生態(tài)修復(fù)技術(shù)在上海市黑臭水體治理工程中的應(yīng)用進(jìn)展

劉 敏，左 倬，王嘉偉

(上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200335)

水環(huán)境的清潔安全與人民健康生活息息相關(guān)，更是一個(gè)城市生態(tài)文明的名片。上海市濱江臨海，水網(wǎng)豐富，上游來(lái)水水質(zhì)不佳與各項(xiàng)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展帶來(lái)的污染引起多個(gè)地區(qū)水質(zhì)惡化，甚至黑臭問(wèn)題。上海市從1988年起投入巨資實(shí)施水環(huán)境整治，2000年打響城區(qū)黑臭河道綜合整治戰(zhàn)役，并逐漸開(kāi)展大規(guī)模的治水工程，形成了治污為本、截污為先、標(biāo)本兼治、建管并舉的水環(huán)境治理保護(hù)體系，全市河道的水環(huán)境現(xiàn)狀持續(xù)改善。根據(jù)《2018上海市生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》，全市主要河流的259個(gè)考核斷面中，Ⅳ～Ⅴ類(lèi)斷面占65.8%，劣Ⅴ類(lèi)斷面占7.0%，而2019年1月—9月的考核斷面中，劣V類(lèi)斷面占2.1%，這與《上海市城市總體規(guī)劃》(2017—2035年)報(bào)告中提出“全面恢復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)功能，基本實(shí)現(xiàn)水環(huán)境功能區(qū)達(dá)標(biāo)”的目標(biāo)及上海市國(guó)際化大都市的生態(tài)環(huán)境定位仍存在差距[1-2]。隨著上海市水質(zhì)逐步改善，水體生態(tài)修復(fù)被提高到一定高度，作為黑臭水體治理“外源減排、內(nèi)源清淤、水質(zhì)凈化、清水補(bǔ)給、生態(tài)恢復(fù)”技術(shù)體系的重要環(huán)節(jié)，生態(tài)修復(fù)是維持水體底質(zhì)、水質(zhì)及水生生物群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，最終實(shí)現(xiàn)黑臭水體長(zhǎng)治久清的關(guān)鍵，也是實(shí)現(xiàn)黑臭水體向生態(tài)之河蛻變的重要手段。為鞏固和提高上海市黑臭水體治理成果，切實(shí)提升水質(zhì)，改善水生態(tài)，有必要通過(guò)不斷總結(jié)、研究，提出適合上海市不同黑臭水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)，為進(jìn)一步提升上海市水環(huán)境質(zhì)量、保障水生態(tài)安全、維護(hù)水生態(tài)系統(tǒng)功能健康奠定基礎(chǔ)。

1 上海市黑臭水體生態(tài)修復(fù)現(xiàn)狀

上海市黑臭水體的治理，始于1988年蘇州河水環(huán)境整治，先后實(shí)施了3期治水工程，把河道水環(huán)境治理作為重中之重，并在1993年實(shí)現(xiàn)了基本截除直接排入蘇州河的污染源的目標(biāo)。2000年，上海市打響了城、郊黑臭河道整治先導(dǎo)戰(zhàn)，啟動(dòng)“三年行動(dòng)計(jì)劃”，隨著整治工程的深入開(kāi)展，蘇州河干流黑臭現(xiàn)象逐步消除，各水體生態(tài)功能逐漸恢復(fù)[3]。2006年，上海市大力開(kāi)展“萬(wàn)河整治行動(dòng)”，到2018年上海市以鎮(zhèn)村級(jí)河道為重點(diǎn)，累計(jì)完成23 245條中、小河道共計(jì)17 067 km河段的整治，清除16 863萬(wàn)m3的內(nèi)源污染[4]。上海市因水成陸，其治水的腳步從未停下，尤其在水生態(tài)修復(fù)方面一直走在全國(guó)前列。2006年編制《上海市河道生態(tài)整治導(dǎo)則》，2008年發(fā)布《上海市河道綠化建設(shè)導(dǎo)則》，2013年出臺(tái)《上海市河道生態(tài)治理設(shè)計(jì)指南》并開(kāi)展河道生態(tài)治理試點(diǎn)工作，2014年制定《上海市河道維修養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)程》，同年推出《上海市水污染防治行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施方案》。從2016年開(kāi)始，隨著黑臭水體達(dá)標(biāo)率考核時(shí)間的臨近，上海市在繼續(xù)推進(jìn)水污染綜合整治及相關(guān)成果鞏固的基礎(chǔ)上，聚焦黑臭水體的整治，沖刺實(shí)現(xiàn)2020年全市基本消除黑臭水體、基本消除喪失使用功能(劣V類(lèi))水體的目標(biāo)。經(jīng)過(guò)2016年—2017年分批、集中整治，基本消除1 864條黑臭河道，共計(jì)1 756 km[5]。2018年上海市主要河流的259個(gè)考核斷面中，27.2%的斷面水質(zhì)達(dá)到Ⅱ～Ⅲ類(lèi)，65.8%的斷面水質(zhì)達(dá)到Ⅳ～Ⅴ類(lèi)，劣Ⅴ類(lèi)斷面占7.0%，主要污染指標(biāo)為氨氮和TP。截至2019年12月底，全市3 893個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面中，劣于Ⅴ類(lèi)斷面有111個(gè)，占2.8%[2]，全市黑劣水體治理取得顯著成績(jī)。

