關(guān) 旭 周 浩 何秀芳

(深圳市廣匯源環(huán)境水務(wù)有限公司，廣東 深圳 518011)

1 研究背景

水體透明度是表征水體渾濁程度的重要參數(shù)，是反映水體光傳輸能力的關(guān)鍵生態(tài)指標(biāo)[1]。它是一個(gè)能夠較為直觀反映水質(zhì)的常用物理特性指標(biāo)，也可以作為評(píng)價(jià)水體富營(yíng)養(yǎng)化和水生態(tài)健康的重要指標(biāo)[2]。一般認(rèn)為，透明度的大小由水中浮游生物、有機(jī)碎屑、泥沙或其他懸浮物的含量所決定。水體懸浮物、浮游藻類越多，水體透明度越低[3]。水體透明度下降，會(huì)直接影響沉水植物以及其他水生生物的生存，從而導(dǎo)致水質(zhì)惡化，加速水體富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)的發(fā)展，形成水生態(tài)系統(tǒng)的惡性循環(huán)[4]。

目前有研究表明，總懸浮固體是影響水體透明度的主要因子，其次是浮游藻類生物量[2]。張睿婷等[5]研究表明，水體的透明度主要受水體中懸浮顆粒物和總有機(jī)碳含量的直接影響，藻類等內(nèi)源性生產(chǎn)是懸浮顆粒物和總有機(jī)碳的重要來(lái)源；水溫、氮磷比和風(fēng)速主要通過(guò)調(diào)節(jié)水體中的總有機(jī)碳含量和葉綠素a含量對(duì)水體透明度產(chǎn)生間接影響。提高水體透明度主要有種植沉水植物[6-7]、投放大型溞[8]、源頭管控、構(gòu)建清水廊道等措施。目前，通過(guò)生態(tài)養(yǎng)護(hù)措施提高透明度方面的研究還較為少見(jiàn)。因此，本文以深圳市龍?zhí)豆珗@景觀湖水體為例，研究水體水質(zhì)隨季節(jié)的變化情況，分析影響水體透明度的因素，并應(yīng)用生態(tài)養(yǎng)護(hù)技術(shù)提高水體透明度，以期為城市景觀水體的管養(yǎng)工作提供借鑒。

2 工程概況

2.1 地理位置

龍?zhí)豆珗@位于深圳市龍崗區(qū)龍崗中心城長(zhǎng)興南路，建成于1999年8月，占地面積約18.0萬(wàn)m2。該公園坐落于中心城區(qū)，許多大型住宅小區(qū)環(huán)公園而建。龍?zhí)豆珗@景觀湖由兩個(gè)湖體組成，其中北湖面積約3.2萬(wàn)m2，水深1.00～2.50m，淤泥層厚1.00～2.00m；南湖面積約1.3萬(wàn)m2，水深1.50～5.00m，淤泥層厚0.50～1.50m。南北湖之間通過(guò)管道連通，日常水位低于連通管0.05～0.15m，降雨期水位上漲，兩湖水體相通，水流由北湖流進(jìn)南湖，再通過(guò)南湖東北一側(cè)的溢流口溢出(配強(qiáng)排泵抽水)，龍?zhí)豆珗@布局見(jiàn)圖1。2018年，采用“生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)”重建和修復(fù)龍?zhí)豆珗@湖泊水生態(tài)，構(gòu)建以沉水植物為主的健康持續(xù)的水生態(tài)系統(tǒng)，2019年3月工程完工，正式投入運(yùn)營(yíng)。此景觀水體的管養(yǎng)要求為水體透明度大于1.50m，常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)滿足地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 龍?zhí)豆珗@景觀水體示意圖

2.2 水質(zhì)分析方法

氨氮采用《水質(zhì) 氨氮的測(cè)定 納氏試劑分光光度法》(HJ 535—2009)測(cè)定；總磷(TP)采用《水質(zhì) 總磷的測(cè)定 鉬酸銨分光光度法》(GB 11893—89)測(cè)定；化學(xué)需氧量(COD)采用《水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測(cè)定 重鉻酸鹽法》(HJ 828—2017)測(cè)定；生化需氧量(BOD)采用《水質(zhì) 五日生化需氧量(BOD5)的測(cè)定 稀釋與接種法》(HJ 505—2009)測(cè)定；透明度采用塞氏盤測(cè)定。將塞氏盤放入待測(cè)水體中，直至恰好看不見(jiàn)塞氏盤白色部分，記錄水面處尺子刻度，此即該處水體透明度。溶解氧(DO)利用溶解氧儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。將探頭伸入水下20cm處，待數(shù)值穩(wěn)定后溶解氧儀上讀數(shù)即為水體溶解氧含量。

