劉玉超

（上海太和水環(huán)境科技發(fā)展有限公司，上海 200433；上海楊浦區(qū)翔殷路256，上海 200433）

大型溞（Daphnia magna）控藻生態(tài)修復(fù)技術(shù)在典型南亞熱帶湖泊中的應(yīng)用

劉玉超

（上海太和水環(huán)境科技發(fā)展有限公司，上海 200433；上海楊浦區(qū)翔殷路256，上海 200433）

以典型南亞熱帶富營養(yǎng)化水體——海珠濕地景觀水體和荔灣湖為例，采用大型溞攝食藻類、有機懸浮物顆粒迅速提高水體透明度，恢復(fù)沉水植物群落，逐步完善修復(fù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。結(jié)果表明∶修復(fù)后海珠濕地景觀水體主要水質(zhì)指標(biāo)NH3-N、TN、TP和CODcr分別在1mg/L、1.5mg/L、0.01mg/L和10mg/L以下，SD在2m左右；荔灣湖修復(fù)后水質(zhì)也基本保持在地表Ⅲ水標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）。實踐證明，大型溞控藻生態(tài)修復(fù)技術(shù)能夠適應(yīng)南亞熱帶富營養(yǎng)化水體，效果顯著，這也為典型華南富營養(yǎng)化水體的生態(tài)修復(fù)提供一種有效的治理技術(shù)。

大型溞；生態(tài)修復(fù)；南亞熱帶；海珠濕地；荔灣湖

近年來，隨著我國大規(guī)模富營養(yǎng)化水體生態(tài)修復(fù)實踐的逐步展開，相關(guān)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)也備受世人關(guān)注。大型溞（Daphnia magna，一種大型枝角類）控藻生態(tài)修復(fù)技術(shù)，作為一種綜合性生物生態(tài)治理技術(shù)也逐漸被人們熟知，并在我國長江中下游及北方地區(qū)得到成功的應(yīng)用[1-5]。但在華南地區(qū)針對典型南亞熱帶富營養(yǎng)化水體生態(tài)修復(fù)，成功案例報道尚少。

華南地區(qū)，地處南亞熱帶，由于水體常年保持較高溫度，藻類及魚類的種類多、繁殖速度快等因素，導(dǎo)致水生態(tài)系統(tǒng)中的關(guān)鍵物種大型枝角類（Daphnia）豐度低、個體小、濾食效率下降等特點而不利于其生存[6-9]。因此，相較于高緯度地區(qū)，水體環(huán)境更為復(fù)雜。

本文以廣州市海珠濕地、荔灣湖2個典型的南亞熱帶富營養(yǎng)化水體為案例，以大型溞控藻生態(tài)修復(fù)技術(shù)實施修復(fù)。通過研究修復(fù)過程中水質(zhì)的變化規(guī)律，探討此技術(shù)在典型南亞熱帶地區(qū)富營養(yǎng)化水體中的適應(yīng)性，同時也為我國華南地區(qū)城鎮(zhèn)水環(huán)境治理提供一種行之有效的模式。

1 研究方法

1.1 生態(tài)修復(fù)工程

海珠濕地中心湖區(qū)及相互連通的景觀河道（簡稱海珠濕地景觀水體）（圖1A），面積約40000m2，平均水深1.5m，位于廣州海珠濕地內(nèi)，于2014年2—4月實施生態(tài)修復(fù)。修復(fù)前水體渾濁，富營養(yǎng)化嚴(yán)重。以附近河涌水作為補水水源。

荔灣湖，位于廣州市荔灣區(qū)，面積150 000m2，水深約1.5m，分為4個相互連通的湖區(qū)（圖1 B）。于2015年8月—2016年1月分區(qū)實施生態(tài)治理。以雨水和珠江水作為補水水源。

以上2個湖泊均為典型南亞熱帶富營養(yǎng)化水體，均采用大型溞控藻引導(dǎo)生態(tài)修復(fù)技術(shù)實施生態(tài)修復(fù)。

1.2 施工工藝

以上工程的主要施工工藝∶①施工初期，清除水體的雜魚；②投放光合細(xì)菌、硝化細(xì)菌等有益微生物，改善底質(zhì)等水體環(huán)境；③投放大型溞，降低水體中的浮游植物生物量，快速提高水體透明度，為沉水植物生長提供條件；④人工種植沉水植物∶苦草、刺苦草、輪葉黑藻、龍須眼子菜等，構(gòu)建沉水植物群落；⑤放養(yǎng)鱖魚、青蝦、螺類等水生動物，完善生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能；⑥生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與后期維護(hù)。

