杭州市农村池塘水环境生态化治理试验研究

金佩英，姚建国，刘正富，裘金玉

（杭州市余杭区林业水利局，浙江 杭州 311100）

杭州市地处杭嘉湖平原东部，境内水系、河塘众多，有着历史上典型的江南水乡风貌，近几年大规模开展“五水共治”后，河流和湖泊水体水质都有大幅度提高，诸多水域已恢复往日清澈，但一些小池塘、细水沟等小微水体由于紧挨居民区、厂矿区和缺乏来水等原因，水体污染的情况还没得到有效改善，尤其是余杭区一些人口密集的农村池塘出现了水体混浊、透明度低、部分水体发黑发臭等现象。因此，对农村众多小池塘的生态化污染处理是一项既有现实意义又具有全局生态保护价值的系统工程，是建设美丽乡村的一个极其重要的内容和有效切实点。为此，本项试验在对余杭区农村池塘系统调查基础上，选择不同类型的池塘进行不同方式的生态化处理试验，旨在通过“一塘一策”的治理模式，取得周边居民较为满意的生态治理效果，为相似类型的小微水体提供可借鉴的治理方法。

1 现状调查

1.1 调查评价

对余杭区农村池塘现状进行随机调查，分别于2016年和2017年春，现场调查瓶窑、径山、黄湖、乔司、闲林等镇（街道）内农村小微水体污染情况和周边生态环境状况，了解农村小微水体对周边居民生活的影响以及水体原有功能特性。从调查情况分析，余杭区农村池塘具有5个方面共性：①池塘四周用水泥、石头等硬质驳岸较多，许多自然护坡已经人为改变为直立边坡；②绝大多数池塘没有明显的进出水沟渠，来水仅靠附近地表径流，水体流动状况不佳，大多呈“死水”状态；③水体混浊度大，透明度小，使观感性减弱，景观功能下降；④池塘水生动植物少，沉水植物、漂浮水草、鱼类均很少；⑤实用性下降，由于水质差，洗涤、浇灌等社会经济属性减退。对此，周边居民期盼池塘水环境改善的意愿十分迫切，希望周边池塘成为鱼虾塘、灌溉塘、洗涤塘、景观塘、休闲塘，发挥水体原有的多种功能。

1.2 试点池塘选择及水质现状分析

根据池塘水质影响因子、污染状况、功能作用，并围绕东苕溪饮用水源保护选择污染处理试点池塘。本次试验选择黄湖镇赐壁村铜山头、径山高速公路服务区、径山镇绿景村培公坞、径山镇绿景村箬青坞4个池塘进行生态化治理试验，各池塘的基本情况如下：

黄湖镇赐壁村铜山头池塘（1号）：位于黄湖镇赐壁村铜山头自然村，呈长方形，长50.0 m，宽30.0 m，水面约1 500 m2，四周为混凝土挡墙，硬质驳岸，水深1.3 ～ 1.5 m，无明显来水，下游设有排水涵洞，水体较混浊，颜色泛绿，旱季发黑。池塘污染源主要为附近苗圃、竹林地表径流和周边居民生活污水。原主要功能为周边居民生活洗涤用水，池塘类型归为村庄内小型生活洗涤用水型。

径山高速公路服务区池塘（2号）：位于径山镇小古城村杭长高速公路服务区边，呈长方形，长150.0 m，宽20.0 m，水面约3 000 m2，临界高速公路服务区一侧为混凝土挡墙，其他三面为自然土坡，水深1.2 ～ 1.8 m，上游有一小溪接入池塘，雨季有来水进入，下游设有排水出口，水体时常混浊，颜色有时泛黑，夏季水少时会有恶臭。池塘污染源主要为高速公路路面、服务区地表径流以及上游农户和农业生产产生的污染。原主要功能为下游水稻、农业生产灌溉用水，池塘类型归为农村田间小型农业用水型。

径山镇绿景村培公坞池塘（3号）：位于径山镇绿景村培公坞自然村，呈圆形，直径约79.0 m，水面约4 900 m2，四围深水处有部分混凝土封底，浅水处为自然土坡，水深0.5 ～ 2.2 m，上游有一山区小溪接入池塘，时有来水，雨季有洪水泥沙进入，下游自然渗水溢出，水体透明度差，颜色常混白。池塘污染源主要为附近苗圃、茶园地表径流产生的污染。原主要功能为下游农业生产灌溉和农户生活洗涤用水，池塘类型归为农村中型农业和生活洗涤复合用水型。

径山镇绿景村箬青坞池塘（4号）：位于径山镇绿景村箬青坞小流域，呈长方形，长约140.0 m，宽50.0 m，水面约7 000 m2，水深0.5 ～ 7.0 m。蓄水主要由上游山地的降水汇流，水体透明度差，旱季颜色常泛绿。池塘污染源主要为上游果园、茶园、竹园地表径流和养鱼产生的污染。原主要功能为下游农业生产灌溉、渔业和饮用水应急备用水源，池塘类型归为农村大型农业和生活饮用复合用水型。

