上海高東生態園水生態修復重建工程

王 哲

（上海山恒生態科技股份有限公司， 上海 200000）

上海高東生態園位于上海浦東新區新園路998 號，占地約47 公頃，其中人工湖水域面積約72500m2。高東生態園承接了高東鎮城市綠地公園的重要角色，為了發揮其各項社會、生態服務功能，作為區域重要水環境——人工湖水環境質量尤為重要，它直接關系到其他各項生態功能的實現。高東生態園人工湖水系自2008年建成以來，其水環境質量鮮為受到關注，水環境持續惡化：存在湖底淤泥沉積、水體富營養化嚴重、水生植物缺乏、匯水區截污能力不足等一系列問題。為了響應國家和上海地區關于水體污染防治的有關要求，為周邊居民提高良好的悠閑娛樂場所，提升居民的幸福感和市容、市貌，高東鎮政府從生態環境改善全局的角度和服務人民的角度出發，對高東生態園水系進行綜合治理。

本工程位于上海市浦東新區高東鎮新園路998 號高東生態園內，示范區水體生態修復區域總體面積約72500m2。具體位置如下圖1 所示

圖1 高東生態園區域位置圖

1 工程建設

工程建設目的為：水質穩定達到或優于《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）Ⅴ類標準，水體清澈，水體透明度≥0.6m；水體無異味、無藻類聚集，無垃圾漂浮物；水體生態系統基本恢復，初步實現“水清魚戲、岸綠景美、功能健全、人水和諧”的水環境質量目標。

工程建設期2012年3月-2012年8月，其中，施工準備期10 天，施工6 個月。本工程主要建設內容包括：1）底質改良工程；2）清水體透明度提升工程；3）水生植物群落構建工程；4）底棲動物生物群落構建工程；5）水生態系統調控工程。

1.1 底質改良工程

長期未清淤會導致泥水界面富氧條件差、原生病毒或害蟲孳生、土質通透性差等問題，給水生動植物的生長繁殖帶來困難。因此，對于此類水體而言，進行底質改良是完成水質提升與建立水生態系統的先決條件，需要對底泥進行底質改良，中和底泥中的各種有機酸，改變酸性環境，減少有機質含量；快速提高河底氧化性，降低有害物質（NH3-N、NO2-N 等）的含量；穩定水底pH 值，從而可以起到除害殺菌、改善底質的作用；為植物的生長提供良好的環境。根據本工程的水體和底泥調查結果，選育、改良本土的土著微生物，通過微生物的生命活動改善湖底底質狀況，快速有效的同時避免外來物種的生物入侵效應，同時潑灑底質改良劑，殺滅泥土中的敵害生物，殺死細菌及寄生蟲等病原體，中和水底中的酸性物質，釋放出被淤泥吸附的氮、磷、鉀等物質。

1.2 水體透明度提升工程

水體透明度可表征懸浮物質含量，直接影響水下光照強度，水體透明度高，光照在水下減弱的慢，所能達到的水層較深；反之，光照在水下減弱的快，所能到達的水層淺，當水下光照減弱為水體表面光照的1%時，高等植物光合作用和呼吸作用相等，不能進行光合產物積累，此時高等植物生命活動停止，植株死亡腐爛[1]。因此，清水型生態系統構架工程初期，人工湖水體透明度直接關系到栽植的高等植物是否可以接受到足夠的光照強度，是否可以順利定植、生長。由此可見，該工程步驟至關重要。其關鍵技術為通過基底改善和其他輔助措施，營造良好生境，然后投加山恒自主選育、馴化的一種大型溞（SHEP-06），其可以有效攝食藍綠藻、水體細微腐泄物等，迅速提高水體透明度；打通食物鏈，實現水質凈化和富營養物質資源化。

1.3 水生植物群落構建工程

水生植物是水生態系統的重要組成部分，對維持水體生態系統的平衡起著不可忽視的作用。水生植物還對污水具有很強的凈化能力：可以吸收利用水中的營養物質及其他元素，吸收和富集重金屬及一些其有毒物質[3]；可以增加水體中的氧氣含量，為根區好氧微生物輸送氧氣；并可通過促進物質的沉淀和微生物的分解作用來凈化水體[4]。水生植物構建主要是通過在不同深度水域種植水生植物，通過水生植物吸收水中的可溶性氮、磷污染物，同時為附著生物包括螺類等提供基質，為浮游動物提供避難所，從而增強生態系統對浮游植物的控制和系統自凈能力。本工程設計增加湖區水生植物種類，通過植物有效搭配原則，豐富湖區植物群落景觀，同時選用自主研發的改良型矮型苦草，實現了淺水域的“水下森林”景觀。

