城市公園微水體富營養化生態控制技術
——以上海中山公園鴛鴦湖為例

趙玉蘭

(上海長寧公園綠化建設發展有限公司，上海 200042)

1 引言

水體是公園重要景觀要素，也往往是游人最喜愛的游憩場所。由于公園水體為靜止或流動性差的封閉型小型水體，水體交換困難，水環境容量小，水體自凈能力差，容易發生富營養化,導致水質惡化[1]。因此，公園水體水質維護一直是公園管理的重要方面。早期城市公園主要通過定期換水、底泥清淤、栽植水生植物等措施，改善水體水質，但多突出景觀效果為重點，忽視水體自凈、循環能力，往往只有短期效果,且投入較大[2]。因此, 從水體生態修復角度，開展公園水體富營養化防治和水質維護，已經成為城市公園微水體治理的更重要途徑和措施[3，4]。

針對綜合性公園微景觀水體維護的難題，本文通過上海市中山公園鴛鴦湖水體修復實踐，探討水體生態修復技術的綜合應用，為城市公園水體水質維護和生態修復提供借鑒。

2 鴛鴦湖現狀分析

上海中山公園始建于1914年，面積20 hm2,是我國建園較早，早年最負盛名的公園之一。公園以英式自然造園風格為主，融中國園林藝術之精華，中西合壁，是上海原有景觀風格保持最為完整的老公園。鴛鴦湖位于園內后山處，自1958年公園擴建，以人工挖湖筑山而成，圍砌湖岸，形成“凹處聚水凸為山”的鴛鴦湖景區，景色清新。鴛鴦湖總面積2350.6 m2，水深1.2～1.5 m，水體流動性差，近似靜止水體，水環境容量小，水體自凈能力弱。中山公園百年老公園地下管線眾多，多處出現雨污水合流排入水體的問題。改造前水體黑臭，屬于劣Ⅴ類水，嚴重影響了公園的景觀面貌。因此，水體的好壞至關重要，當前對鴛鴦湖景觀水體水質治理和修復刻不容緩。

3 鴛鴦湖水體富營養化原因分析

中山公園作為孤立水體具有先天的不足，而且還受到硬質駁岸、水體流動性、排污設施和底泥等方面，影響了水體的自我凈化功能。

3.1 水體流動性弱

鴛鴦湖水面積不大，僅2350.6 m2，與外界的聯通主要通過涵管溝通，但淤積嚴重，補水換水主要依靠雨水，水源不穩定，總體呈封閉靜止水體狀態，缺乏流動性，甚至出現死水區域，導致污染物聚集不易擴散，水體自凈恢復能力差，水體透明可見度僅為0.15～0.30 m。

3.2 硬質駁岸和護坡

出于水體防溢、防滲、防漏的要求，鴛鴦湖原有水體駁岸、護坡主要為混凝土硬質結構和砌石擋墻，水體與岸邊植被截然分割，缺乏水陸間的過渡植被；而雨水及養護澆灌的水分往往缺乏植被過濾，攜帶大量營養物質的地表水直接流入水體，增加水體的營養負荷。

3.3 排污設施不完善

中山公園作為百年老公園，周邊為上海重要商業中心，地下管線復雜，存在生活污水滲入公園水體的情形。

3.4 底泥沉積嚴重

鴛鴦湖周邊為茂密的樹林，每年大量落葉進入水體，雖然定期進行清理，但因多年未清淤，湖底依然沉積40～60 cm厚度不等的流質狀黑臭底泥，經檢測，底泥pH值為6.98±0.4，總磷(TP)為22.3±2.6 μg/g，水底沉積物積蓄營養鹽的不斷釋放，也是造成水體富營養化的重要內因。

4 鴛鴦湖生態修復技術

針對中山公園鴛鴦湖的特性，結合水質改善與景觀提升目標，分析鴛鴦湖水體污染狀況與成因，比較各種水體凈化技術的優劣，采用水體生態修復技術。在污染源控制基礎上，通過建立土壤-植物系統為核心，重建良好的水生生態系統，并結合底泥清淤、補換水等物理技術，并以化學控制大面積藻類爆發為應急預案，維護公園良好水質[2，6]。

4.1 污染源控制

控制污染源，減少污染物質的輸入是水體水質維護的前提[6]，鴛鴦湖水體污染源主要物包括排污、地表徑流等外源污染和底泥的內源污染，通過整治外源污染和底泥清淤相結合，控制污染源。

4.1.1 排污截流

通過現場踏勘和排查，發現鴛鴦湖西側有一處雨污合流管線直排水體，考慮到老公園地下管線復雜及改管線涉及工作面較大，操作性差，采用砌工作井的方式截流改道污染源；同時，通過工作井觀測水位，監測水質情況，在水位過高時，及時外排入市政污水管道，攔截污染源。