目前，公認(rèn)有效的黑臭水體治理思路是“控源截污是核心，清淤疏浚是基礎(chǔ)，生態(tài)修復(fù)是關(guān)鍵”。黑臭水體治理截污、清淤和生態(tài)修復(fù)缺一不可，隨著上海市水環(huán)境質(zhì)量的逐步改善，生態(tài)修復(fù)成為水體長(zhǎng)治久清的關(guān)鍵所在。

2 黑臭水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)

黑臭水體生態(tài)修復(fù)以控源截污工作全面完成為前提，并確保各水體行洪排澇、引水灌溉、航運(yùn)等基本功能不受影響。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)各水體生態(tài)稟賦和現(xiàn)狀問(wèn)題，有針對(duì)性地選取相關(guān)技術(shù)進(jìn)行綜合整治。目前，上海市黑臭水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)眾多，總體概括為物理結(jié)構(gòu)修復(fù)、水質(zhì)生態(tài)凈化、生物群落恢復(fù)3方面。上海市各區(qū)黑臭河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用情況如表1所示。

表1 上海市各區(qū)部分黑臭河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用Tab.1 Application of Ecological Rehabilitation Technology for Part of Black and Odorous Rivers in Shanghai City

2.1 物理結(jié)構(gòu)修復(fù)技術(shù)

生境多樣性是保護(hù)生物多樣性的重要基礎(chǔ)，河道生境多樣性是河道水生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的關(guān)鍵要素之一，也是實(shí)現(xiàn)水安全的重要保障[6]。上海市黑臭水體治理在物理結(jié)構(gòu)修復(fù)中全面考慮了河道形態(tài)、斷面形式、護(hù)岸結(jié)構(gòu)等因素，對(duì)所治理水體整體空間布局進(jìn)行設(shè)計(jì)，達(dá)到豐富生境多樣性的目標(biāo)。主要涉及河道平面調(diào)整、斷面設(shè)置、微地形塑造、生態(tài)護(hù)岸建設(shè)、硬質(zhì)護(hù)岸改造等技術(shù)。

2.1.1 平面調(diào)整

平面形態(tài)布置在設(shè)計(jì)中強(qiáng)調(diào)近自然的形態(tài)。在滿足相關(guān)規(guī)劃的情況下，平面設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)在現(xiàn)狀走向的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整，避免高挖低填，最大限度體現(xiàn)河道的蜿蜒性，同時(shí)充分考慮現(xiàn)有地形特點(diǎn)，保持局部彎道、深潭、淺灘、江心洲、洲灘濕地及河濱帶等自然景觀格局多樣性特征。

