李興平

(河南林業(yè)職業(yè)學院，河南 洛陽　471002)

· 綜述 ·

城市景觀水體的生態(tài)修復技術研究

李興平

(河南林業(yè)職業(yè)學院，河南 洛陽471002)

城市景觀水體對于城市發(fā)展和居民生活具有重要意義,當前城市景觀水體污染問題尤其是富營養(yǎng)化現象比較突出,影響了水體生態(tài)環(huán)境和城市景觀。文章綜述了近年來景觀水體的生態(tài)治理技術及其機理，重點介紹了人工浮島、生物操縱等技術在景觀水體修復中的應用和發(fā)展，以期對景觀水體的治理和修復有一定的借鑒作用。

景觀水體；生態(tài)修復；治理技術

城市景觀水體包括城區(qū)范圍內的天然湖泊、河道以及公共場所(公園、生活小區(qū)、娛樂場所等)的人造湖泊、觀賞水池、景觀河道等,它是城市人居環(huán)境中重要的組成部分，具有重要的生態(tài)功能、文化功能、美學價值和經濟意義。但由于多數近為靜止或流動性差的緩流水體，水域面積小、水環(huán)境容量小、水體自凈能力弱，容易成為居民生活污水、雨水和垃圾的受納體，加上生活污水、工業(yè)污水和地表徑流的注入，導致我國城市景觀水體富營養(yǎng)化狀況日益嚴重，城市公園、河道、湖泊水體黑臭、藍藻頻發(fā)，生態(tài)系統(tǒng)遭受不同程度的破壞，嚴重影響了城市生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境質量[1]。因此，當前景觀水體治理顯得非常必要。

1　景觀水體的生態(tài)修復技術概述

生態(tài)修復是指按照生物系統(tǒng)的演進規(guī)律， 利用自然和人為力量， 對破壞的生態(tài)系統(tǒng)進行修復、改良、重建、維護和管理，使其恢復原有功能的過程[2]。

水體的生態(tài)修復技術指依據生態(tài)系統(tǒng)原理，選取各種方法使已受損傷的水體生態(tài)系統(tǒng)的生物群體及生態(tài)結構得到修復，強化水體生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，重建健康的生態(tài)水體，使生態(tài)系統(tǒng)實現自我維持自我協(xié)調的良性循環(huán)[3,4]。

景觀水體的生態(tài)修復法以生態(tài)學原理為指導，人工養(yǎng)殖抗污染和強凈化功能的水生動、植物，利用生物間的相互作用在景觀水體中恢復或建立平衡的生態(tài)系統(tǒng)，增強水體的自我凈化能力，從而使水體得到凈化，其優(yōu)點是造價低、處理效果好、運行成本低、耗能低等。對于以富營養(yǎng)化為主要特征的景觀水體的生態(tài)修復主要是去除藻類和氮、磷營養(yǎng)元素,改善水體生態(tài)。這種方法通常包括人工浮島、生物操縱、人工濕地等技術手段，還包括穩(wěn)定塘、生物格柵等一系列生態(tài)修復與保護工程[5～7]。

2　生態(tài)-生物方法

2.1人工浮島技術

人工浮島是一種生長有水生植物或陸生植物的漂浮結構，主要是利用無土栽培技術，采用現代農藝和生態(tài)工程措施綜合集成的水面無土種植植物技術。人工浮島的主要作用是在實施期間由植物吸收和富集水體當中的營養(yǎng)物質及其它污染物，并通過最終收獲植物體的形式，徹底去除水體中被植物積累的營養(yǎng)負荷等污染物[8]。因此，人工浮島中植物的選擇是非常重要的。植物是浮島生物群落及凈化水體的主體，這些植物通常是當地水體或濱岸帶的適生種，具有生長快、分株多、生物量大、根系發(fā)達、觀賞性好等特點，兼具一定的經濟價值[9]。

2.2生物操縱控藻技術

生物操縱是利用生態(tài)系統(tǒng)食物鏈攝取原理和生物相生相克關系，通過改變水體的生物群落結構來達到改善水質、恢復生態(tài)平衡的目的。生物操縱控藻理論主要指的是通過改變捕食者(魚類)的種類組成或多度來操縱植食性的浮游動物的群落結構，促進濾食效率高的植食性大型浮游動物特別是枝角類種群的發(fā)展，進而降低藻類生物量，提高水的透明度，改善水質[13,14]。

經典生物操縱法的治理對策是：放養(yǎng)食魚性魚類控制捕食浮游動物的魚類，以促進浮游動物種群的增長，然后借助浮游動物遏制藻類，使藻類的葉綠素含量和初級生產力顯著降低。陳濟丁等[15]研究認為,平突船卵蚤等大型植食性浮游動物能顯著減少藻類生物量。劉建康、謝平[16]在武漢東湖的圍隔試驗表明,放養(yǎng)濾食性魚類可有效地遏制微囊藻水華。

