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(河南師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453007)

1 研究背景

人們喜歡逐水而居，許多城市都在河畔或湖邊形成，這些水體成為城市的一張名片。伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展及城市化進(jìn)程的不斷加劇，許多沒(méi)有湖泊的城市也在市區(qū)及近郊地區(qū)改道、引河入市或人工挖掘興建城市內(nèi)湖，以適應(yīng)城市發(fā)展多方面的需求。但由于城市的特殊環(huán)境，城市湖泊往往更易受到污染。雖然城市湖泊的主要修復(fù)機(jī)理與自然湖泊相似，但與遠(yuǎn)離城區(qū)的自然湖泊相比，具有污染出現(xiàn)早、程度重、治理難度大等特點(diǎn)，同時(shí)也更受關(guān)注。引進(jìn)水生植物有利于重建水生生態(tài)系統(tǒng)并對(duì)湖泊的生態(tài)修復(fù)起著非常重要的作用，但水生生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)以及非生物環(huán)境的改變往往需要數(shù)年甚至更長(zhǎng)時(shí)間，如國(guó)際上治理最成功的華盛頓湖就歷時(shí)近17 a，耗資1.3億美元[1]。因此，通過(guò)降低富營(yíng)養(yǎng)化水平恢復(fù)水生植物群落，實(shí)現(xiàn)對(duì)湖泊的生態(tài)修復(fù)也是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，但目前許多生態(tài)修復(fù)工程常希望能在短期內(nèi)取得成效，且過(guò)度依賴(lài)水生植物群落在凈化水質(zhì)方面的作用，這也是湖泊修復(fù)工程鮮有成效的原因。

文章旨在介紹經(jīng)典的生態(tài)修復(fù)理論近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀，有針對(duì)性地討論了這些理論指導(dǎo)下城市湖泊生態(tài)修復(fù)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的解決方案，對(duì)其他的城市湖泊生態(tài)修復(fù)工程有著一定的借鑒指導(dǎo)作用。

2 城市湖泊污染現(xiàn)狀及其修復(fù)的主要理論依據(jù)

2.1 城市湖泊的功能及特點(diǎn)

從城市湖泊的功能來(lái)分類(lèi)，大致可將城市湖泊分為：①匯水蓄洪式城市湖泊；②區(qū)域水源式城市湖泊；③休閑游娛式城市湖泊；④生態(tài)棲息地式城市湖泊[2]。人工或半人工修建的城市湖泊，與自然湖泊相比，除去在維護(hù)生物多樣性、調(diào)節(jié)局部小氣候、涵養(yǎng)凈化水質(zhì)、調(diào)節(jié)徑流，防洪減災(zāi)等生態(tài)方面的作用，其在美化城市、休閑娛樂(lè)、文化運(yùn)動(dòng)等人文景觀(guān)等方面的作用也很突出。

2.2 城市湖泊污染現(xiàn)狀及其背景

根據(jù)國(guó)家環(huán)保部官網(wǎng)數(shù)據(jù)，2006年至2010年環(huán)保部所監(jiān)測(cè)的5個(gè)典型城市湖泊中，西湖、大明湖、玄武湖均為劣V類(lèi)或V類(lèi)水質(zhì)；武漢東湖在2006年至2008年3年間呈劣V類(lèi)水質(zhì)，2009年至2011年為Ⅳ類(lèi)水質(zhì)；昆明湖在2006、2007年為Ⅲ類(lèi)水質(zhì)，2009至2011年為Ⅳ類(lèi)水質(zhì)。且所有監(jiān)測(cè)的城市湖泊均呈現(xiàn)出不同程度的富營(yíng)養(yǎng)化?？梢?jiàn)城市湖泊水質(zhì)狀況不容樂(lè)觀(guān)?？傮w而言，國(guó)外主要是通過(guò)嚴(yán)格截污、強(qiáng)化湖泊流域的管理，然后以自然恢復(fù)為主，輔以人工強(qiáng)化的湖泊生態(tài)修復(fù)措施控制水體富營(yíng)養(yǎng)化[3]；在國(guó)內(nèi)，自從“十五”國(guó)家設(shè)立重大水專(zhuān)項(xiàng)以來(lái)，也陸續(xù)在各地開(kāi)展了湖泊生態(tài)修復(fù)方面的研究和工程示范，因?yàn)楹次廴究刂频膹?fù)雜性和艱巨性，所以極少有在大面積湖泊的整個(gè)水域取得明顯成效的案例，但在較小湖泊中有成功的案例，如武漢的月湖和蓮花湖[4-5]。