2.1.2 斷面設(shè)置

上海市是長(zhǎng)江三角洲沖積平原的一部分，區(qū)域天然河道斷面多為斜坡式[7]?！渡虾Ｊ泻拥郎鷳B(tài)治理設(shè)計(jì)指南》中將人工河道斷面分為矩形、梯形和復(fù)式斷面3種類(lèi)型。其中，復(fù)式斷面可提供豐富的生境，生態(tài)性最佳，不足之處是占地面積較大；矩形斷面因其占地面積較小可在用地受限的河道使用，但不利于構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)條件，生態(tài)親和性最差；梯形斷面占地面積和生態(tài)性居于矩形和復(fù)式之間。在滿足河道排澇、通航等功能要求的前提下，河道斷面宜保持天然河道斷面形態(tài)，優(yōu)先選用斜坡式斷面，當(dāng)難以保持斜坡式斷面時(shí)，按復(fù)式斷面、梯形斷面、矩形斷面的順序選擇河道斷面。

2.1.3 微地形塑造

河底微地形塑造主要是人工模擬自然地形的高低起伏，創(chuàng)造多樣的生境，一般在河道平、斷面確定后，在不影響河道過(guò)流的前提下，根據(jù)地形條件和微生物棲息生境進(jìn)行塑造。自然彎曲河道可在河道生態(tài)修復(fù)工程的基礎(chǔ)上，構(gòu)建深潭與淺灘共存的河床地形。王慶鶴等[8]研究認(rèn)為深潭-急流-沙灘系統(tǒng)水體的自凈作用會(huì)增強(qiáng)。平直河道可通過(guò)導(dǎo)流、挑流構(gòu)筑物及植物等的布置改變水體的流向而形成多樣性流況，以形成多樣化的生境。

2.1.4 生態(tài)護(hù)岸建設(shè)

生態(tài)護(hù)岸是一種利用植物或植物與工程措施相結(jié)合，既能保護(hù)堤防與岸線的安全，控制河勢(shì)變化，又有生態(tài)環(huán)境修復(fù)功能，同時(shí)兼具增添河道自然景觀的河道護(hù)岸結(jié)構(gòu)[9-11]。生態(tài)護(hù)岸主要承擔(dān)的功能是水安全，同時(shí)能較好的為河道生境的連續(xù)性提供基礎(chǔ)條件[12-13]。上海市主要的生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)有植物護(hù)岸(植生護(hù)坡、木樁)、土工材料復(fù)合種植基護(hù)岸(土工格室、水土保護(hù)毯、生態(tài)袋)、干砌石護(hù)岸、石籠護(hù)岸、疊石護(hù)岸、多孔預(yù)制混凝土塊體護(hù)岸(開(kāi)孔預(yù)制塊、生態(tài)混凝土塊、螺母塊體)、仿木樁護(hù)岸、綠化混凝土護(hù)岸等[14]，各類(lèi)型相關(guān)要點(diǎn)如表2所示[15-26]。上海市中心城區(qū)和近郊河道護(hù)岸以鋼筋混凝土和漿砌塊石為主材，生態(tài)化較低，郊區(qū)及農(nóng)村段護(hù)岸形式較為多樣，其中仿木樁和生態(tài)土坡生態(tài)護(hù)岸水生植物生長(zhǎng)狀態(tài)較好，其他護(hù)岸形式多出現(xiàn)裸露和掏刷現(xiàn)象。

表2 生態(tài)護(hù)岸技術(shù)要點(diǎn)[15-26]Tab.2 Key Points of Ecological Revetment Technology[15-26]

2.1.5 硬質(zhì)護(hù)岸改造

上海市人口密集，用地緊張，城區(qū)和近郊區(qū)護(hù)岸硬質(zhì)化率超過(guò)90%，對(duì)硬質(zhì)護(hù)岸進(jìn)行生態(tài)化改造在水生態(tài)修復(fù)中不可避免。硬質(zhì)護(hù)岸改造是對(duì)用地條件受限制的河道，采取一定措施對(duì)其已建硬質(zhì)護(hù)岸進(jìn)行改造，使其基本滿足河道生態(tài)治理的要求。硬質(zhì)護(hù)岸改造應(yīng)不影響護(hù)岸原有結(jié)構(gòu)的安全和耐久性等指標(biāo)。直立式擋墻護(hù)岸可采用墻頂或臨水側(cè)墻面設(shè)置種植槽(平臺(tái))、拆除常水位以上墻體構(gòu)件生態(tài)護(hù)岸等措施進(jìn)行改造。斜坡護(hù)岸可采用坡面設(shè)置種植槽、生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)進(jìn)行坡面覆蓋等措施進(jìn)行改造。有條件的硬質(zhì)護(hù)岸可通過(guò)在護(hù)岸頂部種植攀援類(lèi)植物進(jìn)行覆綠。

