以王家坝湿地治理为例分析景观水体富营养化形成的原因及生态修复技术的要素

【摘要】景观水体工程是指园林景观工程中的水体景观部分，通常面积占比不大，但却是园林景观工程的重要组成部分。它的实施效果很大程度上决定了整个园林景观工程的成败。由于景观水体治理的成本、水体治理意识以及技术性等多重因素，景观水体在建设之初很少将水质治理与维护环节纳入整体景观工程之中，致使在后期维护过程中出现水体富营养化、水质恶化等问题。本文以王家坝湿地治理为例来分析景观水体富营养化形成的原因以及在已完成的景观工程中的通过生态修复手段达到水体净化的措施。

【关键词】富营养化;生态治理;生态平衡

1、王家坝湿地治理前现状分析、潜在污染风险及污染过程分析

1.1王家坝湿地治理前现状

王家坝湿地位于长沙经开区环城绿地内，周边面积约20000平方米，属于环城绿带城市公园的一个重要组成部分（图1）。王家坝湿地由原生池塘和梨江港局部河道改造成湿地景观，湖体底部为软底，平均水深1.5-2.0米，补水水源为梨江港河道来水、雨水。现状为缓坡软质驳岸，现状水体泥沙含量该，水色呈泥黄色，水生植物长势不佳、水体富营养化严重（图2）。

1.2王家坝湿地治理前潜在污染风险

王家坝湿地作为开放环境状态下的景观水体，不可避免地受到各种潜在污染因素的挑战，影响景观水体观赏效果。从建设跟踪和现状调研分析来看王家坝湿地景观水体潜在污染源及水质限制性因素包括上游河道补水水质不达标、降雨、地表径流冲刷带来的污染、大气干湿沉降带来的污染、周边绿化环境等因素带来的污染、水体生态系统结构不完整、水体流动性不足等。

1.3梨江港水体污染路径图

从王家坝湿地污染和其他水体污染一样具备一般规律性，其污染主要是由于有机污染物及氮、磷等营养物质不断在水体中积累并滋生藻类植物，导致水质下降、水质浑浊，水体呈现重度富营养化现象，直接影响湿地的观赏价值并危害游人健康。

2、王家坝湿地水体污染分析总结景观水体富营养化产生的原因

通过对王家坝湿地的现场踏勘以及湿地建设期、养护期的跟踪调查，水质富营养化是王家坝湿地生态系统遭受破坏、水质恶化的主要原因。造成景观水体富营养化的原因主要有以下几个方面。

2.1外部性营养物的输入

外部超水体负荷的营养物的输入和沉积是水体富营养化的主要原因。一般景观水体外部营养物质的输入主要有水源水质、自然降雨、生活垃圾、水生动物的饲养等。

2.1.1水源水质差。一般景观水体来源方式主要有自然降水、现有河湖水等。由于现在多数城市河湖水源污染严重，氮磷等物质含量偏高，同樣具有很高污染负荷，加速水体营养化进程;自然降雨也是水景水体重要的源头，因目前空气污染、地面雨水径流等诸多污染问题导致自然降雨特别是初期降雨同样是水体污染的原因之一。

2.1.2城市污水排放。景观水体通常靠近商业区或居住区，即使大部分城市已经设置了完整的截污设施，仍可能存在部分生活污水以偷排的方式进入周边河道、沟渠间接进入景观水体中。生活污水富含大量的有机物被水体问生物分解后以氮、磷等方式释放于水体中，从而导致水体富营养化。

2.1.3雨水径流污染。污染物通过大气沉降、雨水浇淋、地面雨水冲刷等方式进入水体，将地面各类污染物以及各种氮、磷、钾等营养物和肥料、农药、汇集水体中，使水景底部污泥受到污染，导致水体富营养化进程加速。

2.1.4城市生活垃圾。景观水体相对人流量较为集中，部分有人由于环境保护意识薄弱等原因随意向水体或沿岸丢弃垃圾及杂物，导致其逐渐腐化缓慢地释放于水体中。

2.1.5水生动物的饲养。为提高景观水体的观赏品质及增加互动，游客过多地将水生动物饲料投放水体中，使水生动物、水体无法消化和溶解，成为水体富营养化的污染源头。水生动物的过多排泄物同样成为水体富营养化的又一污染来源。

2.2内源性营养物质的污染

内源性营养物质的污染主要是底泥污染及生物残渣等。水体底泥由于常年受到各种污染物质的沉积，使其成为水体内部营养的主要溶解释放物质，形成水体富营养化。

2.3水体的流动性

水体流动可增加水中溶解氧，为其他微生物生存提供有力条件，进一步增加水体自净能力。相反水体流动性差、缺少流动交换为藻类的迅速生长繁殖提供了有力条件，进而导致水体生态条件差，加剧水体富营养化。

2.4管理能力

景观水环境是一项有生命的工程，首先应在加大技术上的扶持保证水质稳定，其次在项目管理和维护是不可忽略的。

3、王家坝湿地富营养化水质治理的思路

目前景观水体富营养化治理通常从物理技术、化学方法、生态措施三个方面着手进行。物理技术主要为调水换水、底泥疏浚、机械除藻增氧等技术;化学方法主要是采用混凝沉底、药剂除藻类、化学除磷脱氮等方式;而生物-生态措施主要有生物修复技术、人工浮岛技术等。

