劉韻琴

（1.湖南大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410082； 2.湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410205）

再生水補(bǔ)給的城市景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化和生態(tài)防治

劉韻琴

（1.湖南大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410082； 2.湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410205）

采用衛(wèi)星定位方式，在S湖面選取五個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)再生水補(bǔ)給的城市景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化狀況進(jìn)行研究。結(jié)果顯示，湖水中主要指標(biāo)營(yíng)養(yǎng)源CODcr.、TP、TN含量由原來(lái)的天然河水補(bǔ)給時(shí)9月份的峰值220、2.6、2.19（mg·L-1）分別下降到 180、2.1、1.83（mg·L-1），NH3-N 含量由 5月的峰值 1.92（mg·L-1）下降到 1.68（mg·L-1）；葉綠素和水體的PH也基本成良性發(fā)展態(tài)勢(shì)，水體的富營(yíng)養(yǎng)化得到一定的緩解。同時(shí)使用生態(tài)漂移島為主的立體生態(tài)學(xué)復(fù)技術(shù)，對(duì)再生水補(bǔ)給的城市景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化生態(tài)防治效果進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明，所選擇的修復(fù)植物對(duì)水體中的富營(yíng)養(yǎng)化指標(biāo)物藍(lán)藻和各種營(yíng)養(yǎng)源的去除和控制率達(dá)到97%以上，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)水質(zhì)有較大改觀，基本可避免城市景觀水體因再生水補(bǔ)給帶來(lái)的二次深度污染。

城市景觀水體；再生水；富營(yíng)養(yǎng)化；生態(tài)修復(fù)；效果

景觀水體的富營(yíng)養(yǎng)化就是景觀水體生態(tài)失衡，藻類或其他水生浮游植物過(guò)度生長(zhǎng)，導(dǎo)致水體中碳的同化固定量增加,其本質(zhì)就是一種污染。城市景觀水體由于面積窄、水量少、補(bǔ)充水源單一或匱乏，水體中TN、TP等植物主要營(yíng)養(yǎng)元素相對(duì)濃度較高，水體中藻類過(guò)度繁殖，至使其他水生物缺氧窒息死亡、腐爛發(fā)臭，使水體變色變質(zhì)[1],嚴(yán)重影響了水體景觀的環(huán)境美[2]再生水是城市污水經(jīng)適度處理后，達(dá)到一定定水質(zhì)指標(biāo)，滿足某種使用標(biāo)準(zhǔn)，可以進(jìn)行有效回收使用的次質(zhì)水，具有成本低、回收易、處理難度小的優(yōu)點(diǎn)，雖經(jīng)處理，但化學(xué)成分如N、P等含量仍很高。進(jìn)入城市景觀水體循環(huán)引發(fā)的水體富營(yíng)養(yǎng)化實(shí)質(zhì)上是再生水的二次污染。事實(shí)證明，再生水補(bǔ)給引起的景觀水體的富營(yíng)養(yǎng)化爆發(fā)具有規(guī)模大、爆發(fā)力強(qiáng)、對(duì)環(huán)境破壞力頑固、持久的特點(diǎn)。因此，研究控制和修復(fù)再生水補(bǔ)給的景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化，成為國(guó)際國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。

全球富營(yíng)養(yǎng)化的景觀水體多分布在中低緯度地帶。我國(guó)主要集中在長(zhǎng)江中下游、云貴高原、華北平原、東北部分相對(duì)溫暖的山地和平原區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，集城市景觀和生產(chǎn)功能于一體的我國(guó)著名城市景觀湖泊如武漢東湖，南京玄武湖、長(zhǎng)沙嚴(yán)家湖以及云南滇池等，相當(dāng)一部分采用了再生水或者混合水源補(bǔ)給（再生水和地表徑流），水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽都已超過(guò)氮磷富營(yíng)養(yǎng)化標(biāo)準(zhǔn)濃度。以嚴(yán)家湖為例，近年來(lái)，由于補(bǔ)給河流嚴(yán)重污染和過(guò)度開(kāi)發(fā)，河水補(bǔ)給量漸少，逐步采用再生水補(bǔ)給，一定程度的控制住了大規(guī)模的水華現(xiàn)象，但是再生水中的營(yíng)養(yǎng)源比例結(jié)構(gòu)失衡問(wèn)題仍然很突出，水華也時(shí)有出現(xiàn)。數(shù)據(jù)顯示，太湖水體富營(yíng)養(yǎng)鹽總含量平均超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的10倍；南水北調(diào)東線工程水力樞紐山東的南四湖，其點(diǎn)、面污染源的COD負(fù)荷比例為85∶15，氮、磷負(fù)荷比為51∶49，幾乎是1∶1；一些大型城市景觀湖泊水體及這些區(qū)域內(nèi)內(nèi)水網(wǎng)湖泊的總磷都超過(guò)了1 mg/L，水華頻發(fā)，嚴(yán)重破壞景觀水體的水生態(tài)環(huán)境、旅游觀賞價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