1.3 監(jiān)測點布設(shè)及監(jiān)測方法

海珠濕地景觀水體、荔灣湖采樣點布置圖如圖1所示。海珠濕地景觀水體采樣點分別在中心湖區(qū)（1點）、連通河道（2～6點）及外河道河涌（對照，7～8點）共8個采樣點（圖1-A），采樣時間分別在修復(fù)前（2015年2月）、修復(fù)中（2015年2月—4月份）及修復(fù)后（2015年5月—2016年1月）。荔灣湖共設(shè)6采樣點，見圖1-B，采樣時間分別為修復(fù)前（2015年6月）、修復(fù)中（2015年8月—12月）和修復(fù)后（2016年1月—7月）。

主要水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)∶氨氮（NH3-N）、總氮（TN）、總磷（TP）、化學(xué)需氧量（CODcr）、高猛酸鹽指數(shù)（CODMn）、透明度（SD）。

水質(zhì)理化指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法參考《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）和《水和廢水監(jiān)測分析方法》[10-11]。

圖1 采樣點布置圖

2 結(jié)果

2.1 海珠濕地景觀水體水質(zhì)變化

2.1.1 NH3-N

海珠濕地景觀水體與外河涌修復(fù)前后NH3-N濃度變化如圖2所示。修復(fù)前，海珠濕地景觀水體與外河涌NH3-N濃度分別為5.21mg/L和6.18mg/L，為劣Ⅴ類水質(zhì)（GB3838-2002，下同），富營養(yǎng)化嚴(yán)重。修復(fù)后，海珠濕地景觀水體NH3-N濃度迅速下降，平均在1mg/L以下，其中最低為冬季，小于0.5mg/ L，6—10月略高，在1mg/L左右，這可能與該地區(qū)雨季有關(guān)。相較于外河涌，修復(fù)后NH3-N去除率達(dá)到47.7%～85.8%，效果顯著。

圖2 NH3-N濃度變化

2.1.2 TN變化

修復(fù)前，海珠濕地景觀水體與外河涌TN濃度分別為8.31mg/L和10.4mg/L（如圖3所示）。修復(fù)后，海珠濕地景觀水體TN濃度迅速下降，除6月份略高，為1.96mg/L，其他月份均低于1.5mg/L，且保持穩(wěn)定。相較于外河涌水源，TN去除率達(dá)到44.2%～85.2%。在整個采樣期間，外河涌TN平均在5mg/L以上，其中6—7月偏低，這可能與雨季的稀釋有關(guān)。

圖3 TN變化

2.1.3 TP變化

海珠濕地景觀水體總磷TP濃度由修復(fù)前的0.15mg/L迅速降到修復(fù)后的0.01mg/L以下，并保持穩(wěn)定，去除率（相較于外河涌）達(dá)到了90%以上（如圖4所示），達(dá)到地表Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)，修復(fù)效果顯著。外河涌水源TP濃度在整個采樣期間基本在2mg/L左右，最高出現(xiàn)在雨季的7月份，為0.28mg/L，最低出現(xiàn)在4月為1mg/L，這與南亞熱帶雨季和旱季的交替有關(guān)。

圖4 TP濃度變化

2.1.4 化學(xué)需氧量（CODcr）變化

CODcr變化如圖5所示，海珠濕地景觀水體CODcr從修復(fù)前47.6mg/L迅速降低到修復(fù)后的9.94mg/L，最低出現(xiàn)在6月份，為5mg/L，相較于外河涌水源，去除率平均在58.83%，外河涌對照點則一直保持較高濃度，平均約33mg/L左右，修復(fù)效果明顯。

圖5 CODcr濃度變化

2.1.5 水體透明度（SD）變化

海珠濕地景觀水體透明度從修復(fù)前的0.3m迅速提高到修復(fù)后的2m左右，并保持穩(wěn)定，外河涌對照區(qū)在整個采樣期間透明度平均約0.4m，修復(fù)效果顯著（見圖6）

圖6 水體透明度（SD）變化

2.2 荔灣湖水質(zhì)變化

荔灣湖分為4個相互連通的湖區(qū)，于2015年8月開始實施生態(tài)修復(fù)，主要水質(zhì)指標(biāo)變化如表1所示。修復(fù)前，荔灣湖NH3-N、TN、TP和CODMn分別為3.68mg/L、6.16mg/L、0.52mg/ L和9.73mg/L，水體渾濁、發(fā)綠，SD不高，富營養(yǎng)化嚴(yán)重，整體為劣Ⅴ類水質(zhì)。隨著生態(tài)修復(fù)措施的逐步實施，各項主要富營養(yǎng)化指標(biāo)開始逐步下降，2016年1月至7月期間（修復(fù)后）基本達(dá)到地表Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，SD在100cm以上，修復(fù)效果顯著。

