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景观水体设计摘要：水体富养分化严峻阻碍了社会经济发展和环境改善，其防治问题倍受关注。本文介绍了食藻虫控藻引导生态修复的基本原理、技术路途、实施步骤、发展方向，及其在城市景观水体和自然水域生态修复中的应用。经修复，水体透亮度可达到2.5m以上，富养分物质氮、磷浓度大幅下降，水质达到国家类标准，效果显著。关键词：食藻虫，沉水植物，生态修复，富养分化，世博近年来，由于城市化进程加快和工农业发展，城市景观水体污染加剧，河道黑臭、水华频发，一些水体甚至丢失了应有的生态功能，极大阻碍了人类社会的进步和人民生活质量的提高。为了解决这个世界难题，国内外专家学者进行了大量的理论探究和实践探讨，发展了各种污染防治技术，其中不乏胜利案例，但也存在诸多问题，水体污染问题长期得不到很好解决1-4。2022年，上海市政府批准了上海市景观水系规划，要求通过治水治岸、添绿添景，构筑与上海国际化大都市形象相适应的“水清、岸绿、景美、游畅”的景观水系。2022年举世瞩目的世博会将在上海举办，为充分体现“城市让生活更美妙”主题，科学利用水生态修复技术，加快市区景观水体的生态修复进程，创建和谐的居住休闲环境，显得尤为重要。经过多年探讨、实践和探究，发展了食藻虫控藻引导生态修复技术体系，应用于河道、湖泊等水体的治理中，可使水体透亮度大为提高，氮磷浓度大幅下降，水质达到国家类标准，治理效果较为显著。1.传统生物治理方法早在二十世纪初，欧美一些国家就关注湖泊养分化，并开展了探讨和防治工作。近四十多年来，随着全球水体富养分化问题不断加剧，各国斥巨资治理，发展了很多技术方法。富养分化防治走过了从限制养分盐、干脆除藻、到生物调控、生态修复的艰难历程。与物理、化学方法相比，生物方法具有治理彻底、负面效应小、成本低等优势，受到青睐1。传统的生物治理方法主要包括生物制剂法、生态工程法、生物限制法三大类。生物制剂法是指从生物中提取活性物质制成抑藻菌剂、溶藻菌剂或噬藻体制剂除藻，或以微生物群2改善水体以限制藻类。但仅限于小水体的治理，且环境稳定性、平安性问题亟待解决。环境生态工程法通过构建人工湿地生态系统，利用物理、生物、化学协同作用处理富养分化水体。人工湿地能截留部分面源污染，汲取水体中的氮鳞元素，起到改善水质的作用3-4。但治理效果依靠于水体透亮度，不适合于藻类水华严峻的水体，且治理时间长，见效慢。生物限制法1，7-8是利用生态系统食物链原理和生物相生相克关系抑制藻类水华，达到防治富养分化目的。种植挺水植物和浮叶植物能汲取水中养分元素，并通过遮阴作用和竞争作用抑制藻类，但也会阻碍水气界面交换，造成水下厌氧环境。沉水植被的种植也依靠于水体补偿深度，往往由于水底光照不足，导致沉水植被难以成活，成为生态修复一大难题。滤食性鱼类控藻在武汉东湖等地已运行多年，限制了蓝藻水华大面积爆发。但鱼类处于食物链较高养分级，其治理效率受到限制。甚至有学者认为，放养滤食性鱼类（白鲢）会加速磷的活化过程。利用猛烈鱼类抑制食浮游动物的鱼类，从而间接促进浮游动物生长繁殖，能限制藻类爆发。但底栖肉食性鱼类的搅动易使底泥再悬浮，影响治理效果。另外，生物限制还需特殊关注生态平安问题。总之，单纯养分盐限制或干脆除藻忽视了养分盐循环及生物之间的相互作用关系，治标不治本，效果难以保持。水生生态系统复原的目的是要再现一个物质能量流淌通畅、能自我维持的生态系统。因此，生物调控应是治理富养分化最具前景的方向。但是，在治理前期需运用干脆的、快速的治理技术以营造生态系统复原的最适条件，两者应综合集成，相得益彰。2.