4.1.2 控制地表徑流

鴛鴦湖背靠公園后山，緩坡容易集聚雨水徑流，并流入地勢低洼的鴛鴦湖，特別是公園游人多，人為踐踏嚴重，出現大面積裸露空禿地面。通過改變游徑，除了保留若干湖邊的觀賞點，游徑不再貼近湖邊，恢復湖岸植被，原裸露地帶栽植覆蓋度高的麥冬(Ophiopogonjaponicus)、吉祥草(Reineckeacarnea)、皺葉狗尾草(Setariaplicata)、闊葉山麥冬(Liriopemuscari)等常綠地被，適當保護異型莎草(Cyperusdifformis)、求米草(Oplismenusundulatifolius)、刺果毛茛(Ranunculusmuricatus)、香菇草(Hydrocotylevulgaris)和苧麻(Boehmerianivea)等自生植被，增加地表植被覆蓋；同時，栽植垂絲海棠(Malushalliana)、菊花桃(Amygdaluspersica‘Juhuatao’)、錦繡杜鵑(Rhododendron×pulchrum)、瓜子黃楊(Buxussinica)、八角金盤(Fatsiajaponica)等小喬木與灌木復層群落，形成植被截流帶，降低地表徑流。

同時，周邊綠地養護不再噴施藥劑和肥料，減少氮、磷等污染物流入。

4.1.3 控制底泥污染源

鴛鴦湖底泥營養負荷較大，需要優先實施底泥沉積物清淤措施，底泥清淤深度為50～80 cm，大幅減少湖底部營養鹽的釋放；同時，覆土30～50 cm，為水生植被恢復提供適宜生境。

4.1.4 其它污染物的控制

鴛鴦湖靠近公園游樂設施，環后山有健身步道，游客多，通過醒目提示和勸阻游人向水體丟垃圾、喂魚食等行為，病及時清撈水中樹葉等漂浮物和沉淀物，控制外源污染物。

4.2 建立水生植被生態修復系統

通過駁岸的自然化改造、濕生植被重建、曝氣增氧等生態修復途徑，構建完整的水陸生態系統，提高水體自我凈化與維持能力[7]。

4.2.1 水體駁岸的自然化改造

將原有的硬質駁岸進行自然化改造，改變原來水體與陸地截然分開的狀況，重塑“可滲透性”的近自然駁岸，打開硬質護坡，在保證駁岸安全防護的前提下，采用自然式草坡、自然景石和濕生植物駁岸相結合，硬質材料選擇透水和透氣材料，并盡量采取嵌入隱藏式，形成平緩的湖岸種植緩沖帶，并適當添加喬灌木種植槽，營造濕生植物良好的生境，豐富景觀層次，為植被恢復、野生動物棲息和游憩觀賞創造良好生態空間。

4.2.2 濕生植被恢復

水體植被恢復是抑制浮游藻類繁殖，控制水體富營養化的重要保障。鴛鴦湖水體水生植物的選擇既要考慮水質凈化能力較強，充分發揮濕生植被對水體的凈化能力，又需與公園景觀相協調，提升水體景觀。根據水位的高低和鴛鴦湖地形、駁岸曲折、水面積小的特點，在深水區種植沉水植物，在淺水區小面積片狀種植挺水植物。

沉水植物對維護水生態環境至關重要，能起到封固底泥和沉降懸浮物的作用。金魚藻(Ceratophyllumdemersum)、苦草(Vallisnerianatans)是上海公園水體的重要沉水植物優勢種，生命力強，易繁殖，對水體中的COD、TN和TP凈化效果良好，非常適合作為水體生態系統的修復物種，以吸收、轉化水中及底泥內的營養物質，亦控制藻類的過度繁殖[8]。在清淤后的湖底，待湖水清澈后進行金魚藻和苦草移栽定值，定值時間為4月下旬，苦草的株長為60～80 cm，栽植密度為75～80株/m2，金魚藻的株高為15～25 cm，栽植密度為75～80/m2。苦草和金魚藻的栽植面積均約為800 m2，占鴛鴦湖面積的68%。

挺水植物生物量大，富集水體氮磷能力強，能豐富水體景觀，選擇菖蒲(Acoruscalamus)、路易安娜鳶尾(Irishybrids‘Louisiana’)、鳶尾(Iristectorum)、千屈菜(Lythrumsalicaria)、玫紅美人蕉(Canna‘TropicalRose’)、花葉水蔥(Scirpusvalidus‘Mosaic’)、旱傘草(Cyperusinvolucratus)和梭魚草(Pontederiacordata)等去除富營養化水體氮磷效果良好的挺水植物[9，10]，在湖岸和淺水區呈叢植和片植相結合，栽植面積約400 m2，水面適當栽植睡蓮等浮水植物，并建成3個面積為45 m2的人工生態浮島，主要配置植物為玫紅美人蕉、菖蒲、旱傘草等，形成“挺水—浮水—沉水”立體式水體綠化結構，增強植物對水體富營養化物質的吸收和凈化功能，營造凈化功能強大、生態景觀優美的水體植被系統。

