水體生態系統構建技術在水環境綜合治理中的應用

楊海龍 陳新峰 崔德標

隨著經濟的發展，國家和居民對水環境提出了更高的要求，水環境處理技術也在發展。除常規的物化處理方法外，還建立了完善的水生態系統處理技術，在國內許多水環境治理工程中發揮著重要作用。本文分析了江蘇省無錫市膠南浜水系水處理工藝體系，闡述了其主要技術措施，與傳統工藝相比的優缺點及應用前景。

濕地河道的重要組成部分是水源，水質狀況直接影響到濕地河道的景觀生態功能。當前，在濕地河道建設中，為保證濕地河道的水質，往往會采取不同的水質保護措施。目前，水質凈化技術主要包括水循環系統、物理凈化系統、人工濕地、改水替代等。以建設膠南浜河道為例，對濕地河道水系建設的技術措施進行了分析，探討了河道生態修復新技術的優缺點，今后為城市生態建設提供技術支持和理論依據。

一、環境生態循環的界定

在水體生態系統中，能量通過不同食物鏈的代謝過程進行逐漸傳遞。由于消費者自身的呼吸功能，所以能量在通過第一層時會有部分損耗。隨著食物鏈數量的增加，能量損耗增大，生態效益也因此降低。死了的有機物被細菌分解，再從綠色的植物中提取無機營養素，綠色的植物在太陽和環境中進行光合作用實現能量的連續循環，這一系列過程便是生物和環境之間能量不斷循環的結果。能量傳遞是生物之間的關系，因此水系統的結構和功能只有趨于相對穩定和狀態，保才能持自我動態平衡，反饋形成所謂的生態系統。正是多數物種的平衡，總生物量最大，內部穩定性最高的生物在進入后就可以給生態系統帶來動力。但是，由于生物自制力是有限的，超過了這個生態界限，自動調節能力甚至消失的能力下降，導致系統生物量減少的生態平衡崩潰。有時還會因為能源和物質循環被破壞，導致系統長期崩潰。水體的生態平衡分為兩個方面：首先，湖的富營養化導致水質惡化，藻類過度生長會產生毒素，在大量的氧氣消耗過程中，河谷生物被大量的水資源所消耗。由于人為原因，如果在魚類的移動路線上建設水壩的話，魚類就無法生存了。委員會建議制定類似法律的理事會條例，研究其生態平衡，采取適當措施確保可持續利用。

二、水生態系統的構成及其功能

該標準規定了生物生存所需的物理因素，例如溫度、鹽度、水深、水流、光照、無機物(碳、氮、磷等)參與物質循環，以及蛋白質、碳水化合物、脂肪、腐殖質等與生物體相連的有機物質。按生存方式，可分為浮游生物，游動的生物，底棲生物和附生生物。根據生態功能，可分為生產者、消費者、分解者和有機廢棄物四類。

自養動物中主要有浮游植物，葉綠素等光合作用色素可以通過光合作用產生初級生產力。那些含有光合細菌和自養菌，利用著光和化學能源。例如，一些動物可以從寄生或共生的硫化物細菌中獲得有機物質和能量，從而形成一種獨特的生態系統，用太陽能完全取代化學能。

異養動物，指水生動物食用其他生物或有機廢棄物的行為，按營養成分可分為一級和二級消費者。經常吃小型浮游動物，以浮游植物和底棲海藻為食。它們通常與海水表層的生產者共存，彼此間的轉化效率非常高，且其生物量通常都在同一數量級。這個特征不同于陸地生態系統，指水棲中的初級食肉動物，營養豐富，并且不限于水的上部。優質的魚有很強的游泳能力，在所有的水位下都能成為魚。到處都有浮游生物（浮游生物和小型浮游生物），有調節初級生產者和消費者的數量的作用。

它們把來自人體的各種復雜物質分解為有機物質和無機物質，供生產者和消費者吸收使用。因此，海洋有機無機營養物質的增殖具有重要意義，與此同時，它們是很多動物的直接食物。

有機廢棄物主要是由食物殘渣和食物殘渣、浮游生物光合作用產生的小分子有機物、陸地生態系統產生的粒子有機物產生的，也可以用于某些動物的食物。

三、蜀峰濕地河道概況

膠南浜是無錫市錫山區安鎮街道一條鎮級，是上游山水及安鎮老街主要排洪通道。北起團結村胡莊，南至芙蓉塘，全長2419米，水面面積34746平方米，河底高程1.0米，河底寬度4-6米，河口寬度最大為25米，最小為14米，水體兩側為硬質直立式護岸。