2.3 氣象數(shù)據(jù)來(lái)源

本文使用的降雨量數(shù)據(jù)來(lái)源于深圳市氣象局(臺(tái))官網(wǎng)2021年龍城街道雨量站每日平均降雨量。

3 水質(zhì)變化及影響分析

3.1 水體水質(zhì)變化情況

深圳市每年5月開(kāi)始進(jìn)入雨水期，公園水體水質(zhì)逐漸變差，龍?zhí)豆珗@水體2020年8—9月的水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)圖2。從圖2可以看出，雨水期的景觀水體COD指標(biāo)無(wú)法穩(wěn)定達(dá)到地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，濃度在13～40mg/L之間波動(dòng)，氨氮濃度為0.1～0.8mg/L，總磷濃度為0.03～0.09mg/L，透明度為0.40～0.80m。有文獻(xiàn)表明[9]，當(dāng)水體中氮含量大于0.2～0.3mg/L，磷含量大于0.01mg/L時(shí)，水體易形成富營(yíng)養(yǎng)化。因此，該公園景觀水體有富營(yíng)養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)，存在浮游植物暴發(fā)的隱患。分析其原因，主要是由于該公園管網(wǎng)改造不徹底，雨水期大量雨污混流水進(jìn)入湖體，且岸上裸露的黃泥隨雨水一同沖刷入湖。雨后泥沙沉降包裹住沉水植物(見(jiàn)圖3)，抑制了植物的光合作用和呼吸，生態(tài)系統(tǒng)被破壞，無(wú)法起到凈化水質(zhì)的作用。另外，游客大量放生魚類(見(jiàn)圖4)，使原本的食物鏈被破壞，湖體生態(tài)系統(tǒng)平衡被打破。如此形成惡性循環(huán)，當(dāng)達(dá)到適宜浮游植物生長(zhǎng)繁殖的條件時(shí)，浮游植物大量暴發(fā)，水體透明度逐漸降低。

圖2 公園水體2020年8—9月部分水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)

圖3 黃泥覆蓋植被

圖4 大量放生魚類

3.2 影響因素分析

不同水體影響透明度的因素及受到的影響程度可能均不同。針對(duì)雨季水體透明度下降的問(wèn)題，本研究對(duì)龍?zhí)豆珗@2021年全年度水體的透明度進(jìn)行了長(zhǎng)期跟蹤與研究，并分析了影響透明度的內(nèi)外部因素。

影響龍?zhí)豆珗@景觀水體透明度的外部因素主要為高溫天氣以及降雨造成的外源營(yíng)養(yǎng)鹽的輸入。針對(duì)降雨問(wèn)題，本文分析了北湖2021年全年度水體透明度和降雨量之間的關(guān)系，見(jiàn)圖5。由圖5可知，旱季(每年1—4月和11—12月)北湖水體透明度均能達(dá)標(biāo)(標(biāo)準(zhǔn)為透明度大于1.5m)；雨季(每年5—10月)水體透明度波動(dòng)較大，最低降至80cm?？傮w來(lái)說(shuō)，降雨量對(duì)北湖水體透明度影響較大。關(guān)于高溫問(wèn)題，深圳市為典型的亞熱帶氣候，自3月中下旬，氣溫就達(dá)到25℃，高溫天氣可持續(xù)至10月，同期陽(yáng)光充足，夏季又為暴雨高發(fā)季節(jié)，營(yíng)養(yǎng)鹽隨地表徑流進(jìn)入景觀水體，營(yíng)造一個(gè)適宜藻類繁殖的高溫、光照充足、營(yíng)養(yǎng)鹽充足的水體環(huán)境，水體易發(fā)生水華現(xiàn)象。由此可知，龍?zhí)豆珗@景觀水體透明度下降是高溫天氣和降雨兩者共同作用引起的，且該過(guò)程是迅速的。

圖5 北湖水體透明度與降雨量的關(guān)系

影響龍?zhí)豆珗@景觀水體透明度的內(nèi)部因素主要為魚類以及沉水植物。龍?zhí)豆珗@景觀湖為龍崗區(qū)中心景觀水體，市民們的放生行為，導(dǎo)致外來(lái)的魚類進(jìn)入龍?zhí)端w生態(tài)系統(tǒng)。由于缺乏天敵，放生魚類易成為優(yōu)勢(shì)魚種，擠占本土魚類生存空間，最終導(dǎo)致水體中魚類品種單一、密度高，龍?zhí)豆珗@景觀水體原有的食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)受到破壞。魚類密度的提高增加了對(duì)浮游動(dòng)物的捕食，從而導(dǎo)致浮游動(dòng)物對(duì)浮游藻類攝食的減少，浮游藻類數(shù)量增加。同時(shí)，過(guò)高的魚類密度，加大了對(duì)水體的擾動(dòng)，水體底泥懸浮嚴(yán)重。沉水植物在水生生態(tài)系統(tǒng)中具有重要作用，沉水植物不僅能直接吸收水體中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還能通過(guò)遮光控制浮游藻類暴發(fā)性增殖，還能夠分泌化感物質(zhì)，抑制藻類生長(zhǎng)，且能固定水體中的底泥，使其不易受到魚類的擾動(dòng)。

4 生態(tài)養(yǎng)護(hù)技術(shù)應(yīng)用

針對(duì)不同的影響因素，提出切實(shí)可行的養(yǎng)護(hù)手段，為龍?zhí)端w環(huán)境的改善及水體的養(yǎng)護(hù)管理提供科學(xué)依據(jù)。綜合考慮外部天氣因素和內(nèi)部生物因素對(duì)透明度的影響，采用生態(tài)養(yǎng)護(hù)手段調(diào)控水體生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，維持透明度在較高水平，具體生態(tài)養(yǎng)護(hù)措施與透明度的關(guān)系見(jiàn)圖6。