2.3 湖泊生態(tài)修復(fù)的主要理論

目前公認(rèn)的湖泊生態(tài)修復(fù)的理論主要有3個(gè)：多穩(wěn)態(tài)理論、營(yíng)養(yǎng)鹽濃度限制理論和生物操縱理論。

2.3.1 多穩(wěn)態(tài)理論及其應(yīng)用

多穩(wěn)態(tài)理論是在20世紀(jì)80年代由歐洲的湖泊學(xué)家提出的，即在相同的外部條件下，湖泊既可以處在浮游植物占優(yōu)勢(shì)的藻型濁水態(tài)，也可以處于沉水植物占優(yōu)勢(shì)的草型清水態(tài)，兩者之間存在著一個(gè)臨界閾值。國(guó)內(nèi)學(xué)者秦伯強(qiáng)提出的閾值理論[6]，即多穩(wěn)態(tài)理論的體現(xiàn)。除此之外，R.J.Hobbs和D.A.Norton[7]共同提出的退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的臨界閾值理論也是多穩(wěn)態(tài)理論的體現(xiàn)。即在脅迫下未退化的狀態(tài)1能轉(zhuǎn)化為部分退化的狀態(tài)2，3，但需脅迫越過(guò)一個(gè)臨界閾值狀態(tài)2，3才能過(guò)渡到完全退化的狀態(tài)4。李文朝[8]在太湖各湖區(qū)的狀態(tài)演變過(guò)程中提出保護(hù)東太湖生態(tài)環(huán)境和治理浮游生物的策略及技術(shù)路線(xiàn)，并通過(guò)一系列試驗(yàn)證明了利用多穩(wěn)態(tài)理論指導(dǎo)湖泊修復(fù)的可行性。

2.3.2 營(yíng)養(yǎng)鹽濃度限制理論及其應(yīng)用

營(yíng)養(yǎng)鹽濃度限制理論強(qiáng)調(diào)營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)生物群落的限制與驅(qū)動(dòng)是湖泊多穩(wěn)態(tài)保持和轉(zhuǎn)化的動(dòng)力，即當(dāng)營(yíng)養(yǎng)鹽濃度在一定范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，淺水湖泊會(huì)出現(xiàn)清水和濁水2種不同的平衡狀態(tài)并且隨著波動(dòng)在兩者之間轉(zhuǎn)換[9]。對(duì)21個(gè)歐美湖泊和1個(gè)北美湖泊生態(tài)恢復(fù)過(guò)程中的長(zhǎng)時(shí)間序列分析表明，降低外源營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷是迄今為止湖泊恢復(fù)最直接的途徑[10]。與此同時(shí)，對(duì)歐洲35個(gè)通過(guò)削減外源負(fù)荷而發(fā)生貧營(yíng)養(yǎng)化湖泊進(jìn)行的長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)，外源磷負(fù)荷的下降導(dǎo)致大部分湖泊中湖內(nèi)總磷濃度下降、葉綠素a濃度下降和透明度升高[11]。另外，丹麥圍隔試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，中等高濃度磷水平下，1.2mg/L以上的總氮可導(dǎo)致沉水植物消失，并獲得與此一致的湖泊水生植物消失的范圍證據(jù)[12]。

