沉水植物对受污染水体生态修复效果浅析

石朝斌

（上海太和水环境科技发展有限公司）

沉水植物对受污染水体生态修复效果浅析

石朝斌

（上海太和水环境科技发展有限公司）

生态修复技术在水体环境治理中日益受到广泛关注。本文先对利用沉水植物修复净化富营养化水体的机理及效果进行理论探究，再以后横港河道采用食藻虫控藻引导“水下森林”构建生态系统技术进行修复为案例，对河道0+100m、0+500m及0+900m三个断面的溶解氧（DO）、氨氮（NH3-N）、高锰酸盐指数（CODMn）、总磷（TP）、透明度等富营养化指标的变化情况进行同步跟踪监测与深入剖析。在生态系统构建完成后，后横港河透明度幅提高至1.50m，各断面氨氮、总磷及高锰酸盐指数迅速下降，降幅分别为97.07%、93.11%和76.57%，达到并长期稳定保持Ⅲ类水标准。工程案例证明该生态修复工程技术治理富营养化景观水体具有显著水质净化及景观效果，具有广阔推广前景。

生态修复；富营养化；食藻虫；水质净化；景观效果

1 沉水植物生态修复探析

1.1 修复机理解析

利用沉水植物修复净化富营养化水体生态系统，主要由太阳能来驱动，是一种环保、低碳处理技术。

沉水植被形象的比喻为水下森林，部分根扎于水底，部分根悬浮于水中，能够净化水质、保持水体美观及改善景观生态环境。它的茎叶能够吸附、固着和沉降水体的悬浮物，根部牢牢地固着底泥，能有效地减少底泥的再悬浮。沉水植物为降解微生物提供了良好的柄息场所，植物叶光合作用产生O2可输送至根区，为细菌提供了多氧性的生境，有利于微生物的好氧呼吸。沉水植物还浓缩富集重金属元素，还可作为水体受污染程度的指示物。

1.2 修复效果研究

中国常见沉水植物有：苦草、菹草、金鱼藻、马来眼子菜、黑藻、伊乐藻、狐尾藻等。

通过6种沉水植物金鱼藻、苦草、大苦草、黑藻、矮慈姑、皇冠草在模拟污水中的培养实验，研究它们对模拟污水中N、P的净化效果。苦草的氮净化效果最好，黑藻和苦草对磷的净化率高，分别为96.69%和92.98%。随着处理时间的增加，氨氮比例降低、硝态氮比例增高。苦草对氮磷均有较好的净化效果。伊乐藻、菹草对底泥上覆水中总磷（TP）、总溶解磷（TDP）都有去除效果，有关研究表明伊乐藻的去除效果好于菹草。黄沛生等的实验中在“三氯化铁+苦草”的实验处理中，处理后水体的总氮含量（TN）保持在1.6mg/L左右，总磷含量（TP）稳定在0.1mg/L。

研究沉水植物对水质和生物群落影响表明，沉水植物稳定生态系统是净化水质重要因素。在水生态系统中，适量配置沉水植物，能有效稳定水生态系统，使用PamolareⅡ软件，对白洋淀的研究表明，沉水植物密度为140～180g/m2时，可以较好地稳定生态系统的稳定性。

2 工程运用案例分析

沉水植物对水体的净化能力随着研究的深入，也越来越被人们发现并应用到实际水体修复工程。后横港河位于浙江杭州拱墅区，于2012年采用了上海太和水环境科技发展有限公司的食藻虫控藻引导“水下森林”构建生态系统技术，发挥沉水植物对营养物质的吸收净化作用，使水体水质及景观得以显著改善。

2.1 项目概况

后横港河道全长约1306m，河道宽度16～20m不等，水深0.8～1.8m，水域面积约为21500m2。治理前水体透明度仅20～40cm，溶解氧低，主要水质指标氨氮、总磷严重超标，水质总体呈现为严重富营养化状态，如表1所示。

表1 后横港河道修复前水质状况

2.2 工程实施

在河道截污的基础上，采用食藻虫控藻引导水体生态修复综合技术对河道水体的水质进行生态修复，建立后续平衡的水生态系统。后横港河道修复工程中，先分次投放接种食藻虫及有益微生物菌种，对底质进行改良，提高水体透明度；透明度明显提升后，配置种植四季常绿水下草皮（以改良苦草为主）、冬季水下森林（以聚藻、小黑藻为主）和夏季水下森林（以刺苦草、轮叶黑藻为主），确保河道四季常绿；水生态系统稳定后，再适量投放鱼、螺、贝等水生动物，促使生态系统种群多样化。

2.3 水质净化监测及效果分析

后横港生态修复工程共设立三个水质监测断面。以工程河道西端土坝为起点，选定的三个监测断面分别为0+100m、0+500m、0+900m处。主要水质监测指标：溶解氧（DO）、氨氮（NH3-N）、高锰酸盐指数（CODMn）、总磷（TP）、透明度等指标。

图1 溶解氧变化示意图

图2 氨氮变化示意图

图3 总磷变化示意图

图4 高锰酸盐指数变化示意图

从图1～4知：A.较于修复前的水体，修复后水体溶解氧浓度总体上呈显著增加趋势，整体恢复到5mg/L以上并长期保持，透明度大幅提升至1.20m及以上；B.在水生态系统构建完成后，各断面氨氮、总磷及高锰酸盐指数迅速下降，平均降幅分别为97.07%、93.11%和76.57%，达到并长期稳定保持Ⅲ类水标准以上，其中总磷指标控制效果尤为良好，一直保持在Ⅱ类水质水平。

与修复前水质相比，数据显示修复后一个月，后横港河道水体水质有明显提高，各监测断面水质从劣Ⅴ类提升为Ⅴ类水，已彻底消除黑臭；修复工程完成三个月后，三个断面水体水质主要富营养指标（氨氮、溶解氧、总磷、高锰酸盐指数）基本达到Ⅲ～Ⅳ类水质标准，透明度达1.50m，水体基本清澈见底，水质净化效果显著；而修复五个月后监测数据表明，溶解氧显著增加，氨氮、总磷及高锰酸钾指数迅速下降，根据《地表水环境质量标准》（GB-3838-2002），此时期水体水质已达到Ⅲ类标准。

沉水植物经过五个月的良好生长，已使受污水体从“藻型浊水态”成功改善为“草型清水态”，清澈见底。工程完工已经三年，由于可见，运用沉水植物进行水体生态修复不仅可使各富营养化水质指标得以有效控制，更兼顾了景观效果，修复出一片长年水草萋萋、水清气净的亲水环境。

3 前景与展望

目前，我国的水生态修复技术正处在起步和技术探索阶段，整治工作基本处于改善水质、建造人工景观、河道及河岸整治等方面，较为成熟的理念还未形成，缺乏与水生态环境修复相关技术、标准和规范。我国在借鉴国外水生态修复先进技术和成功经验的同时，结合我国水资源分布的特点，根据不同区域，不同水质环境，采取适宜的水生态环境修复措施，逐步探索适合我国水生态环境修复之路，逐步改善本区域内水生态环境，使受损的水体得以修复。

利用水生植物治理富营养化水体与其它方法相比，具有环保、经济、高效等优点。后横港河道生态的成功修复并长期保持在工程实践中有效检验了沉水植物修复受污水体的理论，为日后大范围推广提供有力论证。因此，沉水植被的恢复在改善富营养化水体水环境质量方面具有广阔的科学研究和实践应用前景。

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1004-7344（2016）20-0329-02

2016-7-1