王家坝湿地是一个已经建设完成并已运行3年的人工湿地，因其周边环境为已建成的城市公园，本次水质治理既不能承受大规模的土木建设，亦不能采用化学方法对其进行药剂处理，否则将会产生巨大的工程费用和带来极大社会反响，并可能使水体造成二次污染。为了能够低投入、低影响、长效地完成水质治理，王家坝湿地富营养化水质治理采用以生态处理为主，物理技术为辅综合治理措施。

3.1物理技术

为了使整个湿地水体流动性加强，在梨江港与湿地交界处利用水力学原理建设生态岛，将梨江港的水导入湿地水系，使整个湿地水体流动性加大，以增加水体的溶解氧。同时水生植物能净化吸收水体中的营养物和污染物，达到治理和观赏双重目标。

3.2 生物修复技术

王家坝湿地此次治理采用原位水生态系统修复技术。具体措施包括：控藻溞控藻技术，沉水植物改良以及生物操纵技术。通过构建“控藻溞—水下森林—底栖动物”共生生态，建立水体良性生态循环系统，通过一段时间系统自我恢复和发展后，建立水体稳定生态循环系统。治理完成后，整个湿地水体清澈、透明见底，无异味，完全达到水质治理的目标（图3）。

3.2.1先由控藻溞吃掉蓝藻，并产生某种生态因子抑制蓝藻的再次生长，使水体较长时间保持透明状态，继而通过生态修复技术恢复和补植沉水植物，保持水体持续变清，形成良好的水质。

3.2.2 通过修复后的沉水植被的光合作用把大量的溶解氧带入底泥，使淤泥中的氧化还原电位升高，促进底栖生物的滋生，进而使水体生态系统恢复多样化，恢复自然生态的抗藻效应，使水体保持稳定清澈状态。

3.2.3 有序地放入水生动物，吃掉控藻溞（最后控藻溞退出水体修复系统），平衡沉水植被的生产力，同时优化水体水生生物的多样性，形成良性循环的水生生态自净系统，全面恢复有的水生生态系统。

4、生态修复技术的原理及要点

生态治理技术以生态学原理为指导，通过人工干预水生态系统，在水体中建立模仿自然的、自我净化并维持稳定的系统。具有原位净化水质，稳定、运行成本低，不会对环境造成二次污染等优点。综合对王家坝湿地治理经验及研究，景观水体生态治理技术需从以下几个方面进行。

4.1 控制好景观水体的源头来水

源头水源是决定景观水体水质的重要因素。

4.1.1 天然河湖水：据统计由于目前大部分城市约有60%河道、湖泊存在营养化污染，因此必须保证景观水体环境容量许可的前提下进行补水，否则将加重景观水体的污染风险。

4.1.2 自然降雨：自然降雨由于受到空气污染、地面雨水径流、水体周边污染物、农药、肥料等因素的影响，使得自然降雨特別是初期雨水仍然是被污染的。

4.1.3 市政管网补水：首先要加强管网普查，坚决杜绝污水管网水体进入景观水体。其次尽可能减少市政官网补水。

4.2 建立稳定生态系统

建立稳定的生物净化生态系统，目的是利用水体生物间的生态关系，强化会恢复水体的自然净化能力，改善水生态结构、构建稳定的生态系统。

4.2.1 水生植物。水生植物修复技术具有能改善景观生态环境、能固定土壤或底泥中的水分、提供微生物了良好的栖息场所、净化水质、与自然生态系统有更大的相融性等优点。

4.2.2 水生动物。水生动物对水体中有机污染物和无机污染物的吸收和利用。尤其利用湖泊生态系统食物链中的蚌螺、草食性浮游动物和鱼类，对富营养化水体中的营养盐类、有机碎屑和浮游植物进行直接吸收。

4.2.3 微生物。微生物作为生态系统中的分解者，对污染物的去除和养分的循环起着很重要的作用。通过对氮的氨化、硝化、反硝化作用，微生物驱动着水体中氮的生物地球化学循环;微生物还参与有机磷的分解作用，可以促进水生植物的吸收利用。

4.3 加强水体的自然流动和自然净化

首先应在竖向变化、生物过滤方面使水体运动起来，增加水体溶解氧，其次在条件许可情况下载水体中增加曝气、造流设施，强化水体流动性。

4.4 其他措施

除上述措施外，定期生物浮床技术、生物膜技术、定期改良底泥、生态驳岸等方法均能有效地改善水体水质。同时应在加强对景观水体日常检测和管理，防止人为性污染，确保景观水体的生态系统的稳定性。

结语：

随着市民的环保意识的不断增强和对景观水体观赏要求的不断提高，建设单位在景观水体建设之初应该将景观水体的建设、维护一并纳入整体建设中，利用景观设计、生态维护的手段使景观水体成为景观工程的点睛之笔。

作者简介：

鄢建锋（1979-），男，本科，工程师，主要从事建筑工程。