2.3.3 生物操縱理論及其應(yīng)用

生物操縱包含經(jīng)典和非經(jīng)典2種實(shí)現(xiàn)方式，基本原理都是通過(guò)對(duì)湖泊中生物及其所處環(huán)境的操縱，改善湖泊生態(tài)系統(tǒng)，使得藻類(lèi)尤其是藍(lán)藻類(lèi)生物量下降。近年來(lái)，生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)的復(fù)雜性、上行效應(yīng)以及濾食性魚(yú)類(lèi)對(duì)浮游生物群落結(jié)構(gòu)的營(yíng)養(yǎng)調(diào)節(jié)作用也被涵蓋為生物操縱的一部分。與歐美地區(qū)通過(guò)增加肉食性魚(yú)類(lèi)來(lái)減少食浮游動(dòng)物魚(yú)類(lèi)數(shù)量，以達(dá)到用浮游動(dòng)物控制藻類(lèi)的經(jīng)典生物操縱方法所不同，國(guó)內(nèi)學(xué)者謝平等[13-14]采用直接放養(yǎng)濾食性魚(yú)類(lèi)的方法來(lái)控制藻類(lèi)。在武漢東湖歷時(shí)3年多的實(shí)驗(yàn)成功驗(yàn)證了濾食性魚(yú)類(lèi)如鰱魚(yú)、鳙魚(yú)等在藍(lán)藻水華的控制過(guò)程中起了決定性作用且能通過(guò)牧食直接消除水華；與此同時(shí)，云南滇池、江蘇太湖等地也驗(yàn)證了類(lèi)似的生物操縱理論能有效抑制藍(lán)藻水華的爆發(fā)。該技術(shù)對(duì)于不能有效控制外源性營(yíng)養(yǎng)鹽輸入以及浮游動(dòng)物不能有效控制藻類(lèi)生產(chǎn)力的湖泊富營(yíng)養(yǎng)化治理有著重要的創(chuàng)新思路及可實(shí)踐性。

3 構(gòu)建水生植物群落的主要脅迫因子及其應(yīng)對(duì)策略

3.1 外源性污染

隨著城市化進(jìn)程加快、城市人口數(shù)量增長(zhǎng)，大量點(diǎn)源污染源如工業(yè)廢水、生活污水及其他固定排放源排出的未經(jīng)處理的污水和街道、地表的雨水徑流等面源污染源帶著大量的營(yíng)養(yǎng)鹽流入城市內(nèi)湖。一方面造成湖泊水體的富營(yíng)養(yǎng)化，使水生植物群落大量消失造成水生生態(tài)系統(tǒng)失衡，湖泊原本能起到的調(diào)節(jié)局部小氣候、凈化水質(zhì)等功能喪失；另一方面，流入湖泊中的氮、磷等元素以及有機(jī)物、植物殘?bào)w等伴隨著循環(huán)最終被湖泊底泥所吸收，形成內(nèi)源性污染。

當(dāng)前，我國(guó)的大部分淺水湖泊都是由于外源性營(yíng)養(yǎng)鹽負(fù)荷過(guò)高使得水生植物群落的生長(zhǎng)受到脅迫直至消失。滇池、巢湖、太湖等重點(diǎn)治理區(qū)域均屬于此種情況。根據(jù)2005年對(duì)丹麥200多個(gè)湖泊的總氮、總磷濃度與水生植物覆蓋度的調(diào)查結(jié)果，當(dāng)總磷濃度達(dá)到0.1 mg/L以上，總氮濃度達(dá)到2 mg/L以上時(shí)，水生植物的覆蓋度幾乎趨于零[15]。國(guó)外許多試驗(yàn)也表明，對(duì)于受大面積、長(zhǎng)時(shí)間污染的水體，僅減少外源營(yíng)養(yǎng)鹽的輸入根本無(wú)法有效控制湖泊富營(yíng)養(yǎng)化和水質(zhì)惡化，如荷蘭的Vesijarvi湖將水體磷負(fù)荷由0.15 mg/L降到0.05 mg/L后，藍(lán)藻水華仍持續(xù)了10多年[16]，這是由營(yíng)養(yǎng)鹽在湖內(nèi)的沉積和湖泊生態(tài)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化利用功能導(dǎo)致的。湖內(nèi)營(yíng)養(yǎng)鹽濃度和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)外源營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷下降產(chǎn)生完全響應(yīng)需要相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間，統(tǒng)計(jì)表明，溫帶湖泊在削減外源磷負(fù)荷后的新平衡一般需要10～15 a，而消減外源氮后達(dá)到平衡大約需5～10 a[10]。康斯坦茨大學(xué)在2011年的一項(xiàng)研究表明，在高富營(yíng)養(yǎng)條件下，部分沉水植物群落豐富度會(huì)降低，因?yàn)榈啄?間隙水-上覆水三者間營(yíng)養(yǎng)鹽的物質(zhì)交換對(duì)湖泊水體的營(yíng)養(yǎng)鹽負(fù)荷及富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)的高低有著重要的影響[17]。由此可見(jiàn)，內(nèi)源性污染也是湖泊修復(fù)的一個(gè)重要影響因素。因此，如何有效控制內(nèi)、外源性營(yíng)養(yǎng)鹽含量，形成一個(gè)有利于水生植物群落恢復(fù)的水質(zhì)條件對(duì)城市湖泊的生態(tài)修復(fù)有著重要的意義。