在采用生物操縱技術后，湖泊中的浮游生物群落以及水質都分別得到了預期中的變化和改善，水體透明度大大提高[17]，且浮游植物量以及TP的濃度能大幅度地降低，是一項很有應用前景的技術[18,19]。在實際應用中,生物操縱的操作難度較大,條件不易控制,生物之間的反饋機制和病毒的影響很容易使水體又回到原來的以藻類為優(yōu)勢種的濁水狀態(tài)[20]。

2.3人工濕地技術

2.4穩(wěn)定塘

穩(wěn)定塘通常是深度為1.0～1.5m的淺塘,通過各種好氧、厭氧過程和食物鏈處理受污染水體。何龍[23]采用生態(tài)礫石接觸氧化/穩(wěn)定塘處理微污染景觀水,COD、濁度、TN、TP和藍綠藻的去除率分別為56%～68%、80.6%左右、44.8%～48.3%、24.6%～31.4%和85%左右。穩(wěn)定塘運行成本低,但占地面積大,處理周期長,適于附近有天然池塘可以利用的景觀水體。

2.5網箱養(yǎng)草技術

所謂“網箱養(yǎng)草”指的是不將沉水植物栽種在湖泊或河流底泥中，而是將其置于類似網箱養(yǎng)魚的網箱中。沉水植物是淺水湖泊的主要生物類群，占據了湖泊中水和底質的主要界面，是水體兩大營養(yǎng)庫間的有機結合部，作為水生生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產者之一，沉水植物能調節(jié)水生生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)速度，增加水體生物多樣性，控制藻類，增強水體穩(wěn)定性，從而有效提高水質，在湖泊生態(tài)修復中越來越受到科學界重視[24]。

國內外關于利用網箱養(yǎng)草及沉水植物改良水質的研究已有很多報道。如謝田等人在云南星云湖現場試驗中改進試驗條件、設置廢水進出口控制斷面后，發(fā)現網箱養(yǎng)草對TN、TP等污染物有明顯削減效應[25]。胡家文等人也在室外養(yǎng)殖池塘中進行異育銀鯽和網箱養(yǎng)草的混養(yǎng)試驗，研究發(fā)現，網箱養(yǎng)草對水體具有明顯的凈化效果，能有效去除水體中的N、P等營養(yǎng)鹽物質[26]。有學者研究，黑藻對磷的最大的吸收濃度為286mg/kg，大約相當生物積累磷量的6%～9%，而且在30分鐘后吸收量達到最大值，對磷的去除效果較好[27]。

網箱中的沉水植物能進行光合作用產生大量氧氣并直接釋放到水體中，為水體提供豐富的DO；能有效去除水體中的N、P等營養(yǎng)鹽，減少水體營養(yǎng)負荷；還對藻類存在明顯的競爭作用和化感作用，抑制藻類的生長，因此在富營養(yǎng)水體的治理方面具有廣闊的應用前景。

2.6微生物凈化技術

2.7其他生物凈化技術

2.7.1微生物在湖泊水體修復中的工程應用技術

梁運祥等[32]人從土壤、水體中選育出枯草芽孢桿菌、光合細菌、反硝化芽孢桿菌、貧營養(yǎng)有機礦化芽孢桿菌、低溫有機礦化芽孢桿菌、乳酸芽孢桿菌。這些菌株分別具有除氮、降低水體COD、除去水體異臭味、凈化水質的作用，建立了較完備的凈水微生物體系。該體系能快速消除水體黑臭，增加水體透明度，顯著消減N、P等物質，其技術可行，效果顯著，治理費用經濟，是一項值得在湖泊景觀水體治理的新成果，具有很好的推廣應用前景。而且該修復技術無二次污染，見效快，效果保持時間長，總體水平在國內領先，尤其適合治理城市湖泊、景觀水等死水。該技術成果此前已在北京大觀園景區(qū)、廣西桂林桃花江地區(qū)、武漢市漢口的西北湖以及武昌的東湖風景區(qū)的部分景觀水體和湖泊進行了實際的推廣應用，獲得了較好的治理和修復效果。

2.7.2滲流式生物床技術

滲流式生物床結合了生物膜的降解特性和填料的過濾作用，處理效率較高且適用性較強，在填料和構筑物形式的選擇上更靈活，是凈化污染河流的強化處理技術。滲流式生物床技術在日本江戶川支流板川和京都市、韓國的良才川和泰國的河水凈化中都有研究和應用，取得了較好的效果。