一、方法與材料

（一）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

水體的營(yíng)養(yǎng)程度取決于景觀水體中各種生物營(yíng)養(yǎng)動(dòng)力源的作用程度。理論上，水體中每生成lg藻，需要供給0.009 9 g磷和0.063 9 g氮。藻類生長(zhǎng)的典型的元素比關(guān)系為：C106H263O110Nl6P[3]。磷被認(rèn)為是湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的首要貢獻(xiàn)源，氮?jiǎng)t是控制景觀湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的必然要素。事實(shí)上，再生水中的氮和磷含量都偏高，用其做補(bǔ)給水，一旦外部環(huán)境條件具備，水體中的藻類就可充分繁殖，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化形成。因此，依據(jù)TN 、TP、葉綠素及SS的量形成的透明度，景觀水體的富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)可分為五個(gè)等級(jí)[4]，即極貧營(yíng)養(yǎng)、貧營(yíng)養(yǎng)、中營(yíng)養(yǎng)、富營(yíng)養(yǎng)和極富營(yíng)養(yǎng)（表1）。在調(diào)研和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，筆者初步推斷城市景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化程度與城市景觀水體中營(yíng)養(yǎng)源的生產(chǎn)變量關(guān)系如下（圖1）

表1 城市景觀水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度與N、P之間的生產(chǎn)變量關(guān)系

圖1 城市景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化的動(dòng)力源結(jié)構(gòu)體系

為確保景觀水體的安全，規(guī)范再生水的回收和使用，中華人民共和國(guó)頒布了《城市污水再利用.景觀環(huán)境用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》[5]（GB/T18921-2000），對(duì)引起各種景觀水體富營(yíng)化的營(yíng)養(yǎng)綜合指標(biāo)作出了嚴(yán)格的限制（見(jiàn)表2）。

表2 GB/T18921-2000對(duì)N、P指標(biāo)的確定

由于景觀水體大都地處城市的中心地段，被街區(qū)包圍，除了少數(shù)城市的景觀水體能夠引流入內(nèi)，絕大多數(shù)是全封閉或半封閉狀態(tài)，水體流動(dòng)性差。一般認(rèn)為，水體單位體積中TN大于0.2 mg/L，TP大于0.01mg/L，COD大于10 mg/L，葉綠素大于10 ug/L，MPN每毫升達(dá)到104個(gè)，透明度小于0.6米，水體就富營(yíng)養(yǎng)化了。

我國(guó)再生水排放的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)是：TN＞0.2 mg/L,TP＞0.01。由表1與表2可知，再生水作為回收利用的二次水，水體中各種營(yíng)養(yǎng)源如T N、T P與景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化之間變量動(dòng)力關(guān)系密切（f i g1），是景觀水體中富營(yíng)養(yǎng)化最主要的動(dòng)力源，因此可以推斷，城市景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化的概率與營(yíng)養(yǎng)源的含量、時(shí)間、溫度以及水量基本成正比關(guān)系。

表3 我國(guó)城市景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)

（二）材料與方法

（1）采用衛(wèi)星遙控技術(shù)，在景觀湖泊S湖面不同區(qū)域采樣設(shè)點(diǎn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀，研究不同時(shí)間、季節(jié)、不同水源補(bǔ)給時(shí)，湖水富營(yíng)養(yǎng)化主要?jiǎng)恿υ春孔兓涤颉?/p>