表1 荔灣湖生態(tài)修復(fù)過程中主要水質(zhì)理化指標(biāo)

3 討論

根據(jù)淺水湖泊生態(tài)修復(fù)多穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換理論，沉水植物群落的恢復(fù)，是渾濁態(tài)向清水態(tài)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵，在這個過程中大型枝角類起到關(guān)鍵性的作用[12-13]。大型溞控藻引導(dǎo)水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)，則是通過大型溞（一種大型枝角類浮游動物）控藻和沉水植物群落的構(gòu)建，并通過優(yōu)化水體營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建功能和結(jié)構(gòu)完整的水生態(tài)系統(tǒng)，實現(xiàn)水質(zhì)凈化并保持長期修復(fù)效果。

根據(jù)對海珠濕地景觀水體和荔灣湖2個典型成功案例分析，修復(fù)后∶海珠濕地景觀水體主要水質(zhì)指標(biāo)NH3-N、TN、TP和CODcr分別在1mg/L、1.5mg/L、0.01mg/L和10mg/L以下，SD在2m左右。荔灣湖修復(fù)后水質(zhì)也基本保持在地表Ⅲ水標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）。研究結(jié)果表明∶通過大型溞攝食藻類、有機懸浮物顆粒等實現(xiàn)富營養(yǎng)化物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，快速提高水體透明度，為沉水植物生長創(chuàng)造條件；完善修復(fù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，通過沉水植物的吸收、轉(zhuǎn)化，及修復(fù)系統(tǒng)對氮的硝化/反硝化及磷的氧化沉降作用[2-14]，最終實現(xiàn)了富營養(yǎng)化水體水質(zhì)提升和水體自凈。實踐證明大型溞控藻生態(tài)修復(fù)技術(shù)能夠適應(yīng)南亞熱帶富營養(yǎng)化水體，效果顯著，這也為典型華南富營養(yǎng)化水體的生態(tài)修復(fù)提供一種有效的治理技術(shù)。

[1] 霍元子，何文輝，羅坤，等.大型溞引導(dǎo)的沉水植被生態(tài)修復(fù)對滴水湖水質(zhì)的凈化效果[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2010，21（2）∶495-499.

[2] 彭自然，何文輝，高佳慧，等.圓明園景觀水體生態(tài)修復(fù)過程中水質(zhì)變化的初步研究[J].上海海洋大學(xué)學(xué)報，2011，（3）∶457-461.

[3] 高洋，劉玉超.探究沉水植物對城鎮(zhèn)污染河道內(nèi)源污染的控制作用[J].上海水生態(tài)·水環(huán)境學(xué)術(shù)文選 上海市水利優(yōu)秀科技論文集，2016∶39-41.

[4] 劉耘彤，何文輝，張慧，等.立體復(fù)合生態(tài)操縱水體浮游植物群落結(jié)構(gòu)及水質(zhì)評價[J].上海海洋大學(xué)學(xué)報，2013，（2）∶253-259.

[5] 張敏，許小連.新開河生態(tài)修復(fù)過程中水質(zhì)變化的初步研究[J].工程技術(shù)，2016，（34）∶169.

[6] Burns CW，Rigler FH.Comparison of filtering rates of Daphnia

Daphnia Magna（Daphnia magna）Application of Algae Control of Ecological Restoration Technology in Typical Subtropical Lakes

Liu Yu-chao

Haizhu Wet landscape waterbody and Liwan Lake，two successful cases of typical waterbodies in South Subtropic were restored.And macrophyte community was established efficiently during restoration because of high transparency（SD）increased quickly by Daphnia magna which filtered with algae and organic suspended particles，and then the structure and function of recovery system improved gradually.Results showed that the main quality indexes of Haizhu wetland such as NH3-N，TN，TP and CODcr were bellowed 1mg/L，1.5/L，0.01mg/L and 10mg/L，respectively，and SD was about 2m.Water quality of Liwan Lake after restoration was maintained the surface Ⅲ water standards（GB3838-2002），basically.It is proved the ecological restoration technology driven by Dapbnia magna can adapt to the eutrophic waterbody in south subtropic completely，which is also provides an effective technology for the ecological restoration of eutrophica waterbody in South China.

Dapnnia magna；restoration；south subtropic；Haizhu wet；Liwan lake

X52

A

1003-6490（2017）02-0042-03

2017-02-03

劉玉超（1976—），男，山西臨沂人，講師，主要從事富營養(yǎng)化水體生態(tài)修復(fù)工作。