食藻蟲(chóng)引導(dǎo)水生態(tài)修復(fù)技術(shù)在城市湖泊治理過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)及其應(yīng)用

徐兵兵

（上海太和水環(huán)境科技發(fā)展股份有限公司，上海 200433）

隨著城市化進(jìn)程的加快，大量氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽進(jìn)入城市湖泊，破壞了水體生態(tài)系統(tǒng)，加速了水體富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程。城市湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化已成為城市重大環(huán)境污染問(wèn)題。利用沉水植物構(gòu)建草型清水態(tài)系統(tǒng)，是一種低耗、高效和環(huán)境安全的生態(tài)修復(fù)方法。然而，在富營(yíng)養(yǎng)化的藻型湖泊中，沉水植物無(wú)法生存。提高水體的透明度是沉水植被恢復(fù)的瓶頸問(wèn)題。此外，沉水植被具有季節(jié)性演替，瘋長(zhǎng)或腐敗均會(huì)影響水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建。食藻蟲(chóng)引導(dǎo)水生態(tài)修復(fù)技術(shù)能夠解決該問(wèn)題，在城市湖泊治理過(guò)程中具有巨大優(yōu)勢(shì)，并得到廣泛應(yīng)用[1-4]。本文在總結(jié)食藻蟲(chóng)引導(dǎo)水生態(tài)修復(fù)技術(shù)在湖泊治理中解決的關(guān)鍵問(wèn)題的基礎(chǔ)上，以江西省浮梁縣三賢湖治理工程為例，分析其治理效果，為城市湖泊類(lèi)似項(xiàng)目提供經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

1 城市湖泊存在問(wèn)題及解決途徑

圖1 城市湖泊問(wèn)題解析及解決途徑

富營(yíng)養(yǎng)化是當(dāng)前城市湖泊水環(huán)境面臨的主要問(wèn)題（圖1）。草型清水態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建，是解決水體富營(yíng)養(yǎng)化的有效途徑。食藻蟲(chóng)引導(dǎo)的水下生態(tài)修復(fù)及水體生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)是一種純生態(tài)的水生態(tài)修復(fù)技術(shù)，以馴化后的大型枝角類(lèi)浮游動(dòng)物“食藻蟲(chóng)”（大型溞）搭配改良后的沉水植被“四季常綠矮型苦草”及其他沉水植物，輔以魚(yú)蝦螺貝等水生動(dòng)物，通過(guò)蟲(chóng)控藻，魚(yú)食蟲(chóng)等模式打通食物鏈，構(gòu)建“食藻蟲(chóng)—水下森林—水生動(dòng)物—微生物群落”共生體系，恢復(fù)草型清水態(tài)自?xún)粝到y(tǒng)，使水質(zhì)得到顯著改善，生態(tài)修復(fù)效果達(dá)到長(zhǎng)效穩(wěn)定。

1）核心技術(shù)一—食藻蟲(chóng)馴化技術(shù)。

提升水體透明度，改善水底光照條件是沉水植被恢復(fù)的關(guān)鍵。大型溞（Daphnia magna）作為湖泊和水庫(kù)中常見(jiàn)的枝角類(lèi)動(dòng)物，能攝食藍(lán)、綠藻等浮游動(dòng)物，降低其生物密度，提高水體透明度，是一種生態(tài)、安全、有效的生物操縱方式[4]。自然界的大型溞存在體型小、攝食能力有限、分解藻毒素能力弱等問(wèn)題，在工程應(yīng)用中存在局限性。馴化改良后的大型溞（食藻蟲(chóng)），體型較大（4～6mm），抗藍(lán)藻毒素能力顯著增強(qiáng)，以水體中的藻類(lèi)、有機(jī)顆粒等為主要食物來(lái)源，每天可吞食數(shù)十倍于自身體積的藻類(lèi)等，并將其消化分解為水、無(wú)機(jī)鹽和無(wú)毒的動(dòng)物蛋白，使藻類(lèi)大幅降低，失去種群優(yōu)勢(shì)，快速（3～7d）提高水體透明度，為水下生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建創(chuàng)造條件[1]。

2）核心技術(shù)二—沉水植被優(yōu)選與改良。

沉水植物是水下景觀的主要組成部分，它不但能構(gòu)建優(yōu)美的水下森林景觀，而且是實(shí)現(xiàn)從濁水態(tài)到清水態(tài)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵物種。自然界的沉水植被具有季節(jié)演替的特點(diǎn)，在生長(zhǎng)期會(huì)泛濫蔓延，非生長(zhǎng)期腐敗死亡，影響水質(zhì)及景觀效果?？嗖荩╒allisneria natans）廣泛分布于我國(guó)河流、湖泊等水域，因其適應(yīng)環(huán)境的能力強(qiáng)，對(duì)凈化水質(zhì)、抑制藻類(lèi)生長(zhǎng)、維護(hù)生態(tài)完整性及穩(wěn)定性等具有重要作用，被廣泛應(yīng)用于水生態(tài)修復(fù)過(guò)程中[5]。然而，苦草生長(zhǎng)迅速，生物量可觀，在其腐爛分解時(shí)會(huì)釋放營(yíng)養(yǎng)鹽及有機(jī)質(zhì)，造成水體的二次污染[6]。改良四季常綠矮型苦草具有矮型化、四季常綠、耐污染、耐弱光等特點(diǎn)，凈化效率高，景觀效果好，且維護(hù)簡(jiǎn)單，解決了沉水植被季節(jié)性演替產(chǎn)生的一系列問(wèn)題。

