杭州市農(nóng)村池塘水環(huán)境生態(tài)化治理試驗研究

金佩英，姚建國，劉正富，裘金玉

（杭州市余杭區(qū)林業(yè)水利局，浙江 杭州 311100）

杭州市地處杭嘉湖平原東部，境內(nèi)水系、河塘眾多，有著歷史上典型的江南水鄉(xiāng)風貌，近幾年大規(guī)模開展“五水共治”后，河流和湖泊水體水質(zhì)都有大幅度提高，諸多水域已恢復往日清澈，但一些小池塘、細水溝等小微水體由于緊挨居民區(qū)、廠礦區(qū)和缺乏來水等原因，水體污染的情況還沒得到有效改善，尤其是余杭區(qū)一些人口密集的農(nóng)村池塘出現(xiàn)了水體混濁、透明度低、部分水體發(fā)黑發(fā)臭等現(xiàn)象。因此，對農(nóng)村眾多小池塘的生態(tài)化污染處理是一項既有現(xiàn)實意義又具有全局生態(tài)保護價值的系統(tǒng)工程，是建設美麗鄉(xiāng)村的一個極其重要的內(nèi)容和有效切實點。為此，本項試驗在對余杭區(qū)農(nóng)村池塘系統(tǒng)調(diào)查基礎上，選擇不同類型的池塘進行不同方式的生態(tài)化處理試驗，旨在通過“一塘一策”的治理模式，取得周邊居民較為滿意的生態(tài)治理效果，為相似類型的小微水體提供可借鑒的治理方法。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

1.1 調(diào)查評價

對余杭區(qū)農(nóng)村池塘現(xiàn)狀進行隨機調(diào)查，分別于2016年和2017年春，現(xiàn)場調(diào)查瓶窯、徑山、黃湖、喬司、閑林等鎮(zhèn)（街道）內(nèi)農(nóng)村小微水體污染情況和周邊生態(tài)環(huán)境狀況，了解農(nóng)村小微水體對周邊居民生活的影響以及水體原有功能特性。從調(diào)查情況分析，余杭區(qū)農(nóng)村池塘具有5個方面共性：①池塘四周用水泥、石頭等硬質(zhì)駁岸較多，許多自然護坡已經(jīng)人為改變?yōu)橹绷⑦吰?；②絕大多數(shù)池塘沒有明顯的進出水溝渠，來水僅靠附近地表徑流，水體流動狀況不佳，大多呈“死水”狀態(tài)；③水體混濁度大，透明度小，使觀感性減弱，景觀功能下降；④池塘水生動植物少，沉水植物、漂浮水草、魚類均很少；⑤實用性下降，由于水質(zhì)差，洗滌、澆灌等社會經(jīng)濟屬性減退。對此，周邊居民期盼池塘水環(huán)境改善的意愿十分迫切，希望周邊池塘成為魚蝦塘、灌溉塘、洗滌塘、景觀塘、休閑塘，發(fā)揮水體原有的多種功能。

1.2 試點池塘選擇及水質(zhì)現(xiàn)狀分析

根據(jù)池塘水質(zhì)影響因子、污染狀況、功能作用，并圍繞東苕溪飲用水源保護選擇污染處理試點池塘。本次試驗選擇黃湖鎮(zhèn)賜壁村銅山頭、徑山高速公路服務區(qū)、徑山鎮(zhèn)綠景村培公塢、徑山鎮(zhèn)綠景村箬青塢4個池塘進行生態(tài)化治理試驗，各池塘的基本情況如下：

黃湖鎮(zhèn)賜壁村銅山頭池塘（1號）：位于黃湖鎮(zhèn)賜壁村銅山頭自然村，呈長方形，長50.0 m，寬30.0 m，水面約1 500 m2，四周為混凝土擋墻，硬質(zhì)駁岸，水深1.3 ～ 1.5 m，無明顯來水，下游設有排水涵洞，水體較混濁，顏色泛綠，旱季發(fā)黑。池塘污染源主要為附近苗圃、竹林地表徑流和周邊居民生活污水。原主要功能為周邊居民生活洗滌用水，池塘類型歸為村莊內(nèi)小型生活洗滌用水型。