（2）實(shí)驗(yàn)選取鳳眼蓮（Eichhornia crassipes Solms）、喜旱蓮子草（Alternanthera philoxeroides(Mart.) Griseb）、 菹 草（Potamogeton crispus Linn）、菖蒲（Acorus calamus）、睡蓮（Nymphaea alba）、水芹菜(Apium gravedem)、水蕹菜(Pomoea aquatia forest)和水浮蓮(Pistia stratiotes)植株，選取直徑25厘米中空大口徑泡塑管以及網(wǎng)格狀懸浮塑料架，搭建長(zhǎng)10 m，寬度分別為2 m，3 m，4 m和5 m的水上懸浮床，并將實(shí)驗(yàn)無(wú)土培養(yǎng)的上述植株植入浮床，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀測(cè)。在樣湖建設(shè)立體生態(tài)修復(fù)實(shí)驗(yàn)隔離區(qū)，構(gòu)建生態(tài)浮床和改造生態(tài)濕地，進(jìn)行一年三個(gè)實(shí)驗(yàn)周期現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)，對(duì)再生水補(bǔ)給的景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化的生態(tài)修復(fù)進(jìn)行過(guò)程性研究。

（3）通過(guò)立體生態(tài)修復(fù)技術(shù)對(duì)再生水補(bǔ)給的景觀湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的過(guò)程實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)研究，實(shí)證立體生態(tài)修復(fù)對(duì)城市景觀水體的富營(yíng)養(yǎng)化的生態(tài)修復(fù)效果。

二、結(jié)果與討論

（一）再生水補(bǔ)給的景觀水體S湖富營(yíng)養(yǎng)化水體采樣與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)點(diǎn)設(shè)定

S湖，位于C市東北部，現(xiàn)有湖水面積約700多畝，平均水深2 m～3.2 m，是C市最大的景觀湖泊。上個(gè)世紀(jì)80年代以來(lái)，由于天然補(bǔ)給水源L河進(jìn)行梯級(jí)開(kāi)發(fā)，下游河段枯水季節(jié)斷流現(xiàn)象嚴(yán)重，加上部分河段被重度污染，湖泊的水源補(bǔ)給嚴(yán)重不足、補(bǔ)給成本劇增。為了保持S湖景觀水體的形態(tài)美、生態(tài)美以及節(jié)約水資源，當(dāng)?shù)卣疀Q定自2008年起，逐步使用再生水為主、河水補(bǔ)給為輔水源補(bǔ)充方式，以緩解湖水補(bǔ)給緊張和抑制水體大規(guī)模水華爆發(fā)。

由于湖水無(wú)水平溫度差異，筆者根據(jù)S湖旅游功能分區(qū)，以湖中心堤橋?yàn)榻缦?，在湖東垂釣、賞游區(qū)，湖西的水上運(yùn)動(dòng)區(qū)，湖南面的功能碼頭，北面小部分蓮塘式人工濕地，確定對(duì)應(yīng)觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)研究目標(biāo)。在湖泊的四個(gè)功能區(qū)和湖心分別選取檢測(cè)點(diǎn)①、②、③、④、⑤（圖2），并取觀測(cè)點(diǎn)垂線上0.8米處的水作為研究樣水：①水上運(yùn)動(dòng)區(qū)觀測(cè)點(diǎn)；②賞玩區(qū)觀測(cè)點(diǎn)；③碼頭區(qū)觀測(cè)點(diǎn)；④蓮塘區(qū)觀測(cè)點(diǎn)；⑤ 湖心觀測(cè)點(diǎn)（圖2）。

圖2 S湖空間平面及觀測(cè)點(diǎn)分布

（二）S湖水質(zhì)取樣研究

1.再生水補(bǔ)給的S湖的水質(zhì)檢測(cè)

對(duì)再生水補(bǔ)給的S湖水質(zhì)的研究分現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)室兩步?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)是使用便攜檢測(cè)儀器檢測(cè)湖水的溫度、PH值以及溶解氧量。而污染物和N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的檢測(cè)將在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。筆者將從S湖五個(gè)檢測(cè)點(diǎn)取回的樣水，對(duì)湖水中有機(jī)污染物指標(biāo)、TN、TP等無(wú)機(jī)化合指標(biāo)經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，所得檢測(cè)平均結(jié)果如下（表4）(mg·L-1)。

表4 S湖五個(gè)取樣點(diǎn)主要營(yíng)養(yǎng)成分實(shí)驗(yàn)測(cè)試的平均含量以及與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)照

由實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的數(shù)據(jù)和V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比值可看出，再生水補(bǔ)給的景觀湖S水體水質(zhì)較原有的地表徑流補(bǔ)給雖然有所改善，但每項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)都是超標(biāo)的，水質(zhì)屬于五類偏劣水質(zhì)，水體富營(yíng)養(yǎng)化的趨勢(shì)明顯。

