水生态构建技术在南方湖泊的...研究——以广州市流花湖为例_黄正联.pdf
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1、LOW CARBON WORLD 2023/6水生态构建技术在南方湖泊的应用研究以广州市流花湖为例黄正联(广州市流花湖公园,广东 广州 510010)【摘要】为探究水生态构建技术对城市景观湖泊的治理效果,以广州市流花湖为研究对象,对流花湖治理前后水质、水生态环境及景观的变化进行分析。通过治理外源污染、改善底泥、构建沉水植物群落以及调控水生动物等措施,流花湖水质得到净化,总氮、总磷、氨氮、化学需氧量、生化需氧量、高锰酸盐指数均显著降低,水质由类地表水环境质量标准改善为类及以上,生态环境明显改善,沉水植物覆盖度达到85%以上,鱼、螺类密度增长68倍,大量鸟类聚集栖息。同时,流花湖的成功治理也显著提
2、升了公园景观效果。【关键词】景观湖泊;水生态构建;水质【中图分类号】X524【文献标识码】A【文章编号】2095-2066(2023)06-0001-030引言湖泊是全球水循环和碳循环中的重要组成部分,不仅能为人类提供丰富的资源,还能实现蓄洪、供水、调节气候以及维持生态系统平衡。城市中的公园湖泊具有较好的景观效果,是居民游玩休憩的良好场所。但随着城市化和工业化进程的快速推进,公园湖泊遭受了严重污染,水体生态环境不断退化,存在泥沙淤积、重金属化、富营养化以及湿地退化等多种问题,其中富营养化问题尤为严重。富营养化湖泊的水质恶劣,其氮、磷等营养物质的浓度远高于正常水体,导致蓝藻暴发,水生植物、鱼类大
3、量死亡,而这些死亡的水生生物腐烂后则再次污染湖泊水体。湖泊底泥作为污染物的蓄积库,长期处于厌氧条件,生成硫化氢、硫化亚铁等大量黑臭物质,并转移至水体和空气中,极大地破坏了公园水体的景观,降低了游客的感官体验。富营养化湖泊水体的治理技术分为物理技术、化学技术以及生物技术。物理技术包括底泥疏浚、引水稀释、机械除藻等措施,可快速取得治理成效,但无法长期维持治理成果,且需要耗费大量资金和人力。化学技术即向水体中投加特定的化学药剂以去除污染物或抑制藻类生长等,治理成效明显,但大量或长期使用化学药剂有二次污染的风险。生物技术是当前的研究热点,其中,以水生植物重建和生物操纵为基本理论的水生态构建技术得到了广
4、泛应用。水生植物可有效转化污染物,降低湖泊水体中的污染物含量并显著改善底质环境,同时增强湖泊水体抗污染冲击负荷的能力。投放鱼、虾、螺等不同种类和不同生态位的水生动物有利于构建完整的食物链,而依靠食物链可逐级移除水体中的污染物。与其他治理技术相比,水生态构建技术遵循了自然生态规律,有利于构建良好的水生态系统,且无须人工干预即可自我运行,能显著提高湖泊水体的自净能力,具有可持续、稳定、零能耗等特点。1项目概况流花湖位于广州市越秀区,是广州市第二大浅水人工湖泊,于 1958 年建成,分为 3 个湖区,湖区之间以桥洞相连,总面积约为 3.3105m2。流花湖位于海洋性亚热带季风气候区,夏季较长而冬季较
5、短,湿润多雨,且降水集中在 49 月。流花湖公园先后建成了多个具有不同风格的景区,具有游览、休憩、景观等功能。同时流花湖位于珠江口泛滥平原区,并与珠江广州段相通,能为广州市城区调节蓄洪。流花湖位于广州市中心,受人类活动影响较大,随着人口的迅速增加和工业的快速发展,大量污染物进入流花湖水体。20 世纪 80 年代末,流花湖已处于富营养化状态。相关研究显示,流花湖水体叶绿素含量最高时约为 150 g/L,总氮和总磷含量达到类水标准,水华现象频发。湖泊底泥长期处于厌氧状态,生成大量黑臭物质并弥散至空气中,严重影响景区的景观效果,且易滋生蚊虫,对人类健康构成威胁。流花湖内众多生物出现死亡,水生植物及鱼
