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        城市景觀水體水質(zhì)的生態(tài)修復(fù)效果研究

        2021-08-23 23:35:43王巍煒
        科海故事博覽·下旬刊 2021年4期

        王巍煒

        摘 要 以天津水上公園水體為研究對象,通過分析上世紀(jì)九十年代公園水體富營養(yǎng)化的成因、狀況和水質(zhì),三十年間嘗試的不同修復(fù)方式,最終形成了富有水上特色的對湖底污染的控制、生境營造,以及對整體水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的人工治理措施和生物修復(fù)技術(shù)途徑,使其具備自我凈化能力,維持水體生態(tài)系統(tǒng)平衡。研究結(jié)果表明,經(jīng)過生態(tài)修復(fù)措施后,水上公園水體化學(xué)需氧量、生化需氧量、氨氮、總磷、透明度等指標(biāo)較修復(fù)前有顯著改善,該研究結(jié)果對城市景觀水體水質(zhì)的改善、生態(tài)建設(shè)和后期管理均具有一定的參考意義。

        關(guān)鍵詞 水生態(tài)系統(tǒng) 富營養(yǎng)化 生物修復(fù) 魚類

        中圖分類號:S181 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0745(2021)04-0032-02

        1 前言

        上世紀(jì)九十年代初,我國經(jīng)濟迅猛騰飛的同時未對環(huán)境多加保護,城市景觀水體具有半封閉、流動性差、循環(huán)自凈能力較差等特點[1],被大量污染。經(jīng)相關(guān)研究表明城市水體的污染主要受人為活動影響,從而造成污染源侵入,如天然降雨、生活垃圾的侵入、過量捕撈、長期積累的水底淤泥釋放有害物質(zhì)等,造成水體失去自凈能力,溶解氧過低,水生動物和植物的生存環(huán)境被破壞,底泥不斷釋放磷、氮等營養(yǎng)鹽,導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化,最終導(dǎo)致“水華”等現(xiàn)象。天津水上公園在上世紀(jì)九十年代水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)異常水體富營養(yǎng)化加劇,水體氮、磷輸入量過多,外部輸入的氮磷主要來自暴雨徑流、游人廢棄物和降雨,營養(yǎng)鹽輸入途徑少,營養(yǎng)鹽滯留悉數(shù)大[2]。本文以水上公園在治理水體污染時所采取的具體措施為例,分析了適宜該水體的生態(tài)修復(fù)技術(shù),并對生態(tài)修復(fù)的結(jié)果進行了檢測,能夠為城市景觀水體的治理和長效維持水體生態(tài)系統(tǒng)平衡提出有效的建議。

        2 城市景觀水體污染改善措施簡述

        城市景觀水體水源主要來自自然降水、地表水、中水三個方面,絕大部分水體日常補充水量以降水匯集為主。主要污染城市景觀水體的因素有外因和內(nèi)因:內(nèi)因主要是水體底泥污染;外因較多,如公園周邊商業(yè)區(qū)和居民的生活污水和垃圾排入、湖內(nèi)魚類被偷捕等等。

        城市景觀水體污染改善措施主要包含以下幾種:

        (1)外源控制。針對景觀水體周邊居住及商業(yè)情況進行詳實的分析研究,設(shè)置有效攔截措施。

        (2)選擇水源。除卻天然降水外,考慮城市自來水直接用于景觀水體,或從其他水質(zhì)較好的城市河道等調(diào)水。若利用再生水則用水水質(zhì)必須滿足《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》(GB/T189121-2002)中的有關(guān)規(guī)定。[3]

        (3)防止游人偷捕、放生、野泳等擾亂水生態(tài)平衡的行為。

        (4)防止各種垃圾、枯草落葉等侵入。定期打撈漂浮物及各種垃圾,防止它們向水中釋放營養(yǎng)物質(zhì),影響水質(zhì)。

        (5)優(yōu)化景觀水體設(shè)計。盡可能從設(shè)計上讓景觀水體產(chǎn)生流動和自然復(fù)氧,增加水體中溶解氧含量,增設(shè)暴器等可使水體流動的設(shè)備。

