上海高东生态园水生态修复重建工程

2020-09-02王哲

四川水泥 2020年9期

王哲

（上海山恒生态科技股份有限公司，上海 200000）

上海高东生态园位于上海浦东新区新园路998 号，占地约47 公顷，其中人工湖水域面积约72500m2。高东生态园承接了高东镇城市绿地公园的重要角色，为了发挥其各项社会、生态服务功能，作为区域重要水环境——人工湖水环境质量尤为重要，它直接关系到其他各项生态功能的实现。高东生态园人工湖水系自2008年建成以来，其水环境质量鲜为受到关注，水环境持续恶化：存在湖底淤泥沉积、水体富营养化严重、水生植物缺乏、汇水区截污能力不足等一系列问题。为了响应国家和上海地区关于水体污染防治的有关要求，为周边居民提高良好的悠闲娱乐场所，提升居民的幸福感和市容、市貌，高东镇政府从生态环境改善全局的角度和服务人民的角度出发，对高东生态园水系进行综合治理。

本工程位于上海市浦东新区高东镇新园路998 号高东生态园内，示范区水体生态修复区域总体面积约72500m2。具体位置如下图1 所示

图1 高东生态园区域位置图

1 工程建设

工程建设目的为：水质稳定达到或优于《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅴ类标准，水体清澈，水体透明度≥0.6m；水体无异味、无藻类聚集，无垃圾漂浮物；水体生态系统基本恢复，初步实现“水清鱼戏、岸绿景美、功能健全、人水和谐”的水环境质量目标。

工程建设期2012年3月-2012年8月，其中，施工准备期10 天，施工6 个月。本工程主要建设内容包括：1）底质改良工程；2）清水体透明度提升工程；3）水生植物群落构建工程；4）底栖动物生物群落构建工程；5）水生态系统调控工程。

1.1 底质改良工程

长期未清淤会导致泥水界面富氧条件差、原生病毒或害虫孳生、土质通透性差等问题，给水生动植物的生长繁殖带来困难。因此，对于此类水体而言，进行底质改良是完成水质提升与建立水生态系统的先决条件，需要对底泥进行底质改良，中和底泥中的各种有机酸，改变酸性环境，减少有机质含量；快速提高河底氧化性，降低有害物质（NH3-N、NO2-N 等）的含量；稳定水底pH 值，从而可以起到除害杀菌、改善底质的作用；为植物的生长提供良好的环境。根据本工程的水体和底泥调查结果，选育、改良本土的土著微生物，通过微生物的生命活动改善湖底底质状况，快速有效的同时避免外来物种的生物入侵效应，同时泼洒底质改良剂，杀灭泥土中的敌害生物，杀死细菌及寄生虫等病原体，中和水底中的酸性物质，释放出被淤泥吸附的氮、磷、钾等物质。

1.2 水体透明度提升工程

水体透明度可表征悬浮物质含量，直接影响水下光照强度，水体透明度高，光照在水下减弱的慢，所能达到的水层较深；反之，光照在水下减弱的快，所能到达的水层浅，当水下光照减弱为水体表面光照的1%时，高等植物光合作用和呼吸作用相等，不能进行光合产物积累，此时高等植物生命活动停止，植株死亡腐烂[1]。因此，清水型生态系统构架工程初期，人工湖水体透明度直接关系到栽植的高等植物是否可以接受到足够的光照强度，是否可以顺利定植、生长。由此可见，该工程步骤至关重要。其关键技术为通过基底改善和其他辅助措施，营造良好生境，然后投加山恒自主选育、驯化的一种大型溞（SHEP-06），其可以有效摄食蓝绿藻、水体细微腐泄物等，迅速提高水体透明度；打通食物链，实现水质净化和富营养物质资源化。

