水体生态系统构建技术在水环境综合治理中的应用

朱广平 肖琼 赵风斌 郑小燕

【摘 要】随着经济的发展，国家及居民对水环境的需求越来越大，对水环境治理技术的需求也在不断增加，除了传统的物理及化学处理方法，在水体中构建完善的生态系统的治理技术在国内诸多水环境治理中发挥了重要作用。论文以安徽合肥南湖濕地公园水系的水治理技术体系为例，探索该技术的主要技术措施、与传统技术相比的优劣势及应用前景，以期为该技术的推广、类似项目的建设提供理论依据及实践经验。

【Abstract】With the improvement of economic development， the demands for the water environment treatment technology are growing among countries and residents. In addition to the traditional physical and chemical treatment methods， the construction of perfect ecosystem management technology plays an important role in many water environmental governance processes in china. In the paper， the water treatment technology system of Hefei Nanhu Wetland Park in Anhui province is taken as an example to explore the main technical measures of the technology， and the advantages and disadvantages combined with traditional technology and its application prospect， so as to provide theoretical basis for the promotion of the technology and similar projects experience.

【关键词】水生态系统；河流；湖泊；治理

【Keywords】aquatic ecosystem； river； lake； governance

【中图分类号】X522 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）11-0153-02

1 引言

水体是湿地公园中的重要组成部分之一，水质的好坏对湿地公园的景观功能及生态功能具有直接的影响。目前，湿地公园的建设往往采用不同的水质保障措施，维持湿地公园的水质。常见的水质净化技术有水循环系统的建设、物理净化设备、人工湿地以及引清换水等，在运行及后期管理中存在着较大的弊端。论文以蜀峰湾南湖湿地公园的建设为例，分析水生态系统构建的技术措施，探索新型的生态修复技术在湿地公园建设中的优缺点，为今后的城市生态建设提供技术支撑与理论依据。

2 蜀峰湾南湖湿地公园概况

蜀峰南湖水体面积8.7万m2，其起源于大蜀山山麓溪流，地下与新加坡花园城水体相连，终端汇集至董铺水库，水系水质为劣Ⅴ类，蓝藻大面积暴发、水华现象严重，鱼类等水生动物死亡，生态系统遭受了严重破坏，水体北侧藻类、水生植物、水生动物死亡后腐烂，出现恶臭现象，目前水体已经基本丧失了娱乐、生态功能。

3 蜀峰湾南湖湿地公园的水生态系统构建技术原理

本案通过构建水生森林系统净化技术的方式达到水质净化的目的。水生森林系统净化技术通过模拟自然水体的水生态系统组成，构建由生产者—消费者—分解者组成的水生态系统，利用物质及能量的转换，实现污染水体中营养盐的削减。在无限循环的过程中，水生动植物不断吸收营养盐，并结合微生物将有害物质转化为无害物质，最终通过人工对水生动植物进行收割和捕捞，将N、P等营养物质移出水体，使水体逐渐呈现贫营养化状态，实现水体净化。

3.1 水生植物净化系统构建

沉水植物是指植株全部或大部分沉没于水下的植物，是水体生物多样性赖以维持的基础，其所产生的环境效应是生态系统稳定和水环境质量改善的重要依据。作为景观水处理的沉水植物必须满足三个条件：一是净水能力强，二是景观效果好，三是能够有效控制、不会恣意泛滥生长，容易控制蔓延的种类。

本项目结合南湖城市公园的整体定位及水系特点，为了减少后期人工维护成本，选择刺苦草、马来眼子菜、小茨藻、轮叶黑藻等植物，栽植方式以群落形式完成。

滨水景观带是公园水景中的生态亮点，本案景观带的构建合理搭配植物花色、品种、季节做到景观效果有层次感、自然感、四季感。主要采用挺水植物片植的方式构建沿岸景观，睡莲点缀布置形成水面景观焦点。选用的景观植物均为土著或者历史种类，最大程度地还原南湖的自然生态景观。

3.2 水生动物净化系统构建

在保护水生植物净水功能的前提下，完善人工生态系统的食物链和食物网结构，放养一定种类和数量的肉食性鱼类和底栖动物，提高水生生态系统的稳定性。水生动物的放养将充分考虑水生动物物种的配置结构，科学合理地设计水生动物的放养模式。