圖6 水體透明度變化與生態(tài)養(yǎng)護(hù)措施的關(guān)系

針對(duì)降雨和高溫引起的藻類大量繁殖，可采用微生物滅藻法進(jìn)行應(yīng)急處理。微生物滅藻法通過(guò)往水體中投加微生物菌種并馴化使該微生物增殖繁衍，形成相對(duì)穩(wěn)定和平衡的水體微生物菌種環(huán)境，使水體中菌種與藻類生物協(xié)同生長(zhǎng)，共同分解水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽和有機(jī)物等污染物質(zhì)，從而抑制藻類生長(zhǎng)。該方法已多次成功應(yīng)用于解決龍?zhí)端w的水華問(wèn)題。2021年3月下旬，龍?zhí)端w溫度升高，達(dá)到25～30℃，由圖6可知，由于溫度適宜，微囊藻迅速繁殖，成為優(yōu)勢(shì)種。在此期間，由于龍?zhí)端w給外部水體補(bǔ)水，水位下降了50cm，光照進(jìn)入水體深層，導(dǎo)致微囊藻暴發(fā)[10-11]。為消除微囊藻，現(xiàn)場(chǎng)管養(yǎng)人員投加了微生物菌劑抑制藻類生長(zhǎng)，兩日后，水體逐漸恢復(fù)清澈。6—10月，深圳市進(jìn)入雨季，連續(xù)的降雨天氣時(shí)常發(fā)生，水體透明度大幅度下降，甚至低至80cm，湖面出現(xiàn)較多死亡水草，湖底水草發(fā)黑，葉片缺失。為提高水體透明度，管養(yǎng)人員在連續(xù)陰雨天氣結(jié)束后，投加微生物菌劑，幫助水體透明度快速恢復(fù)，效果明顯。

針對(duì)沉水植物的生長(zhǎng)和魚類種類及密度等影響因素，需要定期收割、更新沉水植物，確保其良好的生存狀況，同時(shí)定期開(kāi)展生物調(diào)控，控制水體中魚類的數(shù)量，防止水生動(dòng)物密度過(guò)低而使藻類快速繁殖。生物調(diào)控通過(guò)調(diào)控生物鏈，增加肉食性魚類，減少濾食性魚類來(lái)調(diào)節(jié)浮游動(dòng)物的結(jié)構(gòu)和種群數(shù)量，繼而調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，以達(dá)到改良水質(zhì)的目的。廣東地區(qū)每年5—8月為魚類繁殖生長(zhǎng)高峰期，龍?zhí)豆珗@于2021年7月以及10月分別進(jìn)行生物調(diào)控以控制魚類的種群組成及密度。2021年3月開(kāi)始，每月對(duì)沉水植物黑藻進(jìn)行修剪，收割露出水面部分的莖葉，苦草則保持葉片在水面下20～30cm。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文研究了深圳市龍?zhí)豆珗@景觀湖水體水質(zhì)隨季節(jié)的變化情況，分析了影響水體透明度的因素。結(jié)果表明，雨季龍?zhí)豆珗@景觀水體COD指標(biāo)無(wú)法穩(wěn)定達(dá)到地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，濃度在13～40mg/L之間波動(dòng)，氨氮濃度為0.1～0.8mg/L，總磷濃度為0.03～0.09mg/L，透明度下降至0.4～0.8m。通過(guò)分析，影響龍?zhí)豆珗@景觀水體透明度的主要因素為外部降雨以及魚類的種群和密度。針對(duì)不同的影響因素，采取切實(shí)可行的養(yǎng)護(hù)手段，包括微生物滅藻法、定期收割、更新沉水植物、生物調(diào)控等，可以有效改善水體中各種生物的數(shù)量，從而快速提高水體透明度，有效改善龍?zhí)豆珗@景觀水體環(huán)境。

在日常養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，可從以下3個(gè)方面進(jìn)行加強(qiáng)：

a.定期修剪沉水植物。定期修剪可防止沉水植物長(zhǎng)勢(shì)過(guò)高，為水體表面藻類提供附著場(chǎng)所；通過(guò)收割沉水植物將植物體內(nèi)吸收的污染物移除水體。另外，定期收割還有助于植物的生長(zhǎng)更新。

b.加強(qiáng)魚類管控。加強(qiáng)游人魚類放生活動(dòng)的管理，嚴(yán)控外來(lái)魚類；防止魚類密度過(guò)高，擾動(dòng)底泥，使水體透明度下降；防止魚類過(guò)度咬食沉水植物，妨礙植物生長(zhǎng)。

c.加強(qiáng)水體的日常監(jiān)測(cè)。尤其是出現(xiàn)溫度驟升，雨后晴天等情況，及時(shí)對(duì)水體進(jìn)行藻類監(jiān)測(cè)，了解藻類群落變化，及時(shí)采取防治措施，避免藻類暴發(fā)的情況發(fā)生。