陳文龍,楊 芳,羅 歡
(水利部珠江水利委員會珠江水利科學(xué)研究院,510611,廣州)
2018年4月習(xí)近平總書記考察長江時指出:“治好長江之病還是用老中醫(yī)的辦法,追根溯源、分類施策。開展生態(tài)大普查,系統(tǒng)梳理隱患和風(fēng)險,對母親河做一個大體檢。祛風(fēng)驅(qū)寒、舒筋活血、通絡(luò)經(jīng)脈,既治已病,也治未病,讓母親河永葆生機(jī)活力?!绷?xí)近平總書記開出的這一“方子”,形象地闡述了水生態(tài)修復(fù)中蘊(yùn)含的中醫(yī)思維。
水生態(tài)系統(tǒng)是由水生生物群落與生境共同構(gòu)成的具有特定結(jié)構(gòu)和功能的動態(tài)平衡系統(tǒng)。其中生物是生命系統(tǒng),生境是生物的生命支持系統(tǒng)。水生態(tài)修復(fù)的主要目標(biāo)就是將已經(jīng)退化或損壞的水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)為健康的水生態(tài)系統(tǒng)。關(guān)于生態(tài)健康,不同學(xué)者有不同的定義。1999年,Costanza從生態(tài)系統(tǒng)自身出發(fā),提出了最具代表性的生態(tài)健康定義:一個健康的生態(tài)系統(tǒng)必須保持新陳代謝活動能力,保持內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)對外界的壓力必須有恢復(fù)力。2012年,Costanza再從度量的角度,將生態(tài)系統(tǒng)健康表述為:對系統(tǒng)活力、組織力和恢復(fù)力的一個綜合的、多尺度的測量。水生態(tài)修復(fù)以停止人為干擾為前提,以生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力為主,并輔以適度的人工措施。水生態(tài)修復(fù)的主要任務(wù)包括生境修復(fù)和水生生物群落修復(fù),其中生境修復(fù)包括水質(zhì)提升、水文條件改善、地貌修復(fù)(如河流縱向和橫向連通性修復(fù)、河流縱向和橫向的多樣性、河床材料的透水性等);水生生物群落修復(fù)主要指恢復(fù)生物多樣性和生態(tài)結(jié)構(gòu)完整性。
中醫(yī)是在古代樸素的唯物論和自發(fā)的辯證法思想指導(dǎo)下,通過長期醫(yī)療實(shí)踐逐步形成并發(fā)展的醫(yī)學(xué)理論體系,主要特色包括整體觀、平衡觀、辯證觀和養(yǎng)生觀等。水生態(tài)系統(tǒng)和人體都是有機(jī)生命體,都具有自我調(diào)節(jié)和恢復(fù)能力,水生態(tài)修復(fù)與中醫(yī)在指導(dǎo)思想和診療方法上存在共通之處。
中醫(yī)認(rèn)為人是一個有機(jī)整體,以五臟為中心,通過經(jīng)絡(luò),把六腑、五體、五官九竅、四肢百骸等全身器官組合成一個有機(jī)整體,并通過精氣血液的作用,完成機(jī)體統(tǒng)一的功能活動。就病理變化而言,各臟腑組織之間、各局部與整體之間,在病理上可相互影響、相互傳變而產(chǎn)生復(fù)雜的病理變化。人與外界環(huán)境的統(tǒng)一性,人的生命活動規(guī)律以及疾病的發(fā)生等都與自然界的各種變化(如季節(jié)氣候、地區(qū)方域、晝夜晨昏等)息息相關(guān)。
