特色田園鄉(xiāng)村建設(shè)的水環(huán)境生態(tài)治理研究

虞英杰， 賈 劍， 班玉龍

(1.昆山市淀山湖水利(水務(wù))站， 江蘇 昆山 215300； 2.昆山高新區(qū)水利(水務(wù))站， 江蘇 昆山 215300)

1 概 述

近年來，農(nóng)村水資源污染問題日益突出，水環(huán)境狀況令人堪憂[1]。2018 年9 月，中共中央國務(wù)院印發(fā)《鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃(2018—2022年)》，提出要積極開展農(nóng)村水生態(tài)修復(fù)，實(shí)施水系連通和河塘清淤整治。江南水鄉(xiāng)地區(qū)的農(nóng)村水系一般由河流、湖泊、池塘或者灌溉溝渠等水體組成，承擔(dān)著生產(chǎn)、生活用水、行洪排澇及生態(tài)景觀等功能[2]。農(nóng)村水系不僅是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，也是江南水網(wǎng)地區(qū)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的重要資源，是不可或缺的景觀元素[3]。開展農(nóng)村水生態(tài)修復(fù)是改善農(nóng)村人居環(huán)境，促進(jìn)水美鄉(xiāng)村建設(shè)的關(guān)鍵舉措，是解決農(nóng)村突出水環(huán)境問題的重要方向，也是推進(jìn)農(nóng)村生態(tài)文明建設(shè)的重要目標(biāo)，更是實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的一項(xiàng)重要任務(wù)[4]。

淀山湖鎮(zhèn)永新村位于昆山市東南端，與上海市青浦區(qū)朱家角鎮(zhèn)接壤。近年來，永新村以建設(shè)美麗村莊為契機(jī)，以打造“水邊的村落”特色品牌為目標(biāo)，大力發(fā)展集田園風(fēng)光、江南村落、農(nóng)耕文化、農(nóng)家體驗(yàn)、休閑養(yǎng)身為一體的鄉(xiāng)村旅游，并成為江蘇省特色田園鄉(xiāng)村建設(shè)試點(diǎn)，然而水環(huán)境污染問題成了制約當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)旅游、特色構(gòu)建的關(guān)鍵因素。

2 六如墩水生態(tài)環(huán)境主要問題

六如墩景觀水體由口字型河道和大湖、小湖組成，水深1.5～2.7 m，總水域面積約50 000 m2。整個(gè)水體通過閘站與金家段江、道褐浦相連，水體相對(duì)封閉(圖1)。

圖1 六如墩水系平面圖

2.1 水體生態(tài)系統(tǒng)失衡

項(xiàng)目河道現(xiàn)狀水體渾濁，發(fā)黑發(fā)綠，透明度低，局部水面完全被青苔覆蓋，散發(fā)腥臭味，河道底部種植大量的狐尾藻和水盾草，其中狐尾藻多長出水面。水面有垃圾漂浮物存在，河道水面整體較為雜亂，生態(tài)環(huán)境惡化，少有魚類，生態(tài)系統(tǒng)不完善，水體自凈能力差，整體景觀較差。

2.2 水質(zhì)較差

治理前，對(duì)六如墩水體進(jìn)行水樣檢測，結(jié)果如表1所示，其中TN、NH3-N、TP含量較高，均超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，判定水質(zhì)為劣Ⅴ類。

2.3 底泥內(nèi)源污染嚴(yán)重

六如墩河道底部淤泥較厚，局部地區(qū)達(dá)到0.5 m，由于水體長期富營養(yǎng)化，導(dǎo)致這些底泥含有大量污染物和N、P等營養(yǎng)物質(zhì)，在微生物的作用下，污染物質(zhì)在水體中持續(xù)發(fā)酵，會(huì)產(chǎn)生硫化氫等臭味物質(zhì)，導(dǎo)致水體發(fā)黑發(fā)臭，嚴(yán)重影響水體水質(zhì)及景觀效果。

2.4 外源污水直接流入

六如墩河道周邊有少量的養(yǎng)鴨散戶，鴨白天在活動(dòng)場地和水面活動(dòng)，可自由下水，夜晚趕回鴨舍，鴨排泄物排放具有隨機(jī)性和不確定性。一般僅養(yǎng)鴨過程中，鴨禽糞尿中COD、BOD5、NH3-N、TP、SS污染物含量加高，增加入河污染負(fù)荷。