徑山高速公路服務區(qū)池塘（2號）：位于徑山鎮(zhèn)小古城村杭長高速公路服務區(qū)邊，呈長方形，長150.0 m，寬20.0 m，水面約3 000 m2，臨界高速公路服務區(qū)一側為混凝土擋墻，其他三面為自然土坡，水深1.2 ～ 1.8 m，上游有一小溪接入池塘，雨季有來水進入，下游設有排水出口，水體時?；鞚幔伾袝r泛黑，夏季水少時會有惡臭。池塘污染源主要為高速公路路面、服務區(qū)地表徑流以及上游農(nóng)戶和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的污染。原主要功能為下游水稻、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉用水，池塘類型歸為農(nóng)村田間小型農(nóng)業(yè)用水型。

徑山鎮(zhèn)綠景村培公塢池塘（3號）：位于徑山鎮(zhèn)綠景村培公塢自然村，呈圓形，直徑約79.0 m，水面約4 900 m2，四圍深水處有部分混凝土封底，淺水處為自然土坡，水深0.5 ～ 2.2 m，上游有一山區(qū)小溪接入池塘，時有來水，雨季有洪水泥沙進入，下游自然滲水溢出，水體透明度差，顏色?；彀住３靥廖廴驹粗饕獮楦浇缙?、茶園地表徑流產(chǎn)生的污染。原主要功能為下游農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉和農(nóng)戶生活洗滌用水，池塘類型歸為農(nóng)村中型農(nóng)業(yè)和生活洗滌復合用水型。

徑山鎮(zhèn)綠景村箬青塢池塘（4號）：位于徑山鎮(zhèn)綠景村箬青塢小流域，呈長方形，長約140.0 m，寬50.0 m，水面約7 000 m2，水深0.5 ～ 7.0 m。蓄水主要由上游山地的降水匯流，水體透明度差，旱季顏色常泛綠。池塘污染源主要為上游果園、茶園、竹園地表徑流和養(yǎng)魚產(chǎn)生的污染。原主要功能為下游農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉、漁業(yè)和飲用水應急備用水源，池塘類型歸為農(nóng)村大型農(nóng)業(yè)和生活飲用復合用水型。

根據(jù)余杭區(qū)歷年來河道、湖泊、池塘的水質(zhì)情況分析，影響水質(zhì)類別的主要因子為高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總氮、總磷。因此，選擇測定4個類型池塘現(xiàn)狀地表水的渾濁度、透明度等感觀因素和pH值、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總氮、總磷等水質(zhì)指標，根據(jù)GB 3838 — 2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》，結果現(xiàn)狀水質(zhì)均為劣Ⅴ類，主要超標因子為氨氮、總氮、總磷（見表1）。

表1 4個池塘試驗前原狀水質(zhì)檢測結果表

2 池塘生態(tài)化治理技術

2.1 池塘生態(tài)化治理方法

根據(jù)杭州地區(qū)四季分明，雨量充沛，地貌豐富，土壤疏松的特點，針對不同類型的池塘采用以下6項污水治理技術，設計不同的生態(tài)修復技術組合。

（1）增加水體流動性。通過設置引排水系統(tǒng)，使池塘水體擁有長期或短期自然流態(tài)。對上游有池塘、小溪的開通水渠引水入塘，在下游設暢通的排水系統(tǒng)。

（2）改善進水水質(zhì)。對上游有污染的水體，在池塘進水處設置截污、截泥、截砂措施，使來水清澈。在小溪內(nèi)設置小堰壩抬高水位，再在側上方用粗細不同的卵石（碎石）由粗向細由外向內(nèi)壘疊生態(tài)潛壩，或用砂包鋪設，阻擋雜物泥沙進入池塘。

（3）種植水生植物。選擇除污能力強、景觀效果好、適合本地生長的沉水、浮葉和挺水植物品種（包括水生蔬菜），利用生態(tài)浮島、控制筏等載體進行限量種植。本次試驗采用常綠苦草、鳳眼蓮、大薸、聚草、水罌粟、荇菜、香菇草、荷花、常綠鳶尾、千屈菜、梭魚草、紫芋、澤苔、苔草、水生美人蕉、再力花、水蔥、花葉蘆竹、花葉玉嬋花。

