水生植物凈化功能在河道生態(tài)治理中的應(yīng)用

張軒溢

0 引言

河道生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與人們生活環(huán)境息息相關(guān)。因此，治理河道生態(tài)環(huán)境過(guò)程中，要根據(jù)植物的抗性和性狀等選擇最佳的植物類(lèi)型，考慮到植株的富集、吸收、過(guò)濾、沉降、吸附等特性，以期能夠最大程度上減少藻類(lèi)等對(duì)水體的污染，營(yíng)造良好的河道生態(tài)環(huán)境。

1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目為西寧南川河，總投資為1200 萬(wàn)元，位于西寧市城中區(qū)修水橋-解放區(qū)渡槽，該項(xiàng)目計(jì)劃工期為272 天，包含項(xiàng)目勘察設(shè)計(jì)工期，后期維護(hù)期為2 年。與其他河道不同，南寧南川河位于海拔2300 米以上，存在晝夜溫差較大的特點(diǎn)，要優(yōu)先選擇耐寒的水生植物，提升河道生態(tài)治理水平。

2 水生植物種類(lèi)與凈化水質(zhì)機(jī)理

能在水中生長(zhǎng)的植物，統(tǒng)稱(chēng)為水生植物。水生植物葉子能最大限度地得到水里很少能得到的光照，吸收水里溶解得很少的二氧化碳，保證光合作用的進(jìn)行。以下就水生植物種類(lèi)與凈化水質(zhì)機(jī)理進(jìn)行分析。

2.1 水生植物的種類(lèi)

選擇水生植物時(shí)，應(yīng)該先了解水生植物的種類(lèi)。首先，按照生活習(xí)慣劃分，水生植物可以劃分為沉水植物、濕生植物、浮葉植物、挺水植物、漂浮植物五種類(lèi)型，其中沉水植物與挺水植物的區(qū)別主要為莖葉是否生長(zhǎng)在水面上，濕生植物主要是指在較為濕潤(rùn)環(huán)境生長(zhǎng)的植物，比如：水柳和蘆葦?shù)?。其次，按照水體凈化效果劃分，水生植物可以分為：蕨類(lèi)植物、被子植物、苔蘚植物、裸子植物四種類(lèi)型，被子植物主要是指生命力較強(qiáng)的植物，生產(chǎn)過(guò)程中并不會(huì)受到外界因素影響，蕨類(lèi)植物主要是指徑、根、葉全部具備的水生植物。最后，按照植物的外在生長(zhǎng)情況進(jìn)行劃分，水生植物可以分別為：?jiǎn)棠局参?、草本植物、藤蔓植物、灌木植物四種類(lèi)型，草本水生植物具有生長(zhǎng)周期較短的特點(diǎn)，喬木和灌木植物具有一定的枝干[1]。

2.2 水生植物的凈化水質(zhì)機(jī)理

水生植物的凈化水質(zhì)機(jī)理主要分為以下幾點(diǎn)：首先，植物的抗性。水生植物的根莖葉結(jié)構(gòu)較為密集，能夠有效提高植物的抗污染能力，有效改善河道水體；其次，水生植物的富集和吸收。水生植物根系較為發(fā)達(dá)，生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)吸收水中的物質(zhì)，將其應(yīng)用于富營(yíng)養(yǎng)水中，能夠起到一定的凈化效果；再次，凈化糖的過(guò)濾、吸附和沉降。河道內(nèi)部水生植物生長(zhǎng)速度較快，具有根系較為發(fā)達(dá)的特點(diǎn)，生長(zhǎng)過(guò)程中與河道水體接觸面積護(hù)不斷擴(kuò)大，并且在與水體接觸過(guò)程中，會(huì)在水面形成過(guò)濾層，過(guò)濾層能夠有效過(guò)濾水中的懸浮顆粒物質(zhì)，起到改善水體環(huán)境質(zhì)量的目的；最后，競(jìng)爭(zhēng)抑制浮游藻類(lèi)。水生植物生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)與藻類(lèi)競(jìng)爭(zhēng)，并且還會(huì)分泌出抑制藻類(lèi)生長(zhǎng)的物質(zhì)，起到破壞藻類(lèi)生理代謝的作用，最終致使河道內(nèi)部藻類(lèi)大面積死亡，最大程度上減少藻類(lèi)產(chǎn)生毒素對(duì)水體的污染，改善水體富營(yíng)養(yǎng)的情況，真正實(shí)現(xiàn)共生菌與沉水植物共同生長(zhǎng)[2]。

