大洋湾湿地公园蓝藻水华成因及治理对策研究

2023-02-17陈向超

水资源开发与管理 2023年1期

陈向超

(上海汀滢环保科技有限公司，上海 201707)

湿地公园是我国湿地保护体系的重要组成部分，湿地公园在区域生态旅游、环境教育、水源涵养、气候调节、物种与栖息地保护等方面具有重要价值[1-2]。

自2000年以来，我国各省市湿地公园建设和发展速度开始加快，湿地公园类型更加丰富，建设质量不断提升。但随着工业化及城市化的推进，农业面源污染排放的增加，受区域水环境恶化的影响，位于城市周边的湿地公园出现了水质污染、富营养化、湿地功能退化等水环境问题[3-4]。本研究以大洋湾国家城市湿地公园为例，剖析该湿地公园蓝藻水华污染事件成因，并有针对性地提出处置方案，以期为解决类似湿地公园水环境问题提供参考。

1 基本概况

大洋湾湿地公园位于江苏省盐城市，是集城市观光、休闲度假、游乐观赏、健康养生于一体的文化旅游休闲聚集区。该公园2017年获批为国家城市湿地公园，河流、湖泊、湿地、温泉等水体类型丰富。公园水体总面积约78.00万m2，水系总体呈W形。其中W形弯道均为河道，总面积约11.56万m2，宽度约60～80m，承担从外围河道引排水的功能。中央景观湖面积约38.95万m2，是该景区的核心部分。景观湖周边有多条中小型河道汇入，宽度约10～30m，总面积约27.49万m2。

2018年，湿地中心湖开始出现蓝藻水华，高温季节水体变为深绿色，2019年，蓝藻水华范围及强度进一步增大，中心湖水面开始出现一定厚度的蓝藻堆积层，与中心湖相连的河道沿岸带也开始出现蓝藻水华现象。

2 现场调查

为探究蓝藻水华成因，2019年9月对该公园开展了水生态状况调查，并分区域采集水样进行水质分析。水质采样点位见图1，其中1号、2号样点为引排水河道采样点，3～5号样点为中心湖周边河道采样点，6号、7号样点为中心湖采样点。1～5号样点检测指标为透明度、氨氮、高锰酸盐指数、总磷、总氮。6～7号样点增加叶绿素a测定，并按照综合营养状态指数法判别中心湖营养等级[5]。

图1 水质采样点位

水质监测结果见表1。由表1可知，该湿地公园氨氮浓度在0.07～0.91mg/L之间，所有点位均符合地表水Ⅲ类标准；高锰酸盐指数在6.12～15.87mg/L之间，所有点位均劣于地表水Ⅲ类标准；总磷浓度在0.09～0.24mg/L之间，除2号样点之外，其余样点均符合地表水Ⅲ类标准；总氮浓度在0.79～2.16mg/L之间，3号、5号、6号、7号样点符合地表水Ⅲ类标准；透明度在17～49cm之间。综合营养状态指数法判别结果显示，中心湖处于轻度富营养状态。

表1 水质监测结果

从水平分布来看，1号、2号样点总磷及总氮浓度最高，6号、7号样点高锰酸盐指数最高，透明度最低。

水生态调查结果显示，中心湖基本无挺水植物，仅有少量穗花狐尾藻、苦草群落，覆盖度较低；引排水河道有少量再力花、荷花群落；中心湖周边河道菱角覆盖度较高。

3 成因分析

3.1 水质不佳，水体感观差

公园水体水质浑浊，透明度低，水体中有大量蓝藻颗粒，水体景观性差，与周边环境不匹配，影响湿地公园整体视觉效果。

总氮、总磷等营养盐浓度较高，给浮游藻类大量繁殖提供了丰富的物质基础。通常认为总氮浓度超过0.20mg/L、总磷浓度超过0.02mg/L可导致湖泊、水库发生富营养化现象[6]，该湿地公园氮、磷浓度远超过此阈值。因此，尽管该公园大部分样点水质符合地表水Ⅲ类标准，但仍需进一步提升水质，降低氮、磷等营养盐含量。

3.2 水体生态结构失衡

该湿地公园水域沉水植物缺失严重，部分水域菱角泛滥，水域死角有浮萍，在水体肥沃的环境中容易泛滥生长，在生物链中可与蓝藻竞争的物种较少，初级生产力以浮游植物为主，水体整体呈现藻型浊水态结构。

3.3 水体相对封闭、水系内循环差

湿地公园水系作为相对封闭水体，引排水设施缺乏，目前仅有一座双向6m3/s的排灌站，换水周期较长。研究显示，换水周期过长，虽然有利于污染物在湖泊内降解，但不利于湖泊溶解氧浓度的提高和动力扰动适应性较强的生物生长[7]。湿地水体流动缓慢，水体交换量小，清水来源少，严重降低了水体的自净能力，为蓝藻暴发创造了有利条件。

