蠡湖水生态系统修复的实践与效果

2015-12-12李玲

江苏水利 2015年9期

李玲

（无锡市水利局城市防洪工程管理处，江苏无锡 214000）

随着人们对生态系统价值的认识不断深化，受损水生态系统的修复问题逐渐受到国内外水管理机构的高度关注。笔者重点剖析了蠡湖水生态系统的修复案例，旨在为国内其它河湖生态系统修复提供借鉴。

1 研究区概况

蠡湖，位于江苏省无锡市区西南，是太湖西北部的一个湖湾，又名五里湖、漆湖或小五湖，水域面积8.6 km2，分东五里湖和西五里湖两部分。蠡湖原有11 条河道与外界相通，但目前已成为无锡市的城内景观湖泊。太湖西北部靠近无锡市的部分被称作梅梁湖，梅梁湖与蠡湖之间有水道连接。

20 世纪80年代初，蠡湖水质尚可达到Ⅲ～Ⅳ类。然而，随着太湖流域社会经济的迅速发展，排入湖中的废污水量逐年增加，致使与外界水体交换极少的蠡湖水体富营养化日渐严重。因此，作为太湖水环境治理的重要内容之一，无锡市启动了蠡湖水生态系统修复工程。

2 生态功能退化的原因分析

2.1 自然因素

蠡湖特有的地形条件，是其水生态系统易于受损的自然因素。由于湖区地势平坦、水系联通不畅，使得蠡湖湖区径流缓慢，污染物降解困难。随着工业与城镇废污水不断排入湖区，污染物逐渐在湖区滞留并积累，致使污染日益加重。

独特的气候条件也是加剧蠡湖水质恶化的自然因素。每年梅雨季节后，是我国副热带高压气候大范围活动的季节。热带高压气候的特点是温度高，干燥少雨，极易导致副热带高压气候控制地区河流和湖泊底部的营养物质加速分解，湖内水量减少，从而使得蠡湖水体的总氮和总磷含量升高。

2.2 人为因素

（1）入湖污染物量过大

据调查，蠡湖入湖污染物来源包括点源和面源等两大途径：①流域及湖滨的点源污染日益增加。随着湖区周围居住人口增加，城乡生活污水排放量逐年增加。同时，含磷洗涤剂使用量大幅上升，使废污水的总磷含量大幅增加。在此背景下，逐年增加的外排废污水通过蠡湖周边的21 条入湖河流和地表径流进入湖中，使湖水营养负荷上升，导致蓝藻种群爆发，水环境恶化，大量水生生物死亡。而水生生物尸解，又加重了湖泊富营养化，形成恶性循环。②流域面源污染逐年增大。近年来，为保证农作物产量稳产高产，不断满足日益增长的消费需求，农业生产过程中使用的农药和化肥量大幅度增加。农药和化肥的过量使用，不仅导致湖泊沿岸土地污染，而且这些土壤中的污染物随雨洪迁移至湖泊水体中，还成为蠡湖水环境恶化的重要因素。

另外，随着湖滨旅游业和运输业的快速发展，蠡湖湖面往来船只日益增多，也造成大量污染物质直接入湖。

（2）淡水养殖业规模过大

2003年，有关方面对蠡湖入湖废污水量及主要污染物进行了调查，结果见表1。由表1 可见，水产养殖业是蠡湖入湖污染物的第2 大污染源。

由于我国经济的快速发展和对鱼类食品的需求增加，导致许多农民开始围地养鱼，而在湖泊湿地大规模养殖鱼类，将对我国的湖泊湿地生态系统造成极其严重的破坏，其破坏性影响程度仅次于我国20 世纪50年代开展的大规模围湖造田工程。

表1 2003年蠡湖及周围区域污染物直接入湖量

由于长期对湖泊的过度开发，围网养鱼规模的不断扩大，致使许多生物种群已经消失，非人工养殖鱼类及蟹类已经很少见。此外，在湖泊中大面积的渔业养殖，特别是蚌类养殖，一方面投放的饵料对湖水水质有较大的影响；另一方面养殖的鱼类和蟹排出的代谢物使湖水营养物质不断增加，故其也是导致湖泊生态环境不断恶化的主要原因之一。而且这些鱼类养殖水域的水质富营养化后，并没有对整个湖泊和水域的其它生物的生存和繁衍带来任何好处，相反，却对整个生态系统造成了极其严重的破坏。

（3）河湖水系通道隔断

蠡湖周围是城乡结合区域，人口密集，生活较富裕，乡镇企业发达，大量的生活、工业、农业等污染负荷通过湖周围的11 条入湖河道，以及不与外连通的21 条断头浜进入蠡湖。而湖泊通江的水力联系又被筑堤建坝隔断，使河湖水系间物质交换的通道被阻隔，改变了湖泊的水文状况，结果导致湖内污染物日益积累，并进而成为蠡湖水体的二次污染源。

2.3 二次污染

蠡湖的二次污染主要源自湖底沉积的淤泥。据测量，目前蠡湖湖底淤泥达400 万m3，大量释放着氮、磷等营养物质。其次是源于大量蓝藻和其他生物残体污染。由于滨湖地区具有地势低、河道短等极其独特的地势特点，造成河水在流过这一河段时冲力不足，无法将携带的泥沙带至下一河段，因此，在河道内不断有泥沙沉积下来。虽然减轻了湖泊沉降的程度，但却对因洪水灾害导致城镇废污物大量冲入湖泊使湖泊水质污染加重的现象无法做到有效防范。