2.S湖水體營(yíng)養(yǎng)源含量值域變化的對(duì)比研究

S湖是L河在眾多洪水期截彎取直而成的牛軛湖，傳統(tǒng)補(bǔ)給水源就是L河。上個(gè)世紀(jì)70年代以前，L河水豐盈清澈，水質(zhì)屬于Ⅱ類，可以直接做生活用水。由于70年代以后無(wú)序梯級(jí)開(kāi)發(fā)和直排，河水流量?jī)稖p。外部環(huán)境的突變，導(dǎo)致河水污染嚴(yán)重[6]，在不到10年間L河的水質(zhì)由自然Ⅱ類水變成了劣Ⅴ類，水質(zhì)退化明顯。正常年份，S湖每年大約進(jìn)行6～10次換注水，每次至少注水30～40萬(wàn)立方米，由于污染和相對(duì)密閉的湖泊環(huán)境，很快會(huì)出現(xiàn)水華，引入次數(shù)越多，水華爆發(fā)越頻繁。2008年8月，S湖終于爆發(fā)了有史以來(lái)最大規(guī)模的以藍(lán)藻為主的水華，湖內(nèi)水生經(jīng)濟(jì)及觀賞動(dòng)植物死亡過(guò)半，湖水成醬綠色，腐臭難聞，直接經(jīng)濟(jì)損失近3000萬(wàn)元。2008年啟動(dòng)再生水補(bǔ)與L河水分季節(jié)和時(shí)段分別進(jìn)行混合水源補(bǔ)給。據(jù)調(diào)查，S現(xiàn)至今每年利用河水補(bǔ)給次數(shù)約為2～3次，再生水補(bǔ)約6～8次，每次供水35萬(wàn)立方米，已最大范圍的緩解了S湖水華頻爆的狀況。然而，由于再生水本身的N、P類營(yíng)養(yǎng)元素高含量，在高溫高熱季節(jié)或干旱少雨年份，一旦外部條件缺乏恒定性，湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化會(huì)卷土重來(lái)，甚至?xí)纫郧案訃?yán)重。通過(guò)水樣研究，S湖再生水補(bǔ)給時(shí)水體內(nèi)外營(yíng)養(yǎng)源在不同年份、季節(jié)含量變化規(guī)律，不同水源補(bǔ)給時(shí)湖水中CODcr. 、NH3-N、TP、TN等主要營(yíng)養(yǎng)源關(guān)鍵指標(biāo)變化值域分別如下（圖3、圖4、圖5）。