6、类品种单一,水体生态系统极为脆弱。2水生态构建措施2019 年 2 月,流花湖水体生态修复项目启动。该项目通过控制外源污染、改善底泥、种植沉水植物、投放鱼类及底栖动物等措施重建健康的水生态系统,实现水清岸绿、鱼翔浅底、水草丰美的治理效果。2.1外源污染治理外源污染是导致流花湖污染的主要因素,各类污染物质通过地表径流以及排污口进入流花湖水体。因此,流花湖水体生态修复的前提是控制外源污染。一方面,检查流花湖湖区周边排污口,对排污口进行改节能环保1DOI:10.16844/10-1007/tk.2023.06.001LOW CARBON WORLD 2023/6造后接入市政管网。雨污混流口实施分流改
7、造,对于较难改造的雨污混流口,在排口末端进行截留并实施强化净化措施。另一方面,面源污染是污染物从非特定地点在降水等的作用下通过径流进入水体的,相较于点源污染,面源污染具有随机性、广泛性和隐蔽性,所以治理较为困难。本项目通过构建生态滤床对面源污染进行控制,在湖岸种植草本、灌木、乔木以及挺水植物,并填充卵石、砂石等物质,以建立立体净化系统,通过吸附、沉降等作用减小外源污染。2.2底泥改善底泥是众多污染物的蓄积库,是湖区内源污染的源头。流花湖湖底存在大量淤泥,呈黑色并伴有恶臭,且堆积了大量生活垃圾和建筑垃圾。对流花湖底泥进行清理后晾晒,以降低底泥的含水率,提高氧化还原电位,去除黑臭物质。晾晒一段时间
8、后向底泥施撒一定量的生石灰,以灭杀底泥中的有害病菌以进一步降低底泥中的污染物含量,使底泥达到沉水植物的种植条件。2.3沉水植物种植种植沉水植物是水生态构建技术中的主要措施,不仅可有效去除水体中的污染物质,也有助于提升水生态环境质量。本项目选择了苦草Vallisnerianatans(Lour.)Hara、黑藻Hydrilla verticillata(L.f.)Royle、狐尾藻(Myriophyllum verticillatum L.)以及篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus L.),这 4 种植物耐污能力强、存活率高且去除污染物的效果好。其中,苦草的种植密度为 708
9、0 株/m2,黑藻的种植密度为7090 株/m2,狐尾藻的种植密度为 5070 株/m2,篦齿眼子菜的种植密度为 90100 株/m2。2.4鱼类、底栖动物投放流花湖原养殖了大量草食性鱼类,对刚栽植的沉水植物破坏性较大,所以在项目初期对其进行了捕捞,以控制数量。当流花湖的草食性鱼类数量得以控制后,再选择投放不同食性的鱼类品种,包括鳜鱼(Siniperca chuatsi)、草鱼(Ctenopharyngodon idella)、乌鳢(Channa argus)、鲶鱼(Silurus asotus)、青鱼(Mylopharyngodon piceus)、鲤鱼(Cyprinus carpio)、鲫
10、鱼(Carassius auratus)等,投放密度为 1015 g/m3。投放的底栖动物包括铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)、无齿蚌(Anodonta)等,投放密度为 510 g/m3。通过投放不同品种和食性的鱼类、底栖动物,可提高流花湖水体物种的丰富度,延长食物链,有利于形成稳定的生态系统。同时,投放鱼类在一定程度上可以抑制水华的发生,投放底栖动物也可促进水体中营养盐的去除。3水生态修复效果3.1水质净化自流花湖水体生态修复项目启动以来,流花湖水体污染物浓度呈显著降低趋势。流花湖水体总磷、总氮含量变化如图 1 所示。治理前流花湖水体总磷含量在 0.08 mg/L 以上,
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