2.2 水質(zhì)生態(tài)凈化技術(shù)

水質(zhì)生態(tài)凈化是階段性、輔助性的凈水措施，主要針對(duì)經(jīng)過(guò)控源截污和內(nèi)源治理后依然不具備生態(tài)群落構(gòu)建的水體，加速水質(zhì)的改善，或針對(duì)景觀要求較高的水體。目前，上海市水質(zhì)生態(tài)凈化技術(shù)主要包括生態(tài)浮床技術(shù)、微生物凈化技術(shù)、曝氣增氧技術(shù)[27]及一些新型的集成技術(shù)，如一體化凈水設(shè)備、高通量生態(tài)凈化廊道等。各類(lèi)水質(zhì)凈化技術(shù)的選擇應(yīng)考慮水質(zhì)要求、處理效率、水體環(huán)境特征、設(shè)施占地面積、與周邊環(huán)境的相容性、對(duì)水安全及其他功能的影響等因素。

2.2.1 生態(tài)浮床技術(shù)

上海市中心城區(qū)和近郊河道護(hù)岸硬質(zhì)化程度很高，挺水植物的生境載體普遍采用生態(tài)浮床。生態(tài)浮床技術(shù)利用基質(zhì)載體可將水生植物以水培的形式種植在水體的任何位置，是一種不受限于種植條件的人工生態(tài)系統(tǒng)[28]。生態(tài)浮床由于具有能促進(jìn)有機(jī)物降解、有效吸收氮和磷、為微生物和其他水生生物提供棲息與繁衍場(chǎng)所、可美化水域景觀等多重作用[29-31]，而被廣泛用于各類(lèi)水體的生態(tài)修復(fù)。生態(tài)浮床的技術(shù)類(lèi)型一般分為3類(lèi)：水中綠毯、拼接浮盆(組合式浮床)、纖維濕地。水中綠毯以輕質(zhì)管材為框架，包裹聚乙烯網(wǎng)為載體進(jìn)行植物的栽植，是上海市黑臭水體治理早期工程中的常用技術(shù)。組合式浮床由浮床與具備其他功能的裝置組合而成，如太陽(yáng)能曝氣浮床，一般為廠家定型產(chǎn)品。浮動(dòng)纖維濕地以天然纖維為載體，結(jié)合浮體和不同填料進(jìn)行植物栽植，穩(wěn)定性和景觀效果較好，常用于湖區(qū)。

生態(tài)浮床的總體覆蓋率一般小于布設(shè)河段水體面積的20%，且不得影響水體行洪或其他功能。單體浮床的邊長(zhǎng)一般為0.5～5 m，單體間的間距一般為0.3～5 m[32]。目前，上海市較多選用的浮床植物以生長(zhǎng)快、生物量大、根系發(fā)達(dá)、繁殖能力強(qiáng)的物種為主，如美人蕉(CannaindicaL.)、黃菖蒲(IrispseudacorusL.)、千屈菜(LythrumsalicariaL.)、茭白(ZizanialatifoliaStapf)、旱傘草(Cyperusalternifolius)、再力花(ThaliadealbataFraser)、粉綠狐尾藻(Myriophyllumverticillatum)、銅錢(qián)草[Hydrocotylechinensis(Dunn)Craib]等。

2.2.2 曝氣增氧技術(shù)