水生態(tài)系統(tǒng)也是有機(jī)生命體,具有整體性。一是生境與生物群落具有統(tǒng)一性。有什么樣的生境就造就什么樣的生物群落,生境多樣性是生物多樣性的基礎(chǔ)。生物既要適應(yīng)環(huán)境,同時又通過各自的活動影響環(huán)境,并且成為其他生物的環(huán)境因素。二是水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有整體性。水生態(tài)系統(tǒng)以水為載體,生物群落間通過食物鏈、食物網(wǎng)和營養(yǎng)競爭關(guān)系,形成相生相克的有機(jī)整體。三是水生態(tài)系統(tǒng)空間尺度的整體性。河道上下游之間,干支流之間構(gòu)成有機(jī)整體,如上游建閘可以影響河口咸潮入侵。四是水生態(tài)系統(tǒng)與外界環(huán)境具有統(tǒng)一性。氣候變暖、降雨形態(tài)改變、極端天氣頻發(fā)等都會給水生態(tài)系統(tǒng)帶來嚴(yán)重影響。目前,在水環(huán)境治理和水生態(tài)修復(fù)工程實(shí)踐出現(xiàn)的一些誤區(qū),如岸上截污未完成,卻對河道進(jìn)行強(qiáng)化處理;上游污染尚未治理,就對下游河道強(qiáng)化處理,都是對水生態(tài)系統(tǒng)的整體性認(rèn)識不清所致。
中醫(yī)借鑒了我國古代的陰陽五行學(xué)說,認(rèn)為疾病的基本病理機(jī)制是病邪作用于人體而引起的體內(nèi)陰陽失衡。五臟(肝心脾肺腎)對應(yīng)五行(木火土金水),五臟之間相生相克,以維持機(jī)體的生理平衡和功能穩(wěn)定,當(dāng)五臟中的某一臟有病,可以通過母子相及和乘侮等傳變形式影響到其他四臟。中醫(yī)的治療原則有調(diào)節(jié)人體陰陽平衡、補(bǔ)母瀉子、抑強(qiáng)扶弱等。
水生生物群落包括藻類(浮游植物)、浮游動物、細(xì)菌、底棲動物、水草、魚類等,生物群落間通過食物鏈、食物網(wǎng)和營養(yǎng)競爭等關(guān)系,形成相生相克關(guān)系,以維持水生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)平衡。如魚與草相生相克,草“生”魚,水草光合作用為魚類生活提供氧氣,水草可為魚提供棲息場所;魚“克”草,魚會吃草,草魚長1 kg重量要吃60~80 kg水草,底層魚捕食攪動底泥引起水體渾濁,不利于水草光合作用。水草與藻類存在相克關(guān)系,競爭營養(yǎng)鹽,水草分泌化感物質(zhì)抑制藻類生長;藻在水體上層降低水體透明度,影響水草光合作用。細(xì)菌與草存在相生關(guān)系,細(xì)菌降解有機(jī)物可為水草提供無機(jī)鹽;水草的根系及葉面是天然的生物載體,水草光合作用為細(xì)菌降解有機(jī)物提供氧氣。不同藻類之間也存在相克關(guān)系,主要是競爭生存空間和營養(yǎng)鹽。湖塘等水體可以利用藍(lán)藻、綠藻和硅藻之間營養(yǎng)鹽競爭,通過水體中補(bǔ)充芽孢桿菌、光合細(xì)菌、硝化細(xì)菌等有益菌類,降解水體和底泥有機(jī)物“肥水”,促進(jìn)綠藻和硅藻大量繁殖,防治藍(lán)藻水華。
圖1為封閉淺水湖塘水生生物群落相生相克關(guān)系示意圖。通過該圖可以解釋外來污染為如何使 “草優(yōu)”型系統(tǒng)退化為“藻優(yōu)”型系統(tǒng)。“草優(yōu)”型系統(tǒng)草、蝦、魚、藻等和諧共存。隨著外來污染物增加,水體營養(yǎng)物質(zhì)增加,浮游植物開始大量繁殖,水體透明度降低,沉水植物光合作用減弱,生長受到抑制,沉水植物對藻類的克制作用減弱,藻類繁殖更加迅速,進(jìn)入惡性循環(huán)。另一方面沉水植物逐步消失,對抑制底泥懸浮的過濾功能逐步減弱,底層魚類覓食攪動引起的底泥懸浮加重水體混濁,進(jìn)一步不利于沉水植物生長。沉水植物消失,魚、蝦等水生動物因棲息環(huán)境的喪失逐步消亡,食草魚因食物缺乏也逐步消亡。最后就形成“藻優(yōu)”型系統(tǒng),水生動物以濾食性和雜食性魚類為主。
