楊賢群

（江蘇永威環(huán)境科技股份有限公司，江蘇 南京210029）

1 治理前水環(huán)境現(xiàn)狀

1.1 水環(huán)境概況

蕪湖某湖公園是蕪湖市第二等級(jí)城市公園，是蕪湖市重要的景觀水體，是蕪湖市鏡湖區(qū)內(nèi)較大的調(diào)蓄水面之一，總面積約13萬(wàn)m2。某湖公園一共分為A、B、C三個(gè)水體區(qū)域，本次研究水體為C區(qū)，水體平均水深約2.0m，面積約52000m2，庫(kù)容約104000m3，屬于淺水景觀湖。

1.2 水質(zhì)情況調(diào)查

研究水體受周邊雨污水、城市地表徑流以往漁業(yè)養(yǎng)殖等的多重影響，湖泊水體水質(zhì)渾濁，部分區(qū)域臭味明顯，水體藻華嚴(yán)重。對(duì)水質(zhì)進(jìn)行了取樣分析，具體水質(zhì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

由表1得知，水體氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽超標(biāo)嚴(yán)重，參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，分別超標(biāo)2.14倍、1.55倍，而溶解氧處于較低水平；參照《城市黑臭水體污染程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》，透明度SD、氧化還原點(diǎn)位ORP均達(dá)到輕度黑臭標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 底泥狀況調(diào)查

底泥污染的長(zhǎng)期淤積，使湖泊的調(diào)蓄能力降低，退化水生態(tài)系統(tǒng)，引起河湖水體內(nèi)源二次污染。研究水體多年未經(jīng)清淤，湖底存在一定的淤積，平均達(dá)到約50cm。對(duì)其進(jìn)行底泥監(jiān)測(cè)采樣分析，檢測(cè)指標(biāo)涵蓋了全氮、全磷、有機(jī)質(zhì)這3項(xiàng)指標(biāo)，根據(jù)《全國(guó)土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》情況，總體看來(lái)，某湖公園水體底泥養(yǎng)分處于很豐富水平。其中全氮3.3g/kg，處于1級(jí)很豐富水平；有機(jī)質(zhì)5.2g/kg，處于1級(jí)很豐富水平；全磷0.86g/kg，處于2級(jí)豐富水平。

1.4 水生態(tài)環(huán)境調(diào)查

湖體內(nèi)無(wú)沉水植物，岸帶挺水植物植被稀疏，水中能見(jiàn)少量野雜魚類，整體未見(jiàn)底棲動(dòng)物存活。研究水體呈現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)薄弱、水體流動(dòng)性差、自凈能力低下等多方面問(wèn)題，導(dǎo)致水體服務(wù)功能喪失或降低。

對(duì)比試驗(yàn)板選擇在相同的工況環(huán)境下進(jìn)行焊接，最終經(jīng)無(wú)損檢測(cè)合格后進(jìn)行理化檢測(cè)試驗(yàn)，檢測(cè)內(nèi)容包括焊縫金相顯微組織、拉伸試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、焊接接頭硬度。

1.5 富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)

水體富營(yíng)養(yǎng)化是一種有機(jī)型污染，主要指氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量過(guò)多所引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象[1]。根據(jù)表1水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)，使用綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法（TLI（Σ）），系統(tǒng)地開(kāi)展對(duì)某湖公園水體富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)，水體的綜合富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)為74.92，整個(gè)水體基本處于重度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。

表1 水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)表 單位：mg/L

1.6 水體服務(wù)功能情況

根據(jù)蕪湖市某湖公園的功能定位，某湖公園水體其生態(tài)價(jià)值大致包括：休閑娛樂(lè)、蓄水涵養(yǎng)水源、凈化水質(zhì)、大氣調(diào)節(jié)、科研教育、豐富生物多樣性、提供良好生態(tài)環(huán)境等價(jià)值。然而，隨著研究水體水質(zhì)污染惡化，涵養(yǎng)水源、凈化水質(zhì)、科研教育、豐富生物多樣性、提供良好生態(tài)環(huán)境等價(jià)值將無(wú)法實(shí)現(xiàn)，而娛樂(lè)休閑價(jià)值、調(diào)節(jié)大氣價(jià)值也大幅降低。