圖3 L河水補(bǔ)給時(shí)段的CODcr.、TP、TN、NH3-N平均濃度變化圖

圖4 再生水為主要補(bǔ)給時(shí)的CODcr.、TP、TN、NH3-N的平均值變化圖

（三）再生水補(bǔ)給的S湖水體富營(yíng)養(yǎng)化的研究結(jié)果

在相對(duì)封閉環(huán)境中，水體富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生的條件有三個(gè)：充足的TN、TP等營(yíng)養(yǎng)鹽，緩慢或靜止的水速和適宜的溫度。通用景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化測(cè)量指標(biāo)是：①水體中含氮量超過(guò)0. 2～0.3 mg/L，含磷量超過(guò)0.02 mg/L；②BOD5超過(guò)10 mg/L；③在淡水中細(xì)菌總數(shù)超過(guò)10萬(wàn)個(gè)/mgL;④標(biāo)志藻類生長(zhǎng)的葉綠素a超過(guò)10 ug/L[7]。2008年前，S湖基本是從L河直接引流。為保持S湖景觀水體形態(tài)、色彩以及質(zhì)地美，在豐水年份大約要補(bǔ)水8次，在欠水年份補(bǔ)水次數(shù)最高達(dá)10次左右，補(bǔ)水成本較高。而且由于每次補(bǔ)水時(shí)換排出的湖水水質(zhì)不能達(dá)到基本工農(nóng)業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)就直接排入河道，浪費(fèi)水資源的同時(shí)對(duì)L河水進(jìn)形成了二次污染。實(shí)驗(yàn)顯示，湖水中的主要營(yíng)養(yǎng)源指標(biāo)元素CODcr、TP、TN、NH3-N隨季節(jié)和水量變化明顯，如1月、3月、11月（圖3），S湖所在的地區(qū)處于枯水季節(jié)，CODcr.、TP、指標(biāo)在新的河水注入情況下變化幅度不大，而TN、NH3-N的變化幅度較大。在高熱豐水季節(jié)的5月、7月和9月，由于受氣溫、植被、水量、蒸發(fā)等綜合原因的影響，在河水補(bǔ)給過(guò)程中，湖水中的CODcr.、TP、TN會(huì)分別達(dá)到最高或者次高點(diǎn)，并在九月的雨旱兩季過(guò)渡月份分別達(dá)到220、2.6、2.19（mg·L-1）的最高點(diǎn)，湖水便呈富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，常常引發(fā)每年較大規(guī)模的水華。慶幸的是，由于湖泊地處亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，物候?qū)λw質(zhì)量影響明顯，湖水中的NH3-N至高點(diǎn)1.92（mg·L-1）出現(xiàn)在5月，到7月，并呈現(xiàn)出一個(gè)至低點(diǎn)，是因7月是該地區(qū)植被生長(zhǎng)最為茂盛的季節(jié)，補(bǔ)給河流和湖中豐茂的水草和有益浮游植物對(duì)NH3-N等具有強(qiáng)大的吸納儲(chǔ)存作用，直接降低了湖水中的NH3-N濃度，避免了更嚴(yán)重富營(yíng)養(yǎng)化狀況。采用再生水進(jìn)行補(bǔ)給之后，湖水的富營(yíng)養(yǎng)化得到一定程度的控制，四大主要富營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)元素CODcr.、TP、TN、NH3-N度基本達(dá)到景觀用水標(biāo)準(zhǔn)，雖然每種元素的濃度最高點(diǎn)分別還是出現(xiàn)在與河水補(bǔ)給時(shí)期的相應(yīng)的月份，但CODcr.、TP、TN分別已經(jīng)降 至 180、2.1、1.83（mg·L-1），NH3-N 則為1.68（mg·L-1），降幅較大，基本屬于水體富營(yíng)養(yǎng)化可控制標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，葉綠素a和湖水PH值初步呈現(xiàn)良性變化態(tài)勢(shì)。資料顯示，如果把湖泊所在城市每年30%的廢水進(jìn)行三級(jí)處理后作為中水再利用，一年至少節(jié)水資源1.2億立方米，相當(dāng)于多了一座日產(chǎn)水量36萬(wàn)立方米的自來(lái)水廠，當(dāng)?shù)鼐用裼盟?jié)約量也可達(dá)30%，可基本解決該城市大部分景觀用水和一部分非飲用生活水，較大程度上體現(xiàn)了再生水補(bǔ)給的優(yōu)越性。但是，由于再生水本身具有高氮高磷特點(diǎn)，在一定的外部變量條件下，湖水富營(yíng)養(yǎng)化的隱患依然存在。

圖5 河水和中水補(bǔ)給時(shí)S湖的CHL-a平均變化值域圖

三、以S湖為例的城市景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化生態(tài)治理效果

筆者認(rèn)為，解決環(huán)境問(wèn)題，最根本方法還是利用自然環(huán)境本身。目前國(guó)際上流行的環(huán)境生態(tài)治理修復(fù)方法主要有植物修復(fù)法[8]、微生物治理法、人工濕地、生物浮床以及水動(dòng)力循環(huán)技術(shù)等。要解決類似S湖以再生水為補(bǔ)給的景觀水體的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，單一的修復(fù)法是不夠的。筆者在研究S湖控制解決富營(yíng)養(yǎng)化的問(wèn)題上，確立了以人工水動(dòng)力循環(huán)（一維）+人工濕地（二維）+生物漂移浮床（三維）相結(jié)合的多維生態(tài)修復(fù)模型，用以徹底防治修復(fù)再生水補(bǔ)給所引發(fā)景觀水體出現(xiàn)二次深度污染。

（一）研究方法

以5～6月、7～8月和9～10月6個(gè)月為研究時(shí)間，每次研究周期為2個(gè)月。在S湖觀測(cè)點(diǎn)①和⑤之間隔離出六個(gè)獨(dú)立水面A，B，C，D，E，F(xiàn)。如（圖2），其中A區(qū)大約125 m2，位于人工蓮塘、水上運(yùn)動(dòng)休閑區(qū)和自由游覽賞玩區(qū)的三角地帶，主要是混合植物人工濕地。同時(shí)，還分別建有5個(gè)面積20 m2，30 m2，50 m2的單一種類植被生態(tài)飄移浮床。

