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一、湖泊環(huán)境治理技術(shù)比較
1.化學法[2](1)化學絮凝處理。利用化學藥劑去除水體污染物以達到改善水質(zhì),但易對生態(tài)系統(tǒng)造成二次污染,一般作為臨時應(yīng)急措施使用。(2)化學滅藻處理。開營養(yǎng)鹽的積累會使水中的藻類大量繁殖,致使許多水下的植物無法進行光合作用,釋放氧氣,使水變成黑臭,投加化學滅藻劑殺死藻類。但長期使用藻類易產(chǎn)生抗藥性,易對環(huán)境造成二次污染。
2.微生物法利用微生物降解水體中的有機物,吸收和轉(zhuǎn)化污染物質(zhì)成為無污染或微污染的物質(zhì),起到水質(zhì)凈化的作用。但微生物的繁殖快,每一次繁殖都可能一些變異品種,導(dǎo)致微生物凈化作用下降,而且很難控制其凈化效果,同時微生物的分解物可能帶來二次污染。
3.水生態(tài)修復(fù)法主要是恢復(fù)動植物等生物的多樣性,利用其生命活動,對水體中污染物進行吸收、轉(zhuǎn)化及降解,從而凈化水體,重建并恢復(fù)水體中的生態(tài)系統(tǒng)。由于該技術(shù)效果好、成本相對較低、運行維護方便等優(yōu)點。同時不易形成二次污染,還可以與景觀改善相結(jié)合,因此已成為湖泊環(huán)境的主要發(fā)展方向。運用物理法、化學法以及微生物法來改善湖泊水體,在技術(shù)方法都有其局限性,或存在不可持續(xù)性,易造成二次污染,或成本高等問題,不能從根本上解決水體富營養(yǎng)化帶來的一系列環(huán)境問題。因此,水生態(tài)修復(fù)法是湖泊環(huán)境治理領(lǐng)域最有價值和最具生命力的技術(shù)。
二、基于生態(tài)修復(fù)的湖泊環(huán)境治理技術(shù)
在調(diào)研分析湖泊生態(tài)系統(tǒng)退化、結(jié)構(gòu)不合理等原因的基礎(chǔ)上,通過實施包括基礎(chǔ)條件建設(shè)工程(水位調(diào)控、湖盆物理形狀改造和底質(zhì)改善)、高等水生植被構(gòu)建工程、食物網(wǎng)構(gòu)建工程與清水態(tài)生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化與穩(wěn)定工程等水生態(tài)修復(fù)工程措施,調(diào)整和優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng),有效提升水質(zhì),構(gòu)建“清水態(tài)”生態(tài)系統(tǒng)。
1.水位調(diào)控為了改善底質(zhì),需排干湖水。生態(tài)修復(fù)初期,若降雨不能滿足工程需要,需啟用自來水作為備用水源,按生態(tài)修復(fù)初期平均水深控制在0.6~0.8m,后根據(jù)植物的生長狀況和降雨量控制湖泊的水位在適宜的范圍內(nèi)。
2.湖盆物理形狀改造通過實施湖盆物理形狀改造,將現(xiàn)有平坦的湖盆表面改造為若干個直徑不一、深淺不同的鍋底狀表面,同時布設(shè)多條縱橫交錯深淺不一的溝道,構(gòu)造與自然沉積環(huán)境相似的湖盆形狀,以滿足不同生態(tài)位的水生動植物生長需要,通過構(gòu)造多種生境,為高等植物群落組成多樣性乃至生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的恢復(fù)打下基礎(chǔ)。