（4）放養(yǎng)水生動物。根據(jù)池塘混濁度、透明度情況，投放少量的花鰱、白鰱、螺螄等水生動物。

（5）投放微生物。對污染較為嚴重的中小型池塘，投放適宜的微生物菌種，增強水體微生物活力。

（6）美化周邊生態(tài)環(huán)境。根據(jù)池塘四周護岸形式和岸邊環(huán)境，選擇適宜的濕生或彩葉植物，豐富植物群落和美化環(huán)境。種植常綠萱草、庭菖蒲、石菖蒲、迎春花、傘房決明、鹽膚木、 水松、水杉、池杉、落羽杉、中山杉、娜塔櫟。

治理過程中不設置如機械增氧設備、循環(huán)水設備等新的污染源，避免噪聲擾民和新增耗能項目。

2.2 不同池塘生態(tài)化治理技術設計

針對4個不同類型、不同污染物及其污染程度的池塘，分別設計治理技術措施。

（1）1號池塘：針對池塘硬質(zhì)駁坎、無來水、總氮高、渾濁度大和生活洗滌現(xiàn)狀，組合（1）、（3）、（5）、（6）等4項治理技術。即從上游小水渠中引水入塘，下雨時補充池塘水源；在水面約1/4的面積養(yǎng)植鳳眼蓮、聚草浮葉植物；在其他水面上構建約1/10植物浮島，浮島內(nèi)種植常綠鳶尾、再力花、花葉美人蕉、千屈菜等挺水植物；投放微生物菌種；在四周帶狀種植傘房決明、迎春花、野薔薇等下掛和花色小灌木。

（2）2號池塘：針對池塘單邊硬質(zhì)駁坎、上游有污水進入、氨氮、總氮、總磷均很高和渾濁度大的現(xiàn)狀，組合（2）、（3）、（5）、（6）等4項治理技術，即在池塘入口處先行淤泥清除，并設置砂包和生物帶攔截；投放微生物菌種；上游側水面投放鳳眼蓮、聚草、香菇草等浮葉植物；靠近水岸處種植常綠鳶尾、千屈菜、美人蕉等水生植物；砌石擋墻側種植傘房決明、鹽膚木、黃連木、娜塔櫟等彩葉喬灌木植物。

（3）3號池塘：針對洪水時泥沙進入，下游無明顯出水口，氨氮、總氮、總磷高等現(xiàn)狀，組合（1）、（2）、（3）、（4）、（6）等5項治理技術。即在入水口設置卵石生態(tài)潛壩，下游設專用排水口；靠近水岸處種植常綠鳶尾、千屈菜、美人蕉、庭菖蒲、再力花、花葉蘆竹等水生植物；淺水處種植沉水植物常綠苦草；池塘四周種植水松、水杉、落羽杉、池杉、鹽膚木、花葉柳等彩葉喬灌木和耐水淹植物；投放白鰱、螺螄等水生動物。

（4）4號池塘：針對水面大、水位變化快、總磷高等現(xiàn)狀，組合（3）、（4）、（6）等3項治理技術。即在塘面消落帶種植香菇草、常綠萱草、石菖蒲、水罌粟、落羽杉、池杉等耐水淹植物；在坡度較高處種植鹽膚木、傘房決明、娜塔櫟等彩葉喬灌木植物；投放白鰱、花鰱、泥鰍等水生動物，降低魚飼料投放量。

3 治理效果與分析

3.1 不同池塘污水治理效果

4個池塘經(jīng)生態(tài)化處理后，于2017年的3月15日、8月31日、10月31日分別由原狀水質(zhì)測定的浙江省級認定水質(zhì)監(jiān)測中心進行3次水質(zhì)測定，池塘水體的pH值均在正常范圍，與治理前相比，其他指標都有較大改善，4個池塘的具體測定結果如下。

3.1.1 1號池塘治理效果

表2列出了治理前及治理后3次測定的結果。可見，3次測定的平均渾濁度下降38.06 NTU，透明度上升46 cm，高錳酸鹽指數(shù)下降3.28 mg/L，氨氮下降0.22 mg/L，總氮下降0.28 mg/L，總磷下降0.49 mg/L。其中，第3次測定除總氮仍處在劣Ⅴ類以外，高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷均為Ⅲ類水以上。