表5 采樣實(shí)驗(yàn)分區(qū)、對(duì)象和內(nèi)容

在一個(gè)研究周期滿后，從S湖內(nèi)更換研究樣本水，并分別置換另一種植被的生態(tài)漂移床，設(shè)置觀測(cè)功能表，實(shí)驗(yàn)觀測(cè)不同面積、不同修復(fù)植被、不同抑制修復(fù)對(duì)象修復(fù)效果，反復(fù)輪換三個(gè)周期（表5）。

（二）實(shí)驗(yàn)材料

①大功率7.3kw汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的水動(dòng)力循環(huán)機(jī)5組；②特制塑料隔水圍屏，軟木、中空大口徑密閉泡塑管、塑料網(wǎng)格架；③各種對(duì)藻類、懸浮水生植物、水體中懸浮顆粒和微粒具有去除和吸納功能的水生植物：鳳眼蓮（Eichhornia crassipes Solms）、喜旱蓮子草（Alternanthera philoxeroides ( Mart. )Griseb）、 菹 草（Potamogeton crispus Linn）、 菖蒲（Acorus calamus）、 睡 蓮（Nymphaea alba）、水芹菜(Apium gravedem)、水蕹菜(Pomoea aquatia forest)和水浮蓮(Pistia stratiotes)等若干。

（三）實(shí)驗(yàn)過(guò)程

在B、C、D、E、F五個(gè)試驗(yàn)區(qū)安裝5組（圖2）水動(dòng)力循環(huán)機(jī)組，加大水體內(nèi)部的循環(huán)力度，這樣可以部分破壞藻類營(yíng)養(yǎng)鏈的穩(wěn)定性，將植入壯年期單一植被生態(tài)浮飄移床放入隔離區(qū)；在A區(qū)直接植入較大面積的混合植被群，并對(duì)各隔離實(shí)驗(yàn)區(qū)水體中的四大營(yíng)養(yǎng)源以及單位水面積藍(lán)藻繁殖數(shù)量進(jìn)行為期一個(gè)月為一周期3次實(shí)驗(yàn)取樣檢測(cè)。結(jié)果表明由于固定水面內(nèi)安置了以菖蒲（Acorus calamus）、睡蓮（Nymphaea alba)、水芹菜(Apium gravedem)、水蕹菜(Pomoea aquatia forest)和水浮蓮(Pistia stratiotes)等為主的水生大根系或漂浮植物為主的單一生物浮島或混合植物人工濕地中，水體中藻類等浮游植物營(yíng)養(yǎng)源受到干擾，持續(xù)三個(gè)周期的水質(zhì)指標(biāo)發(fā)生了變化（表6）。

表6 S湖生態(tài)濕地及浮島生態(tài)修復(fù)技術(shù)植物對(duì)四大富營(yíng)養(yǎng)元素的實(shí)驗(yàn)去除率和藍(lán)藻的抑制率（植物覆蓋率10%）

（四）實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在為期三周期的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)之后，筆者發(fā)現(xiàn)，S湖水體自凈能力在逐漸加強(qiáng)、不同時(shí)間的水體取樣試驗(yàn)也表明水質(zhì)呈逐漸好轉(zhuǎn)狀況，對(duì)各種營(yíng)養(yǎng)源的抑致作用明顯[9]。水質(zhì)在三個(gè)月內(nèi)有了大的改變，對(duì)四大指標(biāo)營(yíng)養(yǎng)源養(yǎng)都有不同程度的去除和吸納作用，個(gè)別隔離區(qū)的水體質(zhì)量幾乎接近自然V類水質(zhì)。事實(shí)上，早在1995年日本學(xué)者在進(jìn)行浮床技術(shù)隔離水域試驗(yàn)時(shí)就獲悉，如果景觀水體水面的浮床覆蓋面達(dá)到25%，就可以削減94%的植物性浮游生物[10]。而S湖通過(guò)三個(gè)月單一植被生物浮床隔離區(qū)試驗(yàn)得出，A區(qū)對(duì)藍(lán)藻和各種指標(biāo)營(yíng)養(yǎng)源的抑制率為98.1%，B區(qū)的鳳眼蓮對(duì)藍(lán)藻的抑制率達(dá)94.3%，C區(qū)水蕹菜為91.5%，D區(qū)為94.9%，E區(qū)為93.2%，F(xiàn)區(qū)為90.1% 。按比例推算，S湖人工濕地和浮床技術(shù)對(duì)TP、TN、CODcr. /NH3-H綜合去除率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于日本研究者的數(shù)據(jù)，達(dá)到97.2%。值得關(guān)注的是，混合植被所在的A區(qū)，綜合抑制和去除功能是最強(qiáng)的，所選中的鳳眼蓮、菖蒲、水浮蓮等植被除了因在濕熱的S湖的自然環(huán)境中繁殖較快，這些大根系水生植被本身所具有的植物精氣對(duì)藍(lán)藻等藻類繁殖的抑制力原因之外，生物小群落的綜合凈化功能也不可小覷。三個(gè)周期的各種修復(fù)觀測(cè)平均數(shù)如表7所示。