3 水生植物在河道生態(tài)治理中的應(yīng)用

3.1 水生植物的選用

該項(xiàng)目開(kāi)展河道生態(tài)治理工作期間，嚴(yán)格按照以沉水植物為主導(dǎo)、浮水和挺水植物為輔的水生植物群落結(jié)構(gòu)，選擇的挺水植物主要包括：香蒲、蘆葦、菰、燈心草、水蔥等植物，挺水植物布置在水深0～0.5 m 范圍內(nèi)；浮水植物主要包括睡蓮、荇菜、萍蓬草等，浮水植物布置在水沉0.5～1 m 深的范圍內(nèi)；沉水植物主要包括：菹草、苦草、馬來(lái)眼子萊、伊樂(lè)藻、黑藻、狐尾藻、篦齒眼子菜、金魚(yú)藻等，沉水植物布置在0.5～2 m 深的范圍內(nèi)，選擇沉水植物時(shí)，嚴(yán)格按照施工季節(jié)、當(dāng)?shù)赝林锓N優(yōu)化進(jìn)行選擇，并根據(jù)不同水沉配置不同的沉水植物群落，以達(dá)到在河道底部構(gòu)建不同層次水下森林及景觀(guān)的目的。另外，水生植物種植時(shí)，要求水深要始終控制在0～2 m 之內(nèi)，并且要求水生植物與淺水區(qū)范圍接近，該項(xiàng)目實(shí)際種植水生植物過(guò)程中，為了避免水生植物出現(xiàn)瘋長(zhǎng)情況，采用砌筑種植槽的方式，以達(dá)到約束水生植物種植面積的目的。

3.2 水體邊緣的植物安排

該項(xiàng)目安排水體邊緣植物時(shí)，要以水體邊緣作為植物安排的分界線(xiàn)，就要達(dá)到美化環(huán)境的效果，還要保證植物能夠起到保護(hù)河岸邊的目的，要求植物能夠從水面過(guò)渡到堤岸，該項(xiàng)目在水體邊緣位置種植的植物主要為挺水植物和浮水植物，主要包括水蔥、蘆葦?shù)人参铮@些植物具有環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)的特點(diǎn)，不僅能夠有效避免岸邊垃圾進(jìn)入至河道內(nèi)部，還能提升河道岸邊的景觀(guān)效果[3]。

在河道生態(tài)治理過(guò)程中，水體邊緣也要合理種植水生植物，水體邊緣處堤岸和水面的分界線(xiàn)，地理位置相對(duì)更為特殊，要結(jié)合實(shí)際情況安排適合的植物，一方面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)岸邊環(huán)境的美化，另一方面可以發(fā)揮一個(gè)過(guò)渡的作用，讓水體植物可以從水面逐漸過(guò)渡到堤岸上，不會(huì)出現(xiàn)中斷的現(xiàn)象。水體邊緣緊鄰岸邊，所以水深較淺，這就對(duì)水生植物的生存能力提出更高的要求，一般選擇淺水區(qū)域種植的植物，可以考慮水蔥、蘆葦?shù)戎参?，這類(lèi)植物適應(yīng)性相對(duì)較強(qiáng)，可以快速在水體邊緣的干濕水上扎根成長(zhǎng)，同時(shí)這類(lèi)植物生長(zhǎng)時(shí)還會(huì)連成一片，遮擋水體附近的駁岸，達(dá)到一個(gè)良好的裝飾效果。另外，安排水體邊緣植物時(shí)，要注意水生植物靠近駁岸，所以還要考慮到美觀(guān)需求，滿(mǎn)足基本的生態(tài)治理需求的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)景觀(guān)的修飾處理。要注意不能選擇深水種植的水生植物，主要是因?yàn)樗w邊緣無(wú)法提供足夠的生長(zhǎng)養(yǎng)分，深水植物會(huì)迅速干枯，為此要結(jié)合實(shí)際情況合理挑選，才能達(dá)到預(yù)計(jì)的生態(tài)治理效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)河道的有效治理。

3.3 岸邊的植物安排

充分考慮到石岸、土岸、混凝土駁岸等情況，優(yōu)先選擇立體性較強(qiáng)的植物，借助植物美化河道岸邊的景觀(guān)，充分發(fā)揮植物自身優(yōu)勢(shì)，搭配合適的植物以彌補(bǔ)該項(xiàng)目石岸的不足，提升岸邊植物景觀(guān)變化的層次性，柔化河道岸邊景觀(guān)的線(xiàn)條。該項(xiàng)目安排岸邊植物時(shí)，優(yōu)先選擇美人蕉、再力花、西伯利亞鳶尾等植物，將挺水植物的根系設(shè)置在浮床上，保證挺水植物能夠發(fā)揮出自身凈水作用。岸邊帶植物的重要性及其受人為干擾的現(xiàn)狀促使人們開(kāi)始重視對(duì)其的維護(hù)和修復(fù)。為了達(dá)到這一目標(biāo)，需要分析岸邊帶植物與環(huán)境條件的相互作用關(guān)系，預(yù)測(cè)自然和人為影響下的岸邊帶植物動(dòng)態(tài)，以及對(duì)比不同人工調(diào)控模式和修復(fù)措施可能產(chǎn)生的效果。另外，河流橫向上，水流的干擾強(qiáng)度構(gòu)成了最明顯的環(huán)境梯度，從河流的基本徑流到岸邊高地，水流影響逐漸減弱，由此導(dǎo)致環(huán)境條件和生物群落在該方向上呈現(xiàn)明顯的變化趨勢(shì)；而岸邊帶植物在河流橫向上的種群組成也具有明顯差異，其典型物種從水流內(nèi)部適應(yīng)水生環(huán)境的沉水植物到緊靠水邊生長(zhǎng)的兩棲草本植物，再到更適應(yīng)陸生環(huán)境的岸邊帶灌木、先鋒木本植物及演替后期的成熟林地，梯度變化明顯[4]。

