富營(yíng)養(yǎng)化河道沉水植物網(wǎng)床生態(tài)修復(fù)工程研究.pdf

1、水環(huán)境污染依然是最嚴(yán)重的全球性問(wèn)題之一。在我國(guó)許多河道、湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象依然普遍，嚴(yán)重影響了人們的生活與生產(chǎn)。因此，就如何消減河道湖泊的富營(yíng)養(yǎng)化水平，恢復(fù)健康的水生態(tài)系統(tǒng)已成為亟待解決的重要課題。
　　2010年，我們研發(fā)了網(wǎng)床引導(dǎo)沉水植物的河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)，并在河道治理工程取得了很好的生態(tài)修復(fù)效果。但沉水網(wǎng)床技術(shù)尚未完善，存在諸多問(wèn)題，比如如何保證網(wǎng)床上的沉水植物高存活率、網(wǎng)床的最適種植密度，以及網(wǎng)床的上下調(diào)控及沉底細(xì)節(jié)等問(wèn)

2、題未能很好解決。因此，本文則通過(guò)野外河道現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，針對(duì)上述存在問(wèn)題，對(duì)調(diào)式網(wǎng)床生態(tài)修復(fù)工程關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，并運(yùn)用改進(jìn)后的可調(diào)式沉水網(wǎng)床技術(shù)對(duì)蘆潮港里塘河河網(wǎng)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)試驗(yàn)，同時(shí)對(duì)生態(tài)修復(fù)效果進(jìn)行了營(yíng)養(yǎng)水平的評(píng)估。主要研究結(jié)果如下：
　　(1)蘆潮港河網(wǎng)富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)與等級(jí)分劃
　　2012豐水期及2013年枯水期對(duì)蘆潮港河網(wǎng)的水質(zhì)進(jìn)行調(diào)查。從水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)結(jié)果可以得出，蘆潮港河網(wǎng)水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況處于中下水平。其中，1~

3、9站點(diǎn)除了第6站點(diǎn)外，其余健康綜合指標(biāo)（I）值范圍均在0.2~0.4之間，健康等級(jí)為差。而10~24站點(diǎn)的健康評(píng)價(jià)結(jié)果為一般或良。
　?。?）沉水植物網(wǎng)床種植關(guān)鍵技術(shù)改進(jìn)
　　基于可調(diào)式沉水網(wǎng)床修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化水體，沉水植被存活率低的問(wèn)題，試驗(yàn)設(shè)置捆綁式網(wǎng)床、粘扣式網(wǎng)床、網(wǎng)箱3種種植方式下對(duì)苦草（Vallisneria spiralis）、水盾草（Cabomba.sp）、輪葉黑藻（Hydrilla verticillata）3種

4、沉水植物進(jìn)行室外培養(yǎng)。捆綁式網(wǎng)床種植的3種沉水植物在15d均出現(xiàn)了負(fù)增長(zhǎng)，△W值（每100g沉水植物生物量的增長(zhǎng)量）為分別為-0.0117g·100g-1、-6.615g·100g-1、-13.095g·100g-1，隨著時(shí)間的推移，△W負(fù)值逐漸擴(kuò)大，而粘扣式網(wǎng)床除了第60d的H-2，其余與網(wǎng)箱種植的三種沉水植物均是正增長(zhǎng)。到了30d，粘扣式網(wǎng)床中的苦草、水盾草、輪葉黑藻三種沉水植物的△W值與15d相比均有提高，而到45d時(shí)，△W值卻均

5、明顯下降，與30d相比分別降低了95.1％、98.3%、99.9%。此外，60d時(shí)，9組試驗(yàn)中的沉水植被對(duì) TP、TN、CODMn均有很好的凈化效果，但不同種植方式，其凈化效果又有所差異，且與之對(duì)應(yīng)的沉水植被生長(zhǎng)勢(shì)及生物量的試驗(yàn)結(jié)果規(guī)律相一致：捆綁式網(wǎng)床<粘扣式網(wǎng)床<網(wǎng)箱。考慮到網(wǎng)箱的成本費(fèi)要遠(yuǎn)高于網(wǎng)床，是網(wǎng)床成本的2倍多，故粘扣式網(wǎng)床更適用于生態(tài)修復(fù)工程上，但使用粘扣式網(wǎng)床時(shí)，懸掛時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，最好在30d前網(wǎng)床沉底，這樣能保證沉水植

6、物一直生長(zhǎng)良好，從而提高了沉水植物對(duì)水質(zhì)的凈化效率。
　?。?）沉水植物網(wǎng)床沉底關(guān)鍵技術(shù)改進(jìn)
　　對(duì)沉水植物網(wǎng)床沉底研究發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)床種植密度與沉底時(shí)間密切相關(guān)。在池塘同時(shí)對(duì)苦草、水盾草采用粘扣式種植法分別設(shè)置了300g·m-2、700g·m-2、1000g·m-2、1500g·m-2不同種植密度及空白對(duì)照組。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，種植密度越高其水體氮磷去除速率越快。然而水草種植密度為1000g·m-2、1500g·m-2的實(shí)驗(yàn)組水體濁

