清溪河富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀及其防治方法

周 揚(yáng) 王 凡 徐亞同

摘要池州市清溪河的富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象日漸嚴(yán)重，列舉了富營(yíng)養(yǎng)化的危害，并分析了清溪河富營(yíng)養(yǎng)化產(chǎn)生的原田，在此基礎(chǔ)上提出了利用水生高等植物來(lái)恢復(fù)清溪河的生態(tài)結(jié)構(gòu)，以期達(dá)到徹底杜絕富營(yíng)養(yǎng)化的目的。

關(guān)鍵詞清溪河；富營(yíng)養(yǎng)化；植物修復(fù)

中圖分類(lèi)號(hào)X522

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)1007－5739(2009)16－0233－02

清溪河是貫穿池州市城區(qū)的一條通江河流，20世紀(jì)60年代末。由于河流改道、圍墾、大量城市生產(chǎn)生活污水和垃圾的直接排入，城區(qū)河道有5處被堵，美麗的清溪河變成一個(gè)死水塘。2003年底，池州市政府投資3億元開(kāi)始了清溪河環(huán)境進(jìn)行綜合整治工程。到2006年底已基本實(shí)現(xiàn)引水、貫通、截污和景觀4項(xiàng)工程，使清溪河又恢復(fù)了活力，居民的生活環(huán)境得到極大的改善。然而在整治工程完成后的這2年多中，清溪河水的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題日漸突顯。每到春末夏初，局部河面便會(huì)出現(xiàn)厚厚的一層綠色、云斑狀或帶狀的覆蓋物，俗稱(chēng)水華。隨著溫度升高，水華出現(xiàn)的頻率越來(lái)越高，范圍也越來(lái)越大，影響了水體環(huán)境，因此富營(yíng)化的防治迫在眉睫。

1富營(yíng)養(yǎng)化的概念

富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象是指湖泊、水庫(kù)、緩慢流動(dòng)的河流以及某些近海水體中的氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過(guò)剩，引起某些特征性藻類(lèi)(主要是藍(lán)藻、綠藻)及其他浮游生物的迅速繁殖。水體生產(chǎn)能力異常提高，使水體溶解氧含量和透明度下降。造成其他水生動(dòng)植物的衰亡甚至絕跡的水質(zhì)惡化污染現(xiàn)象。

2水體富營(yíng)養(yǎng)化的危害

2.1破壞水體的生態(tài)環(huán)境

藻類(lèi)的過(guò)度繁殖破壞了水體原有生態(tài)系統(tǒng)的平衡，導(dǎo)致水生生物多樣性降低。首先，由于水面被藻類(lèi)覆蓋，影響了大氣的復(fù)氧作用。此外，水體中藻類(lèi)大量繁殖，會(huì)阻塞魚(yú)鰓和貝類(lèi)的進(jìn)出水孔，使之不能呼吸而死亡。死亡后的有機(jī)體被微生物分解。大量消耗水中溶解氧。使河流處于缺氧狀態(tài)，植物的營(yíng)養(yǎng)素氨氮，在缺氧條件下會(huì)轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，這是合成“三致物質(zhì)”亞硝胺的前體。而且藻類(lèi)本身是一種致臭微生物，如魚(yú)腥藻、微囊藻、束絲藻、角藻可產(chǎn)生腐臭味，而星桿藻、子淮囊藻、黃群藻、平板藻、團(tuán)藻可產(chǎn)生魚(yú)腥味等。增殖的藻類(lèi)還會(huì)分泌大量生物毒素，不僅威脅水生生物的生存，而且對(duì)人體健康也構(gòu)成威脅，微囊藻毒素便是其中分布最廣、最復(fù)雜的一種。