對(duì)于外源性點(diǎn)源污染，許多國(guó)家及地區(qū)采取不斷完善城市污水管網(wǎng)系統(tǒng)，收集污水并運(yùn)送到污水處理廠(chǎng)集中處理的措施。處理后的污水可達(dá)到灌溉及市政用水的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了資源再利用。但部分污染源較為分散，排量小，不利于市政管網(wǎng)的布設(shè)，所造成的污染往往難以得到有效控制，是當(dāng)前需要解決的問(wèn)題之一。

對(duì)于外源性面源污染，較為成熟的應(yīng)對(duì)措施主要包括修建人工濕地、構(gòu)筑湖濱生態(tài)帶等。有關(guān)人工濕地凈化效果的實(shí)驗(yàn)表明，表面流人工濕地在引入水生植物后，不僅顯著降低了水體蒸發(fā)量，而且顯著降低了CODCr、總氮(TN)、NH4+-N的含量，與初始狀態(tài)相比CODCr和TN的含量分別下降了58.91%和76.67%[18]；美國(guó)加州桑迪的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，人工濕地在水力停留時(shí)間達(dá)到5.5 d時(shí)，重金屬污染物銅、鋅、鎘的去除率分別達(dá)到了99%，97%，99%，表明人工濕地在適當(dāng)?shù)臈l件下能有效地起到凈化水體的作用。但人工濕地也存在占地面積大、有機(jī)物富集、冬季處理效果差等不利因素，隨著該領(lǐng)域研究的不斷深入，新工藝的開(kāi)發(fā)(如污水前處理技術(shù)、潛流式人工濕地、垂直流人工濕地等)有效緩解了這些問(wèn)題[19]，近年來(lái)，吳振斌等在北京奧林匹克公園等重大工程中應(yīng)用復(fù)合垂直流人工濕地均取得了良好效果。許多城市都加強(qiáng)了湖濱生態(tài)帶的建設(shè)，湖濱生態(tài)帶是健全的湖泊生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分，在截污、過(guò)濾、控制沉積和侵蝕等方面起著重要的作用。湖濱生態(tài)帶的建設(shè)可以有效緩解面源污染帶來(lái)的危害，對(duì)改善湖泊水質(zhì)起到了重要的作用。

3.2 內(nèi)源性污染

內(nèi)源性營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)湖泊營(yíng)養(yǎng)等級(jí)有著重要的影響，而底泥是內(nèi)源性營(yíng)養(yǎng)鹽的主要來(lái)源之一。國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期的生態(tài)調(diào)查結(jié)果表明，底泥的理化性質(zhì)如氧化還原電位、營(yíng)養(yǎng)狀況、物理性狀等變化對(duì)沉水植物的衰退起著重要的作用[20]。

帕爾馬大學(xué)在2012年的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究表明，在相同的培養(yǎng)周期內(nèi)，種植有沉水植物的底泥氧化還原電位一直高于0 mV，未種植植物的貧營(yíng)養(yǎng)底泥氧化還原電位從最開(kāi)始的+57 mV下降到-57 mV，而富營(yíng)養(yǎng)底泥則降到了-133 mV[21]。當(dāng)氧化電位較高，底泥處于好養(yǎng)狀態(tài)時(shí)，底泥中的磷大多以沉積物的形式沉淀在底泥當(dāng)中，但當(dāng)氧化還原電位下降，底泥處于厭氧狀態(tài)時(shí)，沉積物中主要與Ca2+、Fe3+、Al3+離子結(jié)合的磷均會(huì)受到不同程度的影響；如Fe3+被還原為Fe2+，磷酸鐵鹽變成可溶的磷酸亞鐵鹽，這一過(guò)程使得沉積物中的磷釋放到水體中去，并影響水生植物及浮游植物的生長(zhǎng)分布,對(duì)湖泊的生態(tài)修復(fù)有著嚴(yán)重的影響[22]。

