萬 珍

（中工武大設計集團有限公司，湖北武漢 430205）

1 塔子湖概況

塔子湖位于武漢市江岸區(qū)北部，東起塔子湖東路，南至碧波街，西臨夢湖路，北靠三環(huán)線，匯水面積約3.3 km2，水體水源來自天然降水、周邊雨水匯流。塔子湖是漢口地區(qū)最大的城中湖，也是武漢市重點保護的40 個湖泊之一，原隸屬漢口養(yǎng)殖場，現(xiàn)已退漁還湖，主要功能為調(diào)蓄和城市景觀。根據(jù)《武漢市中心城區(qū)湖泊“三線一路”保護規(guī)劃》，塔子湖藍線控制面積31.02 hm2，控制長度3.55 km，綠線控制面積15.94 hm2，灰線控制面積31.33 hm2。根據(jù)地質調(diào)查，湖區(qū)分布的巖土層為全新世的河流近代沖積物，主要為黏土、亞黏土、亞礦土、粉砂及淤泥質土等，厚10~25 m。

2 塔子湖現(xiàn)狀分析

2.1 駁岸

塔子湖沿岸基本為直立硬質砌體護岸，在3.6 km 的岸線中有3.4 km 已護砌，僅在西南端有部分緩坡，且坡岸采用鵝卵石砌筑。沿湖設有防護欄桿和環(huán)湖木棧道。塔子湖東側湖岸長期受水浪侵蝕，局部出現(xiàn)垮塌情況，存在安全隱患，且易引發(fā)水土流失，引起湖泊局部水體混濁。

2.2 底質、水深

塔子湖底質硬化，湖底大部分區(qū)域（約占湖底面積的85%）為硬化底質（主要為建筑垃圾），但表層有一層絮狀物，在受擾動后極易發(fā)生再懸浮。部分區(qū)域（主要是中東部，約占湖底面積的15%）仍存在深厚（平均淤泥深度1.22 m）的黑臭沉積物。同時，塔子湖局部深度較淺，沉積在底泥中的污染物極易受風浪、魚類以及底棲動物擾動發(fā)生絮狀物懸浮，影響水體水質和透明度。

2.3 水質

塔子湖水質情況不穩(wěn)定（Ⅴ類），在感官上水體發(fā)綠明顯，透明度較低，成混濁態(tài)。中部水質最差，南部水質好于北部，污染物濃度分布總體上呈現(xiàn)北高南低的規(guī)律，即北部水質差于南部水質。北部水域葉綠素濃度過高，且優(yōu)勢種為藍藻門的平裂藻，若遇持續(xù)高溫，存在較高的水華爆發(fā)風險。塔子湖水質指標主要為總磷超標，以夏季較為明顯，主要由于夏季沿湖生活用水量增加，并且溫度高加速底泥磷的釋放，使得沉積物中有機態(tài)磷轉化分解成無機態(tài)磷，不溶性磷轉化為溶解態(tài)磷。

2.4 水生態(tài)

1）缺少水生植物。塔子湖水體內(nèi)除在南部長有少量菹草外，幾乎沒有其它水生植物。此外，水生植物少使浮游藻類在初級生產(chǎn)者中占絕對優(yōu)勢，浮游藻類的增加，降低了湖水的透明度和補償深度，而這又將進一步減少水生植物的生存范圍。湖中缺少水生植物，尤其是湖底幾乎沒有沉水植物，意味著當入湖的污染負荷過大時，水體無法自行消化，極易加劇富營養(yǎng)化程度，發(fā)生水華。

2）魚類種群結構不合理。塔子湖歷史上具有水產(chǎn)養(yǎng)殖功能，曾向湖內(nèi)投放了大量的經(jīng)濟魚類。養(yǎng)殖經(jīng)濟魚類使得殘餌及魚類的排泄物隨著養(yǎng)殖時間的增加而逐年積累，成為影響水質的主要因素，其增加了水體中浮游生物和懸浮物，造成水體透明度降低。此外，魚類和其他水生生物的呼吸以及殘餌、糞便等耗氧，使得水體溶解氧含量較低，氮、磷污染負荷也隨之增加，加快了湖泊水體富營養(yǎng)化進程[1]。

3 塔子湖治理方案研究

3.1 碳纖維生態(tài)草方案

碳纖維生態(tài)草凈水技術是一種物理材料促進生物—生態(tài)原位修復的綜合技術，突破了短效治理技術的瓶頸[2]。碳纖維—生物—生態(tài)原位修復技術是將碳纖維編織成人工水草形式布設在生物反應池中或受污染的河湖水體中，起到截留、絮凝、吸附、架橋、卷掃、氧化、還原、催化等作用，能吸收、吸附、截留水中溶解態(tài)和懸浮態(tài)污染物。碳纖維生物親和性好，是生物載體良好材料。由于比表面積大，吸附速率快，在碳纖維生態(tài)草上形成具有很強活性功能的“生物膜”，可快速提高水體透明度，增加光合作用，促進生物—生態(tài)系統(tǒng)原位修復，為各類微生物、著生藻類和動物的生長、繁殖提供良好的著生、附著或穴居條件，碳纖維生態(tài)草隨風浪搖擺發(fā)出的音波能夠激發(fā)微生物活性，促進污染物的降解及轉化，在自然水體形成碳纖維—微生物—水生植物—著生藻場—水生動物綜合凈化系統(tǒng)。

