城市河道生态修复技术研究 ——以无锡市亲水河生态修复为例

刘春来

(1.南京大学环境学院，江苏南京 210032；2.江苏江达生态科技有限公司，江苏无锡 214000)



城市河道生态修复技术研究
——以无锡市亲水河生态修复为例

刘春来

(1.南京大学环境学院，江苏南京 210032；2.江苏江达生态科技有限公司，江苏无锡 214000)

亲水河为无锡市太湖岸线一条景观河道，水质较差。通过探讨生物绳、重建生物群落联合修复技术对城市河道的修复效果对其进行了为期半年多的生态修复效果研究。结果表明，上述工程措施能够有效去除水体中的有机物、总氮、总磷等污染物，增加水体透明度。

生态修复；城市河道；水质

城市“因水而生、因水而兴”，随着经济的快速发展和城市化进程的加快，城市河流环境恶化对城市居民的健康和城市生态安全构成了严重的威胁，河流水质净化与生态修复日益成为人们关注的焦点和热点。生态修复法可以从根本上恢复河流系统的生态功能，是国内外近年来发展很快的一种技术。

利用生物、生态技术治理富营养化河道的研究比较成熟[1-3]。比较成功的案例主要集中在一些浅水湖泊，例如五里湖、白云湖等，主要通过设置前置库和生物绳，增加水生植物的密度等手段降低水体中的营养盐，重建水体生态系统来实现水体的生态修复。但对于跟浅水湖泊比较类似的低流速城市河流，却鲜有这方面的研究。

该研究以亲水河生态修复工程为依托，通过比较亲水河生态修复工程示范区运行过程中水质的变化，分析重建生物群落的联合修复方法对亲水河生态修复工程示范区水质的改善效果，探讨城市小流域河道水质改善的技术与机理，并对我国低流速城市小河道的综合治理提供了理论基础和实践经验。

1 工程概况

无锡市南临太湖，大运河贯穿南北，市内河网密布，是个典型的江南水乡城市。亲水河位于太湖新城南部、环太湖高速公路北侧，东起蠡河西，西至壬子港，全长13.82 km，是各水域水体进入太湖前的缓冲河流，拦截地表径流及各类污染物质进入贡湖水域，在改善太湖新城南部水环境中发挥着重要的作用，也是一条典型的重污染的低流速城市河流。示范河道设置在亲水河的东至小溪港端，西至许仙港端的区域，示范面积约2.33 hm2。

亲水河的地表径流主要来自亲水河两侧绿地(包括岛屿)和高速路(包括桥)。暴雨来临时，高速路面上的雨水会携带大量的悬浮物汇入路边的排水沟。与此同时，绿地(包括岛屿)上的雨水也会有一部分汇入亲水河。亲水河水质主要理化指标平均TN 2.65 mg/L、TP 0.19 mg/L、NH3-N 0.62 mg/L、CODCr10.25 mg/L，水质为劣Ⅴ类水。

亲水河小溪港至典基港段水生沉水植物较少，沿岸有少量黑藻、菖蒲等，偶有漂浮植物如菱角、荇菜等。由于亲水河缺少微生物的生物载体，脱氮菌群只能少量地依附在沉水植物叶茎表面，数量稀少，同时植物根系茎叶吸收的养分氮元素，随着植物的枯败，又重新回到水体中，无法与大气形成氮循环，因此净水能力有限。

1.1 样点设置和样品采集

该试验共设有8个采样点(图1)，其中1～3号点位于前置库，4～8号点位于生态修复区。亲水河生态修复工程前端设置前置库，主要用于混合各方来水和初步沉淀污染物质，生态修复区主要设置生物绳区、挺水植物区、沉水植物区等。

1.2 理化指标测定

透明度(SD)采用Secchi盘法当场测定。水温(T)、pH、溶解氧(DO)、浊度(NTU)、电导率(Cond)、总溶解固体(TDS)、盐度(Sal)等指标用YSI6600V2型多参数水质监测仪(美国)现场测定。实验室测定的理化指标主要包括：总氮(TN)、总溶解态氮(TDN)、氨氮(NH4+-N)、总磷(TP)、总溶解态磷(TDP)、磷酸盐(PO43-)、叶绿素a(Chl-a)和悬浮颗粒物(SS)。测定方法主要参照国家环境保护局水与废水监测分析方法编委会(2002)编写的《水与废水监测分析方法》。

2 河道生态处理工艺流程及特点

2.1 河道生态处理工艺流程

选择黑臭河道治理、生态修复的方法、技术时，一般应遵循以下的原则：①有效性：要能安全有效地去除污染河道水体中的污染物，尽量避免或减少污染物的转移以及二次污染的产生；②生态相容性：要能与河流天然生态系统相容，尽量减少治理过程对河流生态系统的干扰和破坏；③经济性：要能长期稳定地发挥效能，尽量减少长期运行、维护过程中的投入。亲水河河道生态处理技术路线如图2所示。