1.4 底棲動物生物群落構建工程

水生動物是水體中重要的消費者，是水生態系統食物鏈的重要環節。底棲生物在水生態系統物質循環與能量流動中具有特殊的地位和作用。底棲動物不斷掘穴和排出糞便使得水體沉積物的表層幾厘米的周轉率非常高。這一過程稱之為“生物攪拌”[2]，它將有機質以更細小的顆粒混入沉積物，最終被小型底棲動物所利用。其關鍵技術為嚴格按照食物鏈層級配置，并據水系特征精確量化。本工程通過投加本土底棲動物，提高水生態系統的穩定性。

1.5 水生態系統優化調控

水生態系統經過一定的發育階段之后，生物的各個組分之間、群落與環境之間以及結構與功能之間的相互關系逐漸趨于相對穩定和協調。此時系統內生物種類最多，種群比例適宜，總生物量最大，生態系統的內穩性最強。生態系統在其發展過程中可以通過自動調節來保持其動態平衡狀態。但任何一種生態系統的自我調節能力都是有限的，超越了生態閾限，自動調節能力就降低甚至消失，導致生態平衡失調，生物量下降，能量和物質循環發生故障，隨著這一系列的連鎖反應而導致整個系統慢性崩潰。而在自然界要在非人為干預的條件下使已經遭受破壞的生態系統重新恢復原始狀態其過程是漫長的，且需要適宜的氣候、物質等條件。因此，水體生態系統構建完成后，需要對各方面進行調控優化，通過對初期水生態系統人工干預的方式，使水體能夠保持持續自凈的能力，使水體水質長期維持在建設目標水平。項目施工完成后，采用SHEP-09 水質調控技術+專業運維管護，主要調控內容：水質監測及調節、水面保潔、水生植物成活率及覆蓋率提升、水生動物生態系統調節、水體透明度優化等。經過水生態系統優化調控后，保證水生態系統的長期穩定，水體自凈能力的不斷恢復。

2 水生態修復成果

采用“清水型生態凈水集成技術”的方法修復后，上海高東生態園水面清潔，淺水區清澈見底，深水區透明度≥1m，無藻類水華暴發。穩定構建水生態系統，豐富了水生態系統生物多樣性，恢復了水體自凈能力，并具有一定抵御外界污染的能力，水質得到明顯改善，從劣Ⅴ水體提高并長期保持在國家地表水標準（GB3838-2002）Ⅲ-Ⅳ類水標準。經過采用一系列水生態修復措施后，水質感官效果提升明顯，水下森林基本穩定形成，成功營造“魚翔淺底”的水生態景觀，提高了公園整體的環境質量，凈化后效果如圖2 所示。

圖2 生態修復后水質及周邊狀況

該工程建設完成后，對水體的水質指標進行長期監測，選取透明度與TP監測值作圖3、圖4。

圖3 工程建成后透明度變化

圖4 工程建成后TP 變化

工程建成 6年后，各項水質指標依舊穩定在國家地表水標準（GB3838-2002）Ⅲ-Ⅳ類水標準，主要浮動的水質指標是總磷。從圖3 可以看出，高東生態園的水體透明度常年保持在100cm 以上，超預期完成建設目標且一直保持良好。目前水質清澈，表明水體中的懸浮物和膠體被較好的去除，“清水型生態凈水集成技術”對于水體透明度提升效益顯著且具備長效性。水體總磷指標雖然浮動較大，但是檢測結果一直保持在0.2mg/L 以下，說明經過“清水型生態凈水集成技術”修復后的高東生態園水系總磷能維持在較低水平，從而降低水體富營養化的風險。

3 結語

上海高東生態園水系采用了“清水型生態凈水集成技術”的方法，以生態學原理為指導，集成優化并創新了國內外先進的生態修復技術，利用水生生態系統中生物間的相互作用增強水體自我凈化能力，同時通過科學運維，實現了水環境的整體改善，是城市景觀水體良性生態修復的典型案例。