3 生态系统修复措施

研究认为，良好的水生态环境应具有优良的水质、充足的水量、健康的水生生态系统、合理的岸线和滨水区布局以及具有地方特色的亲水景观。因此，对其治理与保护应从水污染控制、水生态修复、滨水区改造、水系网络布局几方面全面规划、综合治理。为改善蠡湖生态环境，无锡市有关方面启动了蠡湖水污染治理工程。

3.1 实施雨污分流，重视初期雨水的收集与处理

在雨污分流地区加大初期雨污水的收集与处理。因流域内企业的排污现象比较严重，虽然局部地区有实施雨污分流制的排水系统，但初期雨水挟杂着大量污染物，且量大，难以与后期雨水分离。采取的治理措施为：从降低洪水污染地上的河流径流、改变整个区域的环境开始，进一步加大对城镇垃圾和废水排放的控制，防止垃圾和废水排入河流之中；使用调蓄池，以减少初期雨水进入湖泊；降雨后，加大水网的调水力度，使水质能得到迅速的改善；加大地表促渗设施建设，减小地表雨水径流系数；滨水区域的整治应注重与生态相结合，水域周边有条件的可种植生物植被，提高生物多样性，增加水陆缓冲带的自净能力。

3.2 控源截污

对湖周围11 条与外连通的入湖河道全部建闸挡污，使蠡湖成为可控水域（控制区水域面积7.6 km2），进而使11 条入湖河道污染严重的河水及其两岸的污染物均不能入湖；封闭全部入湖排污口，使点源产生的污水不能入湖；在湖四周排设截污管网，使生活、工业污水全部进入污水厂处理；调整湖周围的工业、农业结构，对有污染的第一、第二产业全部实行搬迁或停产；调整住房布局，使原来分散居住的农房改造为集中居住，污水集中处理；建设湖四周景观绿化带，使38 km 湖岸均建设有200～500 m不等宽度的良好景观绿化带，大幅度减少湖周围地面径流对湖水的污染。

3.3 建立新的人工湿地系统

如果说天然湿地是大自然对人类的馈赠，那么人工湿地就是人类在破坏了天然湿地之后，痛定思痛，通过自身的努力和实践而创造出来的能够修复湿地环境和生存系统的新技术。这种新技术自产生以来，就发挥了重要功能，可有效处理化工污染、造纸污染、养殖污染和重金属污染等多种污染。人工湿地还是雨水污染处理和改善大型水体污染的有效手段，其之所以能够有效改善环境，靠的是其本身对污染物具有物理、化学和生物三重降解作用，且这三种作用还能够相互协作使环境污染得到最佳的改善效果。首先，通过土壤、填料可以过滤污染水中的污染物质，然后由湿地中的芦苇等植物对污染水行使处理和过滤的功能，而被土壤和沙石过滤的污染物，还能被人工湿地中的微生物等分解，这样大部分的污染物质就被人工湿地处理掉了。

接下来，那些被分解的有机物又被芦苇一类水生植物的根茎吸附、吸收后去除。这一过程会导致湿地中的微生物大量增长，而这些微生物又成为湿地其它植物和动物的良好食物来源，使湿地的植物迅速生长。随着芦苇一类的植物快速生长，人类将定期更换湿地的填料和沙石并对芦苇一类植物进行收割，于是加速了整个湿地的生物循环，使得人工湿地的污染处理能力提升。另外，人工湿地还充分发挥了湿地去氮的功能，即通过吸取工业废水中的无机氮来处理废水中的污染物质。而这一过程是靠湿地中的水生植物具备从废水中吸收氮和磷等元素的能力完成的，快速生长的水生植物能够去除掉废水中的氮、磷等元素，再加上微生物的积累和填料物的过滤作用，共同造就了人工湿地强大而又可靠的污染处理能力。

3.4 防止农业种植的化肥流入湖泊河流造成污染

构建以农田单元为核心、径流通道为脉络的农田径流氮磷拦截系统。抓住降雨和灌溉引起农田径流的形成规律，依据氮磷随径流从农田、农沟、小沟到河塘径流的汇集过程，构建递阶式的拦截系统，确保汇集到区域河道的径流中氮磷养分含量降到最低，强调拦截措施的生态性。以农田为基础，采取格田积蓄、农田渗滤控制性排水、秸秆覆盖吸收过滤、农田水利水土保持生态防护、沟道河塘植物群落等一系列经济实用、效果显著的生态性拦截技术，确保技术的先进性和可行性。避免拦截措施对农田水分循环系统产生附加的环境压力，以保证技术措施的持续性。

利用田间工程技术可以对农田径流进行控制和养分拦截，完善的田间工程系统具有水文调蓄、调控农田水分、保育农田环境生态的作用。田间工程技术主要包括：灌溉工程技术、排水工程技术、道路工程技术、农田绿化及生态防护工程技术、配套建筑物工程技术。

水肥耦合技术对农田养分的利用与拦截。通过合理的水肥配合、最佳的施肥和灌溉制度以水促肥，以肥调水，可达到水分和养分的高效利用。养分的高效利用就是对农田养分流失污染的最有效拦截。测土配方施肥被国际上公认为是最先进实用的施肥技术措施。可以维持土壤肥力水平，减少养分流失和对环境的污染。