“食藻虫”引导的水体生态修复技术在华南地区的应用研究——以海珠国家湿地公园中心湖水质改善为例

黄享辉 任香

（广州太和水生态科技有限公司 广东广州市 510375）

“食藻虫”引导的水体生态修复技术在华南地区的应用研究
——以海珠国家湿地公园中心湖水质改善为例

黄享辉 任香

（广州太和水生态科技有限公司 广东广州市 510375）

采用“食藻虫”引导的水体生态修复技术对海珠国家湿地中心湖进行生态修复。以苦草为主的沉水植物种植四个月后，水体清澈，主要水质指标明显优于外部对照区。工程结束一年后，水生态系统持续稳定，中心湖主要营养盐指标显著改善，依照GB3838-2002标准，修复后总氮维持在Ⅲ类，氨氮稳定在Ⅱ类，总磷和化学需氧量稳定在Ⅰ类，水体清亮，透明度达到2.0m，实现了彻底的水质改善目标。此外，修复后的水生态系统能够在雨季保持较稳定的状态，并具备抵抗外界干扰的能力，这表明在华南地区采用该方法对景观水体进行生态修复是可行的。

生态修复；沉水植物；食藻虫；水质改善；海珠国家湿地

引言

富营养水体的修复治理已经成为当今中国面临的紧迫环境问题之一。目前，富营养化水体的治理方法包括物理法、物化法、生化法和生态法[1]。物理法、物化法、生化法在大量实践过程中已被证明具有较大局限性。生态法可以结合一些工程技术手段，构建结构完整、功能健全的生态系统，通过较自然的方法实现长久的水质和景观保障目标，逐渐得到人们的青睐。近年来，利用沉水植物修复富营养化水体以其良好的净化效果、独特的经济效益、能耗低、简单易行以及有利于重建和恢复良好的水生生态系统等特点，正日益受到人们的关注[2]，是各种水生态治理方法中的典范。

海珠国家级湿地公园，位于广州市海珠区东南部。随着广州市社会经济的持续发展，周边污染来源增加及补水水质较差，建园不久湿地内水体富营养化进程加剧，导致水体混浊且景观质量欠佳。为了恢复湿地水体健康的生态系统，同时进一步提升景观质量，增强湿地的综合服务功能和价值，公园管理处对中心湖水系进行了水生态修复工程。该工程采用“食藻虫”引导的水体生态修复技术，前期排水后对湖泊底泥进行改良，然后种植苦草（Vallisnerianatans）为主的沉水植物，中期通过投放枝角类浮游动物——“食藻虫“维持水体较高的透明度，促进沉水植物的快速生长建群，后期放养各类生态型水生动物，最终建立了稳定的草型清水态湖泊生态系统。

1 材料和方法

1.1 采样点设置及水文情况

本实验选取海珠湿地修复区中心湖，以及对照区——补水闸外河涌两处采样点进行研究。中心湖总面积为6300m2，平均水深1.0m，水体较封闭，正常情况下不与外河涌水体进行交换。本实验期间，2、3月份生态修复初期，补水闸不时开启，对中心湖进行回水补充，直至恢复正常水位。此后，外河涌不再对中心湖进行补水，暴雨期间，中心湖的水体反而通过补水闸排泄到外河涌。

1.2 采样与测定方法

2014年2月～2015年8月，对两处采样点进行了持续采样送检。每次采样前二天内均为晴到多云天气，每个采样点采取表层0.5m的水样[3]，采样当天立即送到实验室按照国标方法进行水化学分析[4]。检测的水质指标有总氮（TN）、氨氮（NH4+-N）、总磷（TN）和化学需氧量（COD）。现场还用黑白盘测量并记录了水体的透明度（SD）。中心湖水草覆盖率通过现场调查、逐月对比发现呈明显的上升趋势，至6月中旬已基本覆盖了90%左右的湖底，并常年保持良好生长状态。

1.3 数据处理

各相关指标均参照《湖泊富营养化调查研究》[3]和《水和废水监测分析方法第四版》[4]的方法进行测定，分析采用SPSS-18.0中的单因子方差（ANOVA）及Duncan多重比较对数据进行统计分析和差异显著性检验。

2 结果与讨论

2.1 施工过程概述

2014年2月下旬，水生态修复工程实施前期，补水闸开启，对中心湖进行抽水作业并降低水位，底泥改良后插秧式种植苦草为主的沉水植物群落。2014年3月份，沉水植物的种植后，通过补水闸用外河涌水对中心湖逐步补水，直至其恢复正常水位。每次补水后立即向中心湖投放“食藻虫”，以消除水体的混浊状态。3月下旬水体已较清澈，对中心湖投放了少量肉食性鱼类及底栖动物，构建食物链。中心湖水位在3月下旬恢复正常水位后变动很小，补水主要来自降雨。至6月中旬，沉水植物群落逐月稳步发展，覆盖率明显提升，水生态系统逐渐趋于稳定。

2.2 生态修复过程中水质主要指标变化情况

2.2.1 水体透明度的变化

如图1所示：2月中旬施工前，中心湖与外河涌水体直接相连，二者透明度无差别，仅为0.3m。3月份以后，中心湖透明度明显上升并保持稳定，且显著高于（p<0.05）外河涌。中心湖透明度的大幅提高与沉水植物群落发展同步，这表明在沉水植物生长过程中，一方面分泌化感物质对藻类的克生作用[6]，另一方面以沉水植物为主的水下生态系统的综合作用促进了水体中悬浮物的沉降，这都引起了水体透明度的明显提高。2014年7月份后，中心湖水域范围内基本清澈见底，水体透明度稳定在2.m左右，外河涌水体始终处于混浊状态，透明度常年不超过0.8m。