曝氣增氧能短時(shí)間增加水體中溶解氧，提升水質(zhì)，在污水處理及自然水體治理中廣泛應(yīng)用[33-34]。上海市現(xiàn)有的曝氣技術(shù)根據(jù)增氧原理大致可以分為跌水曝氣、噴水曝氣、機(jī)械曝氣和鼓風(fēng)曝氣4類(lèi)。其中跌水曝氣通過(guò)攔河構(gòu)筑物抬高水位實(shí)現(xiàn)復(fù)氧，在如金澤水庫(kù)和上海植物園等存在大水面且無(wú)通航要求的水體中應(yīng)用較多；噴水曝氣通過(guò)水下設(shè)備向空中揚(yáng)起水柱實(shí)現(xiàn)復(fù)氧，不適用于重度黑臭水體，因景觀效果較高被廣泛用于上海市城鎮(zhèn)區(qū)的河道中；機(jī)械曝氣通過(guò)機(jī)械設(shè)備(如葉輪式曝氣機(jī)和水車(chē)式曝氣機(jī)等)對(duì)水體形成擾動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)氧，在上海市早期水環(huán)境整治中使用，因景觀性不高常見(jiàn)于農(nóng)村河道段；鼓風(fēng)曝氣通過(guò)鼓風(fēng)設(shè)備與置于河底的穿孔曝氣管連接實(shí)現(xiàn)復(fù)氧，適用于重度缺氧的黑臭水體。目前上海市有關(guān)曝氣增氧設(shè)備對(duì)黑臭水體的修復(fù)及應(yīng)用研究較多，相關(guān)研究表明，單獨(dú)曝氣也能有效去除黑臭水體重點(diǎn)污染物，同等條件下與其他生態(tài)技術(shù)結(jié)合會(huì)提高去除效果[35-37]。目前在曝氣設(shè)備數(shù)量的設(shè)計(jì)上研究較少。

2.2.3 微生物凈化技術(shù)

微生物凈化技術(shù)主要利用微生物降解、轉(zhuǎn)化或吸收水環(huán)境污染物，相關(guān)研究表明該技術(shù)對(duì)養(yǎng)殖廢水、污水廠尾水等的除臭效果顯著[38-40]，由于不慎使用微生物會(huì)造成一定的副作用，在實(shí)際設(shè)計(jì)中相對(duì)比較謹(jǐn)慎。利用微生物進(jìn)行水體原位修復(fù)的方法主要有接種微生物技術(shù)、富集培養(yǎng)土著微生物技術(shù)、固定化微生物技術(shù)3種。該類(lèi)技術(shù)對(duì)水體總氮、總磷和CODCr具有較強(qiáng)的去除率，對(duì)水體SS去除率較低。目前微生物凈水技術(shù)應(yīng)用較多的是硝化細(xì)菌、光合細(xì)菌及芽孢桿菌等[41-43]，針對(duì)不同的凈水目的可選擇相應(yīng)的凈水作用菌種，投放時(shí)需要注意水體水溫控制在20 ℃以上。

目前，應(yīng)用于上海市水體修復(fù)的微生物投放量尚無(wú)明確規(guī)范指導(dǎo)，大多數(shù)凈水工程依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)或通過(guò)微生物試驗(yàn)確定最佳投放比例，具體投放量規(guī)模選取需依據(jù)治理水體本底值、采用的技術(shù)組合方式及出水目標(biāo)值確定[44]。此外，部分微生物菌粉在使用說(shuō)明中有最佳適用劑量，單位一般為g/m2，此時(shí)根據(jù)治理水體的具體面積確定微生物投放量，如式(1)。

V=C粉×A/C液

(1)

其中：V——微生物投放量，L；

C粉——微生物粉劑投放規(guī)格，g/m2；

C液——微生物菌液配置質(zhì)量濃度，g/L；

A——投放水體面積，m2。

2.2.4 其他新型技術(shù)