2.2水體感官性狀?lèi)夯?，喪失其社?huì)服務(wù)功能

在富營(yíng)養(yǎng)化的水體中，藍(lán)藻、綠藻大量繁殖，水體色度增加，水質(zhì)渾濁，透明度降低，并散發(fā)出腥臭味，大大降低其應(yīng)有的美學(xué)價(jià)值，影響人們生活、娛樂(lè)、休閑，還會(huì)給水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)和旅游業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。池州市作為全國(guó)第一個(gè)生態(tài)經(jīng)濟(jì)示范區(qū)，近年來(lái)，憑借其優(yōu)美的自然風(fēng)光已使得旅游業(yè)成為該市的支柱產(chǎn)業(yè)。清溪河作為貫穿城區(qū)的河流。若是其日益嚴(yán)重的富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象不能得到有效控制。必將影響到池州市作為生態(tài)旅游強(qiáng)市的形象。太湖、滇池等多個(gè)旅游景點(diǎn)就是由于水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化而受到很大影響，因此應(yīng)當(dāng)引以為戒。

2.3加劇水資源危機(jī)，減短水體壽命

水體富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致水質(zhì)惡化。造成可利用的水資源量更加短缺，加劇水資源危機(jī)，嚴(yán)重影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。另外，富營(yíng)養(yǎng)化的水體含有大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。使得藻類(lèi)和水生生物大量生長(zhǎng)和繁殖，加速了水體沼澤化和陸地化的進(jìn)程，縮短了水體的壽命。

3富營(yíng)養(yǎng)化產(chǎn)生的原因

每條河流都是一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)，藻類(lèi)和水生植物是其中的生產(chǎn)者，魚(yú)蝦等捕食動(dòng)物是消費(fèi)者，而細(xì)菌和一些原生動(dòng)物則是分解者。在正常水體中，物質(zhì)在這三者之間不斷的循環(huán)，達(dá)到一種平衡穩(wěn)定的狀態(tài)。但由于人類(lèi)的活動(dòng)，使得大量的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入水體，當(dāng)遇到適宜的光照與溫度時(shí)，作為生產(chǎn)者的藻類(lèi)便會(huì)暴發(fā)性增長(zhǎng)，將水體中的生態(tài)平衡打破。

3.1生活污水與工業(yè)廢水

生活污水中含有大量富含氮、磷的有機(jī)物。其中的磷主要來(lái)自洗滌劑。城區(qū)生活污水已經(jīng)實(shí)現(xiàn)納管，但當(dāng)前的污水處理廠僅為2級(jí)處理工藝，氮的去除率為20％～40％，磷的去除率僅為5％～20％，尾水仍能造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。而且上游廣大農(nóng)村地區(qū)的生活污水還會(huì)直接排入河道。

多種行業(yè)的廢水中氮和磷的含量都相當(dāng)高。近年來(lái)。工業(yè)排放的廢水逐年遞增。據(jù)報(bào)道，由于技術(shù)與資金的原因，大部分工業(yè)廢水只經(jīng)簡(jiǎn)單處理。有些工廠的污水處理設(shè)備形同虛設(shè)，污水未經(jīng)任何處理就直接排入清溪河中，其中所含的氮、磷等物質(zhì)不斷地在水體中累積。

3.2農(nóng)業(yè)面源污染

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用化肥、農(nóng)藥，人類(lèi)在享受其帶來(lái)農(nóng)業(yè)豐收的同時(shí)，也在很大程度上污染了環(huán)境。施用的農(nóng)藥、化肥其中僅一小部分能被植物吸收利用，其余都?xì)埩粼谕寥乐?，并不斷地被淋溶到周?chē)h(huán)境，特別是水體中，其中所含的氮、磷就導(dǎo)致了水體富營(yíng)養(yǎng)化。

3.3水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)

近年來(lái)，池州市的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)蒸蒸日上，規(guī)模不斷擴(kuò)大，但人們?yōu)榱俗非蠼?jīng)濟(jì)效益的最大化，往往忽視了水體的可持續(xù)利用，而大量投入人工飼料，這些飼料中含有大量的氮磷等營(yíng)養(yǎng)物，加養(yǎng)殖動(dòng)物的糞便，更是加重了富營(yíng)養(yǎng)化污染。

