食浮游動(dòng)物魚類對(duì)浮游植物的影響從而改善水體富營(yíng)養(yǎng)化狀況，在此過程中要注意防范外來物種的入侵。

4.7 水生植物修復(fù)法

水生植物對(duì)污染物有很強(qiáng)的吸收能力，通過在污染水體中種植耐受性好的水生植物，達(dá)到吸收、積累、降解等作用，從污染環(huán)境中去除污染或固定環(huán)境中的污染物，從而減少或減輕污染物毒性的技術(shù)。水生植物自身通過生長(zhǎng)代謝能吸收掉水體中大量的過剩營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并能有效吸附水體中的懸浮顆粒物，達(dá)到抑制低等藻類生長(zhǎng)，并能有效的富集水體中重金屬等。水生植物修復(fù)的過程可以分為兩個(gè)步驟，穩(wěn)定和提取。植物穩(wěn)定是利用植物發(fā)達(dá)的根系產(chǎn)生的酶系統(tǒng)或水生植物本身形成的微生物系統(tǒng)降低水體中重金屬的活性，防止其在水體中擴(kuò)散。植物提取是指水生植物在生長(zhǎng)過程中，發(fā)達(dá)的水生根系吸收掉水體中的有害污染物質(zhì)，再通過對(duì)這些水生植物進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕厥仗幹?，達(dá)到凈化水體的作用。我們經(jīng)常使用的水體修復(fù)的植物有水葫蘆、水花生、水芹、菱等，蘆葦是國際上公認(rèn)的處理污水的首選植物。水生植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是在去除有機(jī)污染物的同時(shí)，也可以去除無法被微生物降解的重金屬，植物對(duì)重金屬的修復(fù)有三種形式即植物固定、植物揮發(fā)和植物吸收，研究表明，水生植物可大量吸收并在體內(nèi)積累鉛、鉻、汞、鎳、鋅、銅、鎘等重金屬。種植水生植物投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，污染物泄露少。但是水生植物修復(fù)技術(shù)存在一個(gè)弊端，一些水生植物在水體中生長(zhǎng)速度過快，比如鳳眼蓮，很容易減少水體的采光面積，從而阻隔空氣與水體之間的交換，降低水中的溶解氧濃度，反而會(huì)加重水體富營(yíng)養(yǎng)化的發(fā)生。同時(shí)水生植物掉落的葉片和被腐蝕的器官等會(huì)攜帶吸收的重金屬有害物重返水體，因此需要及時(shí)清理。

4.8 人工浮島法

人工生態(tài)浮島技術(shù)是水環(huán)境修復(fù)技術(shù)生物調(diào)控法之一。人工浮島是一種像筏子似的人工浮體（形式不同的復(fù)合生態(tài)浮床），以浮島作為載體，栽培陸生的觀賞植物或水生蔬菜，這些觀賞植物或水生蔬菜會(huì)產(chǎn)生發(fā)達(dá)的水生根，這些根系在水體中形成濃密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)并會(huì)形成生物膜吸附大量的懸浮物，將其中的有害物質(zhì)降解和吞噬。浮島技術(shù)不但可以凈化水質(zhì)，還能營(yíng)造和美化景觀。