2 食藻蟲(chóng)引導(dǎo)水生態(tài)修復(fù)技術(shù)在城市湖泊治理過(guò)程中的應(yīng)用—以浮梁縣三賢湖為例

2.1 治理背景

三賢湖公園是浮梁縣唯一的省級(jí)濕地公園，2012年正式建成，水域面積22.9萬(wàn)m2。因建設(shè)時(shí)間相對(duì)較早，建設(shè)期間環(huán)保理念相對(duì)薄弱，沒(méi)有對(duì)三賢湖周邊污水作收集處理，部分生活污水直接流入湖體，而且沒(méi)有科學(xué)考慮上游供水、水深、湖水流動(dòng)等關(guān)系，導(dǎo)致湖體水質(zhì)整體變差，存在富營(yíng)養(yǎng)趨勢(shì)，高溫天氣部分區(qū)域有異味，龍湖灣入水口水色明顯呈黑褐色。2017年6月國(guó)家環(huán)保部對(duì)三賢湖水體及污泥進(jìn)行了檢查，湖水及底泥相關(guān)指標(biāo)都未超標(biāo)，但指出湖水水質(zhì)色澤較差，水體水質(zhì)在惡化，需要即刻展開(kāi)對(duì)三賢湖的水體治理工作，遏制水質(zhì)惡化趨勢(shì)，改善三賢湖整體水環(huán)境。

2.2 治理思路

三賢湖公園存在水體透明度低、水動(dòng)力條件差、上游及周邊污水排入等一系列問(wèn)題，這些問(wèn)題導(dǎo)致了湖泊生態(tài)系統(tǒng)退化，自?xún)裟芰ο陆?。以生態(tài)修復(fù)為主，其他手段為輔，從控源、生態(tài)修復(fù)和長(zhǎng)效管理三方面統(tǒng)籌考慮整治目標(biāo)、技術(shù)措施和長(zhǎng)效機(jī)制，擬從入湖污染負(fù)荷削減工程、水生態(tài)自?xún)粝到y(tǒng)構(gòu)建工程（包含前期準(zhǔn)備工程、底泥活化工程、透明度提升工程、水生植物群落構(gòu)建工程、食物鏈完善工程、曝氣復(fù)氧工程等）、日常養(yǎng)護(hù)工程等方面開(kāi)展整治，恢復(fù)三賢湖公園健康的水下生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)湖泊的水質(zhì)改善，提升城市湖泊的生態(tài)、環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 治理效果

對(duì)于無(wú)機(jī)懸浮物少的景觀水體，濁度在一定程度上代表藻類(lèi)含量，是水質(zhì)的重要指標(biāo)之一[2]。三賢湖修復(fù)工程實(shí)施前后水體透明度對(duì)比如圖2所示。修復(fù)前，三賢湖水體透明度較低，僅為30～50cm。歷時(shí)3個(gè)月的修復(fù)工程完成后，三賢湖水體實(shí)現(xiàn)透明度清澈見(jiàn)底的效果，最大透明度達(dá)到3m以上。

圖2 三賢湖修復(fù)前后透明度對(duì)比

修復(fù)工程實(shí)施后，在三賢湖公園濱湖污水口（S1）、上游（S2）、中游（S3）、下游（S4）設(shè)置采樣點(diǎn)，委托第三方監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)分別于2019年5月及11月對(duì)三賢湖水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，三賢湖水生態(tài)修復(fù)后，湖體水質(zhì)保持在《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB383-2002）》Ⅲ類(lèi)及以上水平，其中氨氮（NH3-N）平均含量為0.11mg/L，達(dá)Ⅰ類(lèi)水質(zhì)，高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）平均含量為3.35mg/L，達(dá)Ⅱ類(lèi)水質(zhì)，溶解氧（DO）平均含量為5.83mg/L，達(dá)Ⅲ類(lèi)水質(zhì)，總磷（TP）平均含量為0.08mg/L，為Ⅳ類(lèi)水質(zhì)（湖、庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)）。NH3-N、TP含量在S1處均高于其他樣點(diǎn)，說(shuō)明三賢湖生態(tài)修復(fù)后的水生態(tài)系統(tǒng)具有較好的凈化能力。

圖3 三賢湖修復(fù)后水質(zhì)狀況分析

3 結(jié)論

食藻蟲(chóng)引導(dǎo)水生態(tài)修復(fù)技術(shù)能夠解決草型清水態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建過(guò)程中透明度提升及沉水植物群落演替的問(wèn)題，是解決城市湖泊富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題的有效途徑。以浮梁縣三賢湖為例，應(yīng)用該技術(shù)對(duì)湖泊生態(tài)修復(fù)后，水質(zhì)達(dá)到Ⅲ類(lèi)及以上水平，透明度達(dá)到3m以上。工程實(shí)踐證明，食藻蟲(chóng)引導(dǎo)水生態(tài)修復(fù)技術(shù)治理富營(yíng)養(yǎng)化湖泊效果顯著，穩(wěn)定性好，對(duì)城市地區(qū)水環(huán)境改善具有重要意義。