沉水植物對受污染水體生態(tài)修復(fù)效果淺析

石朝斌

（上海太和水環(huán)境科技發(fā)展有限公司）

沉水植物對受污染水體生態(tài)修復(fù)效果淺析

石朝斌

（上海太和水環(huán)境科技發(fā)展有限公司）

生態(tài)修復(fù)技術(shù)在水體環(huán)境治理中日益受到廣泛關(guān)注。本文先對利用沉水植物修復(fù)凈化富營養(yǎng)化水體的機理及效果進行理論探究，再以后橫港河道采用食藻蟲控藻引導(dǎo)“水下森林”構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)技術(shù)進行修復(fù)為案例，對河道0+100m、0+500m及0+900m三個斷面的溶解氧（DO）、氨氮（NH3-N）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、總磷（TP）、透明度等富營養(yǎng)化指標(biāo)的變化情況進行同步跟蹤監(jiān)測與深入剖析。在生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建完成后，后橫港河透明度幅提高至1.50m，各斷面氨氮、總磷及高錳酸鹽指數(shù)迅速下降，降幅分別為97.07%、93.11%和76.57%，達(dá)到并長期穩(wěn)定保持Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。工程案例證明該生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)治理富營養(yǎng)化景觀水體具有顯著水質(zhì)凈化及景觀效果，具有廣闊推廣前景。

生態(tài)修復(fù)；富營養(yǎng)化；食藻蟲；水質(zhì)凈化；景觀效果

1 沉水植物生態(tài)修復(fù)探析

1.1 修復(fù)機理解析

利用沉水植物修復(fù)凈化富營養(yǎng)化水體生態(tài)系統(tǒng)，主要由太陽能來驅(qū)動，是一種環(huán)保、低碳處理技術(shù)。

沉水植被形象的比喻為水下森林，部分根扎于水底，部分根懸浮于水中，能夠凈化水質(zhì)、保持水體美觀及改善景觀生態(tài)環(huán)境。它的莖葉能夠吸附、固著和沉降水體的懸浮物，根部牢牢地固著底泥，能有效地減少底泥的再懸浮。沉水植物為降解微生物提供了良好的柄息場所，植物葉光合作用產(chǎn)生O2可輸送至根區(qū)，為細(xì)菌提供了多氧性的生境，有利于微生物的好氧呼吸。沉水植物還濃縮富集重金屬元素，還可作為水體受污染程度的指示物。

1.2 修復(fù)效果研究

中國常見沉水植物有：苦草、菹草、金魚藻、馬來眼子菜、黑藻、伊樂藻、狐尾藻等。

通過6種沉水植物金魚藻、苦草、大苦草、黑藻、矮慈姑、皇冠草在模擬污水中的培養(yǎng)實驗，研究它們對模擬污水中N、P的凈化效果?？嗖莸牡獌艋Ч詈?，黑藻和苦草對磷的凈化率高，分別為96.69%和92.98%。隨著處理時間的增加，氨氮比例降低、硝態(tài)氮比例增高?？嗖輰Φ拙休^好的凈化效果。伊樂藻、菹草對底泥上覆水中總磷（TP）、總?cè)芙饬祝═DP）都有去除效果，有關(guān)研究表明伊樂藻的去除效果好于菹草。黃沛生等的實驗中在“三氯化鐵+苦草”的實驗處理中，處理后水體的總氮含量（TN）保持在1.6mg/L左右，總磷含量（TP）穩(wěn)定在0.1mg/L。

研究沉水植物對水質(zhì)和生物群落影響表明，沉水植物穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)是凈化水質(zhì)重要因素。在水生態(tài)系統(tǒng)中，適量配置沉水植物，能有效穩(wěn)定水生態(tài)系統(tǒng)，使用PamolareⅡ軟件，對白洋淀的研究表明，沉水植物密度為140～180g/m2時，可以較好地穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2 工程運用案例分析

沉水植物對水體的凈化能力隨著研究的深入，也越來越被人們發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用到實際水體修復(fù)工程。后橫港河位于浙江杭州拱墅區(qū)，于2012年采用了上海太和水環(huán)境科技發(fā)展有限公司的食藻蟲控藻引導(dǎo)“水下森林”構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)技術(shù)，發(fā)揮沉水植物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收凈化作用，使水體水質(zhì)及景觀得以顯著改善。

2.1 項目概況

后橫港河道全長約1306m，河道寬度16～20m不等，水深0.8～1.8m，水域面積約為21500m2。治理前水體透明度僅20～40cm，溶解氧低，主要水質(zhì)指標(biāo)氨氮、總磷嚴(yán)重超標(biāo)，水質(zhì)總體呈現(xiàn)為嚴(yán)重富營養(yǎng)化狀態(tài)，如表1所示。