水生生物群落之間的相生相克關(guān)系是水生態(tài)修復(fù)的重要依據(jù)。藻類、浮游動物、細(xì)菌、底棲動物、水草和魚類均代表著水生態(tài)系統(tǒng)的某一局部功能,局部功能之間相互影響,某一功能受損或過亢會影響整體功能。水草系統(tǒng)和細(xì)菌系統(tǒng)最為關(guān)鍵,是水生態(tài)系統(tǒng)之“本”。
中醫(yī)強(qiáng)調(diào)預(yù)防為主,主張“未病養(yǎng)生”。養(yǎng)生是以傳統(tǒng)中醫(yī)理論為指導(dǎo),調(diào)理身體陰陽氣血等平衡,增強(qiáng)人體抗病能力,讓人體少生病、不生病,縱使得病也能盡快痊愈,痊愈后少復(fù)發(fā)。固本培元治未病是中醫(yī)養(yǎng)生的基本原則之一。臟腑功能強(qiáng)健,則陰陽協(xié)調(diào),“正氣內(nèi)存,邪不可干”。如臟腑功能衰退或失常,則防病抗邪的能力降低。養(yǎng)生保健重在攝養(yǎng)臟腑,增強(qiáng)臟腑功能。而腎為先天之本,脾為后天之本,調(diào)攝臟腑以脾腎為先。
水生態(tài)修復(fù)同樣需要 “治未病”思想。一是治水不僅著眼于水質(zhì)提升,更要著眼于水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建。水質(zhì)是標(biāo),水生態(tài)系統(tǒng)是本。水生態(tài)系統(tǒng)不可避免地會受到干擾,如截污不完全導(dǎo)致的水體污染。只有建立平衡的水生態(tài)系統(tǒng),恢復(fù)良好的自我調(diào)節(jié)能力(包括水體自凈能力),才能從根本上預(yù)防水質(zhì)惡化、藻華暴發(fā)等不良現(xiàn)象。藻類、浮游動物、細(xì)菌、底棲動物、水草和魚類是水生態(tài)系統(tǒng)的五大功能系統(tǒng),其中以水草系統(tǒng)和細(xì)菌系統(tǒng)最為關(guān)鍵,水生態(tài)修復(fù)的“固本培元”一般先從細(xì)菌和水草著手。二是水生態(tài)系統(tǒng)也需要養(yǎng)生。初步修復(fù)完成的水生態(tài)系統(tǒng)“身體虛弱”,需要建立長效的管理和維護(hù)機(jī)制,否則驗(yàn)收成功后短期內(nèi)效果良好,不久系統(tǒng)又將失衡甚至崩潰。水質(zhì)良好但水生態(tài)系統(tǒng)不健全的水體,也要 “固本培元”,增強(qiáng)水體的自凈能力。
辨證論治是認(rèn)識疾病和解決疾病的過程,是指導(dǎo)中醫(yī)臨床工作的基本原則。“證”是指疾病的病理,“癥”是指疾病的臨床表現(xiàn)。辨證是通過“望聞問切”分析判斷病理的過程。論治是根據(jù)辨證結(jié)果確定相應(yīng)的治療方法。中醫(yī)治病不是著眼于病,而是著眼于證。同一疾病在不同的發(fā)展階段,可以出現(xiàn)不同的證;而不同的疾病在其發(fā)展過程中又可能出現(xiàn)同樣的證。證同治亦同,證異治亦異;同病可以異治,異病可以同治。例如,感冒“癥”相同,都是頭身疼痛,但證可能是風(fēng)寒感冒,也可能是風(fēng)熱感冒。只有辨別清楚是風(fēng)寒還是風(fēng)熱,才能確定恰當(dāng)有效的治療方法,風(fēng)寒選用辛溫解表方法,風(fēng)熱選用辛涼解表方法,而不是單純“見熱退熱”“頭痛醫(yī)頭”。
