(建昌縣水利局，遼寧 葫蘆島 125300)

平原地區(qū)農(nóng)村中小河道作為資源與生態(tài)環(huán)境的重要載體，是農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)[1]。隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們在開發(fā)和利用河道時(shí)，忽視了保護(hù)河道自身生態(tài)系統(tǒng)的需求，導(dǎo)致洪澇隱患嚴(yán)重、河流生物多樣性顯著下降、水質(zhì)嚴(yán)重污染等問題[2]。因此，加大農(nóng)村河道綜合整治力度，改善生活環(huán)境，變得尤為重要。

為深入探討常見生態(tài)修復(fù)技術(shù)的特點(diǎn)和適宜性，本文以建昌縣為研究區(qū)域，選擇典型的河道斷面進(jìn)行水樣采集分析和試驗(yàn)分析，對不同生態(tài)修復(fù)技術(shù)條件下污染物的降解系數(shù)、浮游生物量進(jìn)行研究，為水質(zhì)預(yù)測提供取值參考，同時(shí)對其他平原地區(qū)生態(tài)治理提供理論依據(jù)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 試驗(yàn)及方法

1.1 監(jiān)測斷面和采樣時(shí)間

根據(jù)實(shí)地勘察，考慮到生態(tài)措施實(shí)施、河道整治等具體情況，于2016年2—11月，在建昌選取具有代表性的10個斷面作為研究對象，并進(jìn)行采樣。河道和斷面的概況見表1。

表1 監(jiān)測河道和斷面概況

1.2 數(shù)據(jù)處理與分析方法

研究區(qū)域內(nèi)河流過流斷面較小，污染物的降解符合一級動力學(xué)過程，即

(1)

式中t——反應(yīng)時(shí)間，d；

k——污染物降解系數(shù)；

C——某污染物的濃度，mg/L。

對lntC與t做線性回歸分析，斜率值k即為污染物降解系數(shù)。將式(1)兩邊同時(shí)積分得

lnCt=-kt+lnC0

(2)

式中Ct——t時(shí)刻某污染物的濃度，mg/L；

C0——某污染物的初始濃度，mg/L。

通過個體計(jì)數(shù)法對浮游生物計(jì)數(shù)，在計(jì)數(shù)時(shí)，將樣品置入1mL計(jì)數(shù)框，選取8個不相鄰的片區(qū)，并取8個片區(qū)的平均值。浮游生物個體數(shù)N的計(jì)算如下[5]：

(3)

式中V1、V2——濃縮樣體積、計(jì)數(shù)體積，mL；

V3——采樣量，L；

n——計(jì)數(shù)個體數(shù)。

2 污染物降解系數(shù)分析

在農(nóng)村中小河道的生態(tài)修復(fù)過程中，污染物降解系數(shù)反映了河道水質(zhì)污染的變化情況，因此，通過對不同生態(tài)修復(fù)技術(shù)條件下污染物降解系數(shù)進(jìn)行研究，進(jìn)而評價(jià)河道水質(zhì)的修復(fù)效果[4]。

2.1 COD降解系數(shù)

由圖1可以看出，不同生態(tài)修復(fù)技術(shù)下COD降解系數(shù)KCOD的變化范圍為0.092～0.261/d，主要由于人工濕地構(gòu)建出植物——微生物——基質(zhì)的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，通過微生物分解、植物吸收、離子交換、吸附、過濾等相互協(xié)調(diào)作用進(jìn)行污染物降解，因此，生態(tài)濕地的KCOD較大。生態(tài)浮床有著類似的作用，但生態(tài)浮床覆蓋面小，作用效果沒有生態(tài)濕地明顯。底泥疏浚后大量原生生物被移除，水樣中生物量下降，河道生態(tài)功能需要較長時(shí)間才能恢復(fù)。僅采用砌塊護(hù)岸，COD 降解系數(shù)相差較小，生態(tài)改善效果不明顯。

圖1 不同生態(tài)修復(fù)技術(shù)下COD變化情況及降解系數(shù)

2.2 BOD5降解系數(shù)

由圖 2 可知，不同生態(tài)修復(fù)技術(shù)下水體的BOD5降解系數(shù)KBOD5的變化范圍為0.089～0.287/d， BOD5降解系數(shù)的變化規(guī)律與COD降解系數(shù)相似，生態(tài)浮床和生態(tài)濕地水體中生物量較多，使得有機(jī)物降解能力增強(qiáng)。護(hù)岸材料對污染物的降解影響較大，使用親水性好的材料有利微生物的生長和繁殖，促進(jìn)了水體中污染物的降解。未治理的河道中水體濁度較大，對污染物的遷移轉(zhuǎn)化有著媒介的作用，對化學(xué)反應(yīng)也有一定催化作用。底泥疏浚BOD5降解系數(shù)約為 0.089/d，底泥疏浚后浮游生物大量減少，氨化作用、硝化作用、有機(jī)物降解、微生物呼吸作用等耗氧活動下降，使得 BOD5降解系數(shù)較小。

圖2 不同生態(tài)修復(fù)技術(shù)下BOD5變化情況及降解系數(shù)

2.3 NH3-N 降解系數(shù)

由圖3可知，不同生態(tài)修復(fù)技術(shù)下水體的NH3-N 降解系數(shù)KNH3-N變化范圍為0.117～0.365/d。生態(tài)濕地中氨氧化細(xì)菌、亞硝酸鹽細(xì)菌等硝化細(xì)菌能較好生長，且水體偏堿性，更利于硝化作用發(fā)生，故NH3-N降解系數(shù)較大。生態(tài)護(hù)岸水體中硝酸還原酶、熒光素雙醋酸酯、脫氫酶等酶活性大，有利于微生物的生化反應(yīng)，加快了NH3-N的去除。生態(tài)浮床上種植的水生植物對磷、氮營養(yǎng)物有較強(qiáng)的吸收作用。底泥疏浚水體生物量較小，使得KNH3-N小于砌塊護(hù)岸。因?yàn)樗w中硝化細(xì)菌較少，導(dǎo)致未采用任何生態(tài)修復(fù)措施的氨氮降解系數(shù)最小。