表1 后橫港河道修復(fù)前水質(zhì)狀況

2.2 工程實施

在河道截污的基礎(chǔ)上，采用食藻蟲控藻引導(dǎo)水體生態(tài)修復(fù)綜合技術(shù)對河道水體的水質(zhì)進行生態(tài)修復(fù)，建立后續(xù)平衡的水生態(tài)系統(tǒng)。后橫港河道修復(fù)工程中，先分次投放接種食藻蟲及有益微生物菌種，對底質(zhì)進行改良，提高水體透明度；透明度明顯提升后，配置種植四季常綠水下草皮（以改良苦草為主）、冬季水下森林（以聚藻、小黑藻為主）和夏季水下森林（以刺苦草、輪葉黑藻為主），確保河道四季常綠；水生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定后，再適量投放魚、螺、貝等水生動物，促使生態(tài)系統(tǒng)種群多樣化。

2.3 水質(zhì)凈化監(jiān)測及效果分析

后橫港生態(tài)修復(fù)工程共設(shè)立三個水質(zhì)監(jiān)測斷面。以工程河道西端土壩為起點，選定的三個監(jiān)測斷面分別為0+100m、0+500m、0+900m處。主要水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)：溶解氧（DO）、氨氮（NH3-N）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、總磷（TP）、透明度等指標(biāo)。

圖1 溶解氧變化示意圖

圖2 氨氮變化示意圖

圖3 總磷變化示意圖

圖4 高錳酸鹽指數(shù)變化示意圖

從圖1～4知：A.較于修復(fù)前的水體，修復(fù)后水體溶解氧濃度總體上呈顯著增加趨勢，整體恢復(fù)到5mg/L以上并長期保持，透明度大幅提升至1.20m及以上；B.在水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建完成后，各斷面氨氮、總磷及高錳酸鹽指數(shù)迅速下降，平均降幅分別為97.07%、93.11%和76.57%，達(dá)到并長期穩(wěn)定保持Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)以上，其中總磷指標(biāo)控制效果尤為良好，一直保持在Ⅱ類水質(zhì)水平。

與修復(fù)前水質(zhì)相比，數(shù)據(jù)顯示修復(fù)后一個月，后橫港河道水體水質(zhì)有明顯提高，各監(jiān)測斷面水質(zhì)從劣Ⅴ類提升為Ⅴ類水，已徹底消除黑臭；修復(fù)工程完成三個月后，三個斷面水體水質(zhì)主要富營養(yǎng)指標(biāo)（氨氮、溶解氧、總磷、高錳酸鹽指數(shù)）基本達(dá)到Ⅲ～Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，透明度達(dá)1.50m，水體基本清澈見底，水質(zhì)凈化效果顯著；而修復(fù)五個月后監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，溶解氧顯著增加，氨氮、總磷及高錳酸鉀指數(shù)迅速下降，根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB-3838-2002），此時期水體水質(zhì)已達(dá)到Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。

沉水植物經(jīng)過五個月的良好生長，已使受污水體從“藻型濁水態(tài)”成功改善為“草型清水態(tài)”，清澈見底。工程完工已經(jīng)三年，由于可見，運用沉水植物進行水體生態(tài)修復(fù)不僅可使各富營養(yǎng)化水質(zhì)指標(biāo)得以有效控制，更兼顧了景觀效果，修復(fù)出一片長年水草萋萋、水清氣凈的親水環(huán)境。

3 前景與展望

目前，我國的水生態(tài)修復(fù)技術(shù)正處在起步和技術(shù)探索階段，整治工作基本處于改善水質(zhì)、建造人工景觀、河道及河岸整治等方面，較為成熟的理念還未形成，缺乏與水生態(tài)環(huán)境修復(fù)相關(guān)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。我國在借鑒國外水生態(tài)修復(fù)先進技術(shù)和成功經(jīng)驗的同時，結(jié)合我國水資源分布的特點，根據(jù)不同區(qū)域，不同水質(zhì)環(huán)境，采取適宜的水生態(tài)環(huán)境修復(fù)措施，逐步探索適合我國水生態(tài)環(huán)境修復(fù)之路，逐步改善本區(qū)域內(nèi)水生態(tài)環(huán)境，使受損的水體得以修復(fù)。

利用水生植物治理富營養(yǎng)化水體與其它方法相比，具有環(huán)保、經(jīng)濟、高效等優(yōu)點。后橫港河道生態(tài)的成功修復(fù)并長期保持在工程實踐中有效檢驗了沉水植物修復(fù)受污水體的理論，為日后大范圍推廣提供有力論證。因此，沉水植被的恢復(fù)在改善富營養(yǎng)化水體水環(huán)境質(zhì)量方面具有廣闊的科學(xué)研究和實踐應(yīng)用前景。

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1004-7344（2016）20-0329-02

2016-7-1