3.4 水生環(huán)境重建

該項(xiàng)目重建水生環(huán)境時(shí)，按照內(nèi)容主要?jiǎng)澐譃樗律志坝^(guān)設(shè)計(jì)、沉水植物構(gòu)建工程、濱岸帶景觀(guān)植物構(gòu)建工程、浮葉植物構(gòu)建工程、水生動(dòng)物構(gòu)建工程、微孔曝氣系統(tǒng)、人工生態(tài)浮島、水質(zhì)調(diào)養(yǎng)及跟蹤監(jiān)測(cè)。

3.4.1 水下森林景觀(guān)設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目實(shí)施水環(huán)境生態(tài)修復(fù)方案，全方位修復(fù)原有景觀(guān)和水環(huán)境，保證西寧南川河道能夠?qū)崿F(xiàn)岸清水綠、魚(yú)翔淺底、螺蝦繁衍的美麗生境。

3.4.2 濱岸帶景觀(guān)植物景觀(guān)工程

該項(xiàng)目在濱岸帶景觀(guān)植物景觀(guān)工程構(gòu)建時(shí)，在自然駁岸淺水區(qū)種植挺水植物，不僅能夠有效凈化水質(zhì)，還能起到美化河道岸邊景觀(guān)的目的。

3.4.3 濱岸帶景觀(guān)植物構(gòu)建工程

挺水植物還能有效攔截岸邊的固體垃圾，能夠有效避免固體垃圾進(jìn)入河道內(nèi)部污染附近水體，選擇的挺水植物主要包括：再力花、西伯利亞鳶尾、黃菖蒲、水生美人蕉。

3.4.4 沉水植物構(gòu)建工程

選擇沉水植物時(shí)，設(shè)計(jì)人員充分考慮到該項(xiàng)目所在區(qū)域的植物種類(lèi)型，以及項(xiàng)目施工的季節(jié)，根據(jù)河道水深合理配置沉水植物群落，以便達(dá)到構(gòu)件不同層次池底水下森林景觀(guān)的目的。該項(xiàng)目選擇根據(jù)施工季節(jié)、水深選擇的沉水植物品種主要為馬來(lái)眼子菜、改良耐寒苦草、小茨藻、輪葉黑藻等植物。

3.4.5 浮葉植物構(gòu)建工程

在自然駁岸淺水區(qū)種植浮水植物可以起到先鋒軍的作用，為沉水植物生長(zhǎng)創(chuàng)造有力的條件，并且還可以攔截岸邊的固體垃圾，避免垃圾進(jìn)入河道內(nèi)部。

3.4.6 水生植物構(gòu)建工程

該項(xiàng)目選擇水生動(dòng)物時(shí)，要充分考慮到水生植物的物種配置結(jié)構(gòu)，結(jié)合營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)與時(shí)空結(jié)構(gòu)，科學(xué)合理設(shè)計(jì)水生動(dòng)物的放養(yǎng)模式，主要包括：個(gè)體大小、種類(lèi)、數(shù)量、生活習(xí)性、放養(yǎng)季節(jié)、放養(yǎng)順序、食性等[5]。

3.4.7 微孔曝氣系統(tǒng)

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的微孔曝氣系統(tǒng)采用曝氣機(jī)，不僅能夠提升水體的自?xún)裟芰?，還能配合生態(tài)濕地使用，能夠有效提升濕地的水處理能力，配合組合生物填料使用，能夠形成接觸氧氣池，高效修復(fù)水體生態(tài)功能。

4 結(jié)論

河道生態(tài)治理工作開(kāi)展過(guò)程中，要充分發(fā)揮水生植物對(duì)磷、氮等的吸收作用，和微生物的協(xié)同降解作用，有效抑制河道內(nèi)部的藻類(lèi)，選擇最佳的岸邊植物和水體邊緣植物，嚴(yán)格控制水生植物的種植密度，提高水生植物安排的合理性，以期能夠提升河道生態(tài)的多樣性。