2 可行性分析

通過(guò)調(diào)查結(jié)果顯示，研究水體屬于目前城市河湖水體較為典型的污染特征。但水體水環(huán)境特征、駁岸形態(tài)、基底條件均利于水生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)；水利蓄水量滿足要求；經(jīng)過(guò)截污、清淤等手段，水體污染負(fù)荷可以控制在水生態(tài)系統(tǒng)可承受范圍之內(nèi)。因此，某湖公園水體水生態(tài)修復(fù)工程具備實(shí)施條件。

3 生態(tài)修復(fù)方案

針對(duì)研究水體存在的問(wèn)題及建設(shè)目標(biāo)，因地制宜地確定以生態(tài)修復(fù)技術(shù)為核心技術(shù)手段，從“岸帶”——“水體”——“底質(zhì)”，再?gòu)摹八妗薄八隆薄八住比轿粚?duì)水體進(jìn)行有效的污染治理及生態(tài)恢復(fù)，具體采用污染源控制、水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)、水質(zhì)凈化及景觀提升技術(shù)和生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整等方面著手，削減水體污染物含量、改善提升水質(zhì)感官指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)研究水體服務(wù)功能。

3.1 污染源控制

3.1.1 外源污染控制

（1）截污改造及管道污染物清除

針對(duì)研究水體周邊存在的破損、漏接、錯(cuò)接的管網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一改造或新建，確保污水全部接入污水管網(wǎng)，減少污染進(jìn)入研究水體。影響范圍內(nèi)管網(wǎng)由于自然沉積的淤泥等污染物將會(huì)被雨水裹挾沖刷進(jìn)入水體內(nèi)，造成持續(xù)性污染，因此，對(duì)影響范圍內(nèi)直接排入水體的雨水主干管道進(jìn)行清淤疏浚。

（2）初期雨水處理

據(jù)研究，雨水通過(guò)徑流帶來(lái)的面源污染已經(jīng)成為影響城市河湖水體污染的重要因素，主要污染形式有初期雨水直排、雨季管道溢流、地表徑流等，當(dāng)這些污染遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)水體環(huán)境容量時(shí)，水體會(huì)逐步發(fā)展成為黑臭水體，使水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能遭到了嚴(yán)重破壞[2]。根據(jù)前期現(xiàn)場(chǎng)勘查，目前水體有5處雨水排口，根據(jù)不同管徑及水量設(shè)置5套不同規(guī)模的點(diǎn)源排口處理系統(tǒng)。

3.1.2 內(nèi)源污染控制

結(jié)合某湖公園水體實(shí)地情況，采用干式清淤法結(jié)合生態(tài)清淤理念，即降低湖區(qū)水位，清除表層污染嚴(yán)重的底泥，預(yù)留5～10cm底泥層，保護(hù)湖底原狀底泥，以利于沉水植物、底棲動(dòng)物、土著微生物的生態(tài)重建，實(shí)現(xiàn)生態(tài)清淤的目的。

3.2 水生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)

3.2.1 湖底原位修復(fù)凈化技術(shù)

為控制清淤之后底泥不平衡釋放的問(wèn)題，全水域底質(zhì)采用底泥緩釋型修復(fù)顆粒10t（約200g/m2），對(duì)預(yù)留底泥層進(jìn)行消解，固化、降解有機(jī)質(zhì)，調(diào)節(jié)pH，滅殺有害菌類，利于后期沉水植物、挺水植物、浮葉植物的種植并提高其成活率。

3.2.2 水下生態(tài)自凈系統(tǒng)構(gòu)建

高等水生植物群落是生態(tài)系統(tǒng)最重要的生產(chǎn)者，也是生態(tài)系統(tǒng)的核心組成部分，構(gòu)建由沉水植物、挺水植物、浮葉植物及其根際微生物等組成的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)[3]。除此之外，水下生態(tài)自凈系統(tǒng)還包括水生動(dòng)物群落構(gòu)建，魚類、大型底氣動(dòng)物群落構(gòu)建等。