食藻虫控藻引导生态修复理论食藻虫控藻引导生态修复系统是一种综合生物治理技术，其核心思想是首先利用食藻虫摄食藻类，降低密度，提高透亮度，为水下沉水植被生态修复创建条件；再利用沉水植被为主的水生植物汲取氮磷养分物质，降级富养分化程度；然后逐步引入挺水和浮叶植物、浮游动物、鱼虾类、螺贝类和有益微生物群，通过优化养分结构，构建功能完善的生态系统，增加自身调整实力，巩固和维护生态修复后续自净效果，同时改善美化水下自然景观。食藻虫是一种常见浮游动物，在世界范围内广为分布。经人工驯化改良后，食藻虫比自然个体体积大，摄食实力强，适应藻类爆发的水体环境，能将蓝藻胶团中滤食性鱼类不易消化的胶状物质消化汲取，成为蓝藻的克星。因此，食藻虫在食藻虫控藻引导生态修复技术中处于核心地位，食藻虫控藻是整个修复过程的前提和基础，至关重要。藻类被食藻虫摄食后，将藻体有机物质同化，避开了化学药剂或生物制剂控藻后产生的藻体腐化污染问题。经过食藻虫控藻后，水体澄澈，补偿深度加大，为水生植物生长创建了相宜条件。需特殊指出的是，食藻虫的运用不会造成生态平安问题。首先，食藻虫原种在我国分布广泛，并不是外来种，不存在生物入侵问题；其次，在生态修复后期，当水体富养分程度下降导致蓝藻无法大量繁殖后，食藻虫也将因得不到足够食物难以维持种群增长，生物量必定下降；同时，生物多样性复原后，水生昆虫和一些鱼类成为食藻虫的天敌，能抑制食藻虫种群。高等水生植物按形态可分为挺水植物、浮叶植物和沉水植物。挺水植物和浮叶植物主要从底泥中吸取氮磷养分物质和从空气中汲取二氧化碳作为光合作用的原料，产生的氧气干脆释放到大气中，对水体富养分化治理作用有限。沉水植物在根系汲取养分的同时，叶面也能干脆汲取水中养分物质，光合作用气体也干脆与水体交换，有利于改善水体溶氧水平。因此，沉水植物治理效率较优，复原沉水植被的自净实力应是生态修复的重点8。食藻虫控藻引导生态修复系统中水生植被以沉水植物为主，挺水和浮叶植物为辅，且所用物种经过筛选和改良，治理效率更高。通过食藻虫控藻和水生植被修复，将水体中氮磷养分物质转变为食藻虫和水生植被有机物质后，还需进一步打通后续的氮磷循环和能量流淌环节。因此，食藻虫控藻引导生态修复的第三步为重建养分结构完整、生态功能完善、稳定平衡的生态系统，这也是生态修复的最终目标。引入各个养分级的物种，构建食物网，保证物质流和能量流的畅通，通过优化调整，渐渐达到在特定污染胁迫下的生态平衡。从生态学观点看富养分化产朝气理，由于排入水体的氮磷养分物质过多，或者氮磷从水体向高等水生植物生物体转移的通量过小，生态系统中氮磷物质循环在某个环节受阻，从而造成氮磷积累。富余的氮磷便从浮游藻类这个生态系统旁路溢出，从而出现藻类大量繁殖为标记的富养分化现象。藻类对生态位的竞争又恶化了高等水生植物的生存条件，使其生物量进一步削减，形成正反馈。富养分化破坏了生物多样性和养分结构，累积在藻体中的氮磷无法利用，只有被微生物分解返回到水体中。“水体-藻类-微生物”循环模式结构简洁，周期缩短，加快了氮磷循环，富养分化愈演愈烈。食藻虫控藻引导生态修复一方面通过种植高等水生植物强化氮磷从水体向生物体转移环节，另一方面通过食藻虫将累积在藻类中的氮磷转移到浮游动物，形成“水体-高等水生植物或藻类-（浮游动物）-滤食性或草食性动物-肉食性动物-微生物”循环模式，使得氮磷循环畅通无阻，并延长了循环途径，富余氮磷通过产品形式输出，因此富养分状态能得到有效治理。食藻虫控藻引导生态修复是一个系统的生态工程，主要实施步骤包括：（1）明确工程实施范围和目标要求；（2）资料收集和现场踏勘；（3）方案拟定和工程设计；（4）食藻虫和沉水植物的适应性驯化；（5）修复现场环境整治；（6）投放食藻虫控藻；（7）水生植物的培育；（8）螺贝类和鱼类的放养；（9）有益微生物群的添加；（10）生态调整；（11）后期监测与维护。