7、度凈化速率雖然相差不大，但遠(yuǎn)快于密度為300g·m-2、700g·m-2實(shí)驗(yàn)組。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，當(dāng)種植水草密度為1500g·m-2時(shí)，由于懸浮于水中的沉水網(wǎng)床受的浮力過(guò)大，不宜實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)床的上下自由調(diào)控，需要在四邊網(wǎng)床懸掛一定重量，控制懸浮高度，增加了一定的工作難度。10天后，種植水草密度為1000g·m-2、1500g·m-2的實(shí)驗(yàn)組網(wǎng)床率先沉底，而種植密度為700g·m-2在13天沉底，沉底所需時(shí)間最慢的是密度為300g·m-2的實(shí)驗(yàn)組，

8、為21天，且呈現(xiàn)網(wǎng)床沉底時(shí)間越慢，則網(wǎng)床上的生物量損失率越大的規(guī)律。網(wǎng)床沉底后，苦草的長(zhǎng)出新根的能力要強(qiáng)于水盾草。
　　（4）金墅港沉水植物網(wǎng)床生態(tài)修復(fù)工程效果評(píng)價(jià)
　　基于可調(diào)式沉水植物網(wǎng)床技術(shù)，對(duì)江蘇蘇州貢湖金墅港一斷頭浜進(jìn)行了凈化水質(zhì)的生態(tài)工程修復(fù)實(shí)驗(yàn)。跟蹤監(jiān)測(cè)了常用水質(zhì)指標(biāo)NO3--N、NO2--N、PO43--P、DO、NH4+-N、TN、TP、CODMn及透明度修復(fù)前后變化，并采用綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法對(duì)沉水植物網(wǎng)床

9、生態(tài)修復(fù)效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：沉水植物網(wǎng)床工程實(shí)施后，沉水植物損失率僅為20%，4-5d網(wǎng)床中的水盾草開(kāi)始生根分蘗，且20-25d后長(zhǎng)滿整個(gè)網(wǎng)床，兩個(gè)月后河道沉水植物覆蓋率達(dá)95%，其中優(yōu)勢(shì)種水盾草所占比例達(dá)70%，透明度由原來(lái)0.45m提高到1.27m，河道已清澈見(jiàn)底。修復(fù)6個(gè)月后，水質(zhì)NO3--N、NO2--N、PO43--P、NH4+-N、TN、TP、CODMn濃度分別下降了74.1%、82.8%、90.1%、92.6%、71

10、.8%、95.6%、48.6%，DO提高了65.3%；且河道綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)X1.X2值由原來(lái)5.1下降至2.7，降低了47%，與對(duì)照區(qū)（X1.X2=4.7）相比差異顯著（P<0.05）。表明可調(diào)控網(wǎng)床對(duì)沉水植物群落恢復(fù)有很好的引導(dǎo)作用，恢復(fù)的沉水植物群落能快速改善水質(zhì)。但是網(wǎng)床上的沉水植物存活率不高。
　?。?）改進(jìn)后的沉水植物網(wǎng)床技術(shù)對(duì)蘆潮港河道沉水植物群落的構(gòu)建及水質(zhì)凈化效果
　　采用改進(jìn)后沉水植物網(wǎng)床技術(shù)對(duì)1、2、3

11、、4四條河道分別以苦草、混合水草（苦草+水盾草+金魚(yú)藻(Ceratophyllum demersum L.)）、水盾草、輪葉黑藻進(jìn)行沉水植物的群落構(gòu)建。經(jīng)過(guò)2個(gè)月的生態(tài)工程修復(fù)，4條河道形成了不同草場(chǎng)的特色河道，其中4條草場(chǎng)河道的優(yōu)勢(shì)種苦草、混合水草、水盾草、輪葉黑藻的覆蓋率分別提高了87.5%、82.7%、88.3%、72.9%，TP、TN和CODMn濃度均降低明顯，與對(duì)照組相比差異顯著（p＜0.05）。此外，4條草場(chǎng)河道的透明度均提

12、高顯著，且均清澈見(jiàn)底，并形成了―水下森林‖的景觀效果。
　?。?）沉水植物網(wǎng)床對(duì)蘆潮港河道生態(tài)修復(fù)工程前后的富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)變化情況
　　2014年6月，運(yùn)用改進(jìn)后的粘扣式可調(diào)控網(wǎng)床技術(shù)對(duì)蘆潮港河網(wǎng)中的里塘河河網(wǎng)（4條）進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。修復(fù)前，4條河道及對(duì)照組的TP、TN和CODMn濃度均為Ⅴ類(lèi)或劣5類(lèi)，透明度均在45~60cm之間，且均為重度富營(yíng)養(yǎng)化。經(jīng)2個(gè)月的生態(tài)修復(fù)，4條河道TP、TN和CODMn濃度降低明顯，與對(duì)照組相比差異