表7 不同隔離區(qū)三個(gè)周期不同面積、不同生態(tài)浮床對(duì)藍(lán)藻的平均抑制率

四、結(jié)論

①城市景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化的概率與營(yíng)養(yǎng)源的含量、時(shí)間、溫度以及水量基本成正比關(guān)系。

②采用中水補(bǔ)給的城市景觀水體，水體的富營(yíng)養(yǎng)化可以得到一定程度的緩解和控制。

③四大主要富營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)元素CODcr.、TP、TN、NH3-N度基本達(dá)到景觀用水標(biāo)準(zhǔn)，其中CODcr.、TP、TN在干濕季節(jié)過(guò)度的9月峰值分別已經(jīng)降至180、2.1、1.83（mgL-1），NH3-N則為168（mgL-1），降幅較大。水體葉綠素a和湖水PH值可以通過(guò)生態(tài)技術(shù)得以控制，基本呈現(xiàn)良性變化態(tài)勢(shì)。

④單位面積的生太人工濕地和生物浮床，對(duì)再生水為補(bǔ)給的景觀水體中的四大致?tīng)I(yíng)養(yǎng)化元素CODcr.、TN、TP、NH3—H 以及葉綠素、水體的PH都有很大的吸納分化作用平均達(dá)到80.76%、 76% 、82.95%、 79.6% ，對(duì)藍(lán)藻生長(zhǎng)繁殖的抑制率達(dá)平均達(dá)到到97.2%。

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Eutrophication and Ecological Restoration of Urban Landscape Water Supplemented by Reclaimed Water

LIU Yun-qin
(College of Environmental Science and Engineering, Hunan University, Changsha 410082, Hunan, China; Hunan Vocational College of Commerce ,Changsha 410205 , Hunan, China)

Taking Lake S as the research subject, using the GIS to fix 6 points in the lake to study the eutrophication and ecological restoration effect of the urban landscape water. The result exposes that the top highest record of the indices nutrient sources such as CODcr., TP and TN falls from 220, 2.6 and 2.19 (mg·L-1) to 180, 2.1, and 1.83 (mg·L-1) separately in September,and the content of NH3-N descents from 1.92 (mg·L-1) to 1.68 (mg·L-1); and the Chlorophyll and the PH of the water present the normal trend after supplemented by the reclaimed water, namely, the eutrophication states of the lake can be relieved temporarily. But in order to eliminate high TP, TN in the lake from the reclaimed water ,the author tried to apply the ecological floating artificial island technology to treat the eutrophication nutrition and the index blue green algae, the controlled and restricted rate of the chosen plants in the artif i cial island is about 97%, the quality in the experimental area meets the urban life water standard gradually, that is to say. It is possible to control and eliminate the eutrophication nutrient sources from the supplemented reclaimed water in the urban landscape water by the ecological technology and escaping the second further water environment pollution.

urban landscape water; reclaimed water; eutrophication; ecological restoration; effect

F299.24；X52

A

1673-9272(2013)03-0030-06

2013-04-07

國(guó)家自然科學(xué)基金“精胺、低分子量有機(jī)酸、硒和金屬螯合劑對(duì)提高苧麻修復(fù)鎘污染能力的作用和機(jī)理研究”（編號(hào)：41271332）；湖南社科基金“兩型社會(huì)建設(shè)實(shí)踐中低碳旅游經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的探索及實(shí)證研究——以長(zhǎng)株潭城市群為例”（編號(hào)：2010YBB186）。

劉韻琴（1970-），女，湖南永州人，湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，副研究員，湖南大學(xué)博士研究生，研究方向：生態(tài)旅游環(huán)境，景觀資源。

[本文編校：徐保風(fēng)]