（1）沉水植物群落構(gòu)建

沉水植物是高等水生植物群落中最重要的組成要素，它能吸收大量水體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，與此同時(shí)，通過(guò)沉水植物光合作用增加水體原生氧，提高水體溶解氧，減少底泥的再懸浮，增加水體的透明度；另外，沉水植物分泌的一些化感物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)等方式可以有效抑制藻類的生長(zhǎng)[4]。

本項(xiàng)目沉水植物主要選取品種有苦草、金魚藻、穗狀狐尾藻、輪葉黑藻、竹葉眼子菜等。根據(jù)沉水植物生態(tài)位、對(duì)水體透明度的要求及后期運(yùn)行維護(hù)的需求，對(duì)沉水植物進(jìn)行淺水區(qū)、較深區(qū)、深水區(qū)三個(gè)分區(qū)種植。在淺水區(qū)種植活和播種苦草、金魚草、穗狀狐尾藻，其中苦草種植面積19300m2，播種500kg，金魚草種植面積3860m2，穗狀狐尾藻3860m2，共計(jì)27020m2。在較深區(qū)域種植以輪葉黑藻、竹葉眼子菜，其中竹葉眼子菜9650m2，播種200kg；竹葉眼子菜種植面積1930m2。種植密度均在80～120株/m2，采用直接扦插法種植，插入底泥4-6cm。

（2）岸帶挺水植物群落構(gòu)建

岸帶挺水植物群落對(duì)沿湖岸面源地表徑流污染進(jìn)行攔截、吸收、吸附處理等，降低污染物對(duì)研究水體的沖擊，形成一道天然的緩沖屏障。本研究一共種植挺水植物帶總面積1800m2，選擇香蒲、雨久花、花黃鳶尾、再力花、旱傘草、千屈菜、花葉蘆竹、水生美人蕉等8個(gè)品種交替種植，種植寬度2～5m不等，在保證攔截效果的同時(shí)，保證一定的景觀效果。

（3）過(guò)渡帶浮葉植物群落構(gòu)建

浮葉植物也是水生植物的主要組成部分。浮葉植物常作為治理富營(yíng)養(yǎng)化水體的先鋒種，用以控制浮游植物，改善水體透明度，為其他水生植物恢復(fù)創(chuàng)造條件。浮葉植物群落的恢復(fù)和重建是重建富營(yíng)養(yǎng)化淺水湖泊生態(tài)系統(tǒng)的重要措施之一[5]。設(shè)計(jì)距沿岸2～10m，50～100cm水深范圍內(nèi)種植景觀睡蓮825m2，荷花450m2，菱角225m2，考慮到浮葉植物自然繁衍的不可控性，主要采取盆栽的方式種植。

（4）魚類群落構(gòu)建

魚類的群落構(gòu)建主要設(shè)計(jì)慮食性白鰱、鳙魚，肉食性烏鱧、黃顙魚，完善水生態(tài)食物鏈。濾食性魚類主要以浮游植物和浮游動(dòng)物為食，可以適當(dāng)去除水體藻類的含量，有效控制水體富營(yíng)養(yǎng)化藻類的爆發(fā)；肉食性魚類主要以小型魚類、昆蟲等為食，適當(dāng)放養(yǎng)可以均衡魚類結(jié)構(gòu)，減少野雜魚對(duì)沉水植物的過(guò)渡牧食。具體放養(yǎng)白鰱3827kg，鳙魚333kg，烏鱧120kg，黃顙魚280kg。