除上述較為常用的技術(shù)外，在水生生態(tài)凈化方面，不斷有新技術(shù)涌現(xiàn)，同時(shí)取得了較好的效果。海綿固化土技術(shù)通過(guò)對(duì)不同河道淤泥和原位土壤分析，調(diào)整ISER固化劑的配比，將其和原位土壤、淤泥充分?jǐn)嚢瑁糜诤拥赖淖o(hù)岸、護(hù)底、護(hù)坡澆筑建設(shè)，長(zhǎng)興島26號(hào)機(jī)口河護(hù)岸應(yīng)用固化海綿土技術(shù)，應(yīng)用技術(shù)后河道邊坡整體水土保持能力顯著提升。EHBR強(qiáng)化耦合生物膜反應(yīng)器(MABR)是氣體分離膜技術(shù)與生物膜法水處理技術(shù)相結(jié)合的一種新型水處理技術(shù)，金澤庫(kù)區(qū)通過(guò)EHBR膜為主的一系列措施提升水質(zhì)。生態(tài)攔截屏障技術(shù)利用多種特殊構(gòu)造的材料和做法結(jié)合為凈化屏障，垂直設(shè)置在河道截面上，一般用于無(wú)通航要求的河道，上海市靜安區(qū)江場(chǎng)河大量應(yīng)用生態(tài)屏障技術(shù)，治理后極大減緩了污染源對(duì)河道的影響。超氧曝氣技術(shù)通過(guò)將河水抽入設(shè)備之中，進(jìn)行加壓富氧，形成富氧水融入水體中達(dá)到增氧效果，上海市走馬塘河道應(yīng)用該技術(shù)，河道布置1臺(tái)設(shè)備，應(yīng)用7 d后水體氧氣提升，目前該技術(shù)的不足之處在于需要較大占地面積放置設(shè)備。高通量生物凈化廊道技術(shù)是整合曝氣、人工介質(zhì)、生態(tài)浮床等的技術(shù)，彭越浦的侯趙泵站排口處采用了該技術(shù)，河道下游的水體有機(jī)物含量大大降低。目前更多的研究和專利趨向于尋找更多更優(yōu)的技術(shù)組合，苑希民等[45]試驗(yàn)結(jié)果表明MABR與生態(tài)浮床組合技術(shù)有顯著凈水作用，王海珊等[46]提出人工曝氣+投加菌劑+投加促生劑+投加填料+栽種水生植物進(jìn)行水質(zhì)凈化的思路。以各項(xiàng)凈水技術(shù)組合進(jìn)行水體修復(fù)已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

2.3 生物群落恢復(fù)技術(shù)

生物群落恢復(fù)在污染源治理、物理結(jié)構(gòu)修復(fù)的基礎(chǔ)上實(shí)施，是保證黑臭水體長(zhǎng)治久清的重要手段，主要包括陸域生態(tài)措施、水生植物恢復(fù)構(gòu)建、水生植物投放等相關(guān)措施，具體可根據(jù)治理水體的實(shí)際情況進(jìn)行選擇性布置。

2.3.1 陸域生態(tài)措施

陸域綠化及景觀布置主要起截留面源污染、防止水土流失、提升景觀等作用。河道整治工程范圍內(nèi)護(hù)堤一般根據(jù)范圍大小合理搭配喬灌草，上海市目前工程臨時(shí)用地或未在工程范圍內(nèi)裸地常通過(guò)草皮護(hù)坡防止水土流失。對(duì)已建設(shè)好需改造的硬質(zhì)護(hù)岸，在不影響其水安全及各項(xiàng)河道功能的基礎(chǔ)上通過(guò)攀援植物進(jìn)行覆綠，對(duì)水位變幅小的河道硬質(zhì)化出露面結(jié)合河岸綠化改善其景觀。在品種的選擇上以適宜本地自然生長(zhǎng)的鄉(xiāng)土物種為主，并優(yōu)化種植配置形成健康的自然生物群落。在面源污染較大、土地利用有條件的水體治理中，結(jié)合地形可適當(dāng)建設(shè)下凹式綠地、植草溝、雨水花園等海綿措施。目前，上海市較多采用海綿措施的河道主要集中在臨港地區(qū)。

2.3.2 水生植被恢復(fù)與構(gòu)建

水生植被的恢復(fù)與構(gòu)建是目前水體生態(tài)修復(fù)中必不可少的環(huán)節(jié)。水生植物主要為挺水植物、沉水植物、浮葉植物和漂浮植物。目前，上海市經(jīng)過(guò)整治的黑臭河道沉水植物以人工恢復(fù)的矮型苦草[Vallisnerianatans(Lour.)Hara]、狐尾藻(Myrio-phyllumspicatum)和輪葉黑藻(Hydrillaverticillata)為主，主要分布在徐匯、閔行、普陀、青浦和靜安等區(qū)，挺水植物和浮葉植物以觀賞性較高的水生植物為主。從實(shí)施工程效果而言，上海市人工恢復(fù)的沉水植物種類(lèi)以單一物種較為普遍，對(duì)恢復(fù)面積的預(yù)期比重和物種多樣性缺乏考慮，挺水植物群落人工培植注重觀賞性，配置時(shí)隨意性較大。