六如墩河道周邊有少量居民在河道內(nèi)洗衣、洗菜等。洗衣廢水中含大量洗衣粉(液)殘留，會(huì)造成水質(zhì)的富營養(yǎng)化，易導(dǎo)致水體藍(lán)綠藻爆發(fā)和青苔泛濫。其中含有的聚磷酸鹽等成分還會(huì)阻斷大氣向水中充氧，破壞或抑制水的自凈功能。同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致水產(chǎn)生乳化作用，增加其他污染物在水中溶解，對(duì)河道水環(huán)境造成污染。除此之外，洗衣廢水中還有大量的陽離子表面活性劑(LAS)，LAS在水體中會(huì)抑制和殺死微生物，對(duì)魚類、水棲動(dòng)物會(huì)造成重大危害。

3 六如墩水體生態(tài)修復(fù)治理工程

六如墩水體存在上述一系列問題，導(dǎo)致了水系生態(tài)系統(tǒng)崩潰，自凈能力喪失，呈現(xiàn)一定的富營養(yǎng)化狀態(tài)。淀山湖鎮(zhèn)人民政府首先對(duì)周邊居民生活污水進(jìn)行截污納管和雨污分流，同時(shí)對(duì)沿岸養(yǎng)殖廠區(qū)進(jìn)行了遷移，對(duì)洗衣臺(tái)洗衣現(xiàn)象進(jìn)行了勸阻，使得河道沿岸污染源入河問題得到了有效的控制。緊接著開展了河道清淤等工程，最后展開了水體生態(tài)修復(fù)工程，六如墩水體生態(tài)修復(fù)主要采用了基底改良、 透明度提升、 沉水植物構(gòu)建和食物鏈完善等工程，同時(shí)構(gòu)建了生態(tài)泳池和休閑垂釣池區(qū)域，增加水體生態(tài)功能。具體思路和平面布置見圖2～3。

表1 六如墩水質(zhì)基本情況

圖2 六如墩水環(huán)境提升整體思路

圖3 六如墩水體生態(tài)修復(fù)工程總平面布置

3.1 基底改良

水體本底條件往往是影響生態(tài)修復(fù)成敗的重要因素，對(duì)水體的本底條件進(jìn)行適當(dāng)改造，是實(shí)現(xiàn)最終生態(tài)目標(biāo)的前提條件[5]。六如墩水體采用投放微生物菌劑的方式進(jìn)行基底改良。微生物作為生態(tài)系統(tǒng)中的分解者，是健康生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分[6]。尤其當(dāng)水生態(tài)系統(tǒng)中接納大量的無機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)時(shí)，對(duì)污染物的去除和養(yǎng)分的循環(huán)起著不可忽視的作用，即通過對(duì)氮的氨化、硝化、反硝化作用，微生物驅(qū)動(dòng)著水體中氮的生物地球化學(xué)循環(huán)[7]。同時(shí)微生物也參與有機(jī)磷的分解過程，可以促進(jìn)水生植物的吸收及利用。

3.2 透明度提升

通過控藻浮游動(dòng)物迅速提升水體透明度，控藻浮游動(dòng)物能以水體中的藍(lán)綠藻、腐屑、懸浮物顆粒、有害菌類等作為主要的食物來源，可迅速提高水體透明度[8-9]。其排泄物為弱酸性物質(zhì)，可有效降低水體pH值，抑制藍(lán)藻的生長和繁殖?？卦甯∮蝿?dòng)物本身又是魚、蝦等水生動(dòng)物所喜愛的食物，因此打通了食物鏈，實(shí)現(xiàn)了水體富營養(yǎng)化物質(zhì)的資源化，一般控藻浮游動(dòng)物投放3d后即可顯著提高水體透明度[10]。值得一提的是，控藻浮游動(dòng)物作為一種大型枝角類浮游動(dòng)物，是一種廣布種，不存在外來物種入侵等風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 構(gòu)建沉水植物

沉水植物是實(shí)現(xiàn)從濁水態(tài)到清水態(tài)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵物種。沉水植物能夠高效地吸收氮磷等物質(zhì)且沉水植物光合作用強(qiáng)，能夠產(chǎn)生大量的原生氧，可長久保持水體高溶解氧狀態(tài)[11]。改變水體氮磷營養(yǎng)鹽循環(huán)模式，抑制底泥再懸浮及氮磷營養(yǎng)鹽釋放，促進(jìn)氮的硝化/反硝化作用及磷的沉降[12]，為浮游動(dòng)物提供避難所，從而增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)浮游植物的控制和系統(tǒng)的自凈能力。因此六如墩水體生態(tài)系統(tǒng)以沉水植物為主。