1.3 水生植物群落构建工程

水生植物是水生态系统的重要组成部分，对维持水体生态系统的平衡起着不可忽视的作用。水生植物还对污水具有很强的净化能力：可以吸收利用水中的营养物质及其他元素，吸收和富集重金属及一些其有毒物质[3]；可以增加水体中的氧气含量，为根区好氧微生物输送氧气；并可通过促进物质的沉淀和微生物的分解作用来净化水体[4]。水生植物构建主要是通过在不同深度水域种植水生植物，通过水生植物吸收水中的可溶性氮、磷污染物，同时为附着生物包括螺类等提供基质，为浮游动物提供避难所，从而增强生态系统对浮游植物的控制和系统自净能力。本工程设计增加湖区水生植物种类，通过植物有效搭配原则，丰富湖区植物群落景观，同时选用自主研发的改良型矮型苦草，实现了浅水域的“水下森林”景观。

1.4 底栖动物生物群落构建工程

水生动物是水体中重要的消费者，是水生态系统食物链的重要环节。底栖生物在水生态系统物质循环与能量流动中具有特殊的地位和作用。底栖动物不断掘穴和排出粪便使得水体沉积物的表层几厘米的周转率非常高。这一过程称之为“生物搅拌”[2]，它将有机质以更细小的颗粒混入沉积物，最终被小型底栖动物所利用。其关键技术为严格按照食物链层级配置，并据水系特征精确量化。本工程通过投加本土底栖动物，提高水生态系统的稳定性。

1.5 水生态系统优化调控

水生态系统经过一定的发育阶段之后，生物的各个组分之间、群落与环境之间以及结构与功能之间的相互关系逐渐趋于相对稳定和协调。此时系统内生物种类最多，种群比例适宜，总生物量最大，生态系统的内稳性最强。生态系统在其发展过程中可以通过自动调节来保持其动态平衡状态。但任何一种生态系统的自我调节能力都是有限的，超越了生态阈限，自动调节能力就降低甚至消失，导致生态平衡失调，生物量下降，能量和物质循环发生故障，随着这一系列的连锁反应而导致整个系统慢性崩溃。而在自然界要在非人为干预的条件下使已经遭受破坏的生态系统重新恢复原始状态其过程是漫长的，且需要适宜的气候、物质等条件。因此，水体生态系统构建完成后，需要对各方面进行调控优化，通过对初期水生态系统人工干预的方式，使水体能够保持持续自净的能力，使水体水质长期维持在建设目标水平。项目施工完成后，采用SHEP-09 水质调控技术+专业运维管护，主要调控内容：水质监测及调节、水面保洁、水生植物成活率及覆盖率提升、水生动物生态系统调节、水体透明度优化等。经过水生态系统优化调控后，保证水生态系统的长期稳定，水体自净能力的不断恢复。

2 水生态修复成果

采用“清水型生态净水集成技术”的方法修复后，上海高东生态园水面清洁，浅水区清澈见底，深水区透明度≥1m，无藻类水华暴发。稳定构建水生态系统，丰富了水生态系统生物多样性，恢复了水体自净能力，并具有一定抵御外界污染的能力，水质得到明显改善，从劣Ⅴ水体提高并长期保持在国家地表水标准（GB3838-2002）Ⅲ-Ⅳ类水标准。经过采用一系列水生态修复措施后，水质感官效果提升明显，水下森林基本稳定形成，成功营造“鱼翔浅底”的水生态景观，提高了公园整体的环境质量，净化后效果如图2 所示。

图2 生态修复后水质及周边状况

该工程建设完成后，对水体的水质指标进行长期监测，选取透明度与TP监测值作图3、图4。

图3 工程建成后透明度变化

图4 工程建成后TP 变化

工程建成 6年后，各项水质指标依旧稳定在国家地表水标准（GB3838-2002）Ⅲ-Ⅳ类水标准，主要浮动的水质指标是总磷。从图3 可以看出，高东生态园的水体透明度常年保持在100cm 以上，超预期完成建设目标且一直保持良好。目前水质清澈，表明水体中的悬浮物和胶体被较好的去除，“清水型生态净水集成技术”对于水体透明度提升效益显著且具备长效性。水体总磷指标虽然浮动较大，但是检测结果一直保持在0.2mg/L 以下，说明经过“清水型生态净水集成技术”修复后的高东生态园水系总磷能维持在较低水平，从而降低水体富营养化的风险。