3.2 微生物強化方案

微生物菌劑是利用微生物新陳代謝功能，使廢水中呈溶解和膠體狀態(tài)的有機污染物被降解并轉化為無害的物質，使廢水得以凈化[3]。它在處理高濃度有機廢水方面，以處理費用低、處理效率高而被廣泛采用，后來也被逐漸引入到河湖生態(tài)治理中。該方法主要是利用好氧或厭氧微生物進行污水處理。微生物菌劑除了能有效降解水體有機物，還能有效預防魚、蝦、貝類疾病的發(fā)生；有益微生物在繁殖過程中，分泌大量活性物質，能有效促進浮游植物的繁殖，增加水體溶解氧，其生成絮狀物是濾食性魚類的最佳食物，且能有效降低水中氨氮和硫化物濃度，促進魚蝦生長。

3.3 水生態(tài)系統(tǒng)構建方案

水生態(tài)系統(tǒng)構建技術以恢復高覆蓋率沉水植物為主，通過整合多種生物、生態(tài)技術，帶動整個水生態(tài)系統(tǒng)恢復[4]。該修復技術要求沉水植物覆蓋率達到60%以上，為此需進行以下工作。

1）湖水透明度保障。在清水型湖泊建設初期，為確保沉水植物核心功能群的建立，保持較高的水體透明度及較低的營養(yǎng)水平至關重要。透明度較低時，湖體底部光照條件較差，給沉水植物生長帶來不利影響。水體營養(yǎng)鹽水平過高，尤其是總磷升高時，將導致浮游植物迅速增殖，占據(jù)水體上層空間，從而對沉水植物生存造成威脅。

2）沉水植物群落構建。沉水植物群落是水生態(tài)系統(tǒng)構建的核心技術。一方面，它不僅能給附著生物、螺類、浮游動物、魚類等提供生境，增加生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和多樣性，而且能夠通過根系將氧氣從上部輸送至根部，在根區(qū)附近形成好氧—兼氧—厭氧的環(huán)境，改善沉積物氧化還原條件，促進有機物質的分解和硝化細菌的生長，從而達到去除水中氮及其他污染物的目的。另一方面，在生長過程中，它能夠直接從水體和沉積物中吸收營養(yǎng)鹽，從而固定沉積物，減少沉積物再懸浮，減少營養(yǎng)鹽的釋放，增加水體的凈化能力。

3）食物網(wǎng)調(diào)控。食物網(wǎng)調(diào)控是指利用生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的作用，通過調(diào)節(jié)食物網(wǎng)中不同生物的比例，消除水體富營養(yǎng)化。常見的有用鰱、鳙魚控制浮游生物現(xiàn)存量的技術，用軟體生物減少浮游生物現(xiàn)存量的技術，用其他高等水生植物消耗水體營養(yǎng)鹽技術等。

3.4 內(nèi)源污染原位控制方案

湖泊內(nèi)源污染是指蓄積在沉積物的氮、磷等污染物釋放進入上覆水，對上層水體造成污染。營養(yǎng)鹽含量高的沉積物會持續(xù)向水體釋放營養(yǎng)鹽，影響水體生態(tài)修復進程，延緩水體水質改善。常見內(nèi)源污染原位控制技術包括：物理修復技術（底泥覆蓋、水下充氧等）、化學修復技術（化學沉淀、化學膠結、氧化劑注射等）、生物修復技術（植物種植、投加生物制劑、微生物降解等）[5]。

不同內(nèi)源污染控制技術，由于機理不同，短期、長期效果與見效過程均有明顯差異。其中，生物控制技術見效慢，但長期效果最佳，化學控制、物理覆蓋與疏浚前期效果最好，但短期內(nèi)易反復，長期效果不佳。在湖體內(nèi)源污染程度較輕時，選擇植物種植的手段即能達到最優(yōu)長期控制效果，同時經(jīng)濟成本也較低；在內(nèi)源污染較重時，由于初期控制效果較差，種植手段修復成功的概率大大降低，因此必須綜合其他控制技術手段。

3.5 方案比選

依據(jù)各類技術方案的原理以及國內(nèi)外工程應用情況，對4 種方案進行對比分析，結果如表1所示。

表1 4 種修復方案對比

由于塔子湖存在明顯外源污染和內(nèi)源污染，湖泊水質惡化，湖體生態(tài)系統(tǒng)失衡。綜合考慮塔子湖現(xiàn)狀和各項方案實際應用情況，本文推薦綜合利用碳纖維生態(tài)草方案和微生物強化方案，以削減內(nèi)源污染負荷，構建健康穩(wěn)定的水生態(tài)系統(tǒng)，進而實現(xiàn)塔子湖水清、魚游、草綠的生態(tài)景觀。