3.4 完善食物鏈

當(dāng)沉水植物群落得到恢復(fù)后，通過引入水生動(dòng)物構(gòu)建食物鏈，發(fā)揮其生態(tài)功能，實(shí)現(xiàn)水體的生態(tài)平衡和自我凈化[13]。水生動(dòng)物主要包括魚類、底棲動(dòng)物(主要是軟體螺貝類)、蝦類及濾食性動(dòng)物等，用于延長食物鏈，完善水生態(tài)系統(tǒng)，同時(shí)也提高了水體的自我凈化能力和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[14]。大型底棲生物在水生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)與流動(dòng)中具有特殊的地位和作用，如螺類、青蝦等，可以攝食底質(zhì)中大量的有機(jī)質(zhì)及腐敗的水生植物殘?bào)w等，大幅度降低底質(zhì)中有機(jī)質(zhì)含量及營養(yǎng)物質(zhì)的釋放。同時(shí)，大型螺類等釋放的某些物質(zhì)又是水體中天然的絮凝劑，可以降低水中的懸浮物顆粒并吸附大量的氮磷營養(yǎng)鹽。

3.5 生態(tài)泳池

為了提升水體生態(tài)功能性，增加水體娛樂性和經(jīng)濟(jì)效益，在六如墩湖區(qū)水體設(shè)計(jì)生態(tài)泳池(圖4)，生態(tài)泳池包括淺水區(qū)(水深0.6～1.0 m)和深水區(qū)(水深1.5～2.0 m)。自下而上回填素土，鋪設(shè)土工布和30 cm厚的中砂(粒徑1～2 mm)，并用松木樁固定，防止中砂的流失。為提升水體凈化效率，深水區(qū)構(gòu)建以四季常綠矮型苦草為主的“水下地毯”沉水植物生產(chǎn)者群落，將六如墩湖區(qū)游泳池打造成“草型清水態(tài)”的生態(tài)泳池，以達(dá)到長期保持良好水質(zhì)和優(yōu)美景觀的效果。

同時(shí)設(shè)計(jì)的循環(huán)潛水泵不僅能使六如墩大湖區(qū)休閑游泳池水體保持循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)，泳池水溫混合均勻，利于游泳，而且循環(huán)潛水泵可對(duì)游泳池水體進(jìn)行復(fù)氧，提高水體氧化還原電位、削減耗氧性物質(zhì)、增強(qiáng)水體的凈化功能、減輕水體污染負(fù)荷、促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)，是生態(tài)修復(fù)重要的工程保障手段。

圖4 生態(tài)泳池設(shè)計(jì)圖

4 水生態(tài)修復(fù)效果

生態(tài)修復(fù)工程通過構(gòu)建 “水下森林”生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)治理水體沉水植物良好的覆蓋率(≥60%)，構(gòu)建平衡穩(wěn)定的水生態(tài)自凈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水體循環(huán)再生、自我修復(fù)的特點(diǎn)，達(dá)到了系統(tǒng)穩(wěn)定性目標(biāo)。水系透明度大幅度提升，水體水質(zhì)得到改善并長期保持，治理前為劣Ⅴ類，生態(tài)修復(fù)后，主要水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到并保持國家《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)Ⅳ類，部分指標(biāo)達(dá)到Ⅲ類及以上，見圖5～6。

圖5 生態(tài)修復(fù)后水體透明度變化

圖6 生態(tài)修復(fù)后水體主要營養(yǎng)指標(biāo)變化

5 結(jié) 語

六如墩水體存在感觀較差、水質(zhì)惡化、內(nèi)外源污染嚴(yán)重等一系列問題，導(dǎo)致了水生態(tài)系統(tǒng)崩潰，自凈能力喪失，呈現(xiàn)一定的富營養(yǎng)化狀態(tài)。淀山湖鎮(zhèn)人民政府依托生態(tài)修復(fù)技術(shù)，完成截污工程、清淤工程和河道水質(zhì)凈化與生態(tài)修復(fù)工程，恢復(fù)六如墩水系健康的水下生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)其水質(zhì)改善，形成六如墩水系水質(zhì)改善與生態(tài)修復(fù)長效保持機(jī)制，同時(shí)結(jié)合生態(tài)泳池和休閑垂釣池的構(gòu)建，促進(jìn)周邊旅游業(yè)的發(fā)展，在凈水的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)“水經(jīng)濟(jì)”，提升淀山湖鎮(zhèn)乃至整個(gè)昆山市的生態(tài)、環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。