3.4底泥中氮、磷的溶出

營(yíng)養(yǎng)元素在水體及其底部沉積物間存在溶解一沉積的動(dòng)態(tài)平衡。外源性營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)入水體后，通過(guò)物理、化學(xué)和生物學(xué)作用，沉積到底泥中。而當(dāng)水體營(yíng)養(yǎng)物含量降到一定限度時(shí)，底泥中的營(yíng)養(yǎng)物將釋放到水體中。人們往往能控制外源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸入，但卻無(wú)法阻止底泥中營(yíng)養(yǎng)鹽的溶出，從而造成富營(yíng)養(yǎng)化的發(fā)生。

4富營(yíng)養(yǎng)化的防治對(duì)策

4.1增強(qiáng)預(yù)防意識(shí)

水體富營(yíng)養(yǎng)化的主因是外源性氮、磷和有機(jī)物大量輸入。其恢復(fù)耗時(shí)長(zhǎng)、技術(shù)難度大、代價(jià)昂貴，加上污染對(duì)旅游、養(yǎng)殖等產(chǎn)業(yè)和人民健康造成的損失，遠(yuǎn)高于污染行為產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)凈收益和社會(huì)效益。因此，必須通過(guò)行政、教育等手段轉(zhuǎn)變觀念，強(qiáng)化水體富營(yíng)養(yǎng)化的預(yù)防意識(shí)，科學(xué)制定、嚴(yán)格執(zhí)行預(yù)防措施，大力推廣清潔生產(chǎn)、發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，盡量從源頭上削減污染物的輸入。以提高治理效率。

4.2河流生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)

自然界水體的自?xún)艄δ苤饕揽克w中的生態(tài)系統(tǒng)來(lái)完成，在一定程度范圍內(nèi)，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)水體中的養(yǎng)分平衡。但是一旦超過(guò)系統(tǒng)的承載能力，水體生態(tài)系統(tǒng)的某些環(huán)節(jié)就會(huì)遭到破壞而喪失其功能，影響到水體自?xún)暨^(guò)程，而水體自?xún)裟芰Φ臏p弱又加速了生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。在惡性循環(huán)之中，水體逐漸喪失了自?xún)裟芰?。恢?fù)水體本身的生態(tài)結(jié)構(gòu)可以恢復(fù)水體的自?xún)裟芰?，通過(guò)水體的自?xún)艄δ苓_(dá)到水體的自我凈化，并達(dá)到水體和水體內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)良性協(xié)調(diào)發(fā)展。

人們經(jīng)常使用底泥疏浚、深水曝氣、引水稀釋、過(guò)濾、吸附除藻等物理方法以及化學(xué)藥劑殺藻和凝聚沉降等化學(xué)方法來(lái)除藻。其中清淤挖泥操作起來(lái)成本高、技術(shù)難度大；深水曝氣、引水稀釋和過(guò)濾吸附都需要很高的成本?；瘜W(xué)方法雖然見(jiàn)效快但維持時(shí)間短，而且這些方法都不能徹底解決

富營(yíng)養(yǎng)化的問(wèn)題，治標(biāo)不治本。

水生高等植物在水生生態(tài)系統(tǒng)中起著不容忽視的作用。它不僅能夠快速吸收水體和沉積物中的營(yíng)養(yǎng)鹽。分泌他感物質(zhì)抑制浮游植物生長(zhǎng)，而且對(duì)維持生態(tài)系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性都很重要。利用水生高等植物進(jìn)行清溪河的生態(tài)修復(fù)不僅操作簡(jiǎn)便，成本低廉，而且能很好的修復(fù)水生生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，徹底杜絕富營(yíng)養(yǎng)化的發(fā)生。人工浮島和種植沉水植物便是利用高等植物來(lái)修復(fù)水體的2種常用方法。

