上海高東生態(tài)園水生態(tài)修復(fù)重建工程

王 哲

（上海山恒生態(tài)科技股份有限公司， 上海 200000）

上海高東生態(tài)園位于上海浦東新區(qū)新園路998 號，占地約47 公頃，其中人工湖水域面積約72500m2。高東生態(tài)園承接了高東鎮(zhèn)城市綠地公園的重要角色，為了發(fā)揮其各項社會、生態(tài)服務(wù)功能，作為區(qū)域重要水環(huán)境——人工湖水環(huán)境質(zhì)量尤為重要，它直接關(guān)系到其他各項生態(tài)功能的實現(xiàn)。高東生態(tài)園人工湖水系自2008年建成以來，其水環(huán)境質(zhì)量鮮為受到關(guān)注，水環(huán)境持續(xù)惡化：存在湖底淤泥沉積、水體富營養(yǎng)化嚴(yán)重、水生植物缺乏、匯水區(qū)截污能力不足等一系列問題。為了響應(yīng)國家和上海地區(qū)關(guān)于水體污染防治的有關(guān)要求，為周邊居民提高良好的悠閑娛樂場所，提升居民的幸福感和市容、市貌，高東鎮(zhèn)政府從生態(tài)環(huán)境改善全局的角度和服務(wù)人民的角度出發(fā)，對高東生態(tài)園水系進(jìn)行綜合治理。

本工程位于上海市浦東新區(qū)高東鎮(zhèn)新園路998 號高東生態(tài)園內(nèi)，示范區(qū)水體生態(tài)修復(fù)區(qū)域總體面積約72500m2。具體位置如下圖1 所示

圖1 高東生態(tài)園區(qū)域位置圖

1 工程建設(shè)

工程建設(shè)目的為：水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到或優(yōu)于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，水體清澈，水體透明度≥0.6m；水體無異味、無藻類聚集，無垃圾漂浮物；水體生態(tài)系統(tǒng)基本恢復(fù)，初步實現(xiàn)“水清魚戲、岸綠景美、功能健全、人水和諧”的水環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)。

工程建設(shè)期2012年3月-2012年8月，其中，施工準(zhǔn)備期10 天，施工6 個月。本工程主要建設(shè)內(nèi)容包括：1）底質(zhì)改良工程；2）清水體透明度提升工程；3）水生植物群落構(gòu)建工程；4）底棲動物生物群落構(gòu)建工程；5）水生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控工程。

1.1 底質(zhì)改良工程

長期未清淤會導(dǎo)致泥水界面富氧條件差、原生病毒或害蟲孳生、土質(zhì)通透性差等問題，給水生動植物的生長繁殖帶來困難。因此，對于此類水體而言，進(jìn)行底質(zhì)改良是完成水質(zhì)提升與建立水生態(tài)系統(tǒng)的先決條件，需要對底泥進(jìn)行底質(zhì)改良，中和底泥中的各種有機(jī)酸，改變酸性環(huán)境，減少有機(jī)質(zhì)含量；快速提高河底氧化性，降低有害物質(zhì)（NH3-N、NO2-N 等）的含量；穩(wěn)定水底pH 值，從而可以起到除害殺菌、改善底質(zhì)的作用；為植物的生長提供良好的環(huán)境。根據(jù)本工程的水體和底泥調(diào)查結(jié)果，選育、改良本土的土著微生物，通過微生物的生命活動改善湖底底質(zhì)狀況，快速有效的同時避免外來物種的生物入侵效應(yīng)，同時潑灑底質(zhì)改良劑，殺滅泥土中的敵害生物，殺死細(xì)菌及寄生蟲等病原體，中和水底中的酸性物質(zhì)，釋放出被淤泥吸附的氮、磷、鉀等物質(zhì)。

1.2 水體透明度提升工程

水體透明度可表征懸浮物質(zhì)含量，直接影響水下光照強(qiáng)度，水體透明度高，光照在水下減弱的慢，所能達(dá)到的水層較深；反之，光照在水下減弱的快，所能到達(dá)的水層淺，當(dāng)水下光照減弱為水體表面光照的1%時，高等植物光合作用和呼吸作用相等，不能進(jìn)行光合產(chǎn)物積累，此時高等植物生命活動停止，植株死亡腐爛[1]。因此，清水型生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)架工程初期，人工湖水體透明度直接關(guān)系到栽植的高等植物是否可以接受到足夠的光照強(qiáng)度，是否可以順利定植、生長。由此可見，該工程步驟至關(guān)重要。其關(guān)鍵技術(shù)為通過基底改善和其他輔助措施，營造良好生境，然后投加山恒自主選育、馴化的一種大型溞（SHEP-06），其可以有效攝食藍(lán)綠藻、水體細(xì)微腐泄物等，迅速提高水體透明度；打通食物鏈，實現(xiàn)水質(zhì)凈化和富營養(yǎng)物質(zhì)資源化。

1.3 水生植物群落構(gòu)建工程

水生植物是水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對維持水體生態(tài)系統(tǒng)的平衡起著不可忽視的作用。水生植物還對污水具有很強(qiáng)的凈化能力：可以吸收利用水中的營養(yǎng)物質(zhì)及其他元素，吸收和富集重金屬及一些其有毒物質(zhì)[3]；可以增加水體中的氧氣含量，為根區(qū)好氧微生物輸送氧氣；并可通過促進(jìn)物質(zhì)的沉淀和微生物的分解作用來凈化水體[4]。水生植物構(gòu)建主要是通過在不同深度水域種植水生植物，通過水生植物吸收水中的可溶性氮、磷污染物，同時為附著生物包括螺類等提供基質(zhì)，為浮游動物提供避難所，從而增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)對浮游植物的控制和系統(tǒng)自凈能力。本工程設(shè)計增加湖區(qū)水生植物種類，通過植物有效搭配原則，豐富湖區(qū)植物群落景觀，同時選用自主研發(fā)的改良型矮型苦草，實現(xiàn)了淺水域的“水下森林”景觀。