        3 水上公園概況及富營養(yǎng)化成因分析

        3.1 水上公園概況

        水上公園始建于1950年,水域75公頃占總面積的60%。公園水體由東湖、西湖、南湖、水生植物專類園、長條湖(噴泉景觀湖)五部分組成。整個水體承擔(dān)著水上游藝、景觀、調(diào)節(jié)城市氣候等多種功能。

        3.2 水上公園水體富營養(yǎng)化的成因

        水上公園湖泊屬于靜水生態(tài)系統(tǒng)(靜水生態(tài)系統(tǒng)是指不流動或很少流動的水體生態(tài)系統(tǒng),如池塘、水庫、湖泊等,因水流動小或不流動,因此底部沉積物較多,水的溫度、溶解氧、二氧化碳、營養(yǎng)鹽類等分層現(xiàn)象明顯),無外通管道,流動性極差,極易導(dǎo)致藻類、浮游生物迅速繁殖,水體溶氧量急速下降,水質(zhì)惡化。由于藻類可利用的氮遠比可利用的磷多,因此,磷常被作為富營養(yǎng)化限制因子[4]。英國國家環(huán)境署規(guī)定,在靜止水體中,總磷濃度0.086mg/L-1為富營養(yǎng)化的臨界值[5]。94年水上公園水體氮、磷積累負(fù)荷高達2.40g/m2.a和1.24g/m2.a。通過水上公園水體氮、磷輸入輸出和積累量的研究表明主要富營養(yǎng)化原因為:(1)園內(nèi)水體氮、磷輸入過多;(2)外部輸入的氮、磷主要來自暴雨徑流、游人廢棄物和降雨;(3)營養(yǎng)鹽輸出途徑少,營養(yǎng)鹽滯留系數(shù)大。

        3.3 水上公園消除富營養(yǎng)化的關(guān)鍵問題

        降低水上公園水體的氮、磷負(fù)荷;減少外部營養(yǎng)鹽的輸出;達到降低水體中藻類生物量、提高水體透明度的目的。

        4 水上公園采用消減水體氮、磷負(fù)荷的技術(shù)途徑

        4.1 機械清淤法

        使用水上割草機等機械治理園內(nèi)泛濫水草等。但是機械治理不僅成本高、周期長、工作強度大,而且效果差,無法從根本治理水體富營養(yǎng)化。

        4.2 定期換水

        雖然定期換水有一定效果,但是成本居高不下。

        4.3 生物修復(fù)

        采用投放魚類,構(gòu)建湖內(nèi)水生生態(tài)系統(tǒng),消耗水體大量的浮游動植物,降低水體的氮、磷負(fù)荷,增加水體透明度。根據(jù)棲息習(xí)性、生活習(xí)性、食性相對地分為上層魚(鰱魚、鳙魚);中層魚(武昌魚、草魚);底層魚(鯉魚、鯽魚)。清道夫(梭魚)(見圖1)。

        4.3.1主要投放魚類品種

        鰱魚(Hypophthalmichthys molitrix)、鳙魚(Aristichthys nobilis又叫花鰱、胖頭魚)、草魚(Ctenopharyngodon idell us)、武昌魚(Megalobrama amblycephala)、鯉魚(Cyprinus carpio)、鯽魚(Carassius auratus)、梭魚(Sphyraenus)。

        草魚為典型食草型魚類,因其能迅速清除水體各種草類而被稱為“拓荒者”,在水草、藻類剛出芽時就會被迅速地食用,有效的控制了水草。草魚、武昌魚等吃食性魚類的殘餌和糞便經(jīng)過微生物分解成為肥料,可培養(yǎng)浮游生物作為鰱魚、鳙魚等濾食性魚類的餌料。草魚食量大,排泄物多,若單養(yǎng)則水質(zhì)容易變肥,水質(zhì)透明度將降低;若混養(yǎng)鰱魚、鳙魚,讓它們?yōu)V食浮游生物,就能防止水質(zhì)過肥,保證草魚所需的清新水質(zhì)環(huán)境;鯉魚、鯽魚、羅非魚等雜食性魚類,它們可以吃掉湖水中腐敗的有機質(zhì),也能改善水體的衛(wèi)生條件;梭魚為近海魚類,又能入淡水,俗稱兩水魚,食用苔蘚類、水底泥土中的有機物、鹽類,是整個水生系統(tǒng)的清道夫。

