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基于生态修复的湖泊环境治理

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一、湖泊环境治理技术比较

1.化学法[2](1)化学絮凝处理。利用化学药剂去除水体污染物以达到改善水质,但易对生态系统造成二次污染,一般作为临时应急措施使用。(2)化学灭藻处理。开营养盐的积累会使水中的藻类大量繁殖,致使许多水下的植物无法进行光合作用,释放氧气,使水变成黑臭,投加化学灭藻剂杀死藻类。但长期使用藻类易产生抗药性,易对环境造成二次污染。

2.微生物法利用微生物降解水体中的有机物,吸收和转化污染物质成为无污染或微污染的物质,起到水质净化的作用。但微生物的繁殖快,每一次繁殖都可能一些变异品种,导致微生物净化作用下降,而且很难控制其净化效果,同时微生物的分解物可能带来二次污染。

3.水生态修复法主要是恢复动植物等生物的多样性,利用其生命活动,对水体中污染物进行吸收、转化及降解,从而净化水体,重建并恢复水体中的生态系统。由于该技术效果好、成本相对较低、运行维护方便等优点。同时不易形成二次污染,还可以与景观改善相结合,因此已成为湖泊环境的主要发展方向。运用物理法、化学法以及微生物法来改善湖泊水体,在技术方法都有其局限性,或存在不可持续性,易造成二次污染,或成本高等问题,不能从根本上解决水体富营养化带来的一系列环境问题。因此,水生态修复法是湖泊环境治理领域最有价值和最具生命力的技术。

二、基于生态修复的湖泊环境治理技术

在调研分析湖泊生态系统退化、结构不合理等原因的基础上,通过实施包括基础条件建设工程(水位调控、湖盆物理形状改造和底质改善)、高等水生植被构建工程、食物网构建工程与清水态生态系统优化与稳定工程等水生态修复工程措施,调整和优化生态系统结构,修复水生态系统,有效提升水质,构建“清水态”生态系统。

1.水位调控为了改善底质,需排干湖水。生态修复初期,若降雨不能满足工程需要,需启用自来水作为备用水源,按生态修复初期平均水深控制在0.6~0.8m,后根据植物的生长状况和降雨量控制湖泊的水位在适宜的范围内。

2.湖盆物理形状改造通过实施湖盆物理形状改造,将现有平坦的湖盆表面改造为若干个直径不一、深浅不同的锅底状表面,同时布设多条纵横交错深浅不一的沟道,构造与自然沉积环境相似的湖盆形状,以满足不同生态位的水生动植物生长需要,通过构造多种生境,为高等植物群落组成多样性乃至生态系统生物多样性的恢复打下基础。

3.底质改善运用“高效抑氮磷复合基质配比技术”,将湖泊重污染底泥进行质地改良,经机械处理使底泥具有良好的通气保水性能;然后投加微生物降解底质中过量的有机物成分,同时配以适量的铁、铝、钙盐,既能使底质具有较高的养分有效性,以保证植物生长,又能通过上述几种金属盐固定底泥中的营养物质,抑制底泥中营养过量释放造成水体富营养化;并结合现场环境状况制作成几种人工基质,并在上面种上植物,筛选出适合本地使用的高效抑氮磷释放的复合基质配比方案,为湖泊大型水生植物生态系统的构建提供良好的底质保证。

4.高等水生植被构建以沉水植被恢复为主,沉水植物生长在水面以下,对抑制湖泊沉积物再悬浮、降低水体营养盐浓度、提高水体透明度、改善湖泊水质和景观效果意义重大,是维持湖泊清水态的主要调控因素。

5.食物链构建工程食物链构建是决定水生态修复成功与否的关键,不合理的食物链结构可能导致水生态系统不稳定,水环境重新变得恶劣。清水态食物链结构构建主要包括鱼类、浮游动物、浮游植物、细菌等构件的重建与优化。在湖泊生态修复初期,通过放养鳜鱼、乌鳢和大口鲶等肉食性鱼类,通过捕食其它鱼类调节湖泊生态系统中鱼类多样性和种群密度,降低草食性、杂食性和掘食性鱼类对沉水植被恢复的影响。底栖动物主要放养蚌和螺等,蚌等放养在水较深、底质软的区域,螺接近岸带浅水处。

6.清水态生态系统优化与稳定对水生态系统进行持续监测,据此在优化水生高等植物种类、食物链结构的同时,建立鱼类平衡、鱼类-沉水植物平衡、鱼类-底栖生物平衡、滤食功能群-浮游植物平衡等,最终建立稳定的良性湖泊生态系统。

三、案例分析

1.工程概况内沙湖(东经114°18′30″-114°18′39″,北纬30°33′51″-30°34′01″)位于武汉市中心城区,因粤汉铁路(今武昌到黄石线路)的修建由沙湖分割而成,面积约5.67万m2,最大水深近3m。目前实现截污,水源靠降雨补给,湖泊水环境恶化程度严重,常年水质为Ⅴ类,间或Ⅳ类,呈黄浊态,透明度不到30cm,远远不能满足该湖功能区划的要求。对内沙湖开展了生态调查。调查结果表明,内沙湖主要生态问题是外来污染对生态系统破坏严重,是典型的恶性生态系统:缺乏沉水植物、底栖动物群落退化严重,大型浮游动物密度低、食物链短,生态系统结构简单,营养盐循环速率高,沉积物-水耦合作用剧烈,整个水生态系统自净能力低[3]。

2.实施效果实施基于生态修复的城市湖泊治理技术,2013年3月8日工程启动,6月初现成效,整体水质由《地表水环境质量标准》》(GB3838-2002)Ⅴ类提升到Ⅳ类,部分湖区出现Ⅲ类水质,提前实现水质提升的目标;10月,在3个监测位点中,2个位点为Ⅱ类水质,1个位点为Ⅲ类水质。12月,在4个监测位点中,2个位点为Ⅱ类水质,2个位点为Ⅲ类水质。参

作者:周念来 周驰 康玉辉 苗滕 单位:湖北省水利水电科学研究院

基于生态修复的湖泊环境治理责任编辑:杨雪    阅读:人次