根據(jù)目前的研究和相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，挺水植物一般控制種植水深為0.2～0.4 m，以15 ℃以上水溫種植為宜，氣溫低于5 ℃時(shí)不宜種植，品種的選用上，目前較多研究表明蘆葦(Ph.australis)、美人蕉、旱傘草(Cyperusalternifolius)、黃花鳶尾(IriswilsoniiC.H.Wright)、梭魚(yú)草(Pontederiacordata)、茭白、再力花、香蒲(Typhaorientalis)等具有較好的凈水作用。浮葉植物種植水深為0.5～1.5 m，種植時(shí)一般需要用定植樁或載體進(jìn)行固定，防止擴(kuò)散，凈水效果較佳的品種為睡蓮(Nymphaeatetragona)、銅錢(qián)草等。沉水植物種植水深為0.5～2.5 m，播種在春、夏季進(jìn)行，為減少后期管理，工程中較多用到常綠矮型苦草、微齒眼子菜(Potamogetonmaackianus)、輪葉黑藻等，在生長(zhǎng)期均可進(jìn)行移植或扦插。漂浮植物由于生長(zhǎng)旺盛，易引起泛濫現(xiàn)象，一般在工程布置中較少采用[47-48]。上海市常見(jiàn)水生植物種植密度參考如表3所示。

表3 上海市常見(jiàn)水生植物種植密度參考[49]Tab.3 Reference for Planting Density of Common Aquatic Plants in Shanghai City[49]

2.3.3 水生動(dòng)物投放

水生動(dòng)物主要包括浮游動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)(雜食性、濾食性、草食性、肉食性)和底棲動(dòng)物，在投放時(shí)需要慎重選擇。水生動(dòng)物一般在水生植物構(gòu)建完成并生長(zhǎng)穩(wěn)定后進(jìn)行投放，連通水體一般在水生植物系統(tǒng)構(gòu)建完全后水生動(dòng)物會(huì)自由進(jìn)入并繁殖，不建議投放，封閉水體可根據(jù)具體情況和食物鏈確定水生動(dòng)物的投放種類(lèi)和數(shù)量。建議魚(yú)類(lèi)投放比例：雜食性為10%～20%，濾食性為10%～20%，草食性<6%，肉食性為40%～50%，底棲食性<10%。由于底棲動(dòng)物不會(huì)影響水生植物的生長(zhǎng)，同時(shí)具有較好的水質(zhì)凈化能力，可以與水生植物的種植同步進(jìn)行投放[50-52]。魚(yú)類(lèi)對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的影響較大，可以在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)較為穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行少量投放，在連通河道也可以暫時(shí)不進(jìn)行魚(yú)類(lèi)投放，靠魚(yú)類(lèi)自行繁殖游動(dòng)進(jìn)入。