4.2.1人工浮島技術(shù)。人工浮島是運(yùn)用無(wú)土栽培技術(shù)，以高分子材料為載體和基質(zhì)，采用現(xiàn)代農(nóng)藝和生態(tài)工程措施綜合集成的水面無(wú)土種植植物技術(shù)。人工浮島能支持許多植物的生長(zhǎng)。從而可為魚(yú)類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)和兩棲類(lèi)等生物提供生境和避難所，在一定程度上恢復(fù)了河流生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性。植物在生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)水體中氮、磷等的吸收利用及植物根系和浮床基質(zhì)等對(duì)水體中懸浮物、有害物質(zhì)的吸附、富集，同時(shí)，植物根系為微生物的大量繁殖創(chuàng)造了條件。通過(guò)微生物對(duì)有機(jī)污染物、營(yíng)養(yǎng)物的進(jìn)一步分解，使水質(zhì)得到改善。最終通過(guò)收獲植物體的形式，將氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及吸附積累在植物體內(nèi)和根系表面的污染物搬離水體。使水體中的污染物大幅度減少，水質(zhì)得到改善。浮島上不同類(lèi)型植物的生長(zhǎng)能為城市增添美麗的景觀，而且該技術(shù)適用于不同深度的水體，水位的變化不會(huì)對(duì)人工浮島產(chǎn)生影響。浮床載體通常是利用毛竹或是PVC管等材料制作而成。成本低廉。

4.2.2種植沉水植被控制富營(yíng)養(yǎng)化。沉水植物指根扎于底質(zhì)中，莖葉飄浮生長(zhǎng)在水氣界面以下的高等水生植物(大型水生植物)類(lèi)群，其可在淺水水體中大量繁育形成水下植被，即沉水植被。沉水植被在水體中可以發(fā)揮強(qiáng)大的環(huán)境生態(tài)功能。沉水植物既可以通過(guò)根吸收底質(zhì)中的氮、磷營(yíng)養(yǎng)。也可通過(guò)莖葉利用水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并且它們生活史較長(zhǎng)，多為1～2年生，死亡后這些營(yíng)養(yǎng)才會(huì)被逐漸釋放出來(lái)。因此，當(dāng)水體中沉水植被發(fā)育良好時(shí)，就會(huì)有大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被長(zhǎng)時(shí)間地固定在其體內(nèi)，這樣就減緩了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在水中的循環(huán)速度。作為水體的初級(jí)生產(chǎn)者，沉水植物和藻類(lèi)之間在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、光照等方面存在競(jìng)爭(zhēng)排斥。因此，若水體具有發(fā)育良好的沉水植被就可強(qiáng)烈地抑制藻類(lèi)的生長(zhǎng)。一些沉水植物種類(lèi)，還可分泌針對(duì)藻類(lèi)的生化他感物質(zhì)殺死藻類(lèi)或抑制其生長(zhǎng)。而且沉水植被為大型浮游動(dòng)物提供龐大的棲息表面積，從而撫育出高密度的浮游動(dòng)物群落，大量捕食浮游藻類(lèi)，也間接地控制藻類(lèi)的群體數(shù)量。沉水植被的良好發(fā)育可以為其他水生生物提供多樣化的生境，提高水生生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性，如周?chē)锏纳罨|(zhì)，魚(yú)類(lèi)水生動(dòng)物的棲息、避難和產(chǎn)卵場(chǎng)所等。

在清溪河中將人工浮島與沉水植物的種植結(jié)合起來(lái)。能夠很好地修復(fù)河流的生態(tài)系統(tǒng)，恢復(fù)其自?xún)艄δ?。而人工浮島上種植的植物和沉水植物種類(lèi)的選擇則需遵循本土性原則并盡量選擇繁殖、競(jìng)爭(zhēng)能力較強(qiáng)，栽培管理容易，收獲方便，具有很好的景觀價(jià)值的種類(lèi)。如浮島上可以栽種黃菖蒲、寬葉香蒲、美人蕉等根系發(fā)達(dá)的挺水植物，而沉水植物則可以選擇菹草、苦草和狐尾藻等常見(jiàn)種。

5小結(jié)

清溪河的富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，應(yīng)當(dāng)引起人們高度重視，在減少外源性污染物輸入的同時(shí)，利用人工浮島和種植沉水植物來(lái)幫助河流恢復(fù)其本自身的生態(tài)結(jié)構(gòu)，消除富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，讓清溪河恢復(fù)“清溪清我心，水色異諸水”的美景，為池州這座美麗的生態(tài)城添彩。