3.底質(zhì)改善運用“高效抑氮磷復(fù)合基質(zhì)配比技術(shù)”,將湖泊重污染底泥進行質(zhì)地改良,經(jīng)機械處理使底泥具有良好的通氣保水性能;然后投加微生物降解底質(zhì)中過量的有機物成分,同時配以適量的鐵、鋁、鈣鹽,既能使底質(zhì)具有較高的養(yǎng)分有效性,以保證植物生長,又能通過上述幾種金屬鹽固定底泥中的營養(yǎng)物質(zhì),抑制底泥中營養(yǎng)過量釋放造成水體富營養(yǎng)化;并結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境狀況制作成幾種人工基質(zhì),并在上面種上植物,篩選出適合本地使用的高效抑氮磷釋放的復(fù)合基質(zhì)配比方案,為湖泊大型水生植物生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建提供良好的底質(zhì)保證。
4.高等水生植被構(gòu)建以沉水植被恢復(fù)為主,沉水植物生長在水面以下,對抑制湖泊沉積物再懸浮、降低水體營養(yǎng)鹽濃度、提高水體透明度、改善湖泊水質(zhì)和景觀效果意義重大,是維持湖泊清水態(tài)的主要調(diào)控因素。
5.食物鏈構(gòu)建工程食物鏈構(gòu)建是決定水生態(tài)修復(fù)成功與否的關(guān)鍵,不合理的食物鏈結(jié)構(gòu)可能導(dǎo)致水生態(tài)系統(tǒng)不穩(wěn)定,水環(huán)境重新變得惡劣。清水態(tài)食物鏈結(jié)構(gòu)構(gòu)建主要包括魚類、浮游動物、浮游植物、細菌等構(gòu)件的重建與優(yōu)化。在湖泊生態(tài)修復(fù)初期,通過放養(yǎng)鱖魚、烏鱧和大口鯰等肉食性魚類,通過捕食其它魚類調(diào)節(jié)湖泊生態(tài)系統(tǒng)中魚類多樣性和種群密度,降低草食性、雜食性和掘食性魚類對沉水植被恢復(fù)的影響。底棲動物主要放養(yǎng)蚌和螺等,蚌等放養(yǎng)在水較深、底質(zhì)軟的區(qū)域,螺接近岸帶淺水處。
6.清水態(tài)生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化與穩(wěn)定對水生態(tài)系統(tǒng)進行持續(xù)監(jiān)測,據(jù)此在優(yōu)化水生高等植物種類、食物鏈結(jié)構(gòu)的同時,建立魚類平衡、魚類-沉水植物平衡、魚類-底棲生物平衡、濾食功能群-浮游植物平衡等,最終建立穩(wěn)定的良性湖泊生態(tài)系統(tǒng)。
三、案例分析
1.工程概況內(nèi)沙湖(東經(jīng)114°18′30″-114°18′39″,北緯30°33′51″-30°34′01″)位于武漢市中心城區(qū),因粵漢鐵路(今武昌到黃石線路)的修建由沙湖分割而成,面積約5.67萬m2,最大水深近3m。目前實現(xiàn)截污,水源靠降雨補給,湖泊水環(huán)境惡化程度嚴重,常年水質(zhì)為Ⅴ類,間或Ⅳ類,呈黃濁態(tài),透明度不到30cm,遠遠不能滿足該湖功能區(qū)劃的要求。對內(nèi)沙湖開展了生態(tài)調(diào)查。調(diào)查結(jié)果表明,內(nèi)沙湖主要生態(tài)問題是外來污染對生態(tài)系統(tǒng)破壞嚴重,是典型的惡性生態(tài)系統(tǒng):缺乏沉水植物、底棲動物群落退化嚴重,大型浮游動物密度低、食物鏈短,生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,營養(yǎng)鹽循環(huán)速率高,沉積物-水耦合作用劇烈,整個水生態(tài)系統(tǒng)自凈能力低[3]。
2.實施效果實施基于生態(tài)修復(fù)的城市湖泊治理技術(shù),2013年3月8日工程啟動,6月初現(xiàn)成效,整體水質(zhì)由《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》》(GB3838-2002)Ⅴ類提升到Ⅳ類,部分湖區(qū)出現(xiàn)Ⅲ類水質(zhì),提前實現(xiàn)水質(zhì)提升的目標;10月,在3個監(jiān)測位點中,2個位點為Ⅱ類水質(zhì),1個位點為Ⅲ類水質(zhì)。12月,在4個監(jiān)測位點中,2個位點為Ⅱ類水質(zhì),2個位點為Ⅲ類水質(zhì)。參
作者:周念來 周馳 康玉輝 苗滕 單位:湖北省水利水電科學研究院