3 結(jié)論與展望

上海市在黑臭水體治理工程中應(yīng)用的生態(tài)修復(fù)技術(shù)較多，主要概況為物理結(jié)構(gòu)修復(fù)、水質(zhì)生態(tài)凈化、生物群落恢復(fù)3類(lèi)。物理結(jié)構(gòu)修復(fù)技術(shù)包括河道平面調(diào)整、斷面設(shè)置、微地形塑造、生態(tài)護(hù)岸建設(shè)、硬質(zhì)護(hù)岸改造等，主要在保證安全的基礎(chǔ)上塑造更加豐富的生境，上海市在黑臭水體治理中物理結(jié)構(gòu)上以硬質(zhì)化為主，生境較為單一。水質(zhì)生態(tài)凈化包括人工增氧、微生物強(qiáng)化、生態(tài)浮島等措施，此外，目前市場(chǎng)上涌現(xiàn)出很多EHBR膜、生態(tài)攔截屏障、高通量生物凈化廊道等新技術(shù)。水質(zhì)生態(tài)凈化技術(shù)一般在物理結(jié)構(gòu)修復(fù)基礎(chǔ)上作為輔助性措施，對(duì)水體進(jìn)行進(jìn)一步凈化，為生物群落的構(gòu)建與恢復(fù)創(chuàng)造條件。上海市黑臭水體治理中應(yīng)用的水質(zhì)凈化措施種類(lèi)較多，實(shí)際效果有待進(jìn)一步驗(yàn)證。生物群落恢復(fù)主要包括陸域生態(tài)措施、水生植被恢復(fù)與構(gòu)建、水生植物投放，具體可根據(jù)治理水體的實(shí)際情況進(jìn)行選擇性布置，主要通過(guò)構(gòu)建健康完整的生物鏈構(gòu)建自然生態(tài)系統(tǒng)，保證水體的自凈能力，上海市人工恢復(fù)的生物群落種類(lèi)以單一物種較為普遍，對(duì)恢復(fù)面積的預(yù)期比重和物種多樣性缺乏考慮。

目前，上海市黑臭水體生態(tài)修復(fù)治理技術(shù)種類(lèi)繁多，其適用工況、凈化修復(fù)效果及技術(shù)特點(diǎn)缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)指引，往往未能達(dá)到長(zhǎng)期穩(wěn)定的處理效果，尤其對(duì)于跨區(qū)域或分支較多的河道。現(xiàn)行單段治理的方式雖然能實(shí)現(xiàn)短時(shí)間成效，但從片區(qū)系統(tǒng)性而言，短時(shí)片面的治理方案治標(biāo)不治本，治理后期往往出現(xiàn)水質(zhì)生態(tài)的迅速惡化，導(dǎo)致治理時(shí)投入資源的巨大浪費(fèi)。因此，突破當(dāng)前非體系式的治理思路和治理方式是實(shí)現(xiàn)上海市河道水質(zhì)提升的首要關(guān)鍵，研究實(shí)現(xiàn)多種生態(tài)治理技術(shù)的集成化則是達(dá)到這一目標(biāo)的關(guān)鍵出路?，F(xiàn)階段上海市黑臭水體的生態(tài)修復(fù)應(yīng)聚焦以下內(nèi)容。

(1)根據(jù)不同水體的特點(diǎn)，各單項(xiàng)技術(shù)壁壘有待對(duì)癥擊破。物理結(jié)構(gòu)方面，上海市目前護(hù)岸硬質(zhì)化程度較高，在土地受限的情況下如何構(gòu)建豐富的生境及如何在硬質(zhì)化的基礎(chǔ)上有效進(jìn)行生態(tài)化改造亟待解決；水質(zhì)生態(tài)凈化方面，明確各單項(xiàng)技術(shù)的適用邊界，市場(chǎng)上各河道生態(tài)治理公司往往一種技術(shù)包打天下，沒(méi)有明確的適用邊界，達(dá)不到黑臭水體生態(tài)治理長(zhǎng)治久清的預(yù)期目標(biāo)；生態(tài)群落恢復(fù)方面，同質(zhì)化的生物配置的思維亟需轉(zhuǎn)變，以自然演替的縱深觀進(jìn)行人為輔助恢復(fù)工程設(shè)計(jì)值得思考。

(2)有針對(duì)性的生態(tài)集成技術(shù)有待進(jìn)一步研究和實(shí)踐。目前，黑臭水體的治理思路均以《上海市水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》中提到的“治污為本、截污為先、標(biāo)本兼治、建管并舉的水環(huán)境治理保護(hù)體系”進(jìn)行，但在真正實(shí)施過(guò)程中無(wú)法做到有針對(duì)性地選擇相關(guān)技術(shù)，加上工程設(shè)計(jì)單位掌握的技術(shù)程度不一，使得對(duì)污染控制技術(shù)的選擇隨意性較大，甚至以工程費(fèi)用為導(dǎo)向，預(yù)算足時(shí)使用所有的常用技術(shù)，預(yù)算不足時(shí)選擇性使用一些技術(shù)，并不能對(duì)癥下藥，針對(duì)性選擇生態(tài)集成技術(shù)。