食藻蟲引導水生態修復技術在城市湖泊治理過程中的優勢及其應用

徐兵兵

（上海太和水環境科技發展股份有限公司，上海 200433）

隨著城市化進程的加快，大量氮、磷營養鹽進入城市湖泊，破壞了水體生態系統，加速了水體富營養化進程。城市湖泊水體富營養化已成為城市重大環境污染問題。利用沉水植物構建草型清水態系統，是一種低耗、高效和環境安全的生態修復方法。然而，在富營養化的藻型湖泊中，沉水植物無法生存。提高水體的透明度是沉水植被恢復的瓶頸問題。此外，沉水植被具有季節性演替，瘋長或腐敗均會影響水生態系統構建。食藻蟲引導水生態修復技術能夠解決該問題，在城市湖泊治理過程中具有巨大優勢，并得到廣泛應用[1-4]。本文在總結食藻蟲引導水生態修復技術在湖泊治理中解決的關鍵問題的基礎上，以江西省浮梁縣三賢湖治理工程為例，分析其治理效果，為城市湖泊類似項目提供經驗和借鑒。

1 城市湖泊存在問題及解決途徑

圖1 城市湖泊問題解析及解決途徑

富營養化是當前城市湖泊水環境面臨的主要問題（圖1）。草型清水態系統構建，是解決水體富營養化的有效途徑。食藻蟲引導的水下生態修復及水體生態系統構建技術是一種純生態的水生態修復技術，以馴化后的大型枝角類浮游動物“食藻蟲”（大型溞）搭配改良后的沉水植被“四季常綠矮型苦草”及其他沉水植物，輔以魚蝦螺貝等水生動物，通過蟲控藻，魚食蟲等模式打通食物鏈，構建“食藻蟲—水下森林—水生動物—微生物群落”共生體系，恢復草型清水態自凈系統，使水質得到顯著改善，生態修復效果達到長效穩定。

1）核心技術一—食藻蟲馴化技術。

提升水體透明度，改善水底光照條件是沉水植被恢復的關鍵。大型溞（Daphnia magna）作為湖泊和水庫中常見的枝角類動物，能攝食藍、綠藻等浮游動物，降低其生物密度，提高水體透明度，是一種生態、安全、有效的生物操縱方式[4]。自然界的大型溞存在體型小、攝食能力有限、分解藻毒素能力弱等問題，在工程應用中存在局限性。馴化改良后的大型溞（食藻蟲），體型較大（4～6mm），抗藍藻毒素能力顯著增強，以水體中的藻類、有機顆粒等為主要食物來源，每天可吞食數十倍于自身體積的藻類等，并將其消化分解為水、無機鹽和無毒的動物蛋白，使藻類大幅降低，失去種群優勢，快速（3～7d）提高水體透明度，為水下生態系統的構建創造條件[1]。

2）核心技術二—沉水植被優選與改良。

沉水植物是水下景觀的主要組成部分，它不但能構建優美的水下森林景觀，而且是實現從濁水態到清水態轉變的關鍵物種。自然界的沉水植被具有季節演替的特點，在生長期會泛濫蔓延，非生長期腐敗死亡，影響水質及景觀效果。苦草（Vallisneria natans）廣泛分布于我國河流、湖泊等水域，因其適應環境的能力強，對凈化水質、抑制藻類生長、維護生態完整性及穩定性等具有重要作用，被廣泛應用于水生態修復過程中[5]。然而，苦草生長迅速，生物量可觀，在其腐爛分解時會釋放營養鹽及有機質，造成水體的二次污染[6]。改良四季常綠矮型苦草具有矮型化、四季常綠、耐污染、耐弱光等特點，凈化效率高，景觀效果好，且維護簡單，解決了沉水植被季節性演替產生的一系列問題。

2 食藻蟲引導水生態修復技術在城市湖泊治理過程中的應用—以浮梁縣三賢湖為例

2.1 治理背景

三賢湖公園是浮梁縣唯一的省級濕地公園，2012年正式建成，水域面積22.9萬m2。因建設時間相對較早，建設期間環保理念相對薄弱，沒有對三賢湖周邊污水作收集處理，部分生活污水直接流入湖體，而且沒有科學考慮上游供水、水深、湖水流動等關系，導致湖體水質整體變差，存在富營養趨勢，高溫天氣部分區域有異味，龍湖灣入水口水色明顯呈黑褐色。2017年6月國家環保部對三賢湖水體及污泥進行了檢查，湖水及底泥相關指標都未超標，但指出湖水水質色澤較差，水體水質在惡化，需要即刻展開對三賢湖的水體治理工作，遏制水質惡化趨勢，改善三賢湖整體水環境。

2.2 治理思路

三賢湖公園存在水體透明度低、水動力條件差、上游及周邊污水排入等一系列問題，這些問題導致了湖泊生態系統退化，自凈能力下降。以生態修復為主，其他手段為輔，從控源、生態修復和長效管理三方面統籌考慮整治目標、技術措施和長效機制，擬從入湖污染負荷削減工程、水生態自凈系統構建工程（包含前期準備工程、底泥活化工程、透明度提升工程、水生植物群落構建工程、食物鏈完善工程、曝氣復氧工程等）、日常養護工程等方面開展整治，恢復三賢湖公園健康的水下生態系統，實現湖泊的水質改善，提升城市湖泊的生態、環境、社會和經濟效益。

2.3 治理效果

對于無機懸浮物少的景觀水體，濁度在一定程度上代表藻類含量，是水質的重要指標之一[2]。三賢湖修復工程實施前后水體透明度對比如圖2所示。修復前，三賢湖水體透明度較低，僅為30～50cm。歷時3個月的修復工程完成后，三賢湖水體實現透明度清澈見底的效果，最大透明度達到3m以上。

圖2 三賢湖修復前后透明度對比

修復工程實施后，在三賢湖公園濱湖污水口（S1）、上游（S2）、中游（S3）、下游（S4）設置采樣點，委托第三方監測機構分別于2019年5月及11月對三賢湖水質進行監測，結果如圖3所示。由圖3可知，三賢湖水生態修復后，湖體水質保持在《地表水環境質量標準（GB383-2002）》Ⅲ類及以上水平，其中氨氮（NH3-N）平均含量為0.11mg/L，達Ⅰ類水質，高錳酸鹽指數（CODMn）平均含量為3.35mg/L，達Ⅱ類水質，溶解氧（DO）平均含量為5.83mg/L，達Ⅲ類水質，總磷（TP）平均含量為0.08mg/L，為Ⅳ類水質（湖、庫標準）。NH3-N、TP含量在S1處均高于其他樣點，說明三賢湖生態修復后的水生態系統具有較好的凈化能力。

圖3 三賢湖修復后水質狀況分析

3 結論

食藻蟲引導水生態修復技術能夠解決草型清水態系統構建過程中透明度提升及沉水植物群落演替的問題，是解決城市湖泊富營養化問題的有效途徑。以浮梁縣三賢湖為例，應用該技術對湖泊生態修復后，水質達到Ⅲ類及以上水平，透明度達到3m以上。工程實踐證明，食藻蟲引導水生態修復技術治理富營養化湖泊效果顯著，穩定性好，對城市地區水環境改善具有重要意義。