本文以梅州足球文化公园人工湖为案例进行调研,对水生态修复技术进行探讨分析,从水污染防治、水质改善及生物技术等多方面采取措施,通过外污染源控制、构建生态系统等方法进行水生态修复,从而有效促进该人工湖景观水体的生态系统修复与改善。
水体生态修复是根据生态系统的运行原理,选取适当的方法修复已受损水体生态系统中的生物群体和生态结构,使生态系统具有合理的组织结构和良好的运转功能,从而实现自我维持和自我协调的良性循环。
随着城市化的快速发展,城市居民对居住质量和居住环境的要求越来越高,清澈美丽的景观水体已成为美化人们生活环境不可忽视的重要部分。水体富营养化使水体丧失观赏功能,对周围环境造成污染,并且暴发的蓝绿藻会释放毒素,影响居民的身体健康。因此,加强水生态环境保护,修复受损的水生态系统,成为促进水资源可持续利用、生态环境良性循环和经济社会可持续发展的重要任务之一。
我国的江河湖库水体污染主要包括氮、磷等营养物和有机物污染两方面。目前国际上采用的技术主要有三类:
一是物理方法,即通过工程措施进行机械除藻、疏挖底泥、引水稀释等,但往往治标不治本.只能作为对付突发性水体污染的应急措施。
二是化学方法,如加入化学药剂杀藻、加入铁盐促进磷的沉淀、加入石灰脱氮等。但花费大,并易造成二次污染。
三是生物生态方法,如放养控藻型生物、构建人工湿地和水生植被.这是当前的研究热点。
对自然修复的分析有三种方法:经验性分析、一维沉降分析、以及二维污染物迁移分析。还可以通过定性模拟污染物对水体的影响,加深人们对例如光合作用、呼吸作用及物质循环等过程的深刻了解,从而更有助于生态的自我修复。湖泊水质恶化主要是外界输入的大量营养物质在水体中富集造成的,切实控制外源性营养物质的输入,是湖泊水体生态修复的重要前提,同时,内源性负荷也是主要营养源。
梅州足球文化公园位于广东省梅州市梅江区文化公园,北边为规划道路,西面为梅松路,南面为梅州大道,东侧为侨新路,几条道路相互交接,道路畅通,交通便利。原文化公园历史悠久,环境优美。用地西侧为文化公园,西南侧为历史文化保护区,东面及北侧主要为居民自建房,生活配套丰富,商业价值、生活氛围较为浓厚。
梅州足球文化公园内的水体湖泊作用,不仅仅是公园的人工景观湖,还是城市防洪排涝的一个水利工程。由于城市管网设施不完善,排水管网为雨、污合流制,有相当规模的污水汇入该公园景观水体,导致湖水富营养化,造成水体污染,水体透明度差,遇到高温季节水面经常爆发蓝藻水华,且水质易发绿发臭。
内源污染:一方面,水体基本不流动、交换量小,自净能力丧失等是该工程内源性污染的重要原因。另一方面,工程水域长期受雨、污水及死亡藻类沉积影响,较多的有机污染物和化学物在人工湖底部淤积,与上覆水体的反复交换,不断向上释放高浓度污染,成为对水域污染贡献率较大的内源性污染源。
面污染源进入:工程水域的雨水汇集区域面积较大,而护坡设计单纯考虑了水利防洪的需要,忽略了水陆交界的生态性,造成了沿湖地面污染随雨水地表径流未经湿地、生态驳岸的阻拦和缓冲直泻入湖。
点源污染进入:周边的民居和加工企业,含有多种化学物和污染物,在城市防洪排涝、调蓄期间,有相当规模的污水汇入该公园景观水体,造成湖水变黑、发臭。
评价:由于外源污染不间断进入,内源污染严重,水体高度富营养化且含超量化学物,水质劣于五类水质指标。耐污性能弱的水生植物根本无法生存,氮、磷等元素生态循环无法实现,水体生态链严重受损,自净功能丧失,人工湖水生态遭到严重破坏。
(1)排水管网升级改造