1.4 底棲動物生物群落構(gòu)建工程

水生動物是水體中重要的消費者，是水生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的重要環(huán)節(jié)。底棲生物在水生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)與能量流動中具有特殊的地位和作用。底棲動物不斷掘穴和排出糞便使得水體沉積物的表層幾厘米的周轉(zhuǎn)率非常高。這一過程稱之為“生物攪拌”[2]，它將有機(jī)質(zhì)以更細(xì)小的顆粒混入沉積物，最終被小型底棲動物所利用。其關(guān)鍵技術(shù)為嚴(yán)格按照食物鏈層級配置，并據(jù)水系特征精確量化。本工程通過投加本土底棲動物，提高水生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1.5 水生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控

水生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)過一定的發(fā)育階段之后，生物的各個組分之間、群落與環(huán)境之間以及結(jié)構(gòu)與功能之間的相互關(guān)系逐漸趨于相對穩(wěn)定和協(xié)調(diào)。此時系統(tǒng)內(nèi)生物種類最多，種群比例適宜，總生物量最大，生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)穩(wěn)性最強(qiáng)。生態(tài)系統(tǒng)在其發(fā)展過程中可以通過自動調(diào)節(jié)來保持其動態(tài)平衡狀態(tài)。但任何一種生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力都是有限的，超越了生態(tài)閾限，自動調(diào)節(jié)能力就降低甚至消失，導(dǎo)致生態(tài)平衡失調(diào)，生物量下降，能量和物質(zhì)循環(huán)發(fā)生故障，隨著這一系列的連鎖反應(yīng)而導(dǎo)致整個系統(tǒng)慢性崩潰。而在自然界要在非人為干預(yù)的條件下使已經(jīng)遭受破壞的生態(tài)系統(tǒng)重新恢復(fù)原始狀態(tài)其過程是漫長的，且需要適宜的氣候、物質(zhì)等條件。因此，水體生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建完成后，需要對各方面進(jìn)行調(diào)控優(yōu)化，通過對初期水生態(tài)系統(tǒng)人工干預(yù)的方式，使水體能夠保持持續(xù)自凈的能力，使水體水質(zhì)長期維持在建設(shè)目標(biāo)水平。項目施工完成后，采用SHEP-09 水質(zhì)調(diào)控技術(shù)+專業(yè)運維管護(hù)，主要調(diào)控內(nèi)容：水質(zhì)監(jiān)測及調(diào)節(jié)、水面保潔、水生植物成活率及覆蓋率提升、水生動物生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)、水體透明度優(yōu)化等。經(jīng)過水生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控后，保證水生態(tài)系統(tǒng)的長期穩(wěn)定，水體自凈能力的不斷恢復(fù)。

2 水生態(tài)修復(fù)成果

采用“清水型生態(tài)凈水集成技術(shù)”的方法修復(fù)后，上海高東生態(tài)園水面清潔，淺水區(qū)清澈見底，深水區(qū)透明度≥1m，無藻類水華暴發(fā)。穩(wěn)定構(gòu)建水生態(tài)系統(tǒng)，豐富了水生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性，恢復(fù)了水體自凈能力，并具有一定抵御外界污染的能力，水質(zhì)得到明顯改善，從劣Ⅴ水體提高并長期保持在國家地表水標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）Ⅲ-Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過采用一系列水生態(tài)修復(fù)措施后，水質(zhì)感官效果提升明顯，水下森林基本穩(wěn)定形成，成功營造“魚翔淺底”的水生態(tài)景觀，提高了公園整體的環(huán)境質(zhì)量，凈化后效果如圖2 所示。

圖2 生態(tài)修復(fù)后水質(zhì)及周邊狀況

該工程建設(shè)完成后，對水體的水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行長期監(jiān)測，選取透明度與TP監(jiān)測值作圖3、圖4。

圖3 工程建成后透明度變化

圖4 工程建成后TP 變化

工程建成 6年后，各項水質(zhì)指標(biāo)依舊穩(wěn)定在國家地表水標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）Ⅲ-Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，主要浮動的水質(zhì)指標(biāo)是總磷。從圖3 可以看出，高東生態(tài)園的水體透明度常年保持在100cm 以上，超預(yù)期完成建設(shè)目標(biāo)且一直保持良好。目前水質(zhì)清澈，表明水體中的懸浮物和膠體被較好的去除，“清水型生態(tài)凈水集成技術(shù)”對于水體透明度提升效益顯著且具備長效性。水體總磷指標(biāo)雖然浮動較大，但是檢測結(jié)果一直保持在0.2mg/L 以下，說明經(jīng)過“清水型生態(tài)凈水集成技術(shù)”修復(fù)后的高東生態(tài)園水系總磷能維持在較低水平，從而降低水體富營養(yǎng)化的風(fēng)險。

3 結(jié)語

上海高東生態(tài)園水系采用了“清水型生態(tài)凈水集成技術(shù)”的方法，以生態(tài)學(xué)原理為指導(dǎo)，集成優(yōu)化并創(chuàng)新了國內(nèi)外先進(jìn)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)，利用水生生態(tài)系統(tǒng)中生物間的相互作用增強(qiáng)水體自我凈化能力，同時通過科學(xué)運維，實現(xiàn)了水環(huán)境的整體改善，是城市景觀水體良性生態(tài)修復(fù)的典型案例。