表2 1號池塘生態(tài)化處理前后水質(zhì)對照表

3.1.2 2號池塘治理效果

表3列出了治理前及治理后3次測定的結果?？梢?，3次測定的平均渾濁度下降24.12 NTU，透明度上升23 cm，高錳酸鹽指數(shù)下降0.60 mg/L，氨氮下降10.86 mg/L，總氮下降13.63 mg/L，總磷下降2.97 mg/L。其中，第3次測定除總氮仍處在劣Ⅴ類以外，高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷均為Ⅲ類水以上。

表3 2號池塘生態(tài)化處理前后水質(zhì)對照表

3.1.3 3號池塘治理效果

表4列出了治理前及治理后3次測定的結果?？梢?，3次測定的平均渾濁度下降2.13 NTU，透明度上升15.67 cm，高錳酸鹽指數(shù)下降1.29 mg/L，氨氮下降3.71 mg/L，總氮下降4.21 mg/L，總磷下降0.49 mg/L。其中，第3次測定總氮達到Ⅳ類水，高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷均為Ⅲ類水以上。

表4 3號池塘生態(tài)化處理前后水質(zhì)對照表

3.1.4 4號池塘治理效果

表5列出了治理前及治理后3次測定的結果?？梢?，3次測定的平均渾濁度下降了2.80 NTU，透明度上升了8.33 cm，高錳酸鹽指數(shù)下降了1.09 mg/L，氨氮下降0.24 mg/L，總氮下降0.04 mg/L，總磷平均下降1.10 mg/L。其中，第3次測定總氮達到Ⅳ類水，高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷均為Ⅲ類水以上。

表5 4號池塘生態(tài)化處理前后水質(zhì)對照表

3.1.5 池塘生態(tài)化治理綜合分析

表6列出了4個治理池塘的6個測定指標在治理前及治理后不同時間的水質(zhì)測定結果?？梢?，經(jīng)“一塘一策”的生態(tài)化治理后，4個池塘6個水質(zhì)測定指標的均值都有明顯改善。其中，總磷的平均改善率最高，達到93.71%，其次是氨氮79.36%，總氮為41.63%，高錳酸鹽指數(shù)為35.52%，渾濁度為47.73%，透明度為52.18%。由Duncan法多重比較可知，除總氮外，其余5個指標在治理前后均具有顯著或極顯著差異，且總磷、高錳酸鹽指數(shù)、渾濁度3個指標在3次不同時間測定的結果無顯著差異，說明4個池塘的治理技術組合能顯著改善水質(zhì)，除總氮外，其他指標都達到Ⅲ類水質(zhì)標準。

表6 池塘治理前與治理后檢測指標均值比較表

4 結論與建議

通過4個試樣池塘近1 a多項技術綜合治理，6個水質(zhì)測定指標均有明顯改善，其中總磷、高錳酸鹽指數(shù)與渾濁度3個指標改善率高且穩(wěn)定，由此可見，針對農(nóng)村現(xiàn)有各類池塘，依據(jù)其污染物、池塘功能類型以及污染程度，設計相應治理方法，可達到預期治理效果。但在本次試驗中，總氮在治理前后尚無顯著性差異，尚需進一步試驗研究，如采用加大水生植物種植數(shù)量、減少氮污染物輸入量等技術措施以顯著降低水體中的總氮量。

4個試樣池塘在本次試驗的1 a共投入治理經(jīng)費19.2萬元，平均每個池塘為4.8萬元，6種措施中像砂石、水生植物、水生動物等許多可就地取材，生態(tài)化治理成本適當，措施簡明易懂，操作方便。春、夏、秋三季池塘水面花壇錦簇，四周植物空間布局錯落有致，色澤多變，生物多樣性豐富，整體生態(tài)景觀優(yōu)美，建議在之后的長效管理中，對鳳眼蓮、聚草等浮葉植物進行控制性養(yǎng)殖，在秋末冬初收割上岸，避免植株在水中過冬腐爛。同時，對千屈菜、美人蕉、再力花等水生植物也應根據(jù)生長情況，在秋冬季適當修剪整理，使來年生長更好，繼續(xù)維護生態(tài)化治理的各項措施，發(fā)揮各池塘綜合治污效果。