辯證觀應(yīng)用于水生態(tài)修復(fù),要求針對不同的河、湖、塘、水庫,具體問題具體分析,因地因時制宜,“一河一策”“一湖一策”。水生態(tài)修復(fù)的“辨證”,要把表面“癥狀”和局部問題放到整體中去考慮,要考慮生境與生物的聯(lián)系,上游與下游、干流與支流的聯(lián)系,岸上與岸下的聯(lián)系(如黑臭在河里,根子在管網(wǎng)),水生態(tài)系統(tǒng)與外界環(huán)境的聯(lián)系(如富營養(yǎng)化與氣溫有關(guān)),生境與生物群落的聯(lián)系(如河流魚類繁殖與水庫建設(shè)引起河流生境碎片化有關(guān)),水生生物群落之間的聯(lián)系(如菌相可以決定藻相),以及水生態(tài)修復(fù)階段性與全局性的聯(lián)系(如水質(zhì)提升是水生態(tài)修復(fù)的階段性目標(biāo)),等等。水生態(tài)修復(fù)的“望聞問切”包括水生態(tài)監(jiān)測和污染源調(diào)查等?!罢撝巍本褪歉鶕?jù)“辨證”結(jié)果,采取科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理的治理措施。
現(xiàn)以黑臭湖塘水生態(tài)修復(fù)、河道黑臭水體治理、水庫藻華治理為例,闡述水生態(tài)修復(fù)辨證論治。
黑臭水體的水生態(tài)修復(fù)一般可以分為3個階段,不同階段“證”不同“治”亦不同,見表1。以暨南大學(xué)華文學(xué)院校園景觀湖龍湖為例。龍湖水域面積 3500 m2,水深 1~2 m,水體不流動,長年有少量生活污水進(jìn)入,水體黑臭。其“證”在于長期的污染物累積,加上水體不流動,水體復(fù)氧能力不足,導(dǎo)致水體黑臭。要求在不清淤的前提下進(jìn)行治理。治理大致分為3個階段:第一階段,通過推流曝氣機(jī)增加水體溶解氧,加速水體循環(huán),逐步恢復(fù)水體自凈能力;第二階段,適當(dāng)降低水位,布設(shè)浮島,種植狐尾藻、黑藻等耐污性強(qiáng)的先鋒植物,進(jìn)一步去污控藻,提高透明度,為沉水植物生長創(chuàng)造條件;第三階段,優(yōu)化沉水植物結(jié)構(gòu)(苦草面積占60%,黑藻、金魚藻、睡蓮等占40%),并投放底棲動物、肉食性魚類等,構(gòu)建良性水生態(tài)系統(tǒng)。
河道黑臭水體治理“癥”都是黑臭,但“證”可能是生態(tài)基流匱乏、管網(wǎng)問題、底泥內(nèi)源污染以及緩流水體等,證不同,治亦不同,見表2。以佛山市某斷頭浜為例,該斷頭浜與河道呈“丁”字形,河道水體基本達(dá)到地表Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn),“斷頭浜”水體黑臭。“證”是水體滯留問題。治理方案如圖2所示,在不影響干流行洪的情況下,在斷頭浜中間設(shè)置一道導(dǎo)流墻,稍向河道延伸,通過水頭差,實(shí)現(xiàn)浜內(nèi)水體流動,消除了黑臭。
表1 珠三角典型黑臭湖塘水生態(tài)修復(fù)辨證論治
表2 黑臭河道水質(zhì)提升辨證論治
圖2 斷頭浜水力控導(dǎo)示意圖