利用生态学生物操控理论，在水体中构建合理的鱼类牧食链，利用肉食性鱼类对下行生物的群落控制，从而达到削减水体中藻类生物量，保持水体质量的目的，并最终通过渔产出的形式提取水体中的污染物质。肉食性鱼类的配置考虑对建设的沉水植物的保护及湖体中草鱼及杂食性鱼类的控制，选取鳜鱼及青鱼作为肉食性鱼类群落构建物种。

底栖动物根据其摄食习性选择螺贝类作为群落调控主要种类。岸边落叶、湖中水草等形成的有机碎屑以及水生动物的粪便、尸体等形成的有机物质易污染景观水体，在湖中放养一定数量的青虾以摄食有机碎屑，起到净化水质的作用。

根据水质需求，投放轮虫、枝角类等滤食性浮游动物，滤食水中的细菌，单细胞藻类和原生动物，起到控制藻类的作用。

3.3 微生物系统构建

根据南湖水体总氮超标的污染特性，采用技术激活水体中光合细菌、硝化细菌及反硝化细菌为主的土著微生物种群，在水体中设立生物基，为微生物依附与着生提供生境条件。

4 水体生态系统构建技术优劣分析

河湖水处理技术通常可分为化学方法、物理方法、生物方法[1]。化学水处理方法是向水体中投放一定的化学药剂达到解除黑臭、去除营养盐的目的，例如向水体中添加三氯化铁达到除磷的效果。但化学药剂本身就是一种污染源，會造成严重的二次污染。物理的水处理方式是通过物质的转移或者转化实现水质治理的目的，常用的治理方式有清淤疏浚、引水换水、过滤设备、除臭设备等。但物理处理措施采用运行费用较高，在建设后的运维过程中，诸多措施因维护成本等原因难以维持。生物的治理方式是依靠水生动植物或微生物的物质转化能力实现水质的净化，在一定的适生环境下，生态的治理技术不仅可以达到水质净化的目的还具有良好的景观效果，无二次污染且治理成本较低。

水体生态系统构建是一种系统的生物处理技术，以沉水植物为系统的构建基础，以水生动物及微生物为辅助的系统构建方式，具有明显的低碳环保的处理效果。但生物的生长繁殖要具有适宜的生活环境，因此，水生态的治理技术具有明显的优缺点和适用条件。

生态水处理技术适用于流速较慢的河道和相对封闭的湖泊，在适宜的生物生存条件下具有良好的治理效果。但水生态系统的构建尤其是沉水植物系统的构建通常受到水深、透明度及水生动物的影响。在透明度较低的水体中，恢复沉水植物较困难的情况下，使用微生物治理技术作为先锋措施提升水质和溶氧，为后续的生物构建提供基础。

通常水环境治理是难以通过一种治理措施达到既定目标的。一般综合治理的技术措施以截污纳管、清淤疏浚为前提，依靠生物措施恢复河道的自净能力，在必要的前提下辅以物理或化学的治理技术作为应急措施，达到建设目标。

5 水生态系统构建技术的应用前景

目前国内已有较多的城市湖泊、原生态湖泊或河道采取了水环境的整治工程，在众多工程中，或多或少采取了一定的水生态系统构建的技术，就目前的治理效果来看，生态构建技术具有以下特点，有利于该项技术的应用和推广。

①水生态系统构建技术在水质较好，尤其是透明度较好的水体中效果显著，与传统的净化技术相比，具有明显低投入、高效、环保、美观的技术优势。②相对于物理或化学的水处理技术，生态治理技术净化速率较慢，且在城市公园、自然湖泊或流速较慢的河道中，水生态系统构建的治理技术较为适宜，在开放性的水体中治理效果相对较差。③水生态系统构建不能取代传统的截污控源、生态清淤及引水活水等技术措施，在有些恶劣环境下，需要传统技术的配合，才能达到恢复河道自净能力的目的。④随着国家治理水环境的决心的加大，我国水环境会有明显好转，未来恢复水环境的生物多样性是必然要求，水生态系统构建技术在此方面具有天然优势，在未来的水环境治理中具有较大的技术推广价值。

【参考文献】

【1】陈伟，叶舜涛，张明旭.苏州河河道曝气复氧探讨[J].上海环境科学，2001，27（4）：233-234.