3.4 面源及内源污染难以规避

大气干湿沉降、地表径流及内源污染所带来的负荷量不容小觑。该湿地公园未利用的温泉水最终将排入中心湖，而中心湖起到沉淀池的作用，河道中的营养物质沉积在湖中，长期累积会逐步导致水体恶化，最终导致水体蓝藻暴发，藻类一旦大范围暴发，控制难度将增加，需及早干预。

3.5 湿地功能低下，类型单一

景区内河流、湖泊、温泉等水体类型多样，但目前湿地类型较为单一，滨岸带湿地面积较小，缺乏水下净化湿地，小型河道等表面流湿地水生植物类型单一，净化能力较低。

4 治理措施

以丰富湿地多样性、促进生态恢复、实现长效自净能力为目的，基于湿地公园水质改善的基本要求，结合项目所在流域的污染源负荷特点、水文情势、土地利用和旅游服务等特征，在对水系水质现状进行分析的基础上，提出经济技术可行的水生态修复方案，制定针对本项目的中长期水质改善方案，以期实现水域生态系统的恢复及长期稳定。

本方案采取最大还原、最小干预的原则，在不影响地块周边景观及功能的前提下，恢复湿地水系的自然水生态系统，提升水循环能力，实现水质净化、水生态系统重构与水体景观的有机统一，以及景观、生态与经济的协调。以生态修复为主，其他手段为辅，抑制藻类暴发，实现水体感观改善。

4.1 水循环系统重构工程

项目水体在非暴雨期，水体相对封闭，水动力条件差，水体基本处于静止状态，不利于污染物的迁移扩散，易出现蓝藻滋生现象，因此有必要采取措施，增加水体流动性，提高水体氧化还原电位，削减耗氧性物质，增强水体的净化功能，减轻水体污染负荷，促进生态系统的恢复。

可抬高中心湖北侧河道区域水位，在与主湖区连通的3处位置设置生态坝体，通过将主湖区水泵入此区域，使其水位抬高。水位抬高区作为强度净化区，净化后水体进入主湖区深度净化，完成整套生态净化流程。此外，在适宜区域增加曝气、景观喷泉等辅助设施，通过联合调度景区内现有水利设施，使水体呈现有序流动状态，增加水体流动性，抑制蓝藻暴发，深度改善水质。

4.2 底泥薄层清除工程

当遇到低温、低光照等不利条件时，蓝藻会以孢子或藻体颗粒的形式沉降到底泥中，待条件合适时，再上浮到水面，为蓝藻暴发提供源源不断的种源[8]。因此，对底泥中蓝藻种源的清除是抑制湖泊富营养化的重要手段[9]。可采用水上机械挖掘的形式，将表层底泥清除出蓝藻暴发区。

4.3 水生态修复工程

采用分区治理原则，将项目水系分为4个区域，分别为集中净化区、涵养深度净化区、水质敏感区、河湖连通区，见图2。集中净化区位于中心湖北侧河道，可采用调蓄塘建设、吸附过滤、表流过滤、曝气增氧、沉水植物群落构建等方式，对中心湖水体持续进行强化降解。涵养深度净化区位于中心湖区，可通过沉水植物群落恢复、滨湖湿地构建、生物链构建及浮水植物氧化塘构建等工程，提高湖体自净能力，完善生态系统结构，提升生态系统服务功能。水质敏感区位于中心湖南侧河道，可通过小型高效水质净化设备，实现该区域内活水循环，直接去除藻类等颗粒物，确保此区域可接触水体，确保水质安全。河湖连通区位于引排水河道，通过水质净化廊道逐级净化外来水源，提升入湖水质。

图2 分区治理

通过分区域的针对性循环治理，利用生态湿地强大的净化能力，采用水体生态系统修复技术，构建适用于我国平原河网地区的“水下森林-水生动物”共生体系的生态自净系统[10]，辅以水质净化设施，增强对营养物质的吸收，改变水体氮、磷营养盐循环模式，提高水域生态系统对各类污染物质的自净能力，增加大洋湾景区湿地多样性，实现水生生态系统多维复育，使景区湖泊水质得到显著改善。

4.4 水生态优化工程

通过水系循环系统的打造及实施生态修复工程等，水系透明度整体提高，可达到1.0m及以上。工程主体施工结束并验收合格后进入维护期。维护期间持续对水体生态系统进行优化，对水面进行保洁，促进水下生态系统的稳定，持续改善水体水质和透明度。维护期间对生态修复区沉水植物、鱼类的生长和水质变化进行监督管理，发生状况及时解决。对生态修复区的水质进行调控，并在水质变化时及时采取相应措施。