沉水植物在富營(yíng)養(yǎng)底質(zhì)及水體中具有過(guò)量吸收同化營(yíng)養(yǎng)鹽的特性，會(huì)造成其根系減少、植株矮小、生物量及生長(zhǎng)速率明顯下降等不利影響[23]。中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所2008年在武漢東湖開(kāi)展的中等規(guī)模實(shí)驗(yàn)表明，高營(yíng)養(yǎng)環(huán)境影響苦草的碳氮代謝水平并抑制苦草(Vallisneria natans)生長(zhǎng)，因?yàn)橹参锝M織中大量積累氨氮導(dǎo)致氮代謝水平改變，產(chǎn)生大量的游離氨基酸，植物組織中積累過(guò)量的氨并產(chǎn)生生理毒害，與此同時(shí)，植物葉片中大量積累可溶性糖應(yīng)對(duì)脅迫又導(dǎo)致根部可溶性糖減少，導(dǎo)致根部生長(zhǎng)及新芽的產(chǎn)生收到影響。此外，底泥中有機(jī)物質(zhì)的大量積累、分解，會(huì)導(dǎo)致植物根系缺氧。加上有機(jī)物分解產(chǎn)生的有毒物質(zhì)如硫化物等[24]，使植物根系、莖葉的生長(zhǎng)明顯受到抑制，嚴(yán)重阻礙水生植物的生長(zhǎng)、分布進(jìn)程。

底泥的物理性狀與沉水植物根系的生長(zhǎng)以及扎根深度有著密切的關(guān)聯(lián)，底泥質(zhì)地疏松的湖泊由于易受外界擾動(dòng)發(fā)生再懸浮，且單位體積營(yíng)養(yǎng)含量低導(dǎo)致根系無(wú)法正常生長(zhǎng)分布并向植物組織輸送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[25-26]，所以不利于水生植物的生長(zhǎng)。國(guó)外也有試驗(yàn)表明，篦齒眼子菜在不同質(zhì)地的底泥條件下其總生物量、地下莖長(zhǎng)度和根冠比也有明顯的不同[27]；荷蘭的Breukeleveen湖和杭州西湖在恢復(fù)水生植物群落的過(guò)程中，都遇到過(guò)由于底質(zhì)過(guò)于松軟(爐灰土質(zhì))水生植物難以存活的現(xiàn)象[28]。

目前污染底泥的控制技術(shù)主要有2種：①原位處理技術(shù)，即采取措施將無(wú)污染的清潔材料鋪到底泥上阻止底泥污染物進(jìn)入水體。研究表明，原位覆蓋能有效防止底泥中PCBs、PAH及重金屬進(jìn)入水體，對(duì)水質(zhì)有明顯的改善作用[29]。但采用原位覆蓋技術(shù)也應(yīng)考慮該水域外源污染物是否得到了有效控制，防止覆蓋物上形成新的污染底泥、底泥污染物毒性和遷移性高低、水體是否受到水力、風(fēng)力等擾動(dòng)等因素的影響[30]；②異位處理技術(shù)，即對(duì)污染底泥進(jìn)行挖掘、疏浚后在別處進(jìn)行后續(xù)處理。西湖底泥疏浚工程的研究表明，疏浚工程明顯降低了表層10 cm沉積物中有機(jī)質(zhì)、TN和有機(jī)磷的含量，主要的富營(yíng)養(yǎng)化相關(guān)指標(biāo)均得到了改善，且浮游植物密度、生物量均有不同程度下降，浮游動(dòng)物群落種類(lèi)有所增加[31]。中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所的研究結(jié)果表明，底泥疏浚改善水質(zhì)的效果與疏浚方法有關(guān)。適當(dāng)?shù)氖杩ｋm能在短期內(nèi)改善水質(zhì)，但如果不能有效控制外源性輸入，優(yōu)化水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從月以及季以上時(shí)段來(lái)看，僅僅疏浚底泥來(lái)控制湖泊富營(yíng)養(yǎng)化所能起到的作用是有限的[32]。另外，疏浚過(guò)深使湖泊水位上升，湖泊深處的有效光照減弱，對(duì)部分沉水植物的生長(zhǎng)有不利影響，對(duì)底棲生物也有一定的危害，同時(shí)使微生物胞外酶活性降低影響沉積物代謝功能。因而，選擇合理的疏浚方式、疏浚深度與疏浚時(shí)令是展開(kāi)疏浚工程時(shí)應(yīng)著重考慮的問(wèn)題[33]。