4.3 水體更新與曝氣增氧

保證水體流動性是控制富營養化的重要途徑，鴛鴦湖與毗鄰河道(蘇州河)不連通，無法進行水體交換，水體更新只能通過定期抽排原有水體，適當回灌作為水源的補充。補充水須經過脫氮、除磷，以及去除水中的懸浮物和膠體雜質，保證水源清潔以及水位適當，從而更新、加快水體交換，減少營養鹽的滯留。

同時，結合公園水體造景，利用水下增氧泵和噴泉，加快鴛鴦湖水體流動，期對水體曝氣充氧，提高氧氣交換速度，促進水體有機質的氧化分解，加速水體凈化。

5 水質控制效果與分析

鴛鴦湖水體修復改造工程于2019年5月完成，并在改造實施前的2019年4月對水質進行檢測，測定項目和方法參照地表水環境質量國家標準(GB 3838-2002)。從表1可見，鴛鴦湖改造前的水質指標均低于地表水Ⅴ類標準值，屬于劣Ⅴ類水。改造后，并經過1年的維護和完善，2020年4月，再次對水質進行檢測，從表1可見，鴛鴦湖各項水質環境因子均顯著改善，鴛鴦湖水質發生明顯變化，水體明顯清澈見底。

表1 鴛鴦湖水體改造前后的水體水質指標變化

其中，化學需氧量(COD)從2019年的48.10 mg/L降到21.35 mg/L，降幅55.61%；總氮(TN)從7.32 mg/L降到1.45 mg/L，降幅80.19%；氨氮(NH3-N)從5.30 mg/L降為1.31 mg/L，降幅為75.66%；總磷(TP)從1.07 mg/L降為0.32 mg/L，降幅為70.09%；溶解氧(DO)從1.71 mg/L提高到4.30 mg/L，增幅為60.20%。除了總磷(TP)指標從劣Ⅴ類提高到Ⅴ，其它檢測的水質指標均從劣Ⅴ類提高到Ⅳ類，但均未達到地表水Ⅲ類標準值。

6 建議

通過對上海中山公園鴛鴦湖水體的生態修復，水體從劣Ⅴ類提升為Ⅳ類水，明顯改善了鴛鴦湖水質，成為百年老公園的靚麗風景。結合鴛鴦湖水體生態修復實踐和成效，從污染源頭控制和污染物質輸出相結合角度，提出對公園微水體的富營養化治理的建議。

6.1 減少污染物質輸入

公園多是通過挖湖、堆土、造地形營造而成，公園水體作為公園的低洼地，氮磷等營養物質容易通過暴雨徑流和澆灌直接進入水體，尤其是公園植物養護往往施用化肥和農藥，地表徑流攜帶的營養物含量較高。因此，減少地表徑流，管控面源污染，減少污染物質輸入，在城市公園微水體水質控制中至關重要。可以增加湖體周邊植被覆蓋，特別是結合海綿城市建設，增加植草溝、雨水花園、旱溪等生物滯留設施，優化生態駁岸，對暴雨和澆灌徑流實施小規模的源頭控制。

同時，強化公園管理，建立規范作業流程，及時堵住外源污水流入、定期清理淤積底泥，控制內源性污染釋放；還要及時清理枯枝落葉等有機物質輸入，減少水體營養物質負荷。

6.2 增加污染物質輸出

通過恢復重建水體水陸生態系統，利用水生植物特性，恢復和提升水體自凈能力。在選擇植物時，應注重選用本地物種，增加物種多樣性，充分考慮植物的生長季節和生物量。同時，利用人工浮島、生態操縱等生態措施，增加營養物質的移除。

在具體實踐中，水生植被刈割管理至關重要，也是目前容易被忽視的方面。水生植物不僅能吸收固定營養物質，腐爛分解也會釋放營養物質，具有污染“源-匯”的特點。合理刈割水生植物，減少植物養分回歸。相比一次收割，水生植物多次收割收獲的植物生物量和總氮、總磷量較高，根據氮磷吸收量，水生美人蕉、銅錢草、燈芯草的最佳收獲時間分別為4月、5月和6月[11]。而沉水植物對磷的釋放一般需要10 d，總氮的釋放需要28～30 d，沉水植物應在死亡1周之內刈割[12]。因此，除了秋冬季節收割即將枯萎的植株外，其他季節應根據不同植物的生長特性，制定相應收割管理策略，達到高效去除氮磷的目的。