2.2 主要工艺

2.2.1 生物绳净化。生物膜技术结合河道污染特点及土著微生物类型和生长特点，培养适宜的条件使微生物固定生长或附着生长在固体填料载体的表面，形成胶质相连的生物膜。通过水的流动和空气的搅动，生物膜表面不断和水接触，污水中的有机污染物和溶解氧为生物膜所吸收，从而使生物膜上的微生物生长壮大。在亲水河连接前置库，典基港、小溪港和红周路(图1中3号站点南端)处分别设有生物绳。根据不同地点水质的不同，生物绳的放置量有一定的区别(表1)。

表1 生物绳的设置

2.2.2 水生动植物生态技术。在亲水河河道修复示范工程实践中，针对亲水河水质较差、夏季蓝藻水华易暴发堆积、生物多样性低的现状，在对河道、岸带进行微地形改造的基础上，依据水生植物的生理、生态习性，以及前人的经验和课题组前期的研究成果，筛选出苦草(Vallisneriaspiralis)、穗花狐尾藻(Myriophyllumverticillatum)、微齿眼子菜(Potamogetonmaackianus)、马来眼子菜(Potamogetonmalaianus)和金鱼藻(Ceratophyllumdemersum)5种沉水植物土著物种，及漂浮植物凤眼莲(Eichhornniacrassipes)，作为河道生态修复的主要水生植物物种。

在该研究中，前置库作为对照。前置库零星栽种了茭白、鸢尾和美人蕉等观赏性水生植物。生态修复区是生态修复工程的主体部分。其中4号点所在的河道为挺水植物区，主要种植茭白、芋头和茨菰，6号点所在的河道为沉水植物区，主要生长金鱼藻、狐尾藻、菹草、苦草、轮叶黑藻等沉水植物，8号点所在的开阔水域为观赏性植物区，莲花为该区的主要植物，覆盖80%以上水域，除此以外还有菱、槐叶萍、水鳖等浮叶植物存在。其中沉水植物在生态修复区内的分布比较广泛。

3 工程运行情况

3.1 运行结果

生态修复对水体中TN、TP的去除效果显著(图3)。前置库组内TN浓度均值为1.50 mg/L，而生态修复组水体TN浓度为0.87 mg/L，生态修复组的TN平均值比前置库组的低42.0%。同氮的结果相似，前置库组水体TP浓度为0.07 mg/L，生态修复组的TP浓度为0.04 mg/L，均显著低于前置库组(P<0.05)；而且生态修复组水体TP平均值比前置库组的低42.8%。

生态修复对水体中氮、磷的去除效果具有明显的季节特征(图3)：即在7～8月期间，生态修复对水体中氮、磷具有显著的去除作用，而在9～12月期间，生态修复的去除效果并不明显。在7～8月中，前置库组TN浓度为2.06 mg/L，而生态修复组水体中TN浓度为0.65 mg/L，去除率为68.4%。但是，进入9～12月后，由于来水中营养盐含量本底较低，故生态修复组中TN浓度没有明显下降。7～8月，前置库组TP浓度为0.14 mg/L，而在生态修复组水体中其浓度为0.05 mg/L，去除率为64.2%。在9～12月，生态修复后水体中TP始终维持在一个稳定的低水平范围内。

生态修复后的亲水河系统具有较强的抵抗外界影响的能力，TN和TP仅仅在夏季略有升高，可见在生态修复区水体富营养化已经得到了比较好的控制。

3.2 运行管理

运行管理主要分为两个方面: 一是水生植物的养护管理; 二是工程范围内的环境管理。水生植物养护内容主要包括水生植物的梳理、收割。需要制定水生植物梳理与收割计划。环境管理实行专人负责，制定保洁计划及垃圾清运计划。

4 结语

通过半年多的实际运行表明，无锡市亲水河河道生态修复是成功的，水面洁净，无藻类等漂浮物聚集，河道生态趋于良性恢复。

[1] 杨平.人与自然关系的修复：日本琵琶湖治理与生活环境主义的应用[J].湖泊科学,2014,26(5):807-812.

[2] 张振兴.北方中小河流生态修复方法及案例研究 [D].长春: 东北师范大学,2012.

[3] 王鹤霏.生物-生态技术对水体修复效果的研究[D].大连: 大连理工大学,2013.

Ecological Restoration Technology Research of Urban Rivers——A Case Study of Qinshui River in Wuxi City

LIU Chun-lai

(1. School of Environment, Nanjing University, Nanjing, Jiangsu 210032; 2. Jiangsu Jiangda Ecological Technology Co. Ltd, Wuxi, Jiangsu 214000)

The Qinshui River is a landscape river of Taihu Lake shoreline in Wuxi City. In order to scrutinize the effects of ecological restoration by using combined biological ropes with aquatic plants on urban rivers, samples were collected in Qinshui River for more than half a year. The operation result showed that the above-mentioned measures could effectively remove the organic compounds, ammonia nitrogen, total phosphorus and so on from the river water and increase transparency of the river water.

Ecological restoration; Urban rivers; Water quality

刘春来(1981- )，男，江苏泰州人，工程师，在读硕士，从事水生态修复研究。

2015-11-18

S 181

A

0517-6611(2015)35-118-03