3.食藻虫控藻引导生态修复实践食藻虫控藻引导生态修复治理彻底、无二次污染、无生态平安隐患、效果稳定、成本低廉、在大多数城市景观水体或自然富养分化水体的水文水质条件下都能适用，已胜利应用于湖泊、河流、海湾、城市和别墅住宅小区景观水体的生态修复实践中，取得良好效果。北京圆明园水体生态修复圆明园地处北京市区，常年少雨、蒸发量大、渗漏严峻、耗水量大。为节约水资源，政府要求圆明园景观水体补水水源改为中水。中水中含有大量氮磷养分物质，处理不善极易产生水华，影响景观，危害环境。2022年始，采纳食藻虫控藻引导生态修复技术治理圆明园近14万平方米水域，项目实施两个月便取得良好的治理效果，治理区内澄澈见底，有效限制了蓝藻的爆发。入园中水总氮、总磷分别为16.0mg/L、0.244mg/L，比照区为2.2mg/L、0.18mg/L，修复区为0.49mg/L、0.05mg/L，水质改善为-类。修复前水体以蓝藻占肯定优势，修复后多样性增加，以绿藻和硅藻占优，并出现寡污种。上海滴水湖D港水生态修复示范临港新城D港为我国最大人工湖滴水湖的支流，水质为-类，透亮度仅为40-50cm，不能满意其环境功能和景观需求。采纳食藻虫控藻引导生态修复技术治理，修复区为长近1Km，宽40m，总氮从3.6mg/L降至0.89mg/L，总磷从0.237mg/L降至0.033mg/L，透亮度从35cm提高至3.3m，水下植被覆盖率达90%。经流水试验检测，已形成了稳定的具有较强自净实力的生态系统。上海宝山段浦河水下景观修复段浦河是上海典型的断头浜，淤泥平均深度超过50cm，水生植被破坏，浮游植物大量繁殖，鱼类绝迹，水华频发，水质恶化，河水发黑发臭，两岸居民怨声载道，严峻影响周边生态环境。食藻虫控藻引导生态修复区位于宝山区庙行镇商业住宅区长1025米的“J”型老河道，河宽约30米。经过修复，河水澄澈见底，形成“水下森林和水下草皮”生态景观，悦目怡人。4.结语食藻虫控藻引导生态修复技术发展了十余年，在自然水体和景观水体的生态修复方面发挥了主动作用，取得了一些胜利的案例。该技术的进一步完善集中在以下方面：（1）采纳生物学或基因工程方法，接着对食藻虫和高效水生植物进行选育改良，进一步提高其治理效率；（2）借鉴其他技术胜利阅历，与先进治理技术手段综合集成，拓展适用范围；（3）深化探讨生态修复机理与规律，探讨影响因素与修复效果之间的关系，优化修复条件；（4）形成一套操作规程和行业标准。参考文献1胡洪营 何苗 朱铭捷 等.污染河流水质净化与生态修复技术及其集成化策略J.给水排水，2022，31（4）：1-9.2沈士德 富养分化水体景观的微生物修复探讨J.江苏环境科技.2004，17（4）：14-15，18.3郝桂玉 黄民生 徐亚同.潜流湿地在水体生态修复中的应用J.净水技术.2004，23（1）：34-37.4谢爱军 周炜 年跃刚 等.人工湿地技术及其在富养分化湖泊污染限制中的应用J.净水技术.2022，24（6）：49-52.5加藤 盛善.河流与湖泊的干脆净化原理及环境修复技术（概要）J.贵州环保科技，2004，10：17-19.6刘军.日本河流与湖泊的水生植物净化技术现状J.贵州环保科技，2004，10：7-10.作者：何文辉，男，教授，11011年生，江西临川人，主要从事水域生态修复工作。 第11页 共11页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页