城市现状排水管网为雨、污合流制,提出雨、污分流管网改造。对具备雨、污分流改造条件的,要求雨水、污水管网分开收集、排放,污水经城市污水处理厂处理后达标排放;对暂不具备分流改造条件的,建设截流干管,适当加大截流倍数。实现污废水的达标排放.从根本上减少甚至截断外部输入源.使水体失去营养物质富集的可能性。
(2)预处理技术
通过凤眼莲、水龙、粉绿狐尾藻等耐污植物的根系形成类似生物柵(如图所示)来对雨水汇集区域进行过滤,去除污水中COD、悬浮物。待水体生态系统稳定后,具有一定的纳污及净化能力,可以逐步减弱其功效,同时增加沉水植物[1]。
(3)底质生物修复技术
以“吸附性微生物载体-底质改性微生物”介入工艺实施水体底质生物修复,迅速重建严重受损的底端生物链——腐食食物链,为上行生物链的梯次恢复奠定基础[2]。在这个系统中,有机物逐渐向高一级食物链转移,但是在每一级的转移过程中,只有大约10%的有机物转化成为生物体的机体组成部分,其余大约90%都被转化成为水和二氧化碳等物质,并释放出能量。一般的食物链都至少有四、五级生物组成,最终的高级生物体大约只有最初有机物的万分之一或十万分之一。这样就达到了降解有机物,消除污染的目的。
(4)生态抑藻技术
湖面大面积爆发水华,水面被一层厚厚的蓝藻群体所覆盖,接着蓝藻大量死亡,蓝藻死亡个体在分解过程中散发令人难以忍受的恶臭,同时消耗了水体中大量溶解氧,造成鱼类大量死亡,对沿岸居民工作、生活产生了严重的影响,为抑制藻类水华的爆发,本工程采取对环境影响较小的措施,选择经过适应性驯化的、不受水体透明度影响且纳污性强的漂浮植物抑制藻类,提高水体透明度,为后期移栽沉水植物做好准备。
浮岛利用生物治污原理,通过植物根系吸收水中营养物质,同时植物根茎附着大量微生物,形成生物膜,利用这一原理净化水质[3]。植物选择营养吸收率高的品种,在暖季采用蕹菜(暖季)、凤眼莲(暖季)等,冬季为水龙、粉绿狐尾藻,在美化水域景观的同时,削减水体中富含的氮、磷等。
(5)投放水生动物
利用营养级链状效应,在水库中投入滤食性鱼类,如鲢、鳙鱼等可以有效的去除水体中绿藻类物质使水体的透明度增加,实现有效的物质循环与能量流动[4]。链鱼为上层鱼,以浮游植物为食,鳙鱼为上层鱼,以浮游动物为食;草鱼为中下层鱼,主要吃水草;鲫鱼为底层鱼,以昆虫幼虫,水生高等植物碎片、杂物碎屑及藻类食物为主。该技术具有以下优点:处理效果好,工程造价低,运行成本低。不会形成二次污染.还可适当提高经济效益[5]。
截清外污染源是消除黑臭、保证水体水质的根本措施,也是水生态修复,提高水体自净能力的基础。外源污染问题须市政、水利、环保等协同合作,加快城市管网升级改造,偷排、乱排等问题的整治,任重而道远。
生物多样性不够,短期内很难能真正恢复水中生物链。水生态的修复是需要立足在水中生物链的恢复上,不能简单的看成是污水处理过程或者自来水净化过程。
总的来说,在水生态修复方面,虽然国内仍处于起步和技术探索阶段,整治工作基本处于水质改善和景观建设阶段,缺乏传统水利、生态系统栖息地和景观的有机结合,但是,随着社会的发展,对水体生态的修复越来越重视,生态修复的方法也趋于多元化,并日益完善。
参考文献
[1] 徐后涛,赵凤斌,张玮等.《城市人工湖的生态治理》 [J].《环境工程学报》, 2015.
[2] 段福秀,韩敬蕊.《水生态治理与修复在海绵城市建设中的应用》 [J].《珠江水运》, 2019.
[3] 黄鑫宗,骆娴,黄文科,李绍森.《水生态修复技术在河道治理中的应用与研究》[J].《资源节约与环保》, 2016(02).
[4] 李大成,吕锡武等.《受污染湖泊的生态修复Ⅱ》.电力环境保护,2006(1).
[5] 张锡辉.《水环境修复工程学原理与应用》.北京:化学工业出版社,2001.