圖3 不同生態(tài)修復(fù)技術(shù)下 NH3-N變化情況及降解系數(shù)

2.4 TP降解系數(shù)

由圖 4 可以看出，不同生態(tài)修復(fù)技術(shù)下水體的TP降解系數(shù)KTP變化范圍為0.124～0.318/d，生態(tài)浮床和生態(tài)濕地植物茂密，水體中微生物數(shù)量較多，加快了磷的去除。底泥疏浚后水體中磷的含量較低，大部分顆粒態(tài)磷沉入水體與鐵、鋁、鈣等金屬離子形成不溶性磷，磷降解得更快。未治理河道和砌塊護(hù)岸中微生物含量較少，導(dǎo)致TP降解系數(shù)相對較小，約為0.124/d。由于生態(tài)護(hù)岸材料有利于各種活性酶和微生物的附著，其TP降解系數(shù)相對較大。

圖4 不同生態(tài)修復(fù)技術(shù)下TP變化情況及降解系數(shù)

3 各代表河段水體的浮游生物量比較

3.1 浮游生物密度分析

浮游生物密度反映了單位體積水體中浮游生物的數(shù)量，對5種不同修復(fù)技術(shù)的水樣進(jìn)行研究，得到不同河道浮游生物的密度，見表2。

表2 不同生態(tài)修復(fù)技術(shù)下的浮游生物密度

可以看出，浮游生物密度:底泥疏浚<砌塊護(hù)岸<生態(tài)護(hù)岸<生態(tài)浮床<木樁+自然護(hù)坡。采用底泥疏浚生態(tài)修復(fù)技術(shù)，可以降低水體的富營養(yǎng)化，但破壞了水生植物群落，直接導(dǎo)致浮游生物量減少，選擇合適的疏浚季節(jié)和深度，底泥疏浚可作為一種有效的生態(tài)修復(fù)技術(shù)。砌塊護(hù)岸和生態(tài)護(hù)岸，均能穩(wěn)定岸坡，實(shí)現(xiàn)岸坡生態(tài)系統(tǒng)和水生態(tài)系統(tǒng)的交互，使結(jié)構(gòu)更加完整。浮床內(nèi)深入水中的植物根系截留、吸附水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，通過固定磷、氮起到了凈化水質(zhì)的目的，同時(shí)在一定程度上增加了浮游生物的密度。采用木樁和自然護(hù)坡的結(jié)合，原有的生境狀況未遭到破壞，因此采樣點(diǎn)9的浮游生物密度最大。

3.2 浮游生物多樣性分析

通過對不同的修復(fù)技術(shù)的水樣進(jìn)行研究計(jì)算，得到浮游生物多樣性指數(shù)，見表3?？梢钥闯?，水體的浮游生物多樣性指數(shù)范圍為1.00～2.00，浮島植物對水體中污染物去除效果較好，不僅能增加光照，還能改善水質(zhì)，為浮游生物提供良好的生存條件，浮游生物多樣性也相應(yīng)增加，因此采樣點(diǎn)2浮游生物的種類多樣性相對較高。采樣點(diǎn)9河勢保持的較為完整，水質(zhì)較好，物種豐富度高于采樣點(diǎn)10。采樣點(diǎn)8為生態(tài)護(hù)岸，植物為昆蟲提供生息場所，浸入水中的枝條、根系為魚類覓食提供了場所，創(chuàng)造了良好的生境環(huán)境。經(jīng)過底泥疏浚后，浮游生物的種類多樣性較低，雖然底泥疏浚能削減內(nèi)源污染，但是挖除底泥破壞了生物群落，使得物種豐富度降低。

表3 不同生態(tài)修復(fù)技術(shù)下的浮游生物多樣性指數(shù)

4 結(jié) 論

本文以建昌縣為研究區(qū)域，選擇典型的河道斷面進(jìn)行水樣采集和試驗(yàn)分析，從污染物的降解系數(shù)、浮游生物量等幾個方面對各生態(tài)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行比較分析，主要得出以下結(jié)論：?從污染物降解系數(shù)來看，生態(tài)濕地修復(fù)技術(shù)最佳，其次為生態(tài)浮床，然后為底泥疏浚，生態(tài)護(hù)岸修復(fù)技術(shù)效果一般，磚砌護(hù)岸效果最差；?采用生態(tài)浮床后，浮游生物的種類多樣性相對其他生態(tài)修復(fù)措施較高，為浮游生物提供良好的生存條件。綜上所述，生態(tài)浮床修復(fù)技術(shù)既能提高污染物降解系數(shù)，又能增加浮游生物多樣性，可較好地應(yīng)用于平原地區(qū)農(nóng)村中小河道生態(tài)治理。

[1] 芮曄,祁凱,顧梅芳.論生態(tài)修復(fù)在江陰河流綜合整治中的應(yīng)用[J].水資源開發(fā)與管理,2017(1):46-51.

[2] 劉詠梅.長沙縣中小河流生態(tài)防洪治理的措施[J].湖南水利水電,2016(5):75-77.

[3] 王應(yīng)剛.格賓生態(tài)格網(wǎng)擋墻結(jié)構(gòu)在河道治理中的運(yùn)用[J].水利建設(shè)與管理,2010(7):6-8.

[4] 董婷婷.遼寧省市際以上界河信息調(diào)查與成果分析[J].中國水能及電氣化,2016(5):30-32.