3.3 生物因子的影響

馬劍敏在武漢蓮花湖利用狐尾藻(Myriophyllumverticillatum)、伊樂(lè)藻(Elodea canadensis)等修復(fù)水生生態(tài)系統(tǒng)的過(guò)程中，就曾遇到過(guò)由于湖泊管理者私放魚(yú)苗致使水生植物群落遭到破壞，湖泊原本受到控制的水質(zhì)再次惡化的情況[5]。由此可見(jiàn)食草性魚(yú)類(lèi)及其他水生動(dòng)物通過(guò)直接牧食或者游動(dòng)對(duì)水生植物莖葉造成機(jī)械性損傷并擾動(dòng)水體使能見(jiàn)度降低、有效光合輻射下降，影響水生植物的生長(zhǎng)。因此，合理控制湖泊中的生物種類(lèi)及數(shù)量也是湖泊生態(tài)修復(fù)工程中需要加以考慮的因素[34]；由于城市湖泊水體的高富營(yíng)養(yǎng)化，一方面導(dǎo)致了沉水植物對(duì)浮游藻類(lèi)的營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)作用減弱，使浮游藻類(lèi)能大量生長(zhǎng)。試驗(yàn)表明在總氮為0.4～2.5 mg/L的中低營(yíng)養(yǎng)鹽濃度下，苦草能促進(jìn)附著藻類(lèi)生長(zhǎng)而抑制浮游藻類(lèi)，但在總氮濃度為4.5～6.5 mg/L的高營(yíng)養(yǎng)鹽濃度下，雖然苦草對(duì)附著藻類(lèi)的抑制率近80%，但對(duì)浮游藻類(lèi)的抑制卻減弱甚至消失了[35]。另一方面，這些附著藻類(lèi)以及浮游藻類(lèi)又通過(guò)物理遮光以及散射作用極大的削弱了到達(dá)沉水植物表面的有效光照，抑制了沉水植物葉綠素a的合成，并通過(guò)化感作用以及可利用溶解無(wú)機(jī)碳的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步影響沉水植物的光合作用[36]。國(guó)內(nèi)針對(duì)梅梁灣附著生物與水生植物的試驗(yàn)也表明，附著生物對(duì)水生植物初級(jí)生產(chǎn)力的抑制高達(dá)60%～90%[6]。

目前控制浮游植物的方法，主要有3種:①物理方法,包括機(jī)械除藻、曝氣法、活性炭吸附、膜分離技術(shù)、超聲波除藻等技術(shù)，以上這些措施均能在短時(shí)間內(nèi)改善水質(zhì)，但因其只是暫時(shí)減少了藻類(lèi)數(shù)量，并未改變?cè)孱?lèi)的生長(zhǎng)環(huán)境，在條件適宜的情況下藻類(lèi)會(huì)再次大量繁殖，反而給水環(huán)境帶來(lái)更多的負(fù)面影響，所以并未大面積推廣；②化學(xué)方法，向水體中直接投放氧化性滅藻劑及非氧化性滅藻劑，或者采用化學(xué)混凝方法降低水體濁度，去除藻類(lèi)。雖然化學(xué)控藻成本較低，且見(jiàn)效較快，也能較為有效的控制藻類(lèi)，蘭智文等[37]在圍隔試驗(yàn)中使用鐵鹽、鋁鹽做增效劑，提高了硫酸銅的除藻效果，Cu2+在0.2～0.3 mg/L的濃度下就能有效控制微囊藻水華。但使用殺藻劑也存在藻類(lèi)產(chǎn)生抗藥性、危害水生動(dòng)物、重金屬離子富集等問(wèn)題。如硫酸銅在殺死藻類(lèi)的同時(shí)也使得藻類(lèi)釋放的藻毒素進(jìn)入水體，對(duì)水生動(dòng)物以及魚(yú)類(lèi)產(chǎn)生危害。另外，通過(guò)殺藻劑來(lái)控制藻類(lèi)也受到湖泊面積等多方面的影響，大面積的自然湖泊使用殺藻劑耗費(fèi)大量人力、物力，且殺藻劑易被稀釋及分解，效果也難以得到保障，所以中小面積的城市湖泊較適宜此方法。目前，由于殺藻劑在水生生物體內(nèi)富集及其造成的短期危害性不顯著，所以少有關(guān)于殺藻劑及其降解產(chǎn)物對(duì)水質(zhì)狀況及水生生物毒理方面的中長(zhǎng)期研究，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這方面的研究也是有著重要意義[38]；③生物-生態(tài)學(xué)方法，主要是指利用水生動(dòng)、植物及微生物、菌類(lèi)多方面的生態(tài)功能起到控藻、抑藻的作用。水生植物通過(guò)營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)及化感作用影響藻類(lèi)生長(zhǎng)，同時(shí)食藻性魚(yú)類(lèi)通過(guò)濾食也能大量減少藻類(lèi)數(shù)量[13]。此外，溶藻細(xì)菌在控制藻類(lèi)生物量方面也有非常好的作用，彭超等[39]分離出的三株分屬葡萄球菌屬、芽孢菌屬、節(jié)桿菌屬的溶藻細(xì)菌能很好的溶解鮑氏織淺藻、念珠藻、魚(yú)腥藻、坑形席藻、銅綠微囊藻、鞘絲藻等多種藍(lán)藻，并且3株溶藻細(xì)菌的培養(yǎng)液的過(guò)濾溶液也有一定的溶藻效應(yīng)。國(guó)外研究也認(rèn)為，水華的突然消亡可能與溶藻細(xì)菌的感染有關(guān)[40]，但目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于溶藻細(xì)菌的研究都尚處于實(shí)驗(yàn)室階段，還未將溶藻病毒、菌類(lèi)等成功的應(yīng)用于天然水體中?？梢灶A(yù)見(jiàn)，關(guān)于溶藻細(xì)菌的研究會(huì)成為生態(tài)-生態(tài)控藻技術(shù)的熱點(diǎn)之一。