（5）大型底棲動(dòng)物構(gòu)建

在水生態(tài)系統(tǒng)中，大型底棲無(wú)脊椎動(dòng)物對(duì)物質(zhì)分解起著重要作用，是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)中積極的消費(fèi)和轉(zhuǎn)移者，并通過(guò)攝食、掘穴和建管等擾動(dòng)活動(dòng)直接或間接地影響著水生態(tài)系統(tǒng)[6]。腹足類銅銹環(huán)棱螺、雙殼類河蜆、三角帆蚌主要以有機(jī)碎屑等為食，適當(dāng)放養(yǎng)可有效去除、過(guò)濾上覆水懸浮顆粒和浮游藻類，提高水體透明度，改變可溶解性氮、磷形態(tài)[7]。按研究水體總水域面積進(jìn)行大型底棲動(dòng)物自然放養(yǎng)，其中腹足類銅銹環(huán)棱螺放養(yǎng)密度為36g/m2，共計(jì)1900kg；雙殼類河蜆、三角帆蚌按1：3的配比進(jìn)行組合放養(yǎng)，放養(yǎng)密度為24g/m2，共計(jì)1260kg。后期大型底棲動(dòng)物依據(jù)其自然繁殖能力進(jìn)行擴(kuò)展，不斷豐富生物總量。

3.3 水質(zhì)凈化及景觀提升技術(shù)

水質(zhì)凈化及景觀提升技術(shù)是將復(fù)合生態(tài)浮島、浮水噴泉、仿生人工水草、微生物菌種等進(jìn)行技術(shù)集成，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，輔助完成水體生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建。復(fù)合生態(tài)浮島總布設(shè)面積2000m2，布設(shè)形式有環(huán)形組合浮島和長(zhǎng)方形浮島兩種。布設(shè)7套1.5kW浮水噴泉，其中6套噴泉組成兩套組合噴泉，景觀效果突出。仿生人工水草布設(shè)4200m2，布設(shè)在深水區(qū)，補(bǔ)充可能由于沉水植物對(duì)光照、水深、季節(jié)上的缺位。水生態(tài)系統(tǒng)中，微生物通過(guò)氧化、還原、光合、同化、異化把有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單的化合物，凈化水質(zhì)，從而維持水生態(tài)系統(tǒng)中水生植物、水生動(dòng)物、水質(zhì)間的平衡[8]。微生物菌劑主要成分為光合細(xì)菌、硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、硫化細(xì)菌等液態(tài)有益微生物，共計(jì)15t，分批次投撒。

3.4 生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整

優(yōu)化調(diào)整工作是生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、長(zhǎng)效運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。本優(yōu)化調(diào)整工作內(nèi)容包括：通過(guò)人為干預(yù)與自然選擇有效結(jié)合，對(duì)水體進(jìn)行水質(zhì)情況與生物量跟蹤監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)水生態(tài)系統(tǒng)完整、延長(zhǎng)的生產(chǎn)者——消費(fèi)者——分解者食物鏈，充分發(fā)揮各生物生態(tài)位優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控。

4 結(jié)論

研究水體通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)主要水質(zhì)指標(biāo)溶解氧、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、總磷均達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)；經(jīng)過(guò)一年的運(yùn)行，水體生態(tài)系統(tǒng)逐步恢復(fù)，如上主要指標(biāo)已達(dá)Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，透明度達(dá)1m，OPR達(dá)到220mv以上，淺水區(qū)呈現(xiàn)“水清岸綠，魚翔淺底”的景象。

研究水體的生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代城市綠色新技術(shù)、新理念與社會(huì)、環(huán)境、人文等多種因素的有機(jī)結(jié)合。遵循生態(tài)優(yōu)先、生態(tài)安全的原則，恢復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)某湖公園水體休閑娛樂(lè)、蓄水涵養(yǎng)水源、凈化水質(zhì)、大氣調(diào)節(jié)、科研教育、豐富生物多樣性、提供良好生態(tài)環(huán)境等多重價(jià)值，穩(wěn)定且長(zhǎng)效地運(yùn)行。

城市河湖水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用具有很強(qiáng)的靈活性和可實(shí)際操作性，本案為城市河湖水體生態(tài)治理、生態(tài)修復(fù)并重提供決策思路與方法理論及工程實(shí)例支撐，具有實(shí)際應(yīng)用及推廣價(jià)值。