根据余杭区历年来河道、湖泊、池塘的水质情况分析，影响水质类别的主要因子为高锰酸盐指数、氨氮、总氮、总磷。因此，选择测定4个类型池塘现状地表水的浑浊度、透明度等感观因素和pH值、高锰酸盐指数、氨氮、总氮、总磷等水质指标，根据GB 3838 — 2002《地表水环境质量标准》，结果现状水质均为劣Ⅴ类，主要超标因子为氨氮、总氮、总磷（见表1）。

表1 4个池塘试验前原状水质检测结果表

2 池塘生态化治理技术

2.1 池塘生态化治理方法

根据杭州地区四季分明，雨量充沛，地貌丰富，土壤疏松的特点，针对不同类型的池塘采用以下6项污水治理技术，设计不同的生态修复技术组合。

（1）增加水体流动性。通过设置引排水系统，使池塘水体拥有长期或短期自然流态。对上游有池塘、小溪的开通水渠引水入塘，在下游设畅通的排水系统。

（2）改善进水水质。对上游有污染的水体，在池塘进水处设置截污、截泥、截砂措施，使来水清澈。在小溪内设置小堰坝抬高水位，再在侧上方用粗细不同的卵石（碎石）由粗向细由外向内垒叠生态潜坝，或用砂包铺设，阻挡杂物泥沙进入池塘。

（3）种植水生植物。选择除污能力强、景观效果好、适合本地生长的沉水、浮叶和挺水植物品种（包括水生蔬菜），利用生态浮岛、控制筏等载体进行限量种植。本次试验采用常绿苦草、凤眼莲、大薸、聚草、水罂粟、荇菜、香菇草、荷花、常绿鸢尾、千屈菜、梭鱼草、紫芋、泽苔、苔草、水生美人蕉、再力花、水葱、花叶芦竹、花叶玉婵花。

（4）放养水生动物。根据池塘混浊度、透明度情况，投放少量的花鲢、白鲢、螺蛳等水生动物。

（5）投放微生物。对污染较为严重的中小型池塘，投放适宜的微生物菌种，增强水体微生物活力。

（6）美化周边生态环境。根据池塘四周护岸形式和岸边环境，选择适宜的湿生或彩叶植物，丰富植物群落和美化环境。种植常绿萱草、庭菖蒲、石菖蒲、迎春花、伞房决明、盐肤木、 水松、水杉、池杉、落羽杉、中山杉、娜塔栎。

治理过程中不设置如机械增氧设备、循环水设备等新的污染源，避免噪声扰民和新增耗能项目。

2.2 不同池塘生态化治理技术设计

针对4个不同类型、不同污染物及其污染程度的池塘，分别设计治理技术措施。

（1）1号池塘：针对池塘硬质驳坎、无来水、总氮高、浑浊度大和生活洗涤现状，组合（1）、（3）、（5）、（6）等4项治理技术。即从上游小水渠中引水入塘，下雨时补充池塘水源；在水面约1/4的面积养植凤眼莲、聚草浮叶植物；在其他水面上构建约1/10植物浮岛，浮岛内种植常绿鸢尾、再力花、花叶美人蕉、千屈菜等挺水植物；投放微生物菌种；在四周带状种植伞房决明、迎春花、野蔷薇等下挂和花色小灌木。

（2）2号池塘：针对池塘单边硬质驳坎、上游有污水进入、氨氮、总氮、总磷均很高和浑浊度大的现状，组合（2）、（3）、（5）、（6）等4项治理技术，即在池塘入口处先行淤泥清除，并设置砂包和生物带拦截；投放微生物菌种；上游侧水面投放凤眼莲、聚草、香菇草等浮叶植物；靠近水岸处种植常绿鸢尾、千屈菜、美人蕉等水生植物；砌石挡墙侧种植伞房决明、盐肤木、黄连木、娜塔栎等彩叶乔灌木植物。

（3）3号池塘：针对洪水时泥沙进入，下游无明显出水口，氨氮、总氮、总磷高等现状，组合（1）、（2）、（3）、（4）、（6）等5项治理技术。即在入水口设置卵石生态潜坝，下游设专用排水口；靠近水岸处种植常绿鸢尾、千屈菜、美人蕉、庭菖蒲、再力花、花叶芦竹等水生植物；浅水处种植沉水植物常绿苦草；池塘四周种植水松、水杉、落羽杉、池杉、盐肤木、花叶柳等彩叶乔灌木和耐水淹植物；投放白鲢、螺蛳等水生动物。