2.7.3曝氣與生物膜聯(lián)合凈化技術

2.7.4生物濾溝技術

2.7.5生物柵修復技術

生物柵是將生物膜技術與水生植物加以結合用以擴大生物附著表面積的一種新穎污染凈化技術，在曝氣的條件下，微生物生存的基礎環(huán)境由原來的氣、液兩相轉變成氣、液、固三相，形成更為復雜的復合式生態(tài)系統(tǒng)。污染水體流經時，懸浮物被填料和根系阻擋截留，有機質通過植物、生物膜的吸附及同化、異化作用而除去。

2.7.6水生動植物聯(lián)合凈化技術

肖小雨等[37]選擇睡蓮、輪葉黑藻、鰱魚和中華圓田螺不同對植物組合對富營養(yǎng)和極富營養(yǎng)水平兩種濃度水平中TN、TP及葉綠素a(Chl-a)的凈化效果進行比較。結果表明, 均以睡蓮和黑藻組合對TN和TP的去除效果最好,TN去除率分別為66.4%和42.3%,TP去除率分別為97.1%和89.6%;鰱魚和中華圓田螺的加入會引起TN和TP的升高,但是由鰱魚、中華圓田螺、睡蓮和黑藻組成的組合對藻類的抑制效果最好,其Chl-a含量始終保持最低含量,日均值不超過1.16 mg/m3。這表明水生動植物聯(lián)合作用對富營養(yǎng)化水體具有明顯的凈化效果。

2.7.7微生物制劑技術

選育高效菌株制成為微生物復合制劑處理污染水體。其過程以酶促反應為基礎，通過生物體內產生的具有催化功能的特殊蛋白質作為催化劑，凈化污水、分解淤泥、消除惡臭。目前國內外常用的投菌技術有集中式生物系統(tǒng)(CBS),高效復合微生物菌群(EM)等技術。

重慶桃花溪在2000年3～4月間曾使用CBS技術凈化河水，結果顯示，BOD5的去除率為83.1%～86.6%，COD的去除率為74.3%～80.9%，氮的去除率為53%～68.2%,磷的去除率為74.3%～80.9%，凈化效果十分明顯[38]。

李捍東等利用EM對廣西南寧某污水塘進行水質凈化，向水面定期投放EM菌液，BOD5的去除率達70.7%，COD的去除率在60%以上，EM還能將造成水體富營養(yǎng)的氮轉化成亞硝酸鹽或硝酸鹽，EM對磷的去除效果也很不錯，去除率可達75%[39]。

2.7.8生態(tài)混凝土技術

生態(tài)混凝土是由膠凝材料填充包裹在粗骨料周圍而形成的新型多孔材料,克服了傳統(tǒng)混凝土護坡植被無法生長的缺點,連續(xù)孔隙適于植物根系生長和微生物附著,從而具有生態(tài)凈化功能。呂錫武[40]以生態(tài)混凝土河道模型處理模擬河道水,運行20d后TP、TN和高錳酸鹽指數去除率分別達95.8%、75%和76.1%,但發(fā)現運行初期混凝土的溶出物會對水體產生負面影響,且運行時間過長(超過30d)時TP、TN和高錳酸鹽指數有回升現象。

3　結　論

隨著我國城市化的發(fā)展、生態(tài)城市建設的推廣和居民環(huán)保意識的增強，景觀水體的重要性日趨顯著，人們對于城市景觀水體處理的重要性及必要性將有更深入的認識，景觀水體治理必將成為繼生活污水、工業(yè)污水和流域污染治理之后又一新的污水處理領域的研究熱點。生態(tài)浮床、生物操縱等生態(tài)修復技術在保持生態(tài)系統(tǒng)平衡的基礎上能逐漸降低水體中氮、磷等營養(yǎng)鹽的濃度，最終達到修復凈化的效果，并且造價低、耗能低、運行成本低、運用靈活，在治理景觀水體的過程中具有較大的應用前景。

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Study on Ecological Rehabilitation of Urban Landscape Water

LI Xing-ping

(HenanForestryVcationalCollege，Luoyang,Henan471002，China)

Urban landscape water is of great significance for urban development and residents' life. The current urban landscape water body pollution problem especially the eutrophication phenomenon was becoming more prominent, which has affected the water ecological environment and urban landscape. This article reviewed the ecological treatment technology and its mechanism of landscape water in recent years, which had focused on artificial floating beds, biological control technology in the application and development of landscape water rehabilitation, in order to provide references for the control and rehabilitation work of landscape water pollution.

Landscape waters；eco-restoration；management

2014-10-28

李興平(1976-)，男，甘肅白銀人，2005年畢業(yè)于南京農業(yè)大學環(huán)境工程專業(yè)，碩士，從事生態(tài)環(huán)境保護方面的教育、教學研究。

X171.4

A

1001-3644(2015)01-0133-05