膠南浜河道水生系統構造技術原理在此背景下，運用水生態系統學方法，提出了白水凈化目標。本文提出了一個由原材料轉化成的物質生產體系，不斷循環的水動植物吸收營養，與微生物聯系，減少無害物質中的污染物。封閉水體中的氮、磷等營養元素被人為所除去，水體逐漸呈現食物不足的狀態，從而達到凈化水質的目的。

水下植物凈化系統的建設是潛水設施的基礎，保護全部或大部分生物多樣性。水是沉水植物的環境影響是維持生態系統的穩定和水環境質量的重要基礎，景觀水處理需要滿足三個條件：一個需要水處理的效果和景觀效果；二是要有效地控制沉水，防止沉水物種的擴散；三是要根據城市河道的總體定位和水系特點，選用棘球藻、馬尾藻、黑藻等群落來培育，以降低后期人工養護費用。湖岸景觀帶是河道水景生態系統的重要組成部分，植物色彩、品種、季節搭配合理，達到層次感、自然感、四季感的景觀效果。栽植水植物，將睡蓮點綴其中，成為沿海地區重要的景觀建設區域。園林植物以鄉土或歷史樹種為主，使的自然生態景觀得到最大程度的恢復。

在保持水生植物凈水功能的基礎上，建立水處理系統，完善人工生態系統的食物鏈和食品網絡結構，合理儲備肉魚和底生生物，提高水生生態系統的穩定性，我們要考慮到物種結構，科學設計水庫，合理規劃水庫的利用。依據生態生物調控原理，構建合理的水體魚類放牧鏈，對水體魚類放牧、下游生物群落進行調控，減少水體藻類生物量，維持水體水質。水雜質的提取是從漁業中產生的，食肉動物的分配是考慮到保護沉水植物以及控制海洋中的蝗蟲和雜食魚類，鮭魚和鯡魚被用作肉食魚群中的繁殖材料。根據這些發現，螺旋槳被選為主要的底生生物群落調節型。有機質中的凋落物、水生植物、水生動物的糞便以及尸體對景觀水體的污染。可以使用一定數量的蝦和有機廢棄物，水中含有大量的原生蟲和浮游生物。

利用水體中總氮污染超標的特點，以光合作用、硝化作用和反硝化作用為主的微生物群落的活化，以及在水中建立生物基地，為微生物的附著和生長提供條件。

四、淺談水生態系統建設的技術優勢

河流湖泊水質治理主要有化學法、物理法和生物法，特別的化學添加到水中可以去除黑臭氣味和營養物質，例如，在水里加入氯化鐵的話，有去除磷的效果。但是，化學制品本身就是污染源，這是廢水物理處理通過物質轉移和轉化來控制水質的過程，現在普遍采用的處理方法是清淤、排洪、過濾、除臭，但是物理處理設備的運行費用很高。水體生物處理是利用水生動植物或微生物對水體進行物質轉化的能力，生態處理技術不僅可以在適宜的環境條件下達到凈化水質的目的，不會造成二次污染，且成本低。水生態系統建設是一個系統工程，采用沉水植物為主，水生動物、微生物為輔的系統建設方式，低碳環保效果顯著。但是，有機體的生長和繁殖需要良好的生存環境。水處理技術有其明顯的優缺點和適用條件，適合緩流與生態治理，但是，水生生態系，特別是沉入水中的植物系，常常具有深度、透明度、水生動物的特征。這種深水植物的透明度很低，生物學的研究處理技術是水質改善和氧氣溶解的主要措施，是后續生物工程建設的基礎。一般而言，單用一種治理方法很難達到目的，綜合防治技術措施，一般以截污、清淤、疏浚為前提，依靠生物學手段恢復自凈能力，輔以物理化學處理技術，達到治理目的。

五、水生態工程建設技術及其應用前景

當前，國內城市湖、原生態湖、河流等水環境治理工程日益增多，水生態工程技術手段在許多工程項目中或多或少地得到應用。就當前治理效果而言，生態施工技術具有便于推廣應用的特點，相對于傳統的凈化工藝，該工藝投資少，效率高，環保美觀。但在城市河道、自然湖泊、緩流河流等環境條件下，與物理水處理技術相比，生態化處理技術的凈化速度慢，適于水生態系統的建設，但對開放式水體的凈化效果較差。建立水生態系統，不可能替代傳統的截污治源、生態疏浚、水資源調控等技術手段，對于一些惡劣的環境，傳統的自凈能力恢復技術是必不可少的。

六、結語

由于治理水環境的決心不斷增強，我國的水環境將得到極大改善，修復生物多樣性的水環境是未來的發展趨勢。水生態系統建設技術具有天然的優越性，對今后水環境治理技術的推廣具有重要意義。