图1 修复区与对照区水体透明度变化情况

2.2.2 COD的变化

如图2所示：除2月份对照区和修复区的COD浓度接近外，其他月份对照区的COD浓度介于地表水V类～劣V类之间，明显高于中心湖的COD浓度。3月中旬外河涌对中心湖补水结束后，沉水植物逐渐成活，随后月份中心湖COD浓度逐步降低，最终达到并维持在地表水Ⅰ类标准，仅有15mg/L左右。夏哲韬等[5]类似相关研究表明：“食藻虫”引导的沉水植物修复过程过程中，水体的COD的高效去除主要通过以下三方面的作用：①施工过程中，以“食藻虫”作为先锋物种，它既食藻、控藻，也食腐屑，从而降低水体中的有机质含量；②沉水植物系统的构建，为水中微生物提供大量的附着表面和氧气，使得通过微生物新陈代谢去除的有机污染物量增大[5，7]；③COD表征水体受还原性物质污染的程度，沉水植物系统构建后通过光合作用释放大量的氧气，在好氧的条件下，水中的还原性污染物含量减少，从而降低水体的COD浓度。这也表明，构建以沉水植物系统为核心的水下生态系统，对于水体COD的去除有重要作用。

图2 修复区与对照区COD浓度的变化

2.2.3 TN和NH3-N的变化

两采样点各月份TN、NH3-N浓度变化情况如图3～4所示。2月份时，中心湖水体与外河涌直接相通，未进行生态修复工程，外河涌水体TN和NH3-N浓度稍高于中心湖。3月中旬种植沉水植物后，外河涌停止对中心湖进行补水，中心湖水体中的TN和NH3-N浓度较外河涌已有明显下降。此后各月份外河涌水体中TN浓度和NH3-N均显著高于中心湖，这表明水体生态修复后，以沉水植物为主的生态系统对中心湖水体起到了明显的净化作用。外河涌总氮和氨氮始终处于劣Ⅴ水平，而中心湖总氮逐步降低并稳定在地表Ⅲ类水平，氨氮长期维持在Ⅱ类水平。相关研究表明，沉水植物为主的生态系统，在吸附、固定、分解、硝化和反硝化等多个层面加速了氮元素在水体中的循环释放[2，6]，最终显著降低了TN和NH3-N浓度。

图3 修复区与对照区TN浓度的变化

图4 修复区与对照区NH3-N浓度的变化

2.2.4 TP浓度的变化

从图5可以看出，2、3月份工程实施前期，由于外河涌与中心湖水体直接交换，导致二者总磷浓度相差不大，4月份由于施工从带来大量水草并投放“食藻虫”，甚至中心湖总磷浓度比外河涌略高。此后，水下生态逐步发育并稳定下来，导致中心湖修复区水体中TP浓度急剧下降，最后稳定在Ⅰ类水平，显著（p<0.05）低于外河涌对照区。

图5 修复区与对照区TP浓度的变化

磷被认为是造成湖泊水体富营养化的主要限制性元素之一，水体中TP的迁移转化主要通过微生物的同化作用、植物的吸收作用及物理-化学作用。其中微生物的同化作用所去除的磷，在其死后几乎全部快速分解释放，重新进入水里，对TP的去除作用不显著[8]。因此，沉水植物系统构建后，中心湖对TP的高效去除主要依靠后两种作用。

3 结论

（1）采用“食藻虫”引导水体生态修复技术对海珠湿地中心湖进行治理后，水体清澈，透明度高，水体景观质量显著提升，表明该方法适合用于华南地区景观水体的修复治理；

（2）水生态系统修复后，中心湖水体的总氮、氨氮、总磷和化学需氧量浓度明显下降，依照地表水环境质量标准，分别达到并保持在Ⅲ类、Ⅱ类、Ⅰ类水、Ⅰ类标准，实现了水质改善的目标；

（3）实践表明，修复后以沉水植物为主的水生态系统具备较强的抗干扰能力，在雨季也保持了较稳定状态。

[1]邹 平，江霜英，高廷耀.城市景观水的处理方法[J].中国给水排水，2003，19（2）：24～25.

[2]国家环境保护总局.水和废水监测分析方法（4版）[M].北京：中国环境科学出版社，1997.

[3]金相灿，屠清瑛.湖泊富营养化调查规范（2版）[M].北京：中国环境科学出版社，1990：317.

[4]夏哲韬，史惠祥，李遥.食藻虫引导的沉水植被修复景观水体的应用研究[J].中国给水排水，2011，27（17）：26～30.

[5]孙作登，宋祥甫，付子轼，等.不同沉水植物对水质净化效能的研究[J].上海农业学报，2012，28（2）：30～35.

[6]胡希茹.人工湿地基质中氮、磷元素的迁移转化机制[J].黑龙江科技信息，2012（09）：59.

X52

A

1004-7344（2016）08-0327-02

2016-2-15

黄享辉（1987-），男，助工，硕士，主要从事水生态修复技术工程实践工作。