藍(lán)藻藻華成因復(fù)雜,與氣溫、水質(zhì)、水流、水文、水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等都有關(guān)系,證不同,治亦不同,見表3。以江西省尋烏縣九曲灣水庫藍(lán)藻治理為例。該水庫是尋烏縣城區(qū)居民的唯一供水水源地,一般每年4—10月之間暴發(fā)藍(lán)藻水華?;谒鷳B(tài)調(diào)查及污染源調(diào)查對水庫藍(lán)藻暴發(fā)成因進(jìn)行“辨證”:①上游果樹種植及上游河道農(nóng)村生活污水排入導(dǎo)致水庫總氮、總磷超標(biāo);②具有濾(捕)食藍(lán)藻種群的魚類以及浮游動物缺失?!罢撝巍钡目傮w思想為綜合治理,削弱“生”藻要素,加強(qiáng)“克”藻要素,主要采取五方面治理措施:一是通過上游截污、生態(tài)前置庫工程減少總氮、總磷入庫量;二是通過生態(tài)浮島、沉水植物人工沉床及生物網(wǎng)膜等,改善水庫庫區(qū)內(nèi)的生物棲息地環(huán)境;三是采用上流式太陽能活水設(shè)備,打破水體垂直分層,加強(qiáng)表面水流擾動,抑制藍(lán)藻生長;四是放養(yǎng)大量鰱鳙魚、蚌類、螺類等濾食性水生動物,完善水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能。經(jīng)過治理,九曲灣水庫庫區(qū)總氮從1.26 mg/L降為0.65 mg/L,總磷從 0.05 mg/L降為 0.02 mg/L;藻類細(xì)胞密度總和分別下降了79.4%和85.4%,藍(lán)藻細(xì)胞密度平均值分別下降了88.5%和97.7%。
根據(jù)中醫(yī)思維,研究提出水生態(tài)修復(fù)主要觀點(diǎn)如下:
表3 藍(lán)藻藻華辨證論治
①水生態(tài)系統(tǒng)的整體性決定水生態(tài)修復(fù)的復(fù)雜性,既不能頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳,也不能千篇一律地系統(tǒng)治理,而是“辨證”(即抓住主要矛盾)前提下的系統(tǒng)治理。
②水生態(tài)系統(tǒng)依靠水生生物群落之間相生相克以維持動態(tài)平衡。藻類、浮游動物、細(xì)菌、底棲動物、水草和魚類均代表著水生態(tài)系統(tǒng)的某一局部功能,局部功能之間相互影響,某一功能受損或過亢會影響整體功能。水草系統(tǒng)和細(xì)菌系統(tǒng)最為關(guān)鍵,是水生態(tài)系統(tǒng)之“本”。
③水生態(tài)系統(tǒng)重在固本培元治未病。治水的根本是構(gòu)建具有活力、組織力和恢復(fù)力的水生態(tài)系統(tǒng),而不是僅僅著眼于水質(zhì)。水生態(tài)修復(fù)既要重視治理,也要重視維護(hù)。
④水生態(tài)修復(fù)如同良醫(yī)用藥。技術(shù)上有3個關(guān)鍵要素:一是基于水生態(tài)調(diào)查基礎(chǔ)上的“辨證”,要考慮生境與生物的聯(lián)系,上游與下游、干流與支流的聯(lián)系,岸上與岸下的聯(lián)系,水生態(tài)系統(tǒng)與外界環(huán)境的聯(lián)系,生境與生物群落的聯(lián)系,水生生物群落之間的聯(lián)系,以及水生態(tài)修復(fù)階段性與全局性的聯(lián)系等等;二是要能開出良方,在深刻認(rèn)識水生態(tài)修復(fù)單項(xiàng)技術(shù) (如水力控導(dǎo)技術(shù)、浮島技術(shù)、人工濕地技術(shù)、沉水植物技術(shù)、底泥改良技術(shù)、絮凝技術(shù)、微生物強(qiáng)化等)機(jī)理和效果的基礎(chǔ)上善于打“組合拳”;三是要有良藥,就是擁有科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、高效三位一體的技術(shù)、工藝或設(shè)備。 ■