3.4 主要生態(tài)因子的影響

光照水平是影響水生植物生長(zhǎng)的重要因素，如苦草種子發(fā)芽和生長(zhǎng)，因其對(duì)光照強(qiáng)度變化的響應(yīng)不同，不同光強(qiáng)下種子的萌發(fā)率和生物量明顯不同，只有在一定光強(qiáng)范圍內(nèi)，苦草種子的發(fā)芽和生長(zhǎng)才能到最佳狀態(tài)。城市湖泊中也會(huì)出現(xiàn)因?yàn)樗参锏娜~片大量生長(zhǎng)并漂浮于水面，造成的遮光及其它效應(yīng)對(duì)生態(tài)位在深水處的沉水植物造成脅迫，使水生植物群落豐富度降低的現(xiàn)象。

另外，在對(duì)牧野湖長(zhǎng)約1年半的監(jiān)測(cè)表明，由于城市湖泊較少收納工廠(chǎng)排出的酸堿廢水，所以pH并不會(huì)產(chǎn)生劇烈的波動(dòng)。但在pH變化較大的湖泊，pH對(duì)底泥氮、磷及其它營(yíng)養(yǎng)鹽的釋放也是有相當(dāng)重要的影響[41]。

水生植物的生長(zhǎng)、繁殖都有其適宜的溫度范圍，如菹草(Potamogeton crispus)生長(zhǎng)的最適宜溫度為15℃～25℃，在20℃附近光合產(chǎn)氧量最高。低溫脅迫對(duì)水生植物的光合作用以及正常的代謝活動(dòng)均有極明顯的抑制作用。試驗(yàn)表明，只有當(dāng)溫度在適宜的范圍內(nèi)，部分沉水植物的石芽才能正常發(fā)芽[42]，而植物繁殖體對(duì)溫度的適應(yīng)性也直接影響具有相似生活史的水生植物種群的種間競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果。因而在構(gòu)建水生植物群落時(shí)，需考慮到不同種群對(duì)溫度的適應(yīng)性，合理搭配水生植物群落。

3.5 水文因子的影響

水位波動(dòng)對(duì)水生植被的恢復(fù)也有著顯著的影響[5]，在對(duì)Okeechobee湖28 a的觀(guān)測(cè)資料顯示，沉水植物現(xiàn)存量與高水位呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，連續(xù)穩(wěn)定的高水位將延緩水生植被的恢復(fù)[43-44]，尤其是在夏季多雨期及換水時(shí)，需注意調(diào)控城市湖泊水位避免因水位劇烈波動(dòng)帶來(lái)的不利影響。C.E.Korschgen等[45]也認(rèn)為，當(dāng)濁度小于20 mg/L,光照深度為1～1.5 m，才能使水生植物能正常生長(zhǎng)和繁殖。