        以上成為穩(wěn)定的湖內(nèi)生態(tài)循環(huán)系統(tǒng),達到生物修復(fù)的目的。

        4.3.2投放及比例

        水上公園湖內(nèi)原有魚類主要品種為青魚(Mylophary ngodon piceus)、鳡魚(Elopichthys bambusa又叫黃鉆)、鯉魚(Cyprinus carpio)、鯽魚(Carassius auratus)。生物修復(fù)主要投放魚品種為:草魚(經(jīng)試驗,水上公園湖內(nèi)草魚控制在1萬尾)、武昌魚,占投放量的40-50%;搭配40-50%的鰱魚、鳙魚和10%的鯉魚、鯽魚。作為清道夫的梭魚單獨投放,梭魚能在水溫3-35℃的水域中正常棲息覓食,最適宜的水溫范圍為12-25℃,水溫低于-0.7℃時,出現(xiàn)死亡。十年間投放量約為40萬尾。

        由湖內(nèi)浮游生物的構(gòu)成比例看,鳙魚喜食的浮游動物比浮游植物少的多,加之鰱魚的搶食能力遠遠大強于鳙魚,因此,鳙魚的數(shù)量不能大于鰱魚,否則會嚴(yán)重影響到鳙魚的生長,故經(jīng)長期試驗表明水上公園湖內(nèi)鰱魚與鳙魚的比例為4:1。

        4.3.3日常養(yǎng)管

        1.嚴(yán)格控制魚類的比例。如草魚,總數(shù)控制在1萬尾(4尾/畝),水上公園湖內(nèi)實施生物修復(fù)十年以來,根據(jù)其自然損耗量,共補充草魚10萬尾。

        2.保證湖內(nèi)魚類品種的穩(wěn)定。及時打撈湖內(nèi)雜魚如:黃瓜魚(Cucumber fish)、白條魚(Hemiculter leucisculus)、麥穗魚(Pseudorasbora parva)等。

        3.魚病防治。每年投放魚藥兩次,預(yù)防魚病。

        4.嚴(yán)禁私自放生破壞湖內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)。近年來,游客私自放生多有發(fā)生,放生品種從螃蟹、牛蛙到巴西龜、皮皮蝦等五花八門,外來物種嚴(yán)重破壞公園湖內(nèi)原有的生態(tài)系統(tǒng)。

        5 結(jié)論

        2020年7月水上公園水體檢測值:總磷0.08mg/L、氨氮0.20mg/L、溶解氧9.2mg/L、CODMn6.9mg/L、化學(xué)需氧量39mg/L,整體水質(zhì)良好,得益于水上公園幾十年來的持續(xù)生態(tài)修復(fù)、充分利用水體各個水層,發(fā)揮水體生產(chǎn)潛力,全面合理利用天然餌料(魚類糞便等)資源發(fā)揮了魚類之間的共生互利關(guān)系,極大改善了湖內(nèi)生態(tài)環(huán)境、增強了水體透明度,有效控制住了富營養(yǎng)化。

        參考文獻:

        [1] 張鴿,吳宏濤.景觀水體修復(fù)技術(shù)研究進展[J].上海化工,2017,42(07):33-36.

        [2] 王洪起,朱萱,蔡凌,邊金鐘,孫潔,王少芬,查良剛,于鳳美,徐友章.水上公園水體污染源調(diào)查及氮磷收支平衡研究[J].天津建設(shè)科技,1999,03:23-25.

        [3] 邵林廣,鄒丹.景觀水體污染防治技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].市政技術(shù),2008,26(06):520-522.

        [4] 顧宗濂.中國富營養(yǎng)化湖泊的生物修富[J].農(nóng)村生態(tài)環(huán)境.2002,18(01):42-45.

        [5] 謝雄飛,肖錦.水體富營養(yǎng)化評述[J].四川環(huán)境,2000,19 (02):22-25.

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