（4）4号池塘：针对水面大、水位变化快、总磷高等现状，组合（3）、（4）、（6）等3项治理技术。即在塘面消落带种植香菇草、常绿萱草、石菖蒲、水罂粟、落羽杉、池杉等耐水淹植物；在坡度较高处种植盐肤木、伞房决明、娜塔栎等彩叶乔灌木植物；投放白鲢、花鲢、泥鳅等水生动物，降低鱼饲料投放量。

3 治理效果与分析

3.1 不同池塘污水治理效果

4个池塘经生态化处理后，于2017年的3月15日、8月31日、10月31日分别由原状水质测定的浙江省级认定水质监测中心进行3次水质测定，池塘水体的pH值均在正常范围，与治理前相比，其他指标都有较大改善，4个池塘的具体测定结果如下。

3.1.1 1号池塘治理效果

表2列出了治理前及治理后3次测定的结果。可见，3次测定的平均浑浊度下降38.06 NTU，透明度上升46 cm，高锰酸盐指数下降3.28 mg/L，氨氮下降0.22 mg/L，总氮下降0.28 mg/L，总磷下降0.49 mg/L。其中，第3次测定除总氮仍处在劣Ⅴ类以外，高锰酸盐指数、氨氮、总磷均为Ⅲ类水以上。

表2 1号池塘生态化处理前后水质对照表

3.1.2 2号池塘治理效果

表3列出了治理前及治理后3次测定的结果。可见，3次测定的平均浑浊度下降24.12 NTU，透明度上升23 cm，高锰酸盐指数下降0.60 mg/L，氨氮下降10.86 mg/L，总氮下降13.63 mg/L，总磷下降2.97 mg/L。其中，第3次测定除总氮仍处在劣Ⅴ类以外，高锰酸盐指数、氨氮、总磷均为Ⅲ类水以上。

表3 2号池塘生态化处理前后水质对照表

3.1.3 3号池塘治理效果

表4列出了治理前及治理后3次测定的结果。可见，3次测定的平均浑浊度下降2.13 NTU，透明度上升15.67 cm，高锰酸盐指数下降1.29 mg/L，氨氮下降3.71 mg/L，总氮下降4.21 mg/L，总磷下降0.49 mg/L。其中，第3次测定总氮达到Ⅳ类水，高锰酸盐指数、氨氮、总磷均为Ⅲ类水以上。

表4 3号池塘生态化处理前后水质对照表

3.1.4 4号池塘治理效果

表5列出了治理前及治理后3次测定的结果。可见，3次测定的平均浑浊度下降了2.80 NTU，透明度上升了8.33 cm，高锰酸盐指数下降了1.09 mg/L，氨氮下降0.24 mg/L，总氮下降0.04 mg/L，总磷平均下降1.10 mg/L。其中，第3次测定总氮达到Ⅳ类水，高锰酸盐指数、氨氮、总磷均为Ⅲ类水以上。

表5 4号池塘生态化处理前后水质对照表

3.1.5 池塘生态化治理综合分析

表6列出了4个治理池塘的6个测定指标在治理前及治理后不同时间的水质测定结果。可见，经“一塘一策”的生态化治理后，4个池塘6个水质测定指标的均值都有明显改善。其中，总磷的平均改善率最高，达到93.71%，其次是氨氮79.36%，总氮为41.63%，高锰酸盐指数为35.52%，浑浊度为47.73%，透明度为52.18%。由Duncan法多重比较可知，除总氮外，其余5个指标在治理前后均具有显著或极显著差异，且总磷、高锰酸盐指数、浑浊度3个指标在3次不同时间测定的结果无显著差异，说明4个池塘的治理技术组合能显著改善水质，除总氮外，其他指标都达到Ⅲ类水质标准。

表6 池塘治理前与治理后检测指标均值比较表

4 结论与建议

通过4个试样池塘近1 a多项技术综合治理，6个水质测定指标均有明显改善，其中总磷、高锰酸盐指数与浑浊度3个指标改善率高且稳定，由此可见，针对农村现有各类池塘，依据其污染物、池塘功能类型以及污染程度，设计相应治理方法，可达到预期治理效果。但在本次试验中，总氮在治理前后尚无显著性差异，尚需进一步试验研究，如采用加大水生植物种植数量、减少氮污染物输入量等技术措施以显著降低水体中的总氮量。

4个试样池塘在本次试验的1 a共投入治理经费19.2万元，平均每个池塘为4.8万元，6种措施中像砂石、水生植物、水生动物等许多可就地取材，生态化治理成本适当，措施简明易懂，操作方便。春、夏、秋三季池塘水面花坛锦簇，四周植物空间布局错落有致，色泽多变，生物多样性丰富，整体生态景观优美，建议在之后的长效管理中，对凤眼莲、聚草等浮叶植物进行控制性养殖，在秋末冬初收割上岸，避免植株在水中过冬腐烂。同时，对千屈菜、美人蕉、再力花等水生植物也应根据生长情况，在秋冬季适当修剪整理，使来年生长更好，继续维护生态化治理的各项措施，发挥各池塘综合治污效果。