本人所在實(shí)驗(yàn)室參與的“國(guó)家水體污染控制與治理專(zhuān)項(xiàng)-典型南方城市景觀(guān)湖泊水質(zhì)改善與水生植物構(gòu)建技術(shù)專(zhuān)題”在西湖茅家埠景區(qū)觀(guān)察到，因該區(qū)域設(shè)有游船碼頭，主航道以及碼頭附近水域由于行船帶來(lái)的擾動(dòng)，使附近水域水生植物的生長(zhǎng)狀況明顯弱于未受擾動(dòng)的區(qū)域。針對(duì)游船行駛等人類(lèi)活動(dòng)形成的擾動(dòng)，目前可以采取的措施主要是：在碼頭附近種植蘆葦、香蒲等挺水植物，減少游船數(shù)量，放慢船速，必要時(shí)可在部分區(qū)域增設(shè)水下光源以彌補(bǔ)沉水植物因擾動(dòng)引起的光照不足。

此外水流速度對(duì)水生植物的分布及生長(zhǎng)也有著影響[46]。以牧野湖為例，該湖泊會(huì)定期從黃河引水來(lái)補(bǔ)充并改善湖泊水質(zhì)，另外到雨季時(shí)由于泄洪需要，牧野湖的水位及水流速度都會(huì)發(fā)生巨大的變化。過(guò)快的水流速會(huì)影響水體中氧氣、二氧化碳等的交換，由于水流造成的拉伸、拖拽等作用會(huì)直接影響水生植物的生長(zhǎng)，并且部分水生植物的種子、石芽、冬芽等也被水流沖走，從而影響水生植物群落的分布。

綜上所述，在湖泊生態(tài)修復(fù)進(jìn)程中影響水生植物生長(zhǎng)、分布的生態(tài)因子間有著密切的關(guān)聯(lián)，如部分水生植物在夏季缺乏有效光合輻射以及pH較高的環(huán)境下會(huì)衰敗、死亡；同時(shí)pH較高，OH-會(huì)與PO43-發(fā)生配體交換反應(yīng)而造成Fe-P/Al-P的釋放[47]，使得更多的內(nèi)源磷伴隨著其它營(yíng)養(yǎng)鹽大量進(jìn)入水體，引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化；加上人類(lèi)干擾、魚(yú)類(lèi)及其他水生動(dòng)物、浮游植物等綜合作用下共同影響水生植物生長(zhǎng)、分布。所以，在利用水生植物修復(fù)湖泊水體的時(shí)候，必須綜合考慮多方面生態(tài)因子會(huì)對(duì)其所造成的影響。

4 結(jié) 語(yǔ)

據(jù)2011年環(huán)保部最新數(shù)據(jù)顯示，西湖以及大明湖水質(zhì)已由連續(xù)多年的V類(lèi)水質(zhì)轉(zhuǎn)為Ⅲ類(lèi)水質(zhì)，玄武湖也由V類(lèi)水質(zhì)變?yōu)棰纛?lèi)水質(zhì)，昆明湖也保持從2009年至今的Ⅳ水質(zhì)。這也從一個(gè)側(cè)面反映出城市管理者逐步認(rèn)識(shí)到城市湖泊在人文、經(jīng)濟(jì)以及生態(tài)多方面的重要作用，并且在受污染城市湖泊的修復(fù)方面也做出努力并取得了一定的成果。

國(guó)內(nèi)外湖泊生態(tài)修復(fù)成功的實(shí)例表明，河流湖泊等水生生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)需要法律法規(guī)的制定、環(huán)保理念的宣傳普及；水體的修復(fù)需要長(zhǎng)期、合理地規(guī)劃，以及大量資金的支持，例如瑞典面積僅1 km2的Frumman湖，費(fèi)時(shí)22 a耗資90萬(wàn)美元才治理完畢；日本在2011年僅用于健康湖泊流域水循環(huán)一項(xiàng)的預(yù)算就達(dá)1.52億日元[1]。相信伴隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，如何更加合理地規(guī)劃、管理、保護(hù)城市湖泊，并在其能承載的范圍內(nèi)更加有效地利用其多方面的功